Die Messung der Druck-Volumen-Kurve in der Mäuselunge

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, zu demonstrieren, wie die Lungendruckvolumenkurve bei Mäusen gemessen und analysiert werden kann. Dies wird erreicht, indem zunächst eine Spritzenpumpe eingerichtet wird, um eine konstante Rate der Lungeninflation und -deflation der Maus zu erzeugen. Im zweiten Schritt wird die Pumpe so angepasst, dass sie die Messung der dem Tier zugeführten Luftmenge ermöglicht, und dann wird das System für die Gaskompression korrigiert.

Abschließend wird der Atemwegsdruck gemessen und die Druckvolumenkurve digital erfasst. Letztendlich ermöglicht die Bewertung der Druckvolumenkurve die Bewertung mehrerer Variablen, die die strukturellen Veränderungen widerspiegeln können, die bei Lungenerkrankungen auftreten. Der Hauptvorteil dieser Methode, die noch nie in einem Mausmodell standardisiert wurde, besteht darin, dass die Dehnbarkeit der Lungendiss die pathologischen Veränderungen in der Lungenstruktur widerspiegelt, die mit verschiedenen Lungenerkrankungen, insbesondere Emphysem und Fibrose, verbunden sind.

Diese Methode ist einfach durchzuführen und kann helfen, wichtige Fragen im Zusammenhang mit den Veränderungen im Zusammenhang mit Lungenerkrankungen zu beantworten. Zur Messung des Lungenvolumens verwenden Sie eine Spritzenpumpe mit einem Schalter, der eine schnelle Pumpenumkehr nach Erreichen der Druckgrenze ermöglicht, um eine konstante Aufblas- und Entleerungsrate der Lunge zu erzeugen. Verwenden Sie für Mausdruckvolumenkurven eine Fünf-Milliliter-Glasspritze mit dem vor dem Aufblasen eingestellten Volumen.

Befestigen Sie bei drei Millilitern Luft einen linearen Differenzialtransformator mit einer kleinen Sensorstange, die mit dem beweglichen Spritzenkolben verbunden ist, am Pumpengehäuse und messen Sie das von der Pumpe geförderte Volumen. Verwenden Sie für die Messung des Lungendrucks ein handelsübliches, preiswertes Manometer mit einem Bereich von null bis 60 Zentimetern. H2O. Um die Druckvolumenkurve aufzuzeichnen, verwenden Sie einen beliebigen Digitalrecorder mit XY-Funktionen.

Wenn Sie einen Kanal für die Aufzeichnung des korrigierten Lautstärkesignals und einen anderen für die Aufzeichnung des transpulmonalen Drucks einstellen, verwenden Sie einen Brückenvorverstärker, der an den Rekorder angeschlossen wird, um den Druck zu messen. Kalibrieren Sie den Druckkanal von null bis 30 Zentimeter H2O und kalibrieren Sie den Volumenkanal von null auf einen Milliliter. Diese Abbildung zeigt eine sprunghafte Änderung des Drucks um 30 Zentimeter H2O und eine Volumeninfusion aus der Spritzenpumpe von einem Milliliter.

Der Roh- und der korrigierte Lautstärkekanal zeigen die gleiche Kalibrierung, da das System während dieser Kalibrierung für Luft geöffnet ist. Die Korrektur der Gaskompression ist ein kritischer erster Schritt in der Einrichtung, da mit steigendem Druck das Gasvolumen abnimmt und somit das Volumen, das die der Maus zugeführte Luft immer geringer wird als die Verschiebung der Spritzenbarriere. Schließen Sie vor der Korrektur der Gaskompression den Absperrhahn, der das Druckvolumensystem mit der Lunge verbindet, damit kein Gas aus dem System austreten kann.

Starten Sie dann die Infusion und prüfen Sie, ob der korrigierte Lautstärkekanal auf dem Rekorder messbare Veränderungen anzeigt, wenn der Druck auf etwa 40 Zentimeter ansteigt. H2O verwendet für diese Volumenkorrektur eine Pumpendrehzahl von einem Milliliter pro Minute. Diese Abtastung zeigt ein ordnungsgemäß korrigiertes System, bei dem sich das Rohvolumen ändert, wenn der Druckanstieg die Luft komprimiert, der korrigierte Volumenkanal jedoch keine Volumenänderungen zeigt.

Das bedeutet, dass die Änderungen des Lungenvolumens genau sind, wenn das System an eine Maus mit einer Degas-Lunge angeschlossen wird. Beachten Sie, dass wenn das Volumen der Startspritze und der Schlauch immer gleich sind, muss diese Korrektur für die Gaskompression des Systems nie wiederholt werden. Um eine Druckvolumenkurve in der Maus zu messen, nachdem die vollständige Sedierung einer sechs bis 12 Wochen alten anästhesierten Maus durch fehlendes Ansprechen auf ein Zehenklemmen bestätigt wurde, machen Sie einen kleinen Schnitt in der Haut über der Luftröhre des Tieres. Lokalisieren Sie dann die Luftröhre und machen Sie einen kleinen Schlitz in das Gewebe. Führen Sie eine 18-Gauge-Stichnadelkanüle in den Schlitz ein und befestigen Sie die Kanüle dann mit einem Faden.

