जबरिया दोलन तकनीक का उपयोग कर चूहे में श्वसन प्रणाली मैकेनिक्स का मूल्यांकन

* These authors contributed equally
Biology
 

Summary

SCIREQ इंक, मॉन्ट्रियल, QC, वर्तमान प्रोटोकॉल श्वसन प्रणाली यांत्रिकी के माप के रूप में अच्छी तरह से मजबूर दोलन तकनीक के प्रयोग चूहों में साँस methacholine को airway जवाबदेही का मूल्यांकन (flexiVent निष्पादित करने के लिए आवश्यक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत कदम दर कदम विवरण प्रदान करता है , कनाडा).

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

McGovern, T. K., Robichaud, A., Fereydoonzad, L., Schuessler, T. F., Martin, J. G. Evaluation of Respiratory System Mechanics in Mice using the Forced Oscillation Technique. J. Vis. Exp. (75), e50172, doi:10.3791/50172 (2013).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

मजबूर दोलन तकनीक (FOT) एक व्यापक, विस्तृत, सटीक और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य तरीके से चूहों में फेफड़ों के प्रायोगिक मूल्यांकन की अनुमति एक शक्तिशाली, एकीकृत और translational उपकरण है. यह पूर्वनिर्धारित, छोटे आयाम, जो आम तौर पर विषय की airway उद्घाटन के अवसर पर लागू कर रहे हैं जो oscillatory airflow की तरंग, की प्रतिक्रिया में अधिग्रहीत दबाव और मात्रा संकेतों के विश्लेषण के माध्यम से श्वसन प्रणाली यांत्रिकी के मापन प्रदान करता है. वर्तमान प्रोटोकॉल विवरण पर्याप्त रूप से एक कंप्यूटर नियंत्रित पिस्टन वेंटीलेटर (flexiVent; SCIREQ इंक, मॉन्ट्रियल, QC, कनाडा) के प्रयोग से चूहों में मजबूर दोलन माप निष्पादित करने के लिए आवश्यक कदम. तैयारी के चरण, यांत्रिक वेंटीलेशन, फेफड़ों माप, और डेटा विश्लेषण: विवरण चार भागों में बांटा गया है. यह भी anesthetized चूहों में साँस methacholine को airway जवाबदेही का आकलन करने के लिए कैसे का ब्यौरा, इस तकनीकों का एक आम आवेदन शामिलभी अन्य परिणामों और विभिन्न फेफड़ों विकृतियों तक फैली हुई है जो ई. एयरवे क्षति के एक oxidative तनाव संचालित मॉडल से और साथ ही भोले चूहों में प्राप्त की माप के साथ ही नए क्षेत्रों में अनुसंधान करने के लिए आवेदन के रूप में इस उपकरण का एक बेहतर लक्षण वर्णन और अध्ययन शारीरिक परिवर्तन या रोग मॉडल की समझ में योगदान कर सकते हैं वर्णन कैसे प्रस्तुत कर रहे हैं.

