Name: ダブル室容積脈波による意識下マウスにおける呼吸機能の評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-10T13:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: 学ぶダブル室容積脈波法によるマウスの呼吸機能評価プロトコル。無麻酔で気道抵抗や換気パラメータを測定し、薬物応答や呼吸研究の信頼性あるデータを提供する方法を解説します。

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SML は健康の研究のカナダの協会からの就労を支え、MG に支えられて、FRQS の呼吸器の健康ネットワークから奨学金 (フォン ・ ド ・凝ったケベック – 健康)、YB は FRQS から研究員。
著者の貢献 すべての著者は、原稿やビデオの概念に貢献しました。SML と LD は、データを収集しました。SML、LD、YB、DM、DB、AR は、人物や原稿執筆の生成データ解析に貢献しました。YB、AR、KL と MG ビデオ スクリプトの準備に関与していた。YB、KL、MG での公演も実施。

次の手順は、カナダの理事会に動物ケア (CCAC) のガイドラインに従ってケベック心臓・肺研究所動物ケア委員会によって承認されました。
1. 準備
<ol><li>研究
	<ol>
<li>(重要です)どんな実験を実行する前に、適切な承認 (例えばIACUC) とトレーニング (例えば、動物取り扱い) を取得します。</li>
		<li>機器、オペレーティング ソフトウェアを理解します。ユーザー マニュアルを読むし、必要に応じて信号、アナライザー、およびパラメーターを入力、サイトの数を定義する構成ファイルを作成します。 注:高いサンプリング レート (2 KHz) を選択することを確認します。</li>
		<li>目的のパラメーターのアナライザーの設定を構成します。<ol>
<li>ツール バーし、アナライザーからチューニングを選択します。</li>
			<li>呼吸を正しく分ける値をフローのしきい値を調整 (マウス: 0.5 mL/秒)、 Ti + テ呼吸率を計算するを選ぶ。</li>
			<li>気圧 (760 mmhg) の値を設定し、有効と見なされる息の吸気/呼気量の最大偏差を指定 (マウス: 20%)。</li>
			<li>受け入れの制限を調整する計算パラメーターフィールドの設定をクリックします。 注:次の設定が記述されているマウス実験のため使用された: インスピレーシヨンの時間、50 に 170 ms;有効期限、40 に 180 ms;450 に 30 bpm; 呼吸の頻度特定の気道抵抗、0 に 15 cmH2O·s;少なくとも 3 桁の精度で midexpiratory の流れ。</li>
			<li>完了する選択適用して閉じるダイアログ ウィンドウを終了します。</li>
		</ol>
</li>
		<li>ツール バー メニューから再度チューニングしストレージ目的のデータ ストレージの速度を設定するに移動します。[、適用して閉じる] ウィンドウを閉じます。 注:すべての 10 の平均 s は通常使用されます。</li>
		<li>コマンドとそれぞれに必要なタイミングのシーケンスを定義するオペレーティング ソフトウェア内のプロトコルを作成します。例は、図 1に表示されます。</li>
		<li>実験には、エアロゾルによる物質の管理が含まれている場合は、適切なソリューションとテストする濃度によると希釈液を準備します。</li>
	</ol></li>
	<li>動物
	<ol>
<li>静かなエリアの住宅の部屋からリモートで動作します。環境の変化に順応する動物を許可します。</li>
		<li>動物の重量を量る、適切なサイズを選択します。</li>
		<li>(重要です)落と、試験開始前に手続きに動物を順応させます。実験的なデザイン、増加する持続期間の複数の馴化セッションによって (例えば5-30 分) 必要があります。 注:順応していない動物は、研究から除外する必要があります。<ol>
<li>各順化セッションで挿入背面開口部; から、落内動物デバイスを保持する垂直方向には、便利です。</li>
			<li>動物は、位置、背面のプランジャーを挿入し、優しく無理な力を適用せず場所でロックします。</li>
