Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Измерение давления объема Curve в мышиных легких

Published: January 27, 2015 doi: 10.3791/52376
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Environmental Health Sciences, Bloomberg School of Public Health, Johns Hopkins University

Abstract

В последние десятилетия мышь стала основной модели на животных из различных легочных заболеваний. В моделях эмфиземы или фиброза, существенные фенотипические изменения лучше всего оценивать путем измерения изменений в эластичности легких. Чтобы лучше понять конкретные механизмы, лежащие в основе этих патологий у мышей, важно, чтобы функциональные измерения, которые могут отражать проявляющего патологии. Хотя есть много способов измерить эластичность, классический метод является то, что из общего легких давление-объем (PV) кривая сделано во всем диапазоне объемов легких. Это измерение было сделано на взрослых легких почти из всех видов млекопитающих, начиная почти 100 лет, и такие кривые PV также сыграли важную роль в открытии и понимания функции легочного сурфактанта в развитии легких плода. К сожалению, такие общие кривые PV не были широко представлены в мыши, несмотря на то, что они могут предоставить полезную информацию о macroscOPIC эффекты структурных изменений в легких. Хотя частичные кривые PV измерения только изменения в объеме легких, иногда сообщалось, без меры абсолютного объема, нелинейный характер общей кривой PV делает эти частичные очень трудно интерпретировать. В настоящем исследовании мы описываем стандартный способ измерить общую кривую PV. Затем мы протестировали способность этих кривых для обнаружения изменений в мыши структуры легких в двух патологий общего легких, эмфизема и фиброз. Результаты показали значительные изменения в нескольких переменных в соответствии с ожидаемыми структурными изменениями с этих патологий. Это измерение кривой легких PV мышей таким образом, обеспечивает простой способ контролировать прогрессирование патофизиологических изменений с течением времени и потенциального влияния лечебных процедур.

Introduction

Мышь теперь основной модели на животных из различных легочных заболеваний. В моделях эмфиземы или фиброза, существенные фенотипические изменения лучше всего оценивать путем измерения изменения в эластичности легких. Хотя есть много способов измерить эластичность, классический метод является то, что общее давление-объем (PV) кривой, измеренной от остаточного объема (RV) в общей емкости легких (TLC). Это измерение было сделано на взрослых легких почти из всех видов млекопитающих, начиная почти 100 лет 1-3. Такие кривые PV также сыграли важную роль в открытии и понимания функции легочного сурфактанта в развитии легких плода 4-7. Несмотря на важность ФВ кривой, как измерение фенотипа лёгкого, не было никакого стандартный способ выполнить это измерение. Это было сделано просто путем надувания и сдувания легкого с дискретными шагами (ожидание определенного времени, для уравновешивания после каждого) или с помощью насосов, чтоможет непрерывно надуть и выкачать легких. Кривая PV часто делается по объему диапазоне от нуля до некоторого пользовательских определить емкость легких, но длительность каждого тома контура давления сообщают разные лаборатории был чрезвычайно разнообразен, варьируется от нескольких секунд 8 до часа 2. Некоторые исследователи относятся к этой общей кривой легких PV также статической или квазистатической, но это все качественные условия, которые предлагают немного понять, и они здесь не используются. Кроме того, кривая PV не была широко сообщалось в мыши, несмотря на то, что она может дать полезную информацию о макроскопических эффектов структурных изменений в легких.

Некоторые вопросы привели к изменчивости в приобретении кривой PV в том числе: 1) уровень инфляции и дефляции; 2) экскурсии давления для надувания и сдувания; и 3) средства для определения абсолютного измерения объема легких. В методе присутствуют здесь, скорость 3 мл / мин была выбрана в качестве компромиссного соглашения,е, будучи не слишком коротким, чтобы отражать динамический эластичность, связанный с нормальной вентиляции и не слишком медленно, чтобы сделать измерения непрактично, особенно при изучении больших когорт. С номинальной общая емкость легких в / 6 здорового мыши C57BL порядка 1,2 мл 9, этот показатель, как правило, позволяет два полных закрыт PV петли должно быть сделано примерно в 1,5 мин.