Introduction

छोटे पशुओं में फेफड़ों के यांत्रिक गुणों की पर्याप्त लक्षण वर्णन श्वसन विज्ञान में murine मॉडल की बढ़ती के बाद आवश्यक हो गया है. मजबूर दोलन तकनीक (FOT), भी मानव विषयों में इस्तेमाल तकनीक का उपयोग किया है, इन मापों सार्थक शारीरिक परिवर्तनों का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली, एकीकृत और translational दृष्टिकोण प्रदान करते हैं. FOT माप आम तौर पर एक पूर्वनिर्धारित, छोटे आयाम, विषय की airway खोलने 1 पर लागू oscillatory airflow की तरंग (भी गड़बड़ी या इनपुट संकेत के रूप में) की प्रतिक्रिया में अधिग्रहीत दबाव और मात्रा संकेतों का विश्लेषण करके प्राप्त कर रहे हैं. इसके सरलतम रूप में, एक FOT गड़बड़ी एक अच्छी तरह से परिभाषित आवृत्ति पर एक sinusoidal तरंग होगा. अधिक जटिल perturbations आमतौर पर एक व्यापक स्पेक्ट्रम को कवर विशिष्ट (परस्पर प्रधानमंत्री) आवृत्ति waveforms की एक चयन की एक superposition से मिलकर बनता है. मल्टी आवृत्ति के अपघटनफूरियर का उपयोग करते हुए अपने समर्थकों में इनपुट और आउटपुट संकेतों श्वसन प्रणाली इनपुट प्रतिबाधा (Zrs) की गणना, गड़बड़ी 2 में शामिल हर आवृत्ति में, इनपुट और आउटपुट संकेतों के बीच हस्तांतरण समारोह यानी की अनुमति देता है. इसलिए, FOT एक भी तिकड़म 2 में आवृत्तियों की एक सीमा से अधिक श्वसन यांत्रिकी के एक साथ मूल्यांकन परमिट. प्रतिबाधा डेटा करने के लिए उपयुक्त उन्नत गणितीय मॉडल (जैसे लगातार चरण मॉडल 3) तो एयरवे (मध्य और परिधीय) और parenchymal फेफड़े के ऊतकों निर्भर पैरामीटर 1, 3 में प्रतिक्रिया का एक विभाजन की अनुमति. शारीरिक प्रतिक्रिया (जैसे सांस लेने की आवृत्ति, ज्वार की मात्रा, फेफड़ों की मात्रा, ऊपरी वायुमार्ग, सहज साँस लेने के प्रयासों, माप के समय) को प्रभावित करने वाले कई कारक माप प्रणाली और प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं द्वारा नियंत्रित और मानकीकृत कर रहे हैं, 1 तकनीक टोपी हैइसे सही ढंग से किया जाता है बशर्ते कि सटीक और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य माप पैदा करने के लिए सक्षम. इस लेख का उद्देश्य चूहों में इस तरह के मापन पर अमल करने के क्रम में आवश्यक प्रक्रिया का एक विस्तृत, कालानुक्रमिक वर्णन प्रदान करना है. तैयारी के चरण (अभिकर्मकों, उपकरण और विषयों), यांत्रिक वेंटीलेशन, फेफड़ों माप, और डेटा विश्लेषण: प्रोटोकॉल चार हिस्से होते हैं. श्वसन प्रणाली यांत्रिकी के प्रतिनिधि परिणामों के उदाहरण प्रदान कर रहे हैं एक कंप्यूटर नियंत्रित पिस्टन वेंटीलेटर (flexiVent, SCIREQ इंक, मॉन्ट्रियल, QC, कनाडा) का उपयोग कर उत्पन्न. ये रूप airway सूजन, उपकला कोशिका क्षति और साँस aerosolized methacholine 4 से बढ़ा airway जवाबदेही की विशेषता एयरवे क्षति के एक oxidative तनाव संचालित मॉडल से भोले चूहों के रूप में अच्छी तरह से प्राप्त किया गया. इस प्रोटोकॉल अक्सर साँस methacholine को airway जवाबदेही का आकलन किया जाता है, यह अन्य परिणामों और variou तक फैलीअस्थमा, क्रोनिक प्रतिरोधी फेफड़े के रोग (सीओपीडी), वातस्फीति, फेफड़ों तंतुमयता, फेफड़ों की चोट के रूप में अच्छी तरह से मानव रोग के लिए इसी तरह की विकृतियों के ट्रांसजेनिक माउस मॉडल के रूप में. सहित विकृतियों इस उपकरण का उपयोग कर शोध निष्कर्षों शारीरिक परिवर्तन या रोग मॉडल की एक बेहतर लक्षण वर्णन और समझ के साथ ही नए अनुसंधान के क्षेत्रों में विस्तार में योगदान कर सकते हैं.

Protocol

नीचे वर्णित प्रक्रियाओं पशु की देखभाल (CCAC) पर कनाडा परिषद के दिशा निर्देशों के अनुसार मैकगिल विश्वविद्यालय संस्थागत पशु की देखभाल समिति द्वारा अनुमोदित किया गया.