			<li>(重要です)動物が正常に呼吸を視覚的に確認します。必要な場合は、ロック機構を移動することによってその位置を調整します。動物の鼻孔は、落の内壁に休んでその鼻と鼻の円錐形の外突出されていることを確認します。</li>
			<li>胸部の商工会議所の背面パネルをデタッチし、胸部のチャンバーで開くゴムを通して動物を含む落を挿入、商工会議所を閉じる。</li>
			<li>頭のチャンバーを添付し、バイアス フローを提供します。マウスの 0.5 L/分の流量を使用します。</li>
			<li>5 分間リラックスする動物を許可します。</li>
			<li>動物が穏やかな、鼻や呼吸器のフロー信号の記録を開始します。トレースがスムーズと規則正しい呼吸パターン; 表示されるコンピューターの画面上確認します。図 2の例を参照してください。 注:プロトコルには、物質のエアロゾルの管理が含まれている場合、生理食塩水の挑戦は順化手順に含まれることができます。</li>
			<li>各セッションの終わりには、呼吸器の商工会議所や、落から動物を削除し、住宅ケージと部屋に戻ります。</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>機器
	<ol>
<li>実験の日、実験的セッションを開始し、適切な構成ファイルを読み込みます。 注:実験に必要なプロトコルが含まれていることを確認します。</li>
		<li>ツール バー メニューの実行に移動します。実験動物の情報を入力します。一度完了したら、ウィンドウの下部に [実行] ボタンをクリックします。</li>
		<li>システムのキャリブレーションを続行します。各サイトを調整し、信号を個別に入力します。<ol>
<li>バイアス流発生装置をオンに、チューブの部分を介してヘッドのチャンバーに接続し、流量を調整します。</li>
			<li>キャップの頭の部屋の上部開口を閉じます。</li>
			<li>胸部室の背面パネルをデタッチ、しっかりと頭と体チャンバー気密のシールを作成するを開くゴム内部キャリブレーション ツールを挿入します。閉じ、胸部の商工会議所の背面パネルを取り付ける。</li>
			<li>胸部の商工会議所の側ポートを頂いたことを確認します。</li>
			<li>ソフトウェア ツール バー メニューから調整し、調整に行きます。</li>
			<li>入力 1 (胸部)に移動し、キャリブレーション胸部流量信号の調整] ダイアログ ボックスを起動する] を選択します。</li>
			<li>(重要です)キャリブレーション ダイアログ ウィンドウにリストされたパラメーター表示、すなわち、 物理的なストレスが低値を適用される適切な設定であることを確認: 0;物理的なストレスが高い値を適用:-20 mL/秒;サンプル: 統合します。一度完了したら、低[サンプル] ウィンドウでをクリックします。</li>
			<li>生成される信号が表示ウィンドウで一定であることを確認し、[閉じる] をクリックします。</li>
			<li>プラスチック製のコネクタとチューブの部分を使用して胸部の商工会議所の側ポートを介して 20 mL 注射器を接続します。</li>
			<li>(重要です)[サンプル] ウィンドウで高選択し、すぐにできるだけ一定流量で 2 s 間商工会議所に 20 mL の空気を注入します。</li>
			<li>生成される信号が完全に表示ウィンドウ内に表示されることを確認します。矢印アイコンを使用して、信号が中心とゼロの線を中心に対称であるかどうかを確認します。閉じるをクリックします。[サンプル] ウィンドウで削除する AC オフセットをクリックして 0 から任意のオフセットを削除します。 注:必要な場合は、価値の高い校正をやり直すことができます。</li>
			<li>結果の拡張入力範囲が推奨範囲内にあることを確認 (マウス: ±280 ±420 mL/秒)。(重要です)値が許容範囲外にある場合は、校正手順を繰り返します。</li>
			<li>胸部の商工会議所 (ステップ 1.3.3.6) として同様の方法で頭の商工会議所を調整します。この時間は、入力 2 (鼻)を選択します。 注:(重要)物理的なストレス適用された高い値の値に設定する必要があります + 20 mL/秒。これは後部チャンバーに関連してフロント室内の流れの極性が変更されます。したがって、動物が呼吸している 2 つの流信号、ほとんどが sRaw を計算するために使用遅延は別の段階で。</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>2. 肺機能測定