В расширенном литературе, где кривые PV были зарегистрированы, пиковое давление инфляции используется уже очень разнообразны, варьируя от самого низкого показателя 20 до более чем 40 см Н 2 О. Часть этой изменчивости может быть связана с видами, но основная цель установки верхнего предела давления для кривых PV является раздувать легкие к общей емкости легких (TLC), или максимального объема легких. ТСХ в организме человека определяется максимальным усилием добровольного человек может сделать, но, к сожалению, это никогда не может быть дублирована в любой модели на животных. Таким образом, максимальный объем в экспериментальных кривых PV отговариваетделяется максимального давления произвольно установленного следователя. Цель состоит в том, чтобы установить давление, где кривая PV является плоской, но, к сожалению, инфляция конечностей млекопитающего кривой легких PV никогда не плоские. Так большинство исследователей установить давление, где кривая инфляции начинает существенно сгладить, обычно 30 см H 2 O. У мышей, однако, кривая PV является еще более сложной с двуспальной горб на инфляции конечности, и, где это инфляция конечностей зачастую все еще ​​резко возрастает в 30 см H 2 O 10, так что 30 это не очень хорошая конечная точка PV кривой. По этой причине, мы используем 35 см H 2 O в качестве предела давления для кривой мыши PV, который является давление, при котором инфляция конечности всех штаммов рассмотренных нами начинают сглаживаться.

Поскольку сама кривая ПВ очень нелинейной, появление контура PV будет зависеть от объема, из которого начинается кривая. Некоторые коммерческие вентиляторы позволяют пользователям делать большие петли PV, начиная с FRC, но если объем FRC неизвестно, то это невозможно интерпретировать изменения в такой PV кривой с какой-либо патологии, так как эти изменения могут просто связаны с изменением в стартовом объем, а не структурные изменения в легких. Таким образом, без абсолютного измерения объема, кривые PV почти невозможно интерпретировать и, таким образом маленькая утилита. Хотя существует несколько способов измерения объема легких, они часто громоздки и требуют специального оборудования. В простой подход, описанный здесь, кривая ПВ начинает при нулевом объеме после естественных процедуры дегазации в.

Таким образом, в работе показано, простой способ стандартизации измерений кривой легких PV в легких мыши, и определяет несколько метрик, которые могут быть вычислены из этой кривой, которые связаны с легочной структуры. Кривая PV, таким образом, обеспечивает проверку функции легких, что имеет непосредственное применение в возможности обнаружить фенотипических структурные изменения у мышей с коммна патологии легких, таких как эмфизема и фиброз.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Университет Комитет Уход за животными и использование Johns Hopkins утвердил все протоколы животных.

1. Оборудование

Сложная система создана, готов к измерению кривой PV показано на рисунке 1.

  1. Измерение объема:
    1. Создать постоянную скорость инфляции и дефляции, используя шприцевой насос с выключателем, что позволяет пользователю быстро переломить насос после достижения предельных значений давления. Для кривых мыши П.В., использовать очень слегка смазанный 5 мл стеклянный шприц с первоначального объема (до инфляции), установленной на 3 мл воздуха. 3 мл достаточно большой, чтобы измерить объемы почти во всех кривых мыши PV.
    2. Измерение объема доставлено с помощью насоса путем присоединения линейного дифференциального трансформатора с корпусом насоса, с небольшим стержнем датчика, подключенного к подвижной поршень шприца.
      Примечание: эмпирические средства для коррекции сжатия газа в системе описывается под PV кубRVE раздел запись.
  2. Измерение давления:
    1. Используйте стандартный датчик недорогой давления с диапазоном 0-60 см H 2 O (0-1 PSI).
  3. Запись измерения:
    1. Для записи кривой PV использовать любой цифровой рекордер с возможностями XY (например, Powerlab). Установка одного канала для записи скорректированный сигнал громкости и другой канал для записи давление транспульмональной (PTP), для того, чтобы построить график кривой PV. Используйте предусилитель мост, который соединяет в основной Powerlab для измерения давления. Калибровка канал давления от 0-40 см Н 2 О и калибровки громкости канала от 0-3 мл.