1. प्रारंभिक कदम

  1. समाधान:
    1. Methacholine: 50 मिलीग्राम / एमएल के एक शेयर समाधान तैयार है और 5 परीक्षण किया जाना सांद्रता पर आधारित धारावाहिक dilutions (1:1) बनाते हैं. समाधान 5 nebulizing से पहले कमरे के तापमान तक पहुँचने के लिए अनुमति देते हैं.
    2. संवेदनाहारी एजेंटों: अलग regimens के चूहों (1 टेबल) के विभिन्न प्रकारों में साहित्य में सूचित किया गया है नोट:. परहेज 1 वर्तमान प्रोटोकॉल के तहत इस्तेमाल किया गया था.
  2. उपकरण: वर्तमान प्रोटोकॉल flexiWare 7 सॉफ्टवेयर द्वारा समर्थित दो flexiVent पीढ़ियों के दोनों पर लागू होता है. अध्ययन परिभाषा और योजना, प्रयोगों Sessio: सॉफ्टवेयर कार्यों तीन मॉड्यूल के अंतर्गत वर्गीकृत कर रहे हैंn और समीक्षा एवं रिपोर्टिंग.
    1. प्रणाली (flexiVent विदेशी मुद्रा केवल) और / चालू करें या सॉफ्टवेयर शुरू करते हैं.
    2. पहला प्रयोग सत्र या यह पहले किसी भी समय, अध्ययन संरचना पूर्व वर्णन करने के लिए अध्ययन परिभाषा और योजना मॉड्यूल खुला.
    3. बनाएँ एक नए अध्ययन बटन पर क्लिक करें और, एक अध्ययन बना प्रोटोकॉल रूपरेखा और अध्ययन किया जाना प्रयोगात्मक समूहों और विषयों को परिभाषित करने के लिए विज़ार्ड का पालन करें.
    4. प्रयोगों सत्र मॉड्यूल खोलने और अध्ययन और टेम्पलेट चयन के लिए शुरू हुआ अनुक्रम का पालन करके एक प्रयोग सत्र आरंभ करें.
    5. माप साइट के लिए एक विषय असाइन करें और अपने वजन की पुष्टि करें.
    6. ऑपरेटिंग सॉफ्टवेयर में वर्णित चरणों का पालन कर प्रणाली की जांच के साथ आगे बढ़ें. आप जांच के लिए वाई ट्यूबिंग के लिए इस्तेमाल किया जा प्रवेशनी (कदम 1.3.3) संलग्न करने के लिए एक बिंदु पर प्रेरित किया जाएगा.
    7. गंभीर कदम. Repeaप्राप्त अंशांकन मूल्यों स्वीकार्य सीमा के बाहर हैं अगर टी 1.2.6 कदम. (अंशांकन मूल्यों की मॉड्यूल विशिष्ट स्वीकार्य सीमाओं के लिए flexiVent FX या flexiWare 7 उपयोगकर्ता पुस्तिका का संदर्भ लें).
    8. रद्द प्रयोग शुरू करने के लिए तैयार है जब तक वेंटिलेशन और डेटा रिकॉर्डिंग शुरू करने के लिए संकेत देता है. ये बाद में एक बिंदु पर शुरू किया जा सकता है.
  3. विषय:
    1. संवेदनाहारी एजेंटों की उचित खुराक (1 टेबल) का उपयोग विषय anesthetize.
    2. विषय संज्ञाहरण के एक शल्य चिकित्सा के स्तर पर पहुंच गया है सत्यापित. इस विषय में एक पैर के अंगूठे चुटकी करने के लिए कोई प्रतिक्रिया दिखानी चाहिए और अपने सांस लेने की नियमित और अस्वाभाविक नहीं होना चाहिए.
    3. एक ट्रेकिआटमी प्रदर्शन और श्वासनली cannulate.
      1. अपनी पीठ पर पशु रखें और गर्मी का एक स्रोत (माउस से लगभग 45 सेमी अत्यधिक गर्म करने से बचने के लिए स्थित एक 60 वाट का बल्ब के साथ जैसे तापमान नियंत्रित हीटिंग कंबल या एक दीपक) प्रदान करते हैं.
      2. स्वच्छ वेंई गले शराब के साथ क्षेत्र और एक त्वचा चीरा और धीरे ऊधर्व हनु के नीचे का ग्रंथि और इसे कवर मांसपेशी परत को अलग करके ट्रेकिआ बेनकाब.
      3. धीरे सूक्ष्म संदंश की एक जोड़ी का उपयोग श्वासनली उठा और इसे नीचे सीवन गुजरती हैं.
      4. यह सेक्शनिंग बिना श्वासनली में एक छोटा सा चीरा बनाने के लिए गला निकटतम उपास्थि की दो अंगूठियां के बीच काटें.
      5. चीरा में पहले से calibrated प्रवेशनी डालें और ट्रेकिआ के अंदर धीरे लगभग 5 अंगूठियां की लंबाई नोट यह अग्रिम:. वर्तमान प्रयोगों एक 1.2 सेमी लंबी धातु 18 गेज प्रवेशनी का उपयोग किया गया.
      6. गंभीर कदम. सीवन का उपयोग जगह में प्रवेशनी सुरक्षित. लगाव प्रवेशनी चारों ओर एक airtight मुहर फार्म चाहिए.

2. मैकेनिकल वेंटिलेशन

  1. वेंटीलेटर के करीब पशु लाओ.
  2. एक पूर्वनिर्धारित चयन करके यांत्रिक वेंटीलेशन प्रारंभया वेंटिलेशन गोदी श्रमिक में एक स्वनिर्धारित वेंटिलेशन प्रोफ़ाइल.
  3. वाई टयूबिंग के माध्यम से वेंटीलेटर करने के लिए पशु कनेक्ट करें.
  4. गंभीर कदम. वेंटीलेटर करने के लिए पशु संरेखित और सांस की नली प्रवेशनी एक संभव प्रवेशनी रोड़ा या सांस की नली मोड़ से बचने के लिए वेंटीलेटर के रूप में एक ही स्तर पर है कि यह सुनिश्चित करें.
  5. महत्वपूर्ण कदम. प्रवेशनी प्रविष्टि और लगाव को सत्यापित करने के लिए गड़बड़ी नाम पर डबल क्लिक करके एक दीप मुद्रास्फीति गड़बड़ी निष्पादित करें. एक दरार के अभाव में, प्रणाली अत्यधिक मात्रा विस्थापन (चित्रा 1) के बिना एक 3 सेकंड की अवधि में 30 CMH 2 हे की एक दबाव आयोजित करने में सक्षम होना चाहिए. ये एक प्रवेशनी बाधा या गलत जगह रखना संकेत मिलता है के रूप में दर्ज मात्रा और दबाव के निशान भी नहीं ऑफसेट के लक्षण या विकृति के साथ चिकनी किया जाना चाहिए.
  6. यदि आवश्यक हो, हृदय गति और शरीर के तापमान की निगरानी के लिए महत्वपूर्ण हस्ताक्षर ट्रांसड्यूसर कनेक्ट. डेटा रिकॉर्डिंग eithe शुरू किया जा सकता हैएक स्क्रिप्ट के माध्यम से स्वयं या स्वतः आर.

