Solunum fonksiyon çift-odası pletismografisi tarafından bilinçli farelerde değerlendirilmesi
10 Temmuz 2018
Çift-odası pletismografisi tarafından bilinçli farelerde solunum işlevin sonucunu önerilen yordamları ayrıntılı bir açıklama sağlamak için mevcut makale hedefidir.
Bu teknik, solunum araştırması, güvenlik farmakolojisi ve ilaç geliştirme dahil olmak üzere çeşitli alanlardaki kilit soruların ele alınmasına yardımcı olacaktır. Bu tekniğin temel avantajı, bilinçli bir hayvanda hem başlangıçta hem de zorluklar sırasında solunum fonksiyonunu değerlendirmek için güvenilebilecek okumalar sağlamasıdır. Teknik, deney protokolü hayvanların normal fizyolojik durumundan çok az sapma gerektirdiğinde özellikle yararlıdır.
Hayvan kısıtlanır, ancak aksi takdirde normal nefes alır, bu da hava yolu tıkanıklığına ek olarak solunum paterninin değerlendirilmesine izin verir. Deneme gününde, bir deneme oturumu başlatın ve uygun yapılandırma dosyasını yükleyin. Deneyi ve hayvanın bilgilerini girin.
Bittiğinde, pencerenin altındaki çalıştır düğmesine tıklayın. Sistemin kalibrasyonu ile devam edin. Her siteyi ve giriş sinyalini ayrı ayrı kalibre edin.
Bir boru parçası aracılığıyla kafa odasına bağlı önyargı akış jeneratörünü açın ve akış hızını ayarlayın. Baş bölmesinin üst açıklığını bir kapakla kapatın. Göğüs odasının arka panelini ayırın.
Ardından, hermetik bir sızdırmazlık oluşturmak için kalibrasyon aletini kafa ile gövde haznesi arasındaki lastik açıklığın içine sıkıca yerleştirin. Göğüs odasının arka panelini kapatın ve yeniden takın. Yazılım araç çubuğu menüsünden Ayarlama'ya ve ardından Kalibre Et'e gidin.
Torasik akış sinyali için kalibrasyon iletişim kutusunu başlatmak üzere Birinci Giriş'e gidin ve kalibre et'i seçin. Kalibrasyon iletişim kutusu penceresinde listelenen parametrelerin uygun ayarları görüntülediğini doğrulayın. Uygulanan fiziksel gerilme düşük değeri sıfır olmalıdır.
Uygulanan fiziksel stres yüksek değeri saniyede eksi 20 mililitre olmalı ve numuneler entegre olacak şekilde ayarlanmalıdır. Bittiğinde, örnekler penceresinde düşük'e tıklayın. Üretilen sinyalin ekran penceresi boyunca sabit olduğunu doğrulayın ve ardından kapat'a tıklayın.
Bir boru parçasındaki plastik bir konektör kullanarak göğüs odasının yan portundan 20 mililitrelik bir şırınga bağlayın. Numuneler penceresinde yüksek'i seçin ve mümkün olduğunca sabit bir akış hızında iki saniyelik bir süre boyunca hazneye hemen 20 mililitre hava enjekte edin. Oluşturulan sinyalin tamamen ekran penceresinin içinde göründüğünü doğrulayın.
Sinyalin sıfır çizgisi etrafında ortalanmış ve simetrik olup olmadığını doğrulamak için ok simgesini kullanın. Ardından kapat'a tıklayın. Örnekler penceresinde AC ofsetini kaldır'a tıklayarak sıfırdan herhangi bir ofseti kaldırın.
İki numaralı girişi seçerek baş odasını göğüs odasına benzer şekilde kalibre edin. Bu kez, yüksek değeri eksi 20 yerine saniyede artı 20 mililitre olarak ayarlayın. Konut odasından uzakta sessiz bir alanda çalışın.
Deney başlamadan önce hayvanları kısıtlayıcıya ve prosedürlere alıştırın. İnvaziv olmadığı ve anestezi gerektirmediği için, hayvanın rahat, iyi adapte olmuş ve sakin olduğu koşullarda çalışmak, odalar arasındaki saç sızıntılarının eğilimini sınırlayacak ve böylece verilerin kalitesini en üst düzeye çıkaracaktır. Hayvanları tartın.
Hayvan için uygun kısıtlayıcıyı seçin. Hayvanı arka açıklıktan ilerleyerek tutucunun içine yerleştirin. Cihazı dikey olarak tutmak yardımcı olabilir.
Hayvan yerine oturduğunda, arka pistonu yerleştirin ve aşırı kuvvet uygulamadan yavaşça yerine kilitleyin. Hayvanın normal nefes alıp almadığını görsel olarak kontrol edin. Gerekirse, kilitleme mekanizmasını hareket ettirerek konumunu ayarlayın.