2. Коррекция Сжатие газа

Примечание: Это критический первый шаг в настройке, так как при увеличении давления уменьшается объем газа, а значит, объем воздуха, подаваемого к мыши будет все меньше и меньше, чем смещение СырИнге баррель.

  1. Закройте кран, который будет подключаться к фотоэлектрической системы в легкие, поэтому газ не может покинуть систему. Начните настой и наблюдать, если приведенный объем каналов на видеомагнитофоне показывает какие-либо заметных изменений по мере увеличения давления до 40 см Н 2 О. Если это так, то правильно, как на следующих этапах.
    1. Правильный код для сжатия газа эмпирически путем вычитания из измерения на поршень смещения (т.е. без поправки объем) член, пропорциональный инфляционного давления. Сделайте это на Powerlab канала (так называемый VC), чтобы показать Громкость сигнала минус коэффициент раза давления.
    2. Определить коэффициент в уравнении. Во-первых, сделать начальное предположение, включите диаграмму записи и начинайте насос. С трубки инфляция запечатана, регулировать коэффициент давления множитель, чтобы сделать канал Vc показывать ноль, как давление поднимается от 0-40 см Н 2 О. Если она идет вверх или вниз, просто настройте поправочный коэффициент до негоостается плоским в этом диапазоне давления. Этот поправочный коэффициент будет всегда то же самое, если те же самые 3 мл исходного объема в шприце не изменяется.

3. Экспериментальные тесты у мышей

  1. Процедура измерения кривой PV у мышей. Все протоколы животных были утверждены университета Комитета по уходу и использованию Джонса Хопкинса животного.
    1. Обезболить мышей (C57BL / 6 мышей в 6-12-недельного возраста) с кетамином (90 мг / кг) и ксилазина (15 мг / кг), и подтвердить анестезии отсутствием рефлекторной движения.
      Примечание: Кривая PV может быть завершена в анестезированных мышей менее чем 10 мин, а это терминал процедуры.
    2. Tracheostomize мышей с 18 г заглушки иглы канюли. Для этого, сделав небольшой разрез в коже вышележащих трахеи, размещение в трахею, а затем делает небольшой разрез в трахее, где заглушка иглы может быть вставлен. Закрепите канюли, связывая с резьбой.
    3. Разрешить мышей дыхания 100% кислорода в течение по меньшей мере 4 мин. Это может быть с помощью спонтанного дыхания из мешка или с вентилятором, номинально установлен с дыхательным объемом 0,2 мл в 150 вдохов / мин.
    4. Закрыть трахеи канюли и позволяют 3-4 мин для мыши, чтобы поглотить весь кислород. Эта процедура поглощения кислорода приводит к гибели животных и в почти полной дегазации легких 11. Подтвердите смерть мыши путем измерения прекращение сердцебиения с электродов ЭКГ или непосредственного наблюдения.
    5. После дегазации легких является полным и объем легких равен нулю, начинают раздувания легких комнатным воздухом в шприцевой насос со скоростью 3 мл / мин. Монитор след давления на цифровой рекордер, и когда она достигает 35 см H 2 O, обратный насос.
    6. Следуйте кривую дефляции до тех пор, пока давление не достигнет негативного 10 см H 2 O, и к этому времени Airways рухнули, захвата воздуха в альвеолах, препятствующих дальнейшему снижению громкости. Немедленно отменить тон насоса снова, позволяя легких, reinflate как открыть рухнувшего дыхательных путей. Это гетерогенная открытие, как правило, очевидны шумной глядя инфляции конечности в начальной части этого 2 инфляции.
    7. Когда давление снова достигает 35 см H 2 O, изменить направление насоса, и продолжать выкачивать легких до этого 2 дефляция конечностей не достигает 0 см H 2 O. Затем остановите насос.
    8. Просмотр PowerLab диаграммы запись давления и расхода и кривой PV. Тогда проанализировать кривую PV для определения фенотипических изменений в легочной паренхимы, которые происходят с различной патологией легких.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Хотя процедура для кривых PV показано в видео только для управления здоровых мышей, мы исследовали способность кривой PV для обнаружения функциональных и патологических изменений у мышей с двумя различными распространенными патологиями, эмфизема и фиброз. Подробная информация об этих традиционных моделей описаны в другом месте 12,13. Очень кратко, после наркоза с 3% изофлуран эмфизема было вызвано 3 или 6 U свиной панкреатической эластазы закапывают в трахею и учился через 3 недели, и фиброз был вызван 0,05 U блеомицин закапывают в трахею и учился 2 недели после этого оскорбление.