3. लंग फंक्शन माप

माप या आदेशों (जैसे छिटकानेवाला सक्रियण, घटना मार्कर) एक अत्यधिक नियंत्रित और repeatable प्रयोगात्मक प्रक्रिया (चित्रा 2) के लिए पूर्वनिर्धारित या इच्छित स्क्रिप्ट का उपयोग कर स्वचालित किया जा सकता है. मानकों की एक संख्या को जन्म देने के perturbations के छह परिवारों आधारभूत विषय श्वसन प्रणाली यांत्रिकी वर्णन करने के लिए इस्तेमाल किया और एक दी चुनौती (तालिका 2) के बाद किया जा सकता है.

  1. गंभीर कदम. माप लेने शुरू करने के लिए जब तैयार, बंद फेफड़ों के क्षेत्रों की भर्ती और फेफड़ों की मात्रा इतिहास मानकीकृत करने के लिए एक गहरी मुद्रास्फीति चलाते हैं.
  2. गंभीर कदम. एक परीक्षण के माप (जैसे पीवी-पी या पीवी श्रेणी-V) चलाकर सहज श्वसन प्रयासों के अभाव सत्यापित करें. चयनित डाटासेट दृश्य में दबाव संकेत निशान पर गौर करें. चरणबद्ध पी.वी. घटता के साथ,दबाव पठारों में अच्छी तरह से कोई नीचे की तरफ deflections के साथ परिभाषित किया जाना चाहिए. दबाव में नीचे की ओर स्विंग जानवर से एक नि: श्वसन प्रयास (चित्रा 3) का संकेत होगा.
  3. इसके शीर्षक पर डबल क्लिक करके चयनित स्क्रिप्ट आरंभ. वर्तमान अध्ययन में इस्तेमाल लिपियों आम तौर पर मापन के लिए शामिल हैं:
    • तीन प्रतियों में आधारभूत माप का एक दृश्य.
    • . साँस methacholine नोट airway जवाबदेही का मूल्यांकन के लिए छिटकानेवाला की सक्रियता: प्रणाली से जब पूछा, छिटकानेवाला में खारा की या methacholine का एक समाधान के लगभग 100 μl लोड. Nebulization शुरू और स्वचालित रूप से बंद हो जाएगा.
    • छिटकानेवाला की सक्रियता का पालन लगभग 3 मिनट की अवधि के लिए निकट दूरी माप (हर 10-15 सेकंड) का एक दृश्य.
    • एक त्वरित एक और चुनौती का प्रदर्शन और माप की एक अनुक्रम दोहराने के लिए नोट:. ख में एक झाड़ू के साथ छिटकानेवाला माउंट अंदर सुखानेetween चुनौतियों श्वसन लाइन में इमारत के ऊपर से बूंदों या संक्षेपण को रोकने में मदद कर सकते हैं.
  4. प्रयोग के अंत में, वेंटिलेशन बंद करो और विषय अलग है.
  5. ऑपरेटिंग सॉफ्टवेयर में अगले विषय में स्विच करें और अपने वजन की पुष्टि करें.
  6. गंभीर कदम है. कुल्ला और छिटकानेवाला, अनुकूलक, वाई ट्यूबिंग, और प्रजा के बीच प्रवेशनी सूखी.
  7. 3.6 के लिए कदम 1.2.6 दोहराएँ.
  8. दिन के अंत में, प्रयोगात्मक सत्र बंद करें. कुल्ला और सूखी छिटकानेवाला, अनुकूलक, वाई ट्यूबिंग, और प्रवेशनी और निर्माता के निर्देशों का पालन करते हुए प्रयोगशाला छोड़ने से पहले सिस्टम निःश्वास वाल्व को साफ करने के लिए याद रखें.

4. डेटा विश्लेषण

सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से खरीदते हैं और एक गड़बड़ी के साथ जुड़े मापदंडों को प्रदर्शित करता है. यह भी डेटा के लिए गणितीय मॉडल का फिट दर्शाता है जो दृढ़ संकल्प के गुणांक (सीओडी) प्रदान करता है. एक insu साथ प्रत्येक डाटासेटसॉफ्टवेयर से बाहर रखा के रूप में fficient कॉड लेबल है. प्रायोगिक सत्रों की समीक्षा, डेटा फिर से विश्लेषण और निर्यात परिदृश्यों का निर्माण सॉफ्टवेयर की समीक्षा करें और रिपोर्टिंग मॉड्यूल में किया जाता है.

