Fenotypowanie funkcji płuc myszy in vivo ze zdolnością dyfuzyjną płuc

Summary

Opisujemy sposób szybkiego i prostego pomiaru zdolności dyfuzyjnej płuc u myszy i pokazujemy, że jest ona wystarczająco wrażliwa na zmiany fenotypu w wielu powszechnych patologiach płuc. Metryka ta ma zatem bezpośrednie znaczenie translacyjne dla modeli mysich, ponieważ zdolność dyfuzji można również łatwo zmierzyć u ludzi.

Abstract

Mysz jest teraz głównym zwierzęciem używanym do modelowania różnych chorób płuc. Aby zbadać mechanizmy, które leżą u podstaw takich patologii, potrzebne są metody fenotypowe, które mogą określić ilościowo zmiany patologiczne. Ponadto, aby zapewnić znaczenie translacyjne dla modeli mysich, takie pomiary powinny być testami, które można łatwo przeprowadzić zarówno na ludziach, jak i na myszach. Niestety, w obecnym piśmiennictwie niewiele fenotypowych pomiarów czynności płuc ma bezpośrednie zastosowanie u ludzi. Jednym z wyjątków jest zdolność dyfuzji tlenku węgla, która jest pomiarem rutynowo wykonywanym u ludzi. W niniejszym raporcie opisujemy sposób szybkiego i prostego pomiaru tej zdolności dyfuzyjnej u myszy. Procedura polega na krótkim napompowaniu płuc gazami znakującymi w znieczulonej myszy, a następnie 1-minutowym czasie analizy gazu. Przetestowaliśmy zdolność tej metody do wykrywania kilku patologii płuc, w tym rozedmy płuc, zwłóknienia, ostrego uszkodzenia płuc oraz grypy i grzybiczych infekcji płuc, a także monitorowania dojrzewania płuc u młodych szczeniąt. Wyniki wskazują na znaczne zmniejszenie wszystkich patologii płuc, a także wzrost zdolności dyfuzji wraz z dojrzewaniem płuc. Ten pomiar zdolności dyfuzyjnej płuc zapewnia zatem test czynnościowy płuc, który ma szerokie zastosowanie dzięki zdolności do wykrywania fenotypowych zmian strukturalnych w większości istniejących patologicznych modeli płuc.

Introduction

Mysz jest teraz głównym zwierzęciem używanym do modelowania różnych chorób płuc. Aby zbadać mechanizmy, które leżą u podstaw takich patologii, potrzebne są metody fenotypowe, które mogą określić ilościowo zmiany patologiczne. Chociaż istnieje wiele badań na myszach, w których mierzy się mechanikę wentylacji, pomiary te są na ogół niezwiązane ze standardowymi ocenami czynności płuc zwykle wykonywanymi u ludzi. Jest to niefortunne, ponieważ możliwość wykonywania równoważnych pomiarów u myszy i ludzi może ułatwić przełożenie wyników w modelach mysich na choroby ludzkie.

Jednym z najczęstszych i najłatwiejszych do wykonania pomiarów u ludzi jes....

Protocol

UWAGA: Wszystkie protokoły dotyczące zwierząt zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.

1. Przygotowanie zwierząt

1. Przygotuj 6 myszy kontrolnych C57BL/6 do pomiaru DFCO, znieczulając je ketaminą i ksylazyną, jak opisano w kroku 2.3 poniżej.
2. Przygotuj wszystkie inne myszy z różnymi patologiami płuc pokazanymi w Tabeli 1, stosując tę samą procedurę, co w przypadku kontroli. Szczegółowe informacje potrzebne do ustalenia każdego z tych modeli można znaleźć w odpowiednich odniesieniach. Myszy kontrolne i te z innych kohort patologicznych są w wieku 6-1....

Results

Rysunek 1 pokazuje pomiary DFCO od dorosłych myszy w grupach A, B, C, D, E i F. Stwierdzono znaczące spadki zarówno w przypadku infekcji Aspergillus, jak i grypy, a także znaczące spadki w modelach zwłóknienia, rozedmy płuc i ostrego uszkodzenia płuc. Rycina 2 przedstawia zmiany rozwojowe grupy G w DFCO w czasie, gdy myszy starzeją się od 2 do 6 tygodni. W tym czasie nastąpił niewielki, ale znaczący wzrost rozwoju płuc. Efekt zastosowania mniejszego wolumenu inflacji był również dość wyr.......

Discussion

W niniejszej pracy zdefiniowaliśmy nową metrykę do ilościowego określenia zdolności płuc myszy do wymiany gazów. Wskaźnik ten jest analogiczny do zdolności dyfuzyjnej, powszechnej miary klinicznej, która mierzy podstawową funkcję płuc, czyli ich zdolność do wymiany gazu. Zdolność dyfuzyjna jest jedynym pomiarem funkcjonalnym płuc, który można łatwo i szybko wykonać zarówno u myszy, jak i u ludzi. W przypadku wykrywania chorób płuc u myszy głównym celem jest ilościowe określenie zmian w czynności płuc między kohortami kon.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Chromatograf gazowy	Inficon	Micro GC Model 3000A	Agilent produkuje porównywalny model
18 G Igła Luer Becton	Dickenson		Kilku innych możliwych sprzedawców
Plastikowa strzykawka 3 ml	Becton Dickenson		Kilku innych możliwych dostawców
Worki na próbki gazu polipropylenowego	Pojemność SKC 1 lub 2 L		dobrze sprawdzają się inne gazoszczelne worki
Zbiornik gazu, 0,3% Ne, 0,3% CO, powietrze równoważące; (rozmiar ME)	Airgas, Inc	Z04 NI785ME3012	Jest to standardowa mieszanina stosowana do DLCO u ludzi
25 TCID50 / myszy wirusa grypy A / PR8 rozcieńczonego w buforze fosforanowym soli fizjologicznej.
Elastaza trzustkowa wieprzowa	Produkty elastynowe, Owensville, MO		5.4
U Bleomycin	APP Pharmaceuticals, Schaumburg, IL		0,25 U
Escherichia coli LPS	Sigma L2880		3 μ g/g masy ciała; O55: B5
Aspergillus fumigatus (izolat Af293) konidia zebrano z dojrzałych kolonii wyhodowanych na agarze z dekstrozą ziemniaczaną.