Рисунок 2 показывает типичную PV кривой от управляющего мыши. С такой кривой PV, измерить переменные, которые легко поддаются количественному, воспроизводится от мыши мыши, представитель структурных изменений, которые происходят при болезни легких. Они приведены в таблице 1 и графически показано на фиг.2 В таблице 1 приведены эти переменные, а на рис 2 показано, как они оцениваются по кривой PV. Обоснованием каждый обсуждаться позже.

Рисунок 3 показывает типичные кривые PV от представительного управления, эмфизематозных и фиброзных мышей, соответственно. Переменные, измеренные по кривым, полученных в женской контроля и фиброзной мышей представлены на рисунке 4. Переменные, измеренные по кривым, генерируемых в мышей-самцов контроля, и с 2-мя степенями тяжести эмфиземы представлены на рисунке 5. Статистическая сравнения между группами были проанализированы либо с непарным т тест (фиброз модели) или односторонней ANOVA и уровне значимости оцениваемого с коррекцией Тьюки для множественных сравнений (эмфизема модели). Р <0,01 считалась значимой.

Эти результаты показывают, что методы, используемые здесь, чтобы получить измерения уроКривые F легких PV полезны в возможности обнаружить изменения в растяжимости легких в различных патологий, в которых такие структурные изменения были клинически описаны. Подход и анализ генерирует несколько переменных, характеризующих различные аспекты кривой PV. Интерпретация того, что каждый из этих измеренных величин означает обсуждается более подробно в следующем разделе.

Рисунок 1
Рисунок 1:. Экспериментальная установка показывает шприцевой насос с объемом и давления датчиков Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Фиг.2
Рисунок 2: Представитель кривая PV показывает, как гов таблице 1 е различные переменные измерены. V3, V8, и V10 являются легочные объемы на первом дефляции конечности на 3, 8 и 10 см H 2 O, соответственно. V35 представляет собой объем 35 см H 2 O и определяется как общей емкости легких (TLC). RV является остаточный объем определяется как объем захваченного газа на Еп первой кривой дефляции. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3
Рисунок 3:. Типичные кривые мыши PV из-под контроля, эмфизематозных и фиброзных легких склон темного отрезка указывает на соответствие конечностей дефляции, C. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.


Рисунок 4:. Изменения в переменных, измеренных от кривых PV в контроле и фиброзных мышей показаны средства ± SEM, п = 9 для каждой группы. Все переменные в фиброзных легких значительно отличались от контрольных легких с Р <0,01. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5
Рисунок 5:. Изменения в переменных, измеренных от кривых PV в контроле и эмфизематозные мышей показаны средства ± SEM, п = 9 для каждой группы. Все переменные в эмфизематозные легких при любом степени тяжести значительно отличались от контрольных легких и друг к другу с P &# 60;. 0.01 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Измерение Что это количественно Изменения в патологий
ТСХ Инфляция "Максимальный"; определяется на мышах, как объем легких на 35 см H 2 O Увеличивает при эмфиземе; Снижение фиброза
RV Пойманный в ловушку объем воздуха после распада дыхательных путей на дефляции Увеличивает при эмфиземе; Снижение фиброза
% V10 Форма дефляции конечности Увеличивает с развитием легких; Уменьшает с торможением ПАВ; Увеличивает при эмфиземе; Снижение фиброза
C Квазистатическая наклон дефляции конечности Увеличивает при эмфиземе; DecreaСЭС, фиброза
Cs Удельный соответствие с дефляцией конечности = C / V3 Уменьшает при эмфиземе; Снижение фиброза