  1. समीक्षा एवं रिपोर्टिंग मॉड्यूल खोलें और केवल एक पर्याप्त कॉड होने डेटासेट शामिल हैं, देखभाल करने के एक निर्यात परिदृश्य बनाएँ.
  2. आवश्यक मापदंडों, दबाव या प्रवाह की मात्रा वक्र, कच्चे डाटासेट संकेतों या एक स्प्रेडशीट अनुप्रयोग के अधीन सूचना (3 टेबल देखें) के रूप में निर्यात करें.
  3. समय के एक समारोह के रूप में प्रत्येक पैरामीटर और साजिश के लिए औसत आधारभूत माप सभी मापन (चित्रा 4 देखें). तुम तो, वक्र के अंतर्गत क्षेत्र की गणना घटता के सामान्य प्रोफाइल विश्लेषण या एक सांख्यिकीय विश्लेषण प्रदर्शन करने के लिए चुन सकते हैं.
  4. Methacholine की एकाग्रता के एक समारोह के रूप में airway जवाबदेही परिणामों को व्यक्त करने के लिए, प्रत्येक विषय के लिए पैरामीटर और प्रयोगात्मक हालत एक विशिष्ट या तो निर्धारितबिंदु (जैसे चोटी) या प्रत्येक methacholine चुनौती के बाद एक विशिष्ट समय. प्रत्येक प्रयोगात्मक हालत (तालिका 4, चित्रा 5) के लिए समूह के औसत और रिपोर्ट या साजिश परिणामों की गणना.
  5. एक सामान्यीकरण लागू करने (जैसे% आधारभूत) या एक सांख्यिकीय विश्लेषण करने, तुम भी एक दिया पैरामीटर आधारभूत मूल्य (चित्रा 5C पीसी 200) का दोहरीकरण उत्पादन एकाग्रता की गणना पर विचार कर सकता है.

Representative Results

श्वसन प्रणाली यांत्रिकी माप. तालिका 4 flexiWare 7 सॉफ्टवेयर द्वारा समर्थित दो flexiVent पीढ़ियों से किसी का उपयोग आधारभूत और निम्न methacholine प्रेरित ब्रोन्कोकन्सट्रिक्शन पर प्राप्त भोले ए / जम्मू चूहों (12.5 मिलीग्राम / एमएल) से विशिष्ट परिणाम से पता चलता है. बंद छाती शर्तों के तहत यानी श्वसन प्रणाली की यांत्रिकी, एक निकट दूरी ढंग (स्नैपशॉट-150, त्वरित प्रधानमंत्री -3, क्रमशः) में एक और ब्रॉडबैंड आवृत्ति मजबूर दोलन परिवारों के perturbations बारी से मूल्यांकन किया गया. वेंटिलेशन माप, त्वरित प्रधानमंत्री -3, प्रधानमंत्री-8 के रूप में इसी तरह की एक आवृत्ति रेंज को शामिल किया गया है, जिसके दौरान रोके गए लेकिन एक कम अवधि (3 बनाम 8 सेकंड) है, श्वासरोध की अवधि कम करने के क्रम में चयन किया गया है के बाद से, के प्रभाव को कम रक्त गैसों पर गड़बड़ी और प्रतिक्रिया का एक बेहतर समाधान प्रदान करते हैं. प्रत्येक गड़बड़ी के साथ जुड़े पैरामीटर automatica गणना की गई हैlly ऑपरेटिंग सॉफ्टवेयर के द्वारा. परिणाम flexiVent प्रणाली की दो पीढ़ियों श्वसन यांत्रिकी के बराबर माप उत्पादित कि उदाहरण देकर स्पष्ट करना.

फेफड़ों प्रतिक्रिया की साइट. फेफड़ों प्रतिक्रिया की साइट भेद अन्वेषक आगे औषधीय हस्तक्षेप 6 के संभावित बिंदुओं की पहचान करने के साथ ही प्रभावित क्षेत्रों इंगित करने के लिए अनुमति देता है. मापन किया जाता है जिसके खिलाफ अंत expiratory दबाव 3 से 9 CMH 2 हे (चित्रा 6A, स्नैपशॉट-150) की वृद्धि हुई है जब उदाहरण के लिए, भोले ए / जम्मू चूहों आधारभूत प्रतिरोध की वृद्धि दिखा. वर्तमान उदाहरण में, ब्रॉडबैंड FOT माप (त्वरित प्रधानमंत्री -3) के प्रयोग के विरोध में बदलाव के लिए आधार स्पष्ट करने के लिए जानकारी प्रदान की: अंत expiratory दबाव में परिवर्तन के साथ संगत (आर एन) airway प्रतिरोध में एक कमी के परिणामस्वरूप एक उच्च फेफड़ों की मात्रा की bronchodilating प्रभाव और बड़ा मुद्रास्फीति प्रेसउरे (चित्रा 6D) और ऊतक भिगोना (जी, चित्रा 6E) में वृद्धि हुई है, निकट ऊतक viscoelasticity और संभवतः छोटे एयरवेज 7 के प्रतिरोध को दर्शाता है कि ऊतक प्रतिरोध से संबंधित एक पैरामीटर. उत्तरार्द्ध में वृद्धि फेफड़ों की मात्रा के साथ बढ़ जाता है.