Hayvanın burun burunlarının, burnu kısıtlayıcının iç duvarlarına dayanacak şekilde burun konisinin dışına çıkıntı yaptığından emin olun. Göğüs odasının arka panelini ayırın. Hayvanı içeren tutucuyu göğüs odasındaki lastik açıklıktan geçirin ve odayı kapatın.
Baş haznesini takın, önyargılı bir akış sağlayın ve hayvanın en az beş dakika rahatlamasına izin verin. Hayvan sakinleştikten sonra, ilk adımı seçerek komut protokolünü başlatın ve ardından Yürüt'e tıklayın. Bilgisayar ekranında hayvanın solunum sinyallerinin düzenli ve düzgün olup olmadığını kontrol edin.
Yazılım, hesaplanan parametreleri otomatik olarak nefes bazında görüntüler. Hayvanın parametrelerinin stabil olduğunu doğrulayın. Solunum düzenini temel koşullar altında 10 dakikaya kadar kaydedin.
Bir test maddesinin aerosol ile uygulanmasını içeren protokoller için, önce nebulizatörü gerektiği gibi zamanında ve görev döngüsünde ayarlayın. Bir araç meydan okuması gerçekleştirin ve yanıtı kaydedin. Gerekirse, nebülizördeki konsantrasyonu değiştirerek ve adımları yükselterek hayvanı test maddesinin artan konsantrasyonlarına maruz bırakın.
Her uygulamadan sonra yanıtı kaydedin. Bu örnekte, mililitre metakolin başına 15 miligram test edilmiştir. Spesifik hava yolu direncindeki tepe artışı bir an sonra kaydedilir ve daha sonra yavaş yavaş başlangıç değerine döndüğü görülür.
Deney oturumunun sonunda, hayvanı odasına ve barınak kafesine geri koyun. Seanslar arasında pletismograf odalarını temizleyin ve nebulizatörü suyla durulayın. Metin protokolünde açıklandığı gibi veri analizine devam edin.
Burada gösterilen, iki grup BALB/c faresinde art arda üç gün boyunca başlangıçta tekrarlanan solunum fonksiyonu değerlendirmesinin sonucudur. Pulmoner alerjik inflamasyonu olan bir kontrol ve bir kontrol. Çift odacıklı pletismografi ile sağlanan bir dizi parametre için kararlı ve karşılaştırılabilir değerler elde edildi.
Bu değerler solunum hızı, başlık hacmi, dakika ventilasyonu, end-inspiratuar duraklama, orta başlık ekspiratuar hacminde akış ve spesifik hava yolu direnci için çizildi. Solunum fonksiyonundaki değişiklikler ve artan inhale metakolin dozlarına yanıt, kontrol ve alerjik C57BL / 6 farelerinde yanıt derecesini değerlendirmek için ardışık günlerde de gerçekleştirildi. Sonuçlar, ikinci ve üçüncü günde alerjik farelerde abartılı bir yanıt derecesi ile artan metakolin dozları ile spesifik hava yolu direncinde beklenen ilerleyici artışı göstermektedir.
Ertesi gün Newton direnci zorlanmış salınım tekniği ile ölçüldü. Bu parametredeki değişiklikler esas olarak büyük iletken hava yollarının direncindeki değişiklikleri yansıtır. Başlangıçta ve metakoline yanıt olarak ölçülen Newton direnci, aynı hayvanlarda önceki gün elde edilen ölçülen spesifik hava yolu direnci ile iyi
bir korelasyon gösterdi.Bu teknik, aynı anda çok sayıda hayvanı değerlendirmek, akut bir yanıtın kinetiğini yakalamak ve birkaç gün süren bir deney sırasında solunum fonksiyonunu tekrarlanan bir şekilde ölçmek için uygundur. İşlemi takiben, hava yolu direnci gibi solunum mekaniğinin doğrudan ölçümleri ile değerlendirmeyi tamamlamak için zorla ilişkilendirme tekniği gibi diğer yöntemler de gerçekleştirilebilir. Çift odacıklı pletismografi, özellikle deney protokolü hayvanların bilinçli olmasını gerektirdiğinde, solunum paternini ve hava yolu tıkanıklığının coğrafyasını değerlendirmek için gerçekten ilginç bir yaklaşım sağlar.
Genel Bakış
Bu makalede, bilinçli farelerde solunum fonksiyonunu değerlendirmek için çift hazneli pletimegrafi prosedürleri ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Bu teknik, solunum araştırmaları ve ilaç geliştirme için kritik öneme sahiptir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Solunum araştırması
- Güvenlik farmakolojisi
- İlaç geliştirme
Arka Plan
- Çift hazneli pletimegrafi, anestezi olmadan solunum fonksiyonunu değerlendirmeye olanak tanır.