Таблица 1: Перечень различных переменных, измеренных от кривых мыши PV.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В этой статье просто воспроизводимый метод был описан для измерения у мышей классический метод упругости легких, фенотипирование общей кривой легких PV. Такие кривые сыграли важную роль в открытии легочного сурфактанта и его значение в обеспечении стабильности легких. Здесь показано, как кривая ПВ также полезен в обеспечении средств для измерения нескольких переменных, связанных с упругостью легких у взрослых легких мышей. Были очень значительные изменения во всех переменных в двух широко используемых моделей мыши, чтобы создать патологические изменения в легких мышей. Следующий раздел кратко обсуждает значение изменения в каждом измеренных величин.

TLC является мерой максимального объема легких, или, точнее, объем при определенной максимального давления, где инфляция конечностей начинает сглаживаться. Как уже отмечалось, инфляция конечностей кривой PV никогда по-настоящему выравнивается, и мышь особенно крайним в этомповедение 10. Хотя ТСХ определяется в организме человека как объем в конце максимального добровольных усилий вдоха, в каждой модели животных он определяется как объем в некоторой произвольной определенной пользователем давления. С патологических моделей, показанных в этой статье, постепенное увеличение ТСХ с увеличением эмфиземы наблюдается, а также уменьшаются с фиброзом. Эти наблюдения отражают клинические проявления с каждым из этих условий, и, таким образом, что можно было бы ожидать в полезную модель мыши.

RV является переменной, которая отражает остаточную воздух, находящийся в альвеолах, как дыхательных путей недалеко от максимального срока. Таким образом, это переменная отражает и то же явление у людей и животных моделях. RV как известно, повышает в организме человека при астме и ХОБЛ 14,15. Это увеличение колесах связано с тем, что малые дыхательные пути недалеко раньше на дефлятирования конечности с обеих повышением тонуса гладких мышц или потере поддержки ограничивающей от SURRounding легочной паренхимы 16. В двух патологических моделей, используемых здесь, противоположные эффекты были обнаружены. Был значительный рост на колесах с увеличением эмфизематозный травмы, но с фиброзом, было снизились на колесах, так как жесткие дыхательных путей и окружающих легких закрыт на более низких легочных объемов на дефляции.

% V10 является коэффициент формы, который был использован, чтобы отразить стабильность легких по дефляции, и был первоначально использован, чтобы отразить созревание поверхностно-активной системы 17. По мере развития легких плода, изменения дефляция конечностей из относительно прямой линии к одному, выпуклая в сторону оси объема, с сопутствующим увеличением% V10 18. Окончательная форма у взрослых существенно различается у разных видов млекопитающих, с% V10 изменяется в пределах от 75 до 90% 19. % V10 Известно также постепенно уменьшаются в легочной поверхностно-активное вещество становится менее эффективным 20,21. В патологических моделях, рассмотренных здесь, капитальный Changes в поверхностно не ожидается, а форма кривой зависит также от эластичности легочной ткани. Дело в том произошло значительное увеличение в% V10 с эмфиземой и значительное снижение с фиброзом, вероятно, отражает эти структурные изменения. Хотя этот показатель обычно не измеряют у человека, это может быть очень полезным в животных моделях в качестве фенотипического переменной, связанной с конкретным патологических изменений в структуре легких.