Airway hyperresponsiveness. बाद क्लोरीन गैस के संपर्क में, साँस methacholine को airway जवाबदेही एयरवे क्षति 4 (चित्रा 2) का एक परिणाम के रूप में / Balb ग चूहों में हवा के जोखिम की तुलना में बढ़ जाती है. क्लोरीन विशेष उपकला कोशिकाओं में, वायुमार्ग में संरचनात्मक कोशिकाओं के विनाश के लिए अग्रणी और भड़काऊ कोशिकाओं की भर्ती उत्प्रेरण, oxidative तनाव उत्पन्न करने के लिए जाना जाता है. चित्रा 5 में प्रतिनिधित्व के रूप में, श्वसन प्रणाली यांत्रिकी का वर्णन सभी मापदंडों में परिवर्तन बढ़ती methacholine चुनौतियों के जवाब में देखा जा सकता है. हवा के संपर्क में चूहों की तुलना में, चूहों chlori से अवगत करायापूर्वोत्तर गैस सभी FOT मानकों (चित्रा 5A, 5 ब, 5D-5F) के साथ ही विरोध में एक दोहरीकरण के कारण करने के लिए आवश्यक methacholine की एकाग्रता की कमी के उदाहरण एकाग्रता प्रतिक्रिया वक्र का एक सांख्यिकीय महत्वपूर्ण बाई ​​ओर शिफ्ट में अधिक से अधिक अधिक से अधिक प्रतिक्रियाओं प्रदर्शित और elastance (पीसी 200, चित्रा 5C). उन परिणामों, क्रमशः, airway hyperresponsiveness और क्लोरीन गैस को साँस methacholine निम्न जोखिम को अतिसंवेदनशीलता को वर्णन.

अन्य माप. FOT के अलावा, flexiVent प्रणाली भी फेफड़ों समारोह 8-10 या हृदय 11 माप के अन्य प्रकार के इकट्ठा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. 7 चित्रा आधारभूत परिस्थितियों में भोले ए / जम्मू चूहों में एक प्रतिनिधि चरणबद्ध, दबाव संचालित दबाव मात्रा वक्र प्रदर्शित करता है . वक्र के संकुचन अंग के ऊपरी हिस्से Salazar-नोल्स समीकरण 12 से फिट है > समर्थन और मापदंडों स्वचालित रूप से सॉफ्टवेयर के द्वारा की गणना कर रहे हैं.

तालिका 1
तालिका 1. चूहों में इस्तेमाल किया संवेदनाहारी regimens के उदाहरण हैं. बड़ा टेबल देखने के लिए यहां क्लिक करें .

तालिका 2
तालिका 2. चूहों में फेफड़ों के समारोह के मापन के लिए इस्तेमाल किया perturbations. प्रणाली के लिए आवश्यक * एक्सटेंशन. विषय भी माप के दौरान एक बंद plethysmograph कक्ष में जाने की आवश्यकता है.दुबला "> बड़ा टेबल देखने के लिए यहां क्लिक करें.

तालिका 3
तालिका 3. एकल और ब्रॉडबैंड आवृत्ति मजबूर दोलन गड़बड़ी परिवारों से निर्यात मापदंडों का उदाहरण है. बड़ा टेबल देखने के लिए यहां क्लिक करें .

तालिका 4
तालिका 4. सिस्टम तुलना. फेफड़ों यांत्रिकी मानकों की तुलना flexiWare 7 सॉफ्टवेयर द्वारा संचालित flexiVent प्रणाली की दो पीढ़ियों का उपयोग कर एकत्र की. परिणाम भोले ए / जम्मू (चूहों में उत्पन्न किया गया N = 5 / आधारभूत और निम्न methacholine प्रेरित ब्रोन्कोकन्सट्रिक्शन पर समूह) (एमसीएच 12.5 मिलीग्राम / एमएल). . * समूह दोहराया माप के लिए एक दो तरह से एनोवा और लॉग इन भिन्नताओं की एकरूपता (; GraphPad सॉफ्टवेयर, सैन डिएगो, अमेरिका GraphPad चश्मे, संस्करण 5.03) के लिए अलग अलग प्रतिक्रियाओं के 10 तुलना में उपयोग कर रहे थे

चित्रा 1
चित्रा 1. एक गहरी फेफड़ों मुद्रास्फीति के स्क्रीनशॉट. ऊपरी पैनल वेंटीलेटर की पिस्टन (लाल ट्रेस) और विषय (ग्रे ट्रेस) के लिए दिया मात्रा द्वारा विस्थापित मात्रा को दर्शाता है. कम पैनल 3 सेकंड की अवधि में 30 CMH 2 हे के एक सेट के दबाव में बढ़ती सिलेंडर दबाव को प्रदर्शित करता है और एक ही समय अवधि के लिए लगातार आयोजित की.

