2014年8月12日
呼吸生理的评估方法时,需要克制的动物或镇静历来依赖。无节制的全身体积描记法,然而,提供了在动物模型中的呼吸生理学的精确,非侵入性,定量分析。此外,该技术允许重复小鼠允许纵向研究的呼吸系统评估。
该程序的总体目标是使用无拘无束的全身体积描记法测量有意识的啮齿动物的呼吸参数。这是通过首先校准桥式放大器来实现的。校准后,将小鼠放入体积描记室内,并在测试前进行适应。
接下来,记录腔室内发生的压力变化。然后根据使用体积描记系统时获得的信息计算多个呼吸参数。结果表明,无拘无束的全身体积描记法是对啮齿动物肺功能的可靠评估。
与侵入性体积脉搏波等现有方法相比,这种技术的主要优点是动物没有被麻醉,这意味着我们不会将伪影与麻醉联系起来。此外,由于该协议的非侵入性,您可以进行纵向测量。一般来说,刚接触这项技术的人往往会低估使动物适应质室所需的时间。
首先,设置数据采集机桥式放大器和压力传感器。准备好后,移动到计算机并打开分析软件。打开设置工具栏中的通道设置选项,并将正在录制的通道数更改为 1。
接下来,按照演示设置水柱装置。用塑料管连接两个 5 ml 血清移液器。将色谱柱注满水,并确保水位平衡。
用尺子将一根塑料管连接到每个移液器的顶部。要校准桥式放大器,首先,将一个装满 300 微升空气的 1 毫升注射器连接到水柱的右侧。将左侧管路连接到压力传感器上的连接器上。
接下来,打开向下滚动菜单并选择桥式放大器。输入正确的设置,然后单击 0 将迹线设置为大约零毫伏。准备好后,按下 1 毫升注射器,产生的压力将使塔中的水移动 1 厘米,并由于压力变化在软件上显示突然的峰值。
接下来,从桥放大器窗口中选择 input units(输入单位),并突出显示尖峰之前的背景迹线,也称为零区域。单击 0.1 旁边的箭头可产生负 0.002 毫伏和正 0.002 毫伏范围内的背景信号。在与 background signal 窗口相邻的窗口中键入 zero。
在图表上突出显示自按下注射器以来压力增加的区域。单击 0.2 旁边的箭头。该值应在 0.9 到 1.2 毫伏的范围内。
接下来,在窗口中键入一个。在增加的压力窗口旁边,转到 定义单位 并选择厘米 H2O 并点击 确定。返回 bridge amp 菜单。
选择 1 毫伏并将 amplifier 设置为零。这将完成校准,并且可以安全地移除水柱。为了获得最佳结果,应在实验开始前一周将测试动物引入体积描记室。
首先,将温度相对湿度放在体积描记室的一整端探头,并记录温度、湿度和气压。记录动物的体重和体温后,将其放入体积描记室并关闭腔室。接下来,将换能器和注射器插入腔室另一侧的两个孔中。
按软件程序上的开始并录制长达 45 秒。确保在动物不移动时记录 5 秒的数据。45 秒后停止录制,并将鼠标从 体积积脉搏波室中取出。
立即记录腔室温度和湿度。将鼠标放回笼式喷雾器中,并以每体积 80% 的体积擦拭腔室。乙醇让腔室干燥并恢复到基线温度和湿度,然后再继续处理下一只小鼠。
首先,全屏打开程序并选择数据。打开迷你数据板窗口,在左侧栏中选择循环测量值和平均循环高度。在第 1 列的右侧列中,选择 option(选项),并将最小峰检测的标度设置为 1。
这将在迷你数据板中显示由于潮气量 PT 测量引起的压力放缩。选择周期测量值,然后选择事件计数以显示频率 F 测量值。接下来,选择周期测量值,然后选择平均周期,以显示总呼吸周期时间 T 手提秒测量值,以生成峰值吸气和呼气时间值,确保光标直接位于峰值波谷的最大值上方,并在 9 个连续的波峰和波谷上添加注释。
打开一个新窗口,然后单击左侧列中的 selection information 和 duration 在选择之前。好的,选择程序顶部的宏开始录制。接下来,使用精细工具找到第一个注释框。
转到文件的开头,后跟第一个注释,然后选择 add to data pad 命令。最后,从宏命令中选择 begin Repeat,并确认重复计数窗口设置为 9。使用 find next 选项并选择 add to data pad 命令。
完成后,选择并重复。停止录制并根据动物编号保存宏。现在可以运行宏来获取每条注释之间的灵感 ti 和过期时间。
由于 expiration 和 inspiration 是连续发生的,因此数据按此顺序显示,需要手动拆分。这条呼吸轨迹说明了来自对照动物的适当一致数据。在呼吸振荡的波峰和波谷处添加 9 个连续的注释,以获得呼吸参数。
这些示例显示了不应用于分析的最常见次优跟踪。这条痕迹是在动物嗅探和移动时记录的,随着时间的推移,振荡逐渐增加的痕迹通常是由冷凝和湿度积聚引起的。此跟踪中的噪声是动物或研究人员与设备接触的结果。
该图显示了博来霉素诱导的肺纤维化小鼠的肺功能。请注意呼吸痕迹中的不规则模式。一旦掌握了技术并校准了设备,就可以在 5 分钟内从每只动物身上收集数据。
然后可以对收集到的数据进行分析并导出到 Excel 电子表格中。虽然在收集数据之前尝试此过程对于使小鼠适应体积脉搏波室很重要,但这可能因小鼠品系而异。平均而言,我们使用青少年的 C 57 黑色六只小鼠,这需要四到五天才能收集数据。
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本文讨论了使用无束缚全身体积描记法测量清醒啮齿类动物呼吸参数的应用。这种非侵入性技术能够精确且重复地评估呼吸生理学指标,有助于开展纵向研究。
无束缚全身体积描记法能够对清醒状态下的啮齿类动物进行非侵入性、可重复的呼吸参数测量,支持在临床前模型中对肺功能进行纵向评估。该方法减少了麻醉和束缚带来的混杂效应,提高了呼吸系统疾病研究中靶点验证和机制研究的数据可靠性。该技术可提供定量的呼吸输出指标,用于评估治疗候选物并降低转化路径的风险。
该方法适用于从靶点验证到先导化合物优化,再到临床前药效学测试的整个发现流程,尤其适用于以呼吸系统为重点的研究项目。