<ol><li>動物の重さし、自分の体重に注意してください。</li>
	<li>落内動物を挿入し、胸部脈商工会議所 (ステップ 1.2.3.1 に 1.2.3.5) 内に配置します。</li>
	<li>少なくとも 5 分間リラックスする動物を許可します。</li>
	<li>最初のステップを選択することによってコマンドのプロトコルを起動し、実行をクリックします。</li>
	<li>動物の呼吸信号は通常と滑らかな (図 2) で、コンピューターの画面上を確認します。ソフトウェアは自動的にブレス ・ バイ ・ ブレスごとに計算されたパラメーターを表示します。動物のパラメーターが安定していることを確認します。</li>
	<li>10 分までの基準条件下での呼吸パターンを記録します。</li>
	<li>プロトコルはエーロゾルによって被験物質の投与を含む、次のように操作を行います。<ol>
<li>必要に応じてネブライザーとデューティ サイクルを調整します。 注:この資料の例で、ネブライザーは 10 の 5% のデューティ サイクルで稼動していた s。</li>
		<li>車両の挑戦 (例えば、生理食塩水) を実行し、応答を記録します。</li>
		<li>必要な場合は、(例えば濃度を 2 倍) の手順をエスカレートのネブライザーで濃度を変更することによって被験物質の濃度の増加には、動物を公開します。各投与後応答を記録します。</li>
		<li>実験的セッションの終わりに自動的に行われていない場合は録音を停止し、動物を住宅ケージと部屋に戻します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>必要な場合、別の実験的セッションを実行するツール バー メニューから実行を選択します。<ol>
<li>セッションの間脈室をきれいにし水ですすいでください。 注:アルコールの使用、脈に不可逆的な損傷があります。</li>
	</ol>
</li>
	<li>研究には、時間をかけて繰り返し評価が含まれている場合は、各選択した timepoint で全体の測定シーケンスを繰り返します。 注:思慮深く、呼吸の仕組みや肺ボリューム1,15のいくつかの精密な測定と研究を補完することをお勧めします。</li>
</ol>3. データ分析
注:ソフトウェアは自動的に実験ファイルを保存され、実験的セッションが閉じられたときに記録されたパラメーターをエクスポートします。
<ol><li>各動物および実験グループの目的のパラメーターのベースラインの平均を計算します。 注: 表 1提供する情報の種類に基づいて分類の一般的なパラメーターの番号を示します。</li>
	<li>ときに、関連する特定の時点 (例えば、最大または最小値)、平均、またはフルタイム コースを使用して各濃度で目的のパラメーターを考察の揮発性物質の効果を評価します。ベースラインに正規化も考慮することができます。</li>
	<li>グループ、テーブル、またはグラフィック形式のエラーを使用して結果を報告します。結果を統計的に分析します。 注:本研究では双方向性と繰り返し対策は別の DCP 読み出し (sRaw と EF50) だけでなく別の FOT 読み出し、メサコリン、アレルゲン-室内塵ダニ (HDM)- との相互作用の効果を評価するために使用された (RN, G、H)、マウスの両系統で。Sidak の多重比較法それからメサコリンをアレルギー マウス コントロール マウスと異なる濃度を決定するために使用されました。同じテストは、気道閉塞 (sRaw と EF50) と換気パターン (BF、テレビ、ミュージック ビデオ、EIP) の読み出しで日、HDM とベースライン (すなわちメサコリン前に、) での相互作用の効果を評価するために使用されました。ピアソンの相関は sRaw DCP と RN FOT を用いて得られた相関を評価するために使用されました。すべての統計分析およびグラフを代替標準の統計ソフトウェアの (例えば、グラフパッド プリズム) を使用して行った。p ≦ 0.05 は帰無仮説を拒絶するための十分な考慮されました。</li>
</ol>