- Teknik, hayvanın normal fizyolojik durumunu korur.
- Solunum kalıpları ve hava yolu tıkanıklığı hakkında güvenilir veriler sağlar.
- Veri kalitesi için hayvanların iklime alıştırılması esastır.
Çalışmanın Amacı
- Fare solunum fonksiyonu değerlendirmesi için ayrıntılı bir protokol sağlamak.
- Çeşitli koşullarda solunum tepkilerinin anlaşılmasını artırmak.
- İlaç testleri ve güvenlik değerlendirmelerini kolaylaştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Pletimegrafi sisteminin kalibrasyonu.
- Hayvanların rahat bir şekilde kısıtlanması.
- Temel solunum kalıplarının kaydedilmesi.
- Test maddelerinin aerosol yoluyla verilmesi.
Ana Sonuçlar
- Arızu günler boyunca stabil solunum parametreleri kaydedildi.
- Kontrol ve alerjik farelerde metakakolin tepkileri değerlendirildi.
- Artan metakakolin dozları ile hava yolu direncinde artış gözlendi.
- Veriler gruplar arasında tepkiseliğin önemli farklılıklarını gösterdi.
Sonuçlar
- Çift hazneli pletimegrafi, solunum fonksiyonu değerlendirmesi için etkilidir.
- Yöntem, hem temel hem de zorlayıcı durumlar için güvenilir veriler sağlar.
- Solunum araştırmalarında ilaç etkilerini değerlendirmek için uygundur.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Assessing respiratory function in conscious animals is critical for preclinical safety pharmacology and respiratory drug development, where maintaining physiological relevance improves translational confidence. Double-chamber plethysmography enables non-invasive, repeated measurements of breathing patterns and airway resistance in unrestrained, spontaneously breathing mice, supporting mechanistic de-risking of inhaled therapeutics. The technique provides quantitative, reproducible readouts that align with early discovery to lead optimization workflows by delivering reliable baseline and challenge-response data without anesthetic confounders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to airway reactivity and bronchoconstriction pathways in disease models.
- Operational Value: Supports functional target validation by measuring physiological outputs in conscious animals under baseline and challenged conditions.
- Predictive Value: Provides respiratory function readouts that help de-risk target engagement and mechanism of action in early-stage programs.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Delivers standardized, quantitative parameters such as specific airway resistance, tidal volume, and minute ventilation for compound screening.
- Reproducibility: Enables parallel monitoring of multiple animals and repeated assessments over days, improving assay robustness.
- Scalability: Compatible with aerosolized substance administration, supporting dose-response profiling in safety pharmacology.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Demonstrated utility in allergic inflammation models, enabling evaluation of genotype-phenotype correlations in respiratory disease.
- Translational Continuity: Connects discovery-phase respiratory phenotypes to preclinical validation through consistent, anesthesia-free measurements.
- Risk-Adjusted Decisions: Facilitates go/no-go assessments by quantifying responsiveness to bronchoconstrictive agents like methacholine across experimental groups.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical evaluation, particularly for respiratory and inhaled therapeutic programs requiring functional respiratory endpoints.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of airway obstruction mechanisms and pathway modulation in genetic or disease models.
- Screening: Enables assay standardization and reproducible quantification of respiratory parameters for compound effect assessment.
- Analytics: Provides breathe-by-breathe calculated parameters including specific airway resistance and flow metrics for comparative condition analysis.
- Translational Research: Maintains physiological continuity from in vivo discovery to preclinical studies by avoiding anesthetic artifacts.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform for longitudinal respiratory monitoring across multiple studies and compound series.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by delivering physiologically relevant respiratory data in conscious, unrestrained animals.
- Operational Value: Ensures standardization, reproducibility, and minimal procedural bias through acclimatization and bias flow control.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making by reducing false positives from anesthetic or stress-induced respiratory artifacts.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of respiratory compounds based on validated, repeatable airway resistance measurements.
Implementation Considerations
- Requires expertise in animal handling, restrainer use, and plethysmograph system operation.
- Depends on calibrated instrumentation, bias flow generators, and nebulizer systems for aerosol delivery.
- Necessitates cross-team standardization of acclimatization protocols and environmental controls to minimize data variability.
- Involves adaptation considerations across mouse strains and disease models, as demonstrated in BALB/c and C57BL/6 backgrounds.
- Limited by potential hair leaks and chamber seal integrity, which can be mitigated through proper animal acclimatization and quiet experimental conditions.