Соответствие (С) представляет собой показатель, который может быть получен из любого линеаризованной области нелинейной кривой PV. У мышей, дефляция конечности от большинства штаммов довольно линейный между 3 и 8 см Н 2 О, и по этой причине легко определить воспроизводимую C в течение этого диапазона. Одним из важных вопросов при помощи любого измерения наклона этой кривой PV является то, что величина сильно зависит как от диапазона давления, в котором она измеряется и предшествующей истории объема (т.е. насколько секциикривая генерируется), таким образом, согласованность является критически важным, если сравнения будут сделаны между контролем и патологических моделях. В двух патологических моделей, используемых в данном исследовании, были обнаружены значительное увеличение C в эмфиземы и значительное снижение фиброза; Результаты, которые имитируют то, что наблюдается клинически у людей.

Конкретный соответствие, Cs классически используется для коррекции на то, что больше легких с той же структурой, как меньшего легких будет иметь больший изменение объема легких по сравнению с аналогичным изменением давления, что приводит к большим соответствии 22. Cs также эквивалентно обратной величине объемного модуля упругости легких. Клинически это оценивается как соответствие деленное на FRC, но так как у мыши, мы не знаем, FRC, мы решили использовать объем на 3 см Н 2 О. К нормализации к объему в 3 см H 2 O (т.е. с использованием дробной изменение объема),можно было бы затем вычислить то же конкретно оценивать соблюдение в большом или маленьком легком, если большой легких просто состоял из более одного небольшого легкого. Результаты настоящей работы показывают, что было снижение Cs в модели фиброза, указывая, что измеряется изменение С не просто из-за объема легких будучи меньше. Скорее, сам паренхимы легких была значительно более жесткой. В модели эмфиземы, однако, Cs также снизился, которое противоположно к увеличению C. Это расчетное снижение Cs произошло потому, что увеличение объема легких было больше, чем увеличение С Однако это математический факт не обеспечивает любое проникновение в структурных изменений, которые привели к этим изменениям. В настоящее время, дополнительные патологические идеи не ясны, и далее экспериментальная работа выходит за рамки этого методы работы.

Причины, лежащие в основе этих изменений в PV переменных зависят от патологических изменений в другую модельс. В эмфиземы, потеря альвеолярных стен уменьшает общую отдачу ткани и увеличивает периферическое размер воздушного пространства. Это расширение остаточных воздушном пространстве приведет к увеличению радиуса кривизны поверхности воздушного пространства, дальнейшее уменьшение упругой отдачи за счет поверхностного натяжения. Оба этих фактора приведут к увеличению ТСХ наблюдается. В фиброзной модели, осаждение коллагена и других матричных элементов приводит к жесткости, а также утолщение всех тканях, что может быть обнаружено клинически и у мышей, как пониженном диффузионной способности 13,23. Эти патологические изменения отражаются в значительно понижены ТСХ. Увеличение колесах видно на модели эмфизема вероятно, возникает в результате к уменьшению поддержки прикрепление дыхательных путей, которые проявляется более ранней закрытия дыхательных путей на выдоха. В фиброза, что более жесткие дыхательных путей сопротивления коллапс пока не будет достигнуто низкое давление на выдоха, что уменьшает остаточный объем. Изменения соблюденияотражают аналогичные патологии, которые влияют на объемы легких. Потеря упругих элементов в паренхиматозных стенок приведет к увеличению соответствии, где, как отложение коллагена в дыхательных путей и паренхимы приведет к более жесткой легких со снижением требований. Незначительное увеличение% V10 в модели эмфизема и уменьшение с фиброзом не так легко объяснить. Там нет сопоставимых исследований в литературе с чем сравнивать эти результаты. С упругой отдачи с эмфиземой ниже, максимальный объем легких, по-видимому в состоянии остаться выше, чем обычно, даже при уменьшении давления, и это проявляется в повышенной% V10. С фиброза, упругая отдача остается высоким даже при высоких давлениях, так что объем падает быстрее, так как давление уменьшается от ТСХ. Это также было бы совместимо с деградацией легочного сурфактанта, но нет литературы, где это было оценено при фиброзе. Таким образом, хотя% V10 не был использован фенотипу взрослого человекалегкие, результаты, представленные здесь, предполагают, что это может быть чувствительны переменная, которая может контролировать прогрессивные изменения, по крайней мере в двух патологий изучены. До более полные исследования не сделано, однако, где отношения доза-реакция с эластаза или блеомицин сделано, чувствительность этой переменной остаются спекулятивными.