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DB と AR は SCIREQ 科学呼吸器装置株式会社は、この記事の内容に関連するトピックに関連する商業的実体で働いていた。DB も株式を所有しています。SCIREQ 株式会社は、emka 技術会社です。

意識した動物の肺機能を測定する能力は、呼吸の研究で明確に保証されます。一般に、DCP は意識と自発的に呼吸動物26呼吸器の換気機能を評価するための興味深いアプローチです。具体的には、DCP、またはその頭をバリアントしばしば提供情報の質と侵襲性3 (表 2) の必要なレベルとの間の適切なバランスを打ちます。技術の種 (例えばマウス、ラット、モルモット) や動物のサイズに合わせることができるし、多くの研究用途で使用することができます。平行調査設計、繰り返し方法で呼吸機能を監視し、時間をかけて応答の動態をキャプチャで一度に多数の動物を評価するために特に便利です。さらに、技術は簡単で、比較的タイムリーに学ぶことができます。この実践的な側面を記述する例に重要なステップを議論脈、同様の手法を拘束し、関連に使用されたマウスの DCP 測定を用いたプロトコル本稿での結果。
ときに意識した動物での作業、再現可能な結果を生成するために周囲の環境 (例えば、静かな部屋で限られた数の人々 や活動の) の条件を制御するが欠かせません。以来、restrainers は様々 な寸法に来て、適切なサイズと、呼吸運動が摂動を開始することが重要です。それはまた有用、しばしば動物実験の設定と手順を適応する必要それはよく確立されてマウスの拘束が呼吸周波数12に影響を与えることとして。実験的なデザインや条件によって増分期間の複数のセッションが必要かもしれない。最後に、実験の開始時に時間を許可する部屋の変更と必要な処理を調整する動物は立証されて、呼吸パターンが一貫して定期的かつベースラインでリラックスしたように簡単な考察。どこに動物が快適でよく適合し、穏やかな条件下での作業は、結果の変動や品質の面で有益なもなります。また、気道の口径の増加し、誘発気道収縮を弱める可能性のあるカテコールアミン、ストレス リリースを制限します。
できるだけ限り密閉の鼻と呼吸器の流れを分離する必要があることを理解することが重要です。システムや種の検討、効果のように同様の形でシール機構によって異なります。我々 はここに記載されている DCP、動物の鼻と保全機器シールが作成されます。DCP によって呼吸機能を評価する際も十分かつ継続的なバイアス フローを提供する本質的な動物に利用できる酸素のレベルの減少が大きな影響を及ぼすになります。落の動物の幸福を考慮して撹拌によって作成された空気漏出のための傾向を制限し、それによってデータの品質を最大化します。一方、シールの破れが拒否されたデータセットまたはいくつかのパラメーターの過小評価になります。
さらに鼻フロー信号の別の記録を有効にするで、頭の商工会議所は噴霧物質に動物を公開する通常使用されます。この記事で示すように、これは応答性の程度を示すための bronchoprovocation テストを実行する使用できます。そのような実験テストされた濃度の範囲の調整が必要になる種、緊張、または動物の性別に応じて検討します。以前に実証8,9,10,27, として存在に示したように、気道抵抗の侵襲の FOT 計測とよく相関した sRaw のメサコリン誘発性変化、.結果はまた DCP 技法が呼吸障害を検出し、肺 (肺組織や小さな末梢気道) の下のコンパートメント内にあるローカライズされた変更された応答を識別する能力の評価に敏感でないことを示す.エアロゾルの分布と堆積から貢献を湿らせるのまた気流28合計の呼吸抵抗の最も大きい部分を占める上部の航空路の存在できます影響を与える動物の気道はそのままなので測定値に低い航空路です。表 3は、DCP のテクニックと、FOT 間の相違点をまとめたものです。最後に、それは理論的に sRaw の測定から動物の合計気道抵抗 (上部の航空路を含む) を見積もることができるだろうが、一般に勧めなど侵襲的な計測と DCP 評価を補完するために詳細な呼吸力学の直接測定を取得する FOT29 。研究の目的によって上気道抵抗の測定も考えられる30,31,32。
結論  その程度の侵襲により DCP は呼吸の研究の重要なニーズを満たすことができる手法です。気流閉塞のいくつかの明白なインデックスと並行して意識した動物における換気パターンの正確な読み出しを提供することです。得られた情報も本当により侵襲的アプローチから補います。