172/50172fig2.jpg "alt =" चित्रा 2 "/>
चित्रा 2. बेस लाइन पर श्वसन प्रणाली यांत्रिकी का आकलन करने के लिए इस्तेमाल एक ठेठ स्क्रिप्ट का उदाहरण है.

चित्रा 3
चित्रा 3. एक stepwise दबाव मात्रा वक्र के निष्पादन के दौरान उठना, सांस खींचने का प्रयास.

चित्रा 4
4 चित्रा. टाइम कोर्स प्रतिक्रिया निम्नलिखित साँस methacholine चुनौतियों से बढ़ रही है. परिणाम 5 भोले अनायास hyperresponsive ए / जम्मू चूहों के एक समूह की औसत (± मानक विचलन) के रूप में व्यक्त कर रहे हैं. बड़ा आंकड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें .

<पी वर्ग = "jove_content" के लिए: रखने together.within पृष्ठ = "हमेशा"> चित्रा 5
चित्रा 5. बढ़ती methacholine में चुनौतियों क्लोरीन और हवा के संपर्क में / Balb ग चूहों का पालन श्वसन प्रणाली यांत्रिकी में परिवर्तन. पीक मूल्य हर विषय और प्रयोगात्मक हालत में प्रत्येक पैरामीटर के लिए पहचान की गई थी. समूह के औसत तो (; एन = 4-6 मतलब ± मानक विचलन) की गणना की गई. समूहों के बीच मतभेद प्रसरण की एकरूपता के लिए व्यक्तिगत प्रतिक्रियाओं के प्रवेश 10 का उपयोग विचरण के विश्लेषण द्वारा मूल्यांकन किया गया. आधारभूत का दोहरीकरण पीसी (200) के उत्पादन methacholine की एकाग्रता व्यक्तिगत खुराक प्रतिक्रिया घटता है और सज्जित वक्र के प्रक्षेप करने के लिए एक दूसरा आदेश बहुपद फिटिंग द्वारा प्राप्त किया गया था. डेटा बिंदुओं डी में याद कर रहे हैं, ई और क्लोरीन उजागर चूहों में एफडेटा के लिए गणितीय मॉडल का एक गरीब फिट दर्शाती दृढ़ संकल्प की अपर्याप्त उच्च गुणांक के कारण दो उच्चतम methacholine सांद्रता. पर बड़ा आंकड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें .

चित्रा 6
6 चित्रा. एयरवे और फेफड़े के ऊतकों यांत्रिकी में सांस की प्रतिक्रिया का विभाजन. प्रायोगिक ट्रेस एक भोले से (1 20.5Hz) एकल (2.5 हर्ट्ज) और ब्रॉडबैंड आवृत्ति illustrating ए / जम्मू चूहों दो अलग अंत expiratory दबाव में तीन प्रतियों में श्वसन यांत्रिकी के दोलन माप मजबूर (3 और 9 CMH 2 हे). बड़ा आंकड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें

7 चित्रा
चित्रा 7. आधारभूत परिस्थितियों में भोले ए / जम्मू चूहों में दबाव मात्रा वक्र. दबाव मात्रा घटता प्रत्येक माउस फेफड़ों स्वतंत्र रूप से उनकी हालत का, एक ही दबाव को फुलाया गया है कि यह सुनिश्चित करने के लिए एक stepwise दबाव संचालित गड़बड़ी (पीवी-पी) का उपयोग कर उत्पन्न किया गया. Salazar-नोल्स व्यक्तिगत दबाव मात्रा घटता से निकाले समीकरण मापदंडों भी औसत है और एक मेज प्रारूप में सूचना मिली. परिणाम मतलब ± मानक विचलन (एन = 6) के रूप में व्यक्त कर रहे हैं.

Discussion

यह अस्थमा और फेफड़े की अन्य विकारों से संबंधित एयरवे शिथिलता के निरंतर अध्ययन रोग और उपचार के विकल्प के विकास के अंतर्निहित तंत्र को समझने के लिए सर्वोपरि रहता है. मॉडल airway रोग के लिए चूहों का उपयोग इन रोग तंत्र में समझ पाने में अनिवार्य कर दिया गया है. फेफड़े की कार्यक्षमता को मापने के लिए महत्वपूर्ण है, जिसके द्वारा विश्वसनीय और सही उपकरण होने, एक माउस के रूप में छोटे रूप में एक विषय में मूल्यांकन के एयरवे शिथिलता पर विचार. इसके अलावा, एयरवे शिथिलता या उपचारात्मक प्रभाव के स्थान पर अंतर्दृष्टि प्रदान करने में सक्षम उपकरण होने अमूल्य है. FOT तकनीक इन सभी विशेषताओं को जोड़ती है और शारीरिक परिवर्तन का मूल्यांकन करने के लिए एक शक्तिशाली, एकीकृत और translational दृष्टिकोण प्रदान करता है.