Важность коррекции для сжатия газа не может быть переоценена. Это критический первый шаг в настройке, так как при увеличении давления, объем газа уменьшается, и, таким образом, объем воздуха, подаваемого мыши будет все меньше и меньше, чем смещение шприца. Процедура эмпирически коррекции этого было показано в он протокола выше. Стоит отметить, что если объем установки PV не изменится, то этот эмпирический процедура коррекции требуется выполнить только один раз. И если коэффициент записано, он может быть введен вручную, если когда-либо необходимости. Следует подчеркнуть, однако, что Thiс метод работает только с легкого начиная с дегазированной государства. Если кривая PV были начаты от нормального конце выдоха объема легких (FRC), это не было бы возможно, чтобы исправить по сжатию газа, если никто не знал величину этого объема. Кроме того, форма кривой PV будет вполне зависит от исходного объема легких, так что, если произошли изменения, наблюдаемые в патологический легких, начиная с FRC, что было бы невозможно интерпретировать эти изменения, пока контрольные и патологические FRCS не были известны , Это еще одно преимущество всегда, начиная с нулевого объема легких. Наконец, стоит отметить, что кривые PV были сделаны в мышах с интактной грудной стенки. Это упрощает всю процедуру и значительно уменьшает возможность ошибок из-за искаженной форме легких или хирургических ошибок. К счастью, наличие нормального грудной стенки оказывает незначительное влияние на PV кривой 9, так что кривая ПВ сделано с интактной грудной клетке обеспечивает простым и надежным средствомоценить растяжимость легких.

В заключение, эта статья показывает, как просто выполнить воспроизводимое измерение кривой легких PV у мышей. Кривая PV обладает уникальной способностью к документу структурные изменения в легких и у животных с генетически измененной легких, а также с другими экологическими оскорблениями. Таким образом, как показано здесь, это измерение может обеспечить фенотипическую представление о проявлении определенных структурных изменений в легких с эмфиземой и фиброза, и это так же может быть использован слишком оценить любые другие патологии, которые могут повлиять эластичность легких.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Syringe pump Harvard Apparatus 55-2226 Infuse/withdraw syringe pump
Pump 22 reversing switch Harvard Apparatus 552217 Included with pump
Linear displacement transformer Trans-Tek, Inc. 0244-0000
5 ml glass syringe Becton Dickenson Several other possible vendors
Digital recorder ADInstruments PL3504 Several other possible vendors
Bridge amp signal conditioner ADInstruments FE221
Gas tank, 100% oxygen Airgas, Inc Any supplier or hospital source will work
Pressure transducer: 0 - 1 psi mV output Omega Engineering PX-137 Range ≈ 0 - 60 cm H2O

