Ohämmad barometrisk plethysmografi används för att kvantifiera andningsmönstret hos vakna möss. Vi visar att 15 s segment under ett standardiserat protokoll visar liknande värden som en längre tid av tyst andning. Denna metod möjliggör också kvantifiering av apné och förstärkta andetag under den första timmen i kammaren.
Ohämmad barometrisk plethysmography (UBP) är en metod för att kvantifiera mönstret för andning hos möss, där andningsfrekvens, tidvattenvolym och minut ventilation rutinmässigt rapporteras. Dessutom kan information samlas in om den neurala produktionen av andning, inklusive förekomsten av centrala apnéer och förstärkta andetag. En viktig faktor för UBP är att få en andning segment med en minimal inverkan av oroliga eller aktiva beteenden, att belysa svaret på andningsutmaningar. Här presenterar vi ett protokoll som gör det möjligt att erhålla korta, tysta baslinjer hos äldre möss, jämförbart med att vänta på längre anfall av tyst andning. Användningen av kortare tidssegment är värdefullt, eftersom vissa stammar av möss kan bli alltmer retbara eller ängsliga, och längre perioder av tyst andning kanske inte uppnås inom en rimlig tidsram. Vi placerade 22 månader gamla möss i en UBP kammare och jämförde fyra 15 s tyst andning segment mellan minuter 60-120 till en längre 10 min tyst andning period som tog 2-3 h att förvärva. Vi fick också räknas av centrala apnéer och förstärkta andetag före den tysta andning segment, efter en 30 min förtrogenhet period. Vi visar att 10 min tyst andning är jämförbar med att använda en mycket kortare 15 s varaktighet. Dessutom kan tiden fram till dessa 15 s tysta andningssegment användas för att samla in data om apnéer av centralt ursprung. Detta protokoll gör det möjligt för utredare att samla in mönster-of-andning data i en viss tid och gör tyst baslinje åtgärder genomförbara för möss som kan uppvisar ökade mängder retbara beteende. Själva UBP-metoden är ett användbart och icke-invasivt sätt att samla in mönster-of-andning data och gör det möjligt för möss som ska testas över flera tidpunkter.
UBP är en vanlig teknik för bedömning av andningsmönster1,,2,,3,4. I denna metod placeras möss i en sluten kammare där tryckskillnader mellan huvudkammaren (där djuret är inrymt) och en referenskammare filtreras genom en pneumotachograf för att erhålla värden. Den resulterande UBP setup är noninvasive och ohämmad och gör det möjligt för luftvägarna åtgärder som skall bedömas utan krav på anestesi eller kirurgi. Dessutom är denna teknik lämplig för studier som kräver flera mätningar i samma mus över tiden. Variabler som andningsfrekvens, tidvattenvolym och minutventilation kan kvantifieras med denna metod, under en enda studie eller över flera försök. Hela kroppen UBP ger också åtgärder för topp flöden och andningscykeln varaktighet. Tillsammans kvantifierar dessa parametrar andningsmönstret. De registrerade andningsspåren gör det också möjligt att granska data och räkna antalet centrala apnéer som visas inom en viss tidsperiod. Detta antal kan användas tillsammans med en analys av tidvattenvolym och inandningstider för att mäta andra förändringar i andningsmönstret.
Medan flera noninvasive plethysmography tekniker finns för direkt bedömning av pulmonell fysiologiska parametrar, hela kroppen UBP möjliggör ett sätt att skärmen för andningsfunktion med minimal onödig stress till musen. Head-out plethysmography, som använder tidvatten midexpiratory flöde åtgärder och är också noninvasive, förlitar sig på återhållsamhet, liksom många andra typer av plethysmography (t.ex. dubbel-kammare plethysmography). Även om dessa metoder har använts i gnagare modeller för att mäta luftvägarna lyhördhet5,användning av hals kragar eller små fasthållningsanordningar kan ta möss (jämfört med andra arter) längre tid att acklimatisera sig till och återgå sin andning till vilonivåer.
Att få ett optimalt luftandningssegment är en viktig faktor för jämförelser vid baslinjen. Den ökade användningen av kommersiellt tillgängliga plethysmography system gör samla mönster-of-andning data möjligt i många laboratorier. Viktigt är att andningsmönstret varierar under hela insamlingsperioden, särskilt för möss. Med det sagt är det nödvändigt att standardisera baslinjeanalys som ett sätt att se till att utbildningsnivå av försökskarperger inte förvirrar resultaten. Det finns många sätt att samla in en luft-andning segment, som fungerar som ett område av variation mellan experimentell design. Ett exempel är i genomsnitt den slutliga 10-30 min data efter en tidigare definierad uppsättning tid inom kammaren1, medan en annan metod innebär att vänta tills musen är synligt lugn i 5-10 min6. Den senare kan ta 2–3 h att uppnå och i vissa fall kan en rättegång behöva överges om musen inte är lugn tillräckligt länge. Denna oro är en särskilt viktig faktor för stammar av möss där observerade beteenden är mer oroliga och retbara7. Dessa möss kan ta längre tid att anpassa sig till kammaren miljön och bara behålla lugnet för korta skurar av tid. Om du begränsar den tid som ägnas åt baslinjesamling standardiseras kammartiden för varje mus.
Det är viktigt att försökslösa får en lämplig baslinje som omfattar vilande beteendevärden i musen men också sker i tid. Därför är målet med denna rapport att ge en beskrivning av metoder som används för att få korta tysta baslinjevärden för andningsparametrar hos möss. Dessutom rapporterar vi att apnéer och förstärkta andetag kan kvantifieras under den första timmen i kammaren.
Protokollet ger information om en tyst andningsbaslinje hos möss, samt samla in data om centrala apnéer och förstärkta andetag. De representativa resultaten visar att en 10 min tyst baslinje har ett liknande andningsmönster jämfört med i genomsnitt fyra 15 s anfall för en kohort av gamla möss. Viktigt är att 15 s skjutningar är inte statistiskt annorlunda, inte heller dessa grupper har skillnader i variation från varandra med Levene test. Dessa data visar att även en kort skjutningen är tillräcklig för at…
The authors have nothing to disclose.
Författarna vill tacka Angela Le, Sarah Ruby och Marisa Mickey för deras arbete med att upprätthålla djurkolonierna. Detta arbete finansierades av 1R15 HD076379 (L.R.D.), 3R15 HD076379 (L.R.D. för att stödja CNR) och McDevitt Undergraduate Research Fellowship in Natural Sciences (BEE).
Carbon Dioxide Analyzer | AEI Technologies | CD-3A | |
Carbon Dioxide Sensor | AEI Technologies | P-61B | |
Computer | must be compliant with Ponemah requirements | ||
Drierite beads | PermaPure LLC | DM-AR | |
Flow Control | AEI Technologies | R-1 | vacuum |
Flowmeter | TSI | 4100 | need one per chamber and one for vacuum |
Gas Mixer | MCQ Instruments | GB-103 | |
Gas Tanks | Haun | 100% oxygen, 100% carbon dioxide, 100% nitrogen – food grade, or pre-mixed tanks for nomal room air and gas challenges | |
Oxygen Analyzer | AEI Technologies | S-3A | |
Oxygen Sensor | AEI Technologies | N-22M | |
Polyurethane Tubing | SMC | TUS 0604 Y-20 | |
Ponemah Software | DSI | ||
Small Rodent Chamber | Buxco/DSI | ||
Thermometer (LifeChip System) | Destron-Fearing | any type of thermometer to take accurate body temperatures is appropriate, but the use of implantable chips allows for minimal disturbance to animal for taking several body temperature measurements while the animal is still in the UBP chamber | |
Transducers | Validyne | DP45 | need one per chamber |
Whole Body Plethysmography System | Data Science International (DSI) | Includes ACQ-7700, pressure/temperature probes, etc. |