マウス肺における圧力 - 容積曲線の測定

サマリー

ここでは、マウスの肺圧-体積曲線を簡単かつ確実に測定するためのプロトコルを提示し、それが2つの一般的な肺の病状、肺線維症と肺気腫の表現型実質変化を検出するのに十分な感度を持つことを示しています。この指標は、病状の進行に伴う肺の構造変化を定量化する手段を提供します。

要約

ここ数十年では、マウスは、肺疾患の様々な主要な動物モデルとなっています。肺気腫または線維症のモデルでは、本質的な表現型の変化は、最高の肺の弾性の変化を測定することによって評価される。最高のマウスにおけるそのような病理の根底にある特異的なメカニズムを理解するためには、現像病理を反映することができる機能的な測定を行うことが不可欠である。弾力性を測定するための多くの方法がありますが、古典的な方法は、肺容積の全範囲にわたって行われ、総肺の圧力 - 容積（PV）曲線のことである。この測定は、ほぼ100年さかのぼるほぼすべての哺乳動物種由来の成人の肺になされたものであり、そのようなPV曲線はまた、胎児の肺の開発における肺サーファクタントの機能の発見と理解に大きな役割を果たした。残念ながら、このような総PV曲線が広く、それらがmacroscに関する有用な情報を提供することができるという事実にもかかわらず、マウスにおいて報告されていない肺の構造変化のOPIC影響。肺容量でちょうど変化を測定する部分的なPV曲線が時々報告されていますが、絶対容積の測定値なしに、総PV曲線の非線形性の解釈は、これらの部分的なものは非常に困難にする。本研究では、我々は全体のPV曲線を測定するための標準化された方法について説明します。我々は、2つの一般的な肺の病状、気腫および線維症におけるマウス肺構造の変化を検出するために、これらの曲線の能力を試験した。結果は、これらの病理との期待の構造変化と一致して、いくつかの変数の有意な変化を示した。マウスにおける肺のPV曲線のこの測定は、このように時間的および治療的処置の潜在的効果以上の病態生理学的変化の進行をモニターするための簡単​​な手段を提供する。

概要

マウスは、現在の肺疾患の様々な主要な動物モデルである。肺気腫または線維症のモデルでは、本質的な表現型の変化は、最高の肺の弾力性の変化を測定することによって評価される。弾力性を測定するための多くの方法がありますが、古典的な方法は、全肺気量（TLC）に残存量（RV）から測定された全圧 - 容積（PV）曲線のことである。この測定は、ほぼ100年^1-3さかのぼるほぼすべての哺乳動物種から大人の肺に行われている。このようなPV曲線はまた、胎児の肺の開発^4-7の肺サーファクタントの機能の発見と理解に大きな役割を果たした。肺の表現型の測定などのPV曲線の重要性にもかかわらず、この測定を実行するには、全く標準化された方法がなかった。これは、膨張及び離散ステップと肺（各後の平衡可変待ち時間）を収縮させることにより、またはポンプを簡単に行われていること継続的に肺を膨らませると収縮することができます。 PV曲線は、多くの場合、ゼロといくつかのユーザ定義肺容量との容量範囲にわたって行われるが、異なる研究室により報告各圧力容量ループの持続時間は、時間^2、数秒⁸で変化する、非常に可変であった。一部の研究者は、静的または準静的としてこの総肺のPV曲線を参照しますが、これらは少し洞察力を提供する定性的な用語であり、それらは、ここで使用されていません。また、PV曲線が広く、それが肺の構造変化の巨視的効果に関する有用な情報を提供することができるという事実にもかかわらず、マウスにお....

プロトコル

ジョンズ·ホプキンス大学動物実験委員会は、すべての動物プロトコールを承認した。

1.機器

PV曲線を測定する準備ができて設定複合システムは、 図1に示されている。

1. 体積測定：
   1. ユーザが迅速に圧力限界に到達した後に、ポンプを逆転することができるスイッチでシリンジポンプを用いて、膨張および収縮の一定の割合を生成する。マウスのPV曲線の場合は、空気の3ミリリットルに設定された初期の体積（膨張前に）非常に軽く油を塗った5ミリリットルのガラス製の注射器を使用しています。 3mlのほぼすべてのマウスPV曲線のボリュームを測定するのに十分な大きさである。
   2. 移動シリンジのプランジャーに接続された小型のセンサロッドと、ポンプハウジングに線形差動変圧器を取り付けることによって、ポンプによって送達される体積を測定する。
      注：経験的な手段は、システム内のガス圧縮を補正するためにPVの立方で説明されているRVE記録部。
2. 圧力測定：
   1. 0〜60センチメートルH ₂ O（0-1 PSI）の範囲で標準の安価な圧力計を使用してください。
3. 測定の記録：
   1. PV曲線を記録するには、XY機能（ 例えば、PowerLab

結果

PV曲線のための手順は、制御のみ健康なマウス用のビデオで実証されているが、我々は2つ​​の異なる一般的な病状、気腫および線維症を有するマウスにおける機能的および病理学的変化を検出するPV曲線の能力を調べた。これらの伝統的なモデルの詳細については、別の場所で^12,13で説明。非常に簡単に、3％イソフルランで麻酔した後に肺気腫が気管に注入3または6 Uブタ膵臓エラスターゼによって引き起こされたと3週間後に研究、および線維症は0.05 Uが気管に注入ブレオマイシンによって引き起こされ、この後に2週間を研究した侮辱。

図2は、対照マウスからの代表的なPV曲線を示す。そのようなPV曲線から、マウスのマウスから、再現性、定量化が容易であり、変数、および肺疾患で起こる構造変化の代表を測定する。これらは、 表1に列挙し、 図2に図示されている。 表1に、これらの変数を 、

ディスカッション

本論文では簡単な再現性のある方法は、マウスにおける表現型肺の弾力性、総肺のPV曲線の古典的な方法を測定するために記載されている。このような曲線は、肺サーファクタントの発見と肺の安定性を提供する上で、その重要性に尽力しました。ここでは、PV曲線はまた、成体マウスの肺における肺の弾力性に関連するいくつかの変数を測定する手段を提供するのに有用であるかを示している。マウス肺における病理学的変化を生成するには2つの一般的に使用されるマウスモデル内のすべての変数で非常に重要な変更がありました。以下のセクションでは、各測定された変数の変化の重要性について説明します。

TLCはインフレ手足が平坦にするために開始され定義された最大の圧力で最大肺容量、またはより正確に、ボリューム、の尺度である。すでに述べたように、PV曲線のインフレ手足は決して本当に平坦化、およびマウスがこの中で特に極端です行動^10。 TLCは、すべての動物モデルにおいて、最大の自発的吸気努力の最後のボリュームとしてヒトにおいて定義されているが、それはいくつかの任意のユーザー定義の圧力での容積として定義される。.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
シリンジポンプ	ハーバード装置	55-2226	注入/引き出しシリンジポンプ
ポンプ22 反転スイッチ	ハーバード装置	552217	ポンプ付属
リニア変位変圧器	Trans-Tek, Inc.	0244-0000
5 mlガラスシリンジ	ベクトン・ディッケンソン		他のいくつかの可能なベンダー
デジタルレコーダー	ADInstruments	PL3504	他のいくつかの可能なベンダー
ブリッジアンプ信号コンディショナー	ADInstruments	FE221
ガスタンク、100%酸素	エアガス株式会社		任意のサプライヤーまたは病院のソースが機能します
圧力トランスデューサ:0 - 1 psi mV 出力	オメガエンジニアリング	PX-137	レンジ & アシンプ; 0 - 60 cm H2O