モデル人間の呼吸器疾患に小動物の使用の増加は、これらの動物の呼吸器系の機能を定量的に評価する手法の開発を求めています。現在、強制振動法 (FOT) は、小動物1,2呼吸力学を評価する最も正確な方法として認識されます。ただし、表現型解析の不確定性原理によって示されるように、FOT の測定精度で得られる何がトレードオフの非侵襲性3の損失に対して。確かに、FOT 測定機械換気; と同様、麻酔、気管切開術または経口挿管を必要とする高度に制御の実験条件下で取得します。現実から遠いシナリオ。
実験的要件が麻酔剤の使用を禁止したり、動物の自然な生理学的な状態からほとんど、あるいは全くの偏差のコールの状況で二重チャンバー容積脈波 (DCP) を見なすことができます。その名前が示すようには、動物の頭 (鼻)、前室、その胸郭から可能な限り密閉分離に建てられた 2 つの接続された剛体部屋 DCP セットアップ後部チャンバー内で構成されます。セットアップ内で動物は意識は、拘束されている間自発的に呼吸します。部屋の壁は、展開または撤回できない、ために対応する後部室内周囲の空気の圧縮/圧縮解除の結果として逆の波形が動物のロットアウトの空気の動きを生成します。チェンバー前部と後部室で胸部の運動にかかわるもの鼻流による波形はこうして分離し、同時にキャプチャできます。DCP 設定のデザインに応じてそれぞれ燃焼室圧力や気流、室の入出庫に時間の関数として変更を記録する圧力トランスデューサーまたは pneumotachographs のセットを使用してこれらの波形を取得ことができます。後者のアプローチは、今日ではより一般的です。
状況が一回換気量と換気関連パラメーター (例えば、分時換気量の定量のための同じではない動物の呼吸周波数を正確に決定するには、容積脈波技術の任意の種類によって中、呼気量、等)。ボックス信号4,5から動物の一回換気量を推定は全身プレチスモ グラフ (WBP) テクニックではなくは、DCP 手法は、一回換気量の正確な評価を提供します。これは呼吸時に肺気量の変化に比例している後部室で動物の胸部の動きの直接の取得に関連します。
呼吸サイクルの形でいくつかの障害は、これら正確な換気パラメーター (例えば、一回換気量、呼吸周波数と分時換気量)、に加えて、支配神経の側面を調査するも使用できます、呼吸ドライブまたは呼吸反射。そのアプリケーションの具体例を上気感覚ニューロン6吸入物質の苛立ちの潜在性の評価となります。ここでは、有効期限の開始時に一時停止の期間は、終了吸気ポーズ (EIP) ブレーキ6の期間とも呼ばれますと呼ばれるパラメーターを使用して決定されます。刺激性物質による一時停止の延長は有効期限6、7の最初の部分でブレーキの測定期間を引き起こしている動物の声門の閉鎖に関連付けられます。
DCP のもう一つの重要な利点は、気流閉塞に敏感な 2 つの検証および明白なパラメーターを提供することです。1 つは半ば呼気呼気量で流れと呼びます、省略 EF508,9,10です。有効期限中に中間量潮呼吸のたびに空気の流れです。EF50 胸部フロー トレースから抽出され、(すなわち頭を構成で) 前室なし従って測定することができます。もう一つは特定の気道抵抗と省略 sRaw11,12,13です。SRaw の定量には、インスピレーションの終わりに流量ゼロの時点でこれらの別の呼吸のトレース間の遅延時間から計算される動物の鼻と呼吸器の流れの同時記録が必要です。この遅延が sRaw に関連する基礎を説明する理論的根拠は題して以前11。