Mysz jest teraz głównym modelem zwierzęcym różnych chorób płuc. W modelach rozedmy płuc lub zwłóknienia zasadnicze zmiany fenotypowe najlepiej ocenić, mierząc zmiany elastyczności płuc. Chociaż istnieje wiele sposobów pomiaru elastyczności, klasyczną metodą jest krzywa całkowitego ciśnienia i objętości (PV) mierzona od objętości resztkowej (RV) do całkowitej pojemności płuc (TLC). Pomiar ten został wykonany na płucach dorosłych osobników prawie wszystkich gatunków ssaków sprzed prawie 100 lat1-3. Takie krzywe PV odegrały również ważną rolę w odkryciu i zrozumieniu funkcji surfaktantu płucnego w rozwoju płucpłodu 4-7. Pomimo znaczenia krzywej PV jako pomiaru fenotypu płuc, nie ma ustandaryzowanego sposobu wykonania tego pomiaru. Zostało to zrobione po prostu poprzez napełnianie i opróżnianie płuc za pomocą dyskretnych kroków (czekanie zmienny czas na wyrównanie po każdym) lub za pomocą pomp, które mogą w sposób ciągły napełniać i opróżniać płuca. Krzywa PV jest często wykonywana w zakresie objętości od zera do pewnej pojemności płuc zdefiniowanej przez użytkownika, ale czas trwania każdej pętli objętości ciśnienia zgłaszanej przez różne laboratoria był niezwykle zmienny, wahając się od kilku sekund8 dogodzin 2. Niektórzy badacze odnoszą się do tej całkowitej krzywej PV płuc jako statycznej lub quasistatycznej, ale są to terminy jakościowe, które oferują niewielki wgląd i nie są tutaj używane. Ponadto krzywa PV nie została powszechnie opisana u myszy, mimo że może dostarczyć użytecznych informacji na temat makroskopowych skutków zmian strukturalnych w płucach.
Kilka problemów spowodowało zmienność w pozyskiwaniu krzywych PV, w tym: 1) stopa inflacji i deflacji; 2) skoki ciśnienia dla inflacji i deflacji; oraz 3) środki do wyznaczenia bezwzględnego pomiaru objętości płuc. W przedstawionej tu metodzie wybrano szybkość 3 ml/min jako kompromis, która nie była zbyt krótka, aby odzwierciedlić dynamiczną elastyczność związaną z normalną wentylacją i nie była zbyt niska, aby pomiar był niepraktyczny, szczególnie w przypadku badania dużych kohort. Ponieważ nominalna całkowita pojemność płuc u zdrowej myszy C57BL/6 wynosi około 1,2 ml9, szybkość ta zazwyczaj pozwala na wykonanie dwóch pełnych zamkniętych pętli PV w ciągu około 1,5 minuty.
W obszernej literaturze, w której opisano krzywe PV, szczytowe ciśnienie napompowania było niezwykle zmienne, wahając się od 20 do ponad 40 cm H2O. Część tej zmienności może być związana z gatunkami, ale głównym celem ustalenia górnej granicy ciśnienia dla krzywych PV jest napompowanie płuc do całkowitej pojemności płuc (TLC), lub maksymalnej objętości płuc. TLC u ludzi jest definiowana przez maksymalny dobrowolny wysiłek, jaki może podjąć jednostka, ale niestety nigdy nie można tego powielić w żadnym modelu zwierzęcym. W związku z tym maksymalna objętość w eksperymentalnych krzywych PV jest określana przez maksymalne ciśnienie arbitralnie ustawione przez badacza. Celem jest ustawienie ciśnienia w miejscu, w którym krzywa PV jest płaska, ale niestety kończyna inflacji krzywej PV płuc ssaków nigdy nie jest płaska. Tak więc większość badaczy ustawia ciśnienie, w którym krzywa inflacji zaczyna się znacznie spłaszczać, zwykle 30 cm H2O. Jednak u myszy krzywa PV jest jeszcze bardziej złożona z podwójnym garbem na kończynie inflacji, a ta krawędź inflacji często nadal rośnie stromo przy 30 cm H2O10, więc 30 nie jest dobrym punktem końcowym dla krzywej PV. Z tego powodu używamy 35 cm H2O jako granicy ciśnienia dla mysiej krzywej PV, czyli ciśnienia, przy którym kończyny napompowania wszystkich badanych przez nas szczepów zaczynają się spłaszczać.
Ponieważ krzywa PV sama w sobie jest bardzo nieliniowa, wygląd pętli PV będzie zależał od objętości, od której zaczyna się krzywa. Niektóre komercyjne respiratory pozwalają użytkownikom na wykonywanie dużych pętli fotowoltaicznych, zaczynając od FRC, ale jeśli objętość FRC jest nieznana, niemożliwe jest zinterpretowanie zmian w takiej krzywej PV z jakąkolwiek patologią, ponieważ zmiany te mogą po prostu wynikać ze zmiany objętości początkowej, a nie zmian strukturalnych w płucach. Tak więc bez bezwzględnego pomiaru objętości krzywe fotowoltaiczne są prawie niemożliwe do zinterpretowania, a tym samym mają niewielką użyteczność. Chociaż istnieje kilka sposobów pomiaru objętości płuc, są one często kłopotliwe i wymagają specjalnego sprzętu. W opisanym tutaj prostym podejściu krzywa PV zaczyna się przy zerowej objętości po procedurze odgazowania in vivo.
Podsumowując, ten artykuł demonstruje prostą metodę standaryzacji pomiaru krzywej PV płuc w płucu myszy i definiuje kilka wskaźników, które można obliczyć na podstawie tej krzywej, a które są powiązane ze strukturą płuc. Krzywa PV zapewnia zatem test czynnościowy płuc, który ma bezpośrednie zastosowanie w wykrywaniu fenotypowych zmian strukturalnych u myszy z powszechnymi patologiami płuc, takimi jak rozedma płuc i zwłóknienie.