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Neergaard, K. v Neue Auffasungen über einn Grundbergriff der Atemtechnik. Die Retraktionskraft der unge, abhangig von den Oberflachenspannung in den Alveolen. (New interpretations of basic concepts of respiratory mechanics. Correlation of pulmonary recoil force with surface tension in the alveoli.). Zeitschrift Fur Gesamte Experi Medizin. 66, 373-394 (1929).
  2. Hildebrandt, J. Pressure-volume data of cat lung interpreted by a plastoelastic, linear viscoelastic model. J. Appl. Physiol. 28, 365-372 (1970).
  3. West, J. B. Bioengineering Aspects of the Lung. , Marcel Dekker. New York, NY. 83-162 (1977).
  4. Avery, M. E., Mead, J. Surface properties in relation to atelectasis and hyaline membrane disease). AMA. J. Dis. Child. 97, 517-523 (1959).
  5. Clements, J. A., Hustead, R. F., Johnson, R. P., Gribetz, I. Pulmonary surface tension and alveolar stability. Tech Rep CRDLR US Army Chem. Res. Dev. Lab. 3052, 1-24 (1961).
  6. Radford, E. P. Tissue Elasticity. Remington, J. W. , American Physiological Society. Bethesda, MD. 177-190 (1957).
  7. Mitzner, W., Johnson, J. W. C., Scott, R., London, W. T., Palmer, A. E. Effect of betamethasone on the pressure-volume relationship of fetal rhesus monkey lung. Journal of Applied Physiology. 47, 377-382 (1979).
  8. Smaldone, G. C., Mitzner, W., Itoh, H. The role of alveolar recruitment in lung inflation: Influence on pressure-volume hysteresis. Journal of Applied Physiology. 55, 1321-1332 (1983).
  9. Tankersley, C. G., Rabold, R., Mitzner, W. Differential lung mechanics are genetically determined in inbred murine strains. Journal of Applied Physiology. 86, 1764-1769 (1999).
  10. Soutiere, S. E., Mitzner, W. On defining total lung capacity in the mouse. J. Appl. Physiol. 96, 1658-1664 (2004).
  11. Stengel, P. W., Frazer, D. G., Weber, K. C. Lung degassing: an evaluation of two methods. Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 48, 370-375 (1980).
  12. Limjunyawong, N., Mitzner, W., Horton, M. A mouse model of chronic idiopathic pulmonary fibrosis. Physiol Rep. 2, e00249 (2014).
  13. Fallica, J., Das, S., Horton, M. R., Mitzner, W. Application of Carbon Monoxide Diffusing Capacity in the Mouse Lung. J. Appl. Physiol. 110, 1455-1459 (2011).
  14. Brown, R. H., et al. The structural basis of airways hyperresponsiveness in asthma. J. Appl. Physiol. 101 (1), 30-39 (2006).
  15. Smargiassi, A., et al. Ultrasonographic Assessment of the Diaphragm in Chronic Obstructive Pulmonary Disease Patients: Relationships with Pulmonary Function and the Influence of Body Composition - A Pilot Study. Respiration: International Review of Thoracic Diseases. 87 (5), 364-371 (2014).
  16. Mitzner, W. Airway-parenchymal interdependence. Comprehensive Physiol. 2, 1921-1935 (2012).
  17. Johnson, J. W., Permutt, S., Sipple, J. H., Salem, E. S. Effect of Intra-Alveolar Fluid on Pulmonary Surface Tension Properties. J. Appl. Physiol. 19, 769-777 (1964).
  18. Palmer, S., Morgan, T. E., Prueitt, J. L., Murphy, J. H., Hodson, W. A. Lung development in the fetal primate, Macaca nemestrina. II. Pressure-volume and phospholipid changes. Pediatr. Res. 11, 1057-1063 (1977).
  19. Lum, H., Mitzner, W. A species comparisonof alveolar size and surface forces. Journal of Applied Physiology. 62, 1865-1871 (1987).
  20. Faridy, E. E. Effect of distension on release of surfactant in excised dogs' lungs. Respir. Physiol. 27, 99-114 (1976).
  21. Faridy, E. E., Permutt, S., Riley, R. L. Effect of ventilation on surface forces in excised dogs' lungs. J. Appl. Physiol. 21, 1453-1462 (1966).
  22. Comroe, J. H., Forster, R. E., Dubois, A. B., Briscoe, W. A., Carlsen, E. The Lung: Clinical Physiology and Pulmonary Function Tests. , Year Book Medical Publishers, Inc. New York, NY. (1962).
  23. Martinez, F. J., et al. The clinical course of patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Ann. Intern. Med. 142, 963-967 (2005).

Tags

Медицина выпуск 95 растяжимость легких легких гистерезис Легочный сурфактант эластичность легких, фиброз эмфизема
Измерение давления объема Curve в мышиных легких
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Limjunyawong, N., Fallica, J.,… More

Limjunyawong, N., Fallica, J., Horton, M. R., Mitzner, W. Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs. J. Vis. Exp. (95), e52376, doi:10.3791/52376 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter