$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Dysfunkcja płuc jest jedną z głównych przyczyn zachorowalności i śmiertelności na świecie. Stan ten charakteryzuje się niedostateczną wymianą tlenu, co jest równoznaczne z kaszlem, bólami w klatce piersiowej i dusznością. Choroby układu oddechowego odpowiadają za ~10% śmiertelności na całym świecie1. Według Światowej Organizacji Zdrowia śmiertelność wzrośnie z powodu uporczywego palenia, zanieczyszczenia i czynników drażniących w miejscu pracy. UWBP jest użytecznym dodatkiem do badań nad fizjologią płuc, który zdecydowanie uzupełnia tradycyjne analizy biochemiczne i histologiczne2. Inne procedury stosowane do oceny płuc nie zapewniają takich samych korzyści jak UWBP. Pletyzmografia inwazyjna jest powszechnie stosowaną techniką, która wymaga znieczulenia zwierzęcia3,4, a zatem uzyskane pomiary oddechowe niekoniecznie odzwierciedlają stan naturalny. Ponadto wymóg wentylacji mechanicznej i wyzwania chemiczne wykluczają przyszłe pomiary3,4. Inną metodą zbierania danych oddechowych jest oscylacja wymuszona, która jest bardziej wrażliwa na drobniejsze zmiany parametrów oddechowych w porównaniu z UWBP5. Wymuszona oscylacja jest jednak techniką inwazyjną i wymaga terminacji przez zwierzę w celu zebrania danych5-7.
UWBP polega na umieszczeniu zwierzęcia w specjalistycznej komorze. Podczas wdechu powietrze pływowe jest ogrzewane i nawilżane w płucach, zwiększając ciśnienie pary wodnej i powodując rozszerzalność cieplną gazu8. Efekt ten powoduje zmianę objętości powietrza netto, powodując wzrost ciśnienia w komorze pletyzmografu8. Odwrotna sytuacja ma miejsce podczas wydechu, tworząc falę oddechową zwierzęcia. Analiza kształtu fali jest następnie wykorzystywana do pomiaru na podstawie śladu oddechowego: częstości oddechów (oddechów/min), całkowitego czasu cyklu oddychania (s), czasu wdechu/wydechu (Ti/Te, s) oraz zmian ciśnienia spowodowanych każdą objętością oddechową(PT). Rysunek 1 ilustruje każdy pomiar rozpoczynający się od śladu oddechowego. Pomiary te są łatwe do obliczenia i na ich podstawie można uzyskać wiele parametrów oddechowych. Parametry te obejmują: objętość oddechową (objętość powietrza przemieszczającego się między normalnym wdechem a wydechem), objętość minutową (objętość gazu wdychanego z płuc na minutę), cykl pracy wdechowej (procent czasu wdechu w stosunku do całkowitego czasu trwania cyklu oddychania) i natężenie przepływu wdechowego (ilość wdychanego powietrza w danym czasie).
UWBP zapewnia precyzyjną, nieinwazyjną, ilościową analizę fizjologii układu oddechowego w modelach zwierzęcych i może być używany do pomiaru postępu choroby układu oddechowego i funkcji płuc6,9. W przeciwieństwie do innych technik pletyzmografii, UWBP unika stosowania znieczulenia, ograniczeń i inwazyjnych manipulacji, które wytwarzają artefakty i zmienność eksperymentalną6,9. Znieczulenie może hamować oddychanie, zmieniać tętno i może być trudne do regulacji10. Ograniczenia wywołują przyspieszenie oddychania z powodu dodatkowego stresu poprzez uwalnianie kortykosteronu i epinefryny11,13. Kluczową cechą UWBP jest powtarzalna ocena fizjologiczna, dzięki czemu jest on podatny na badania podłużne. UWBP jest zdecydowanie zalecany do podłużnej oceny fizjologii płuc i oferuje cenną umiejętność do przyszłej oceny leków oddechowych.
Bleomycyna, albumina jaja kurzego i niedotlenienie zostały wykorzystane do wywołania problemów oddechowych w kilku badaniach, a UWBP z powodzeniem zmierzyło dokładną ocenę fizjologiczną płuc7,9,13-16. Opisany protokół jest przeznaczony dla standardowych dorosłych myszy laboratoryjnych. Jednak UWBP został przystosowany do innych zwierząt, takich jak szczury, świnki morskie i naczelne inne niż ludzie17-20. UWBP nie ogranicza się tylko do oceny dysfunkcji płuc, ale jest również stosowany do oceny dojrzewania płuc3. Wszechstronność, prostota i powtarzalność UWBP pozwoliły na stworzenie doskonałej techniki oceny funkcji płuc u zwierząt. Do wykonania tej procedury wymagane będzie różne programy (patrz tabela materiałów i wyposażenia). Doświadczony naukowiec byłby w stanie wykonać ten protokół za pomocą myszy w ciągu 1 godziny.