Lassen Sie die Maus mindestens fünf Minuten lang 100 % Sauerstoff atmen, mit einem Beatmungsgerät, das nominell auf ein Atemvolumen von 0,2 Millilitern bei 150 Atemzügen pro Minute eingestellt ist. Schließen Sie dann die Trachealkanüle, damit die Maus drei bis vier Minuten lang den gesamten Sauerstoff aufnehmen kann. Im Laufe einiger Minuten wird der Sauerstoff in der Lunge absorbiert, während das Lungenvolumen auf Null sinkt.

Während dieser Zeit hört die Herzfrequenz auf und die Maus stirbt ab. Dies kann bestätigt werden, indem die Herzfrequenz mit einer EKG-Aufzeichnung gemessen wird, die zeigt, dass das Herz der Maus nach drei oder vier Minuten stehen geblieben ist. Nach Bestätigung der Beendigung des Herzschlags mit EKG-Elektroden liegt das Lungenvolumen bei Null, und dann kann die Inflation der Lungen-PV-Kurve mit einer Rate von drei Millilitern pro Minute beginnen.

Überwachen Sie die Druckspur auf dem digitalen Rekorder. Wenn der Druck 35 Zentimeter erreicht, dreht H2O die Pumpe um. Folgen Sie der Entleerungskurve, bis der Druck minus 10 Zentimeter erreicht.

H2O, zu dem die Atemwege kollabiert sind, kehrt die Pumpe sofort wieder um, so dass sich die Lunge wieder aufblähen kann, wenn sich die kollabierten Atemwege öffnen, was durch den laut aussehenden Aufblasschenkel zu Beginn dieser zweiten Inflation sichtbar wird. Wenn der Druck wieder auf 35 Zentimeter H2O zurückkehrt, kehren Sie die Pumprichtung wieder um und entleeren Sie die Lunge weiter, bis dieses zweite Entleerungsglied null Zentimeter H2O erreicht. Stoppen Sie dann die Pumpe.

Analysieren Sie schließlich die Diagrammaufzeichnung des Drucks und des Flusses sowie die Druckvolumenkurve, um phänotypische Veränderungen im Lungenparenchym zu bewerten, die innerhalb der verschiedenen experimentellen Lungenpathologien aufgetreten sind. Hier sind die Variablen dargestellt, die sich aus der Druckvolumenkurve ergeben. Die Rohdaten, die zur Bestimmung dieser Variablen benötigt werden, können jedoch leichter direkt aus dem Diagrammdatensatz gewonnen werden.

Wie in dieser Abbildung gezeigt, wird der RV als Volumen am Ende der ersten Deflation gemessen, und der TLC wird als Volumen am Ende der zweiten Inflation gemessen. Wir messen den V 10 auch als Volumen bei 10 Zentimetern H2O bei der zweiten Deflation. Die Deflations-Lungen-Compliance wird auch an der zweiten Deflationsgliedmaße gemessen, indem das Lungenvolumen bei drei und acht Zentimetern gemessen wird, H2O-PV-Kurven werden routinemäßig bei Kontrollmäusen und Mäusen mit experimentell induzierter Lungenfibrose gemessen, die durch Blio, Mycin und Emphysem durch Elastase verursacht wird.

Diese Abbildung zeigt typische PV-Kurven, die unter diesen drei Bedingungen erhalten wurden. In dieser Abbildung sind die Ergebnisse für die aus den Druckvolumenkurven im Fibrosemodell gemessenen Variablen dargestellt. Bei allen Messgrößen kam es zu hochsignifikanten Rückgängen.

Die Ergebnisse für die Variablen, die aus den Druckvolumenkurven in den emphysematösen Mäusen gemessen wurden, sind in diesem Artikel dargestellt. Abbildung Zwei Dosen von Elastase wurden verwendet, um zwei verschiedene Grade der Lungenschädigung zu erzeugen. Es gab signifikante dosisabhängige Erhöhungen der TLC, des RV-Prozentsatzes, des V 10 und der Compliance sowie signifikante dosisabhängige Abnahmen der spezifischen Compliance.

Die Tabelle fasst die Veränderungen dieser Variablen in beiden Lungenkrankheitsmodellen zusammen: Diese Daten bestätigen, dass die Messung von Lungendruckvolumenkurven nützlich ist, um Veränderungen der mechanischen Eigenschaften der erkrankten Mauslunge zu erkennen. Einmal gemeistert, kann diese Prozedur in etwa 10 Minuten pro Maus abgeschlossen sein, aber da ein Großteil der Zeit für die d-Beatmung und die Sauerstoffvergasung aufgewendet wird, können schwere Mäuse parallel laufen gelassen werden. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man die Lungen-PV-Kurve bei Mäusen misst.

Solche Kurven können verwendet werden, um das Ausmaß der verschiedenen Lungenpathologien zu phänotypisieren, und diese standardisierten Verfahren können Daten generieren, die mit Ergebnissen aus anderen Labors verglichen werden können.