肺気量の変化を単に置く、圧力勾配は、順番に車で空気の流れを開発する必要があるので空気の動きの前に。静かな呼吸健康な動物、この遅延は通常非常に小さいです。ただし、(例えば、十分な換気を提供するための十分な流れ) 与えられた流れに対応するために必要な圧力勾配は、気道抵抗の程度に影響されます。気道攣縮、中にたとえば、与えられた流れに対応するために必要な圧力の勾配が大きい、一生懸命呼吸をしている動物を意味します。動物の胸腔内の圧力の大きい勾配も意味は、チェンバー後部の入出庫の流れの大部分が減圧/合計胸部拡大/収縮の部分である胸郭内の空気の圧縮のため鼻の流れとフェーズのうち。気道攣縮による抵抗の増加は、リアとフロントの部屋間の遅延が長くなります、sRaw をそれにより増加します。空気を肺のロットアウト ドライブ圧力勾配は最初胸部体積 (TGV) によっても影響されます。大きい TGV でたとえば、与えられた圧力勾配を生成するために必要な胸郭の拡張/収縮が大きい (単に圧力の指定したグラデーションを生成するために必要な容積が大きいので)、またことを意味する、動物は、呼吸も懸命に仕事を持っています。もう一度、これらの余分な胸部変位胸郭内の空気の圧縮/圧縮に必要なもの、したがって鼻フローの位相ずれに。だから、増加の TGV は両院間の遅延も増えます、sRaw をそれにより増加します。見られる、気道攣縮および増加の TGV はロットアウト肺の空気を描画するより重要な努力の結果します。これは、本質的に、吸入後の生理学的な意味です。5,14を呼吸のために必要な作業を表します。
SRaw 2 つの異なる要因に影響を与えることを理解することが重要ですこのように: 気道抵抗および TGV。実際には、吸入後は気道抵抗および TGV11の製品として表現できます。意識した動物は、与えられた環境への換気を適合させる予定で、TGV を変更できます。動物の自然な生理状態が変更された、このような条件下でそれはない従って sRaw で変更茎の気道抵抗の変化、TGV、変更または 2 つのミックスからかどうかを識別します。したがって、呼吸力学および/または FOT1,15によって提供されるような肺気量のさらに侵襲的な測定と DCP の評価を補完することをお勧めします。
日には、DCP を各種研究用途で使用されています。テクニックに頭の商工会議所の有無定量的と使える薬剤、アレルゲン、刺激または他のメディエーターなどの様々 な物質の意識した小動物の呼吸機能に及ぼす影響を正確に評価16,17,18。前室を噴霧物質またはさまざまなガス濃度(低酸素、炭酸ガス等)19公開室として使用もできます。便利に、それは付随して急性影響これらのエクスポー ジャーを測定する 1 つことができます。実際には、DCP の一般的な用途の 1 つは呼吸器疾患20,21,22,23,の異なるモデルで噴霧メサコリンに対する反応性の程度を評価するためには24,25。
DCP 法は一見簡単ですが、いくつかの実践的な課題でした可能性のある経験の浅いユーザーを阻止または正確さと、結果の再現性を損ないます。本稿では、意識、自発呼吸抑制マウスの DCP によって正常にレコードの呼吸機能に推奨される手順の詳細な説明を提供します。説明が記載されている機器に固有の (材料の表を参照してください)。肺のアレルギー性炎症でベースライン テスト マウス 2 系統および噴霧メサコリンに応答の一般的なモデルにユーティリティと DCP の値も示します。

<table><tbody><tr><td>アセチル-&β;-塩化メチルコリン&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A-2251</td><td>メタコリン</td></tr><tr><td>リン酸緩衝生理食塩水</td><td>マルチセル</td><td>311-506-CL</td><td>PBS 10X</td></tr><tr><td>ハウスダストダニ抽出物</td><td>GREER</td><td>290902</td><td>HDM&nbsp;</td></tr><tr><td>DCPコンプリートシステム</td><td>&nbsp;SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES</td><td></td><td></td></tr><tr><td>iox software</td><td>&nbsp;SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aerogen Aeronebネブライザー</td><td>&nbsp;株式会社SCIREQ /emka TECHNOLOGIES</td><td></td><td></td></tr><tr><td>flexiVent FXコンプリートシステム</td><td>&nbsp;SCIREQ株式会社 /emka TECHNOLOGIES</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ダブル室容積脈波による意識下マウスにおける呼吸機能の評価

Assessment of Respiratory Function in Conscious Mice by Double-chamber Plethysmography

体ボックス内で自発的に呼吸意識件名によって作成された空気の体積変化は、脈波、人体で実験動物の呼吸機能のいくつかの機能を非侵襲的に評価するための技術の基礎です。今回は小動物でダブル室脈 (DCP) のアプリケーションに焦点を当てください。正常に非侵襲的な方法で動物を自発的に呼吸を意識し、呼吸機能を評価するための詳細なステップバイ ステップの手順と同様に、方法論に関する背景情報を提供します。DCP は、繰り返し、並列、同様選択した期間にわたって噴霧物質による変化を識別するために複数の動物の呼吸の機能を監視する使用できます。関連の利点および欠点を議論に制御とアレルギー マウスに関する実験も本手法の有用性を示す、関連付けられている結果パラメーターを説明する使用します。全体的にみて、DCP は、ベースライン時と噴霧物質と課題後の両方の意識の小動物の呼吸機能を評価する信頼できる有効かつ理論的に音の読み出しを提供します。

本稿の目的は、二重チャンバー容積脈波による意識下マウスにおける呼吸機能を評価するための推奨される手順の詳細な説明を提供するためにです。

Air volume changes created by a conscious subject breathing spontaneously within a body box are at the basis of plethysmography, a technique used to ...

この技術は、呼吸器研究、安全性薬理学、医薬品開発など、さまざまな分野で重要な問題に対処するのに役立ちます。この技術の主な利点は、ベースライン時とチャレンジ中の両方で意識のある動物の呼吸機能を評価するために信頼できる読み出しを提供することです。この技術は、実験プロトコルが動物の正常な生理学的状態からの逸脱をほとんど必要としない場合に特に有用です。動物は拘束されていますが、それ以外は正常に呼吸するため、呼吸パターンの評価に加えて気道閉塞があります。実験当日は、実験セッションを開始し、適切な設定ファイルを読み込みます。実験と動物の情報を入力します。完了したら、ウィンドウの下部にある実行ボタンをクリックします。システムのキャリブレーションを続行します。各サイトと入力信号を個別にキャリブレーションします。ヘッドチャンバーにチューブで接続されたバイアスフロージェネレーターの電源を入れ、流量を調整します。ヘッドチャンバーの上部開口部をキャップで閉じます。胸部チャンバーの背面パネルを取り外してください。次に、キャリブレーションツールをヘッドとボディチャンバーの間のゴム製の開口部にしっかりと挿入して、密閉シールを作成します。胸部チャンバーの背面パネルを閉じて再度取り付けます。ソフトウェアのツールバーメニューから、[チューニング]、[キャリブレーション]の順に移動します。[入力 1] に移動し、[キャリブレーション] を選択して、胸部流量信号のキャリブレーション ダイアログ ボックスを起動します。キャリブレーション ダイアログ ウィンドウにリストされているパラメーターに適切な設定が表示されていることを確認します。加えられる物理的ストレスの低値はゼロである必要があります。高い値に加えられる物理的応力は、毎秒マイナス20ミリリットルであり、サンプルは積分するように設定する必要があります。完了したら、サンプルウィンドウで[low]をクリックします。生成された信号が表示ウィンドウ全体で一定であることを確認し、[閉じる] をクリックします。チューブ内のプラスチックコネクタを使用して、胸部チャンバーのサイドポートを介して20ミリリットルのシリンジを接続します。サンプルウィンドウで「高」を選択し、できるだけ早く20ミリリットルの空気を2秒間にわたって、できるだけ一定の流量でチャンバーに注入します。生成された信号がディスプレイ ウィンドウ内に完全に表示されていることを確認します。矢印アイコンを使用して、信号がゼロ線を中心に対称になっているかどうかを確認します。次に、[閉じる]をクリックします。ゼロからオフセットを削除するには、サンプルウィンドウで Remove AC offset をクリックします。ヘッドチャンバーを胸部チャンバーと同様の方法でキャリブレーションするには、入力番号2を選択します。今回は、最大値をマイナス20ミリリットル/秒ではなくプラス20ミリリットル/秒に設定します。住宅室から離れた静かなエリアで作業します。実験開始前に、動物を拘束具と手順に順応させます。侵襲性がなく、麻酔を必要としないため、動物が快適で、適応性が高く、落ち着いている条件下で作業することで、チャンバー間の毛漏れの傾向が制限され、データの品質が最大化されます。動物の体重を量ります。動物に適した拘束具を選択します。背部の開口部から進行する拘束具内に動物を挿入します。デバイスを垂直に保持すると便利です。動物が所定の位置に入ったら、バックプランジャーを挿入し、過度の力を加えずにゆっくりと所定の位置にロックします。動物が正常に呼吸していることを目視で確認します。必要に応じて、ロック機構を動かして位置を調整します。動物の鼻がノーズコーンの外側に突き出ており、鼻が拘束具の内壁に当たっていることを確認します。胸部チャンバーの背面パネルを取り外してください。動物が入った拘束具を胸部チャンバーのゴム製の開口部に挿入し、チャンバーを閉じます。ヘッドチャンバーを取り付け、バイアスフローを提供し、動物が少なくとも5分間リラックスするのを待ちます。動物が落ち着いたら、最初のステップを選択してコマンドのプロトコルを開始し、[実行]をクリックします。コンピューターの画面で、動物の呼吸信号が規則的で滑らかであることを確認してください。ソフトウェアは、計算されたパラメータを呼吸ごとに自動的に表示します。動物のパラメータが安定していることを確認します。ベースライン条件下で最大10分間呼吸パターンを記録します。エアロゾルによる試験物質の投与を含むプロトコルの場合、まず、必要に応じてネブライザーを時間とデューティサイクルで調整します。車両チャレンジを実行し、応答を記録します。必要に応じて、ネブライザー内の濃度を変更し、ステップを漸増することにより、動物を試験物質の濃度の増加にさらします。各投与後の応答を記録します。この例では、1ミリグラム/ミリグラムのメタコリンがテストされます。比気道抵抗のピーク増加は、その後しばらくして記録され、その後、ゆっくりとベースライン値に戻るのが見られます。実験セッションの終了時に、動物をその部屋とハウジングケージに戻します。セッションの合間に、プレチスモグラフチャンバーを清掃し、ネブライザーを水ですすいでください。テキストプロトコルで説明されているように、データ分析に進みます。ここに示されているのは、BALB/c マウスの 2 つのグループで 3 日間連続してベースラインで呼吸機能評価を繰り返した結果です。コントロール1と肺アレルギー性炎症のある1つ。ダブルチャンバープレチスモグラフィーによって提供されるパラメーターの選択について、安定した比較可能な値が得られました。これらの値は、呼吸数、タイトル量、分時換気、吸気終了時休止、タイトル中期呼気量での流量、および比気道抵抗についてプロットされました。呼吸機能の変化と吸入メタコリンの用量の増加に対する反応も連続して行われ、対照マウスとアレルギー性C57BL/6マウスの反応の程度を評価しました。結果は、アレルギーマウスの2日目と3日目に、メタコリンの用量を誇張された反応性で増やすことにより、比気道抵抗の予想される漸進的な増加を示しています。翌日、ニュートン抵抗を強制振動法で測定しました。このパラメータの変化は、主に大きな導電性気道の抵抗の変動を反映しています。ベースライン時およびメタコリンに応答して測定されたニュートン抵抗は、同じ動物で前日に得られた測定された比気道抵抗とよく相関していました。.この手法は、一度に多数の動物を評価するため、急性反応の動態を捉えるため、および数日間続いた実験中に繰り返し呼吸機能を測定するのに便利です。この手順に続いて、気道抵抗などの呼吸力学の直接測定で評価を補完するために、強制関連付け技術などの他の方法を実行できます。ダブルチャンバープレチスモグラフィーは、特に実験プロトコルで動物が意識を持つ必要がある場合に、呼吸パターンと気道閉塞の地理を評価するための興味深いアプローチを提供します。

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Research

JoVE Journal

Medicine

医学

アレルギー性​​喘息の実験モデルマウスは、疾患の病因を研究し、新しい治療法を開発するための新たな可能性を提供します。これらのモデルはよくアレルギー性​​免疫応答、気道炎症、肺病態生理を支配する因子を測定するのに適しています。...

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