चूहों में माप के इस प्रकार के साथ सफल करने के लिए, विशेष ध्यान अर्थात्, कुछ कदम के लिए इस प्रणाली की जांच, अंतःश्वासनलीय सीए के विरोध को दी जानी चाहिएnnula, छिटकानेवाला के प्रकार (और साथ ही अपने ऑपरेटिंग सेटिंग्स के रूप में) पशु और फेफड़ों की मात्रा इतिहास के मानकीकरण की स्थिति. इसके अलावा, यह विषय के श्वसन प्रणाली के मापन के दौरान निष्क्रिय बनी हुई है कि वैध डेटासेट प्राप्त करने के लिए आवश्यक है. इस एपनिया (1 टेबल देखें) उत्पन्न करने के लिए विषय संज्ञाहरण की गहरी विमान में या hyperventilating द्वारा काम कर, एक मांसपेशियों paralyzing एजेंट के प्रशासन के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है. अगर वांछित चूहों में मापन के लिए आवश्यक कौशल प्राप्त करते हुए जांचकर्ता, परीक्षण भार के साथ, माहिर प्रणाली और इसके ऑपरेटिंग सॉफ्टवेयर के द्वारा शुरू कर सकते हैं. यह तो रोग मॉडल या इलाज चूहों में जाने से पहले भोले जानवरों में प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणाम उत्पन्न करने के लिए तार्किक होगा. श्वसन अनुसंधान में रोग मॉडल की एक महत्वपूर्ण अनुपात ऐसी एलर्जी, जहर, प्रदूषण, सिगरेट का धुआँ या गैसों, measuremen साथ प्राप्त परिणामों में परिवर्तनशीलता के रूप में एजेंटों के लिए पशुओं को उजागर शामिल के बाद सेइस आलेख में वर्णित टी तकनीक इसलिए इस्तेमाल किया जोखिम प्रक्रिया से प्रभावित हो सकता है. कुंजी प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं के मानकीकरण (कंप्यूटर नियंत्रित जोखिम और माप सिस्टम 6, 13, 14 का उपयोग करते हुए जैसे) संभावित परिवर्तनशीलता को कम करने में एक महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है.

ताकत के रूप में अच्छी तरह से तकनीक की सीमाओं पर प्रकाश डाला, जबकि इस लेख में प्रस्तुत उदाहरण भोले और क्लोरीन उजागर चूहों प्रयोगों से ठेठ परिणामों की एक चयन का प्रतिनिधित्व करते हैं. चित्रा 6 में उदाहरण के लिए देखा जा सकता है, तकनीक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य फेफड़ों समारोह माप पैदा करने में सक्षम है. इसी तरह के आधारभूत मूल्यों प्रतिरोध माउस तनाव के बीच सूचना मिली, वहीं elastance में मतभेद लेकिन 15 मनाया गया. काफी परिवर्तन शिशु और वयस्क चूहों 16 के बीच उम्मीद की जानी भी हैं. ऐसे वें के रूप में इन विवो शारीरिक मूल्यांकन, उच्च परिशुद्धता परिणाम, में अन्य के रूप मेंFOT द्वारा उत्पन्न ose, विषयों की प्राकृतिक राज्य के रूप में एक रियायत के साथ आते हैं. Phenotyping अनिश्चितता सिद्धांत 1 के रूप में जाना जाता है जो इस सिद्धांत, माप, संवेदनाहृत में किया (या मौखिक रूप से intubated) tracheotomised और यंत्रवत् विषयों हवादार होना करने की जरूरत है कि भावना में मौजूद प्रोटोकॉल के लिए लागू होता है. तकनीक की एक और सीमा डेटा को लगातार चरण मॉडल के फिट ब्रोन्कोकन्सट्रिक्शन के मध्यम स्तर से ऊपर गरीब है क्योंकि डेटा क्लोरीन उजागर समूह के लिए उच्चतम सांद्रता में उपलब्ध नहीं हैं, जहां चित्रा 5D-5F में मानने योग्य है. हालांकि, गंभीर रूप से bronchoconstricted जानवरों सीधे 15, या जैसे खाते में यांत्रिक कार्य 17 की विविधता ले रही है, और अधिक जटिल गणितीय मॉडल फिट करने के लिए तीसरे पक्ष के बाद विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग करके Zrs विश्लेषण द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता है. जानवर वायुमार्ग पर्याप्त पी नहीं रहे हैं अपवर्जित डेटासेट भी मनाया जा सकता हैassive या प्रवेशनी के प्रतिरोध बहुत अधिक है. अंगूठे का एक नियम के रूप में, प्रवेशनी के प्रतिरोध आधारभूत जानवर की प्रतिरोधक क्षमता अधिक नहीं होनी चाहिए. बड़े भीतरी व्यास और / या कम लंबाई की एक प्रवेशनी के साथ कार्य करना प्रवेशनी प्रतिरोध को कम करने में मदद मिलेगी. अंत में, चूहों में FOT माप के वर्तमान प्रदर्शन एक समय लेने वाली और इसलिए कम कुशल पद्धति या इनवेसिव तकनीक कम की तुलना में अनुदैर्ध्य अध्ययन को कम लागू के रूप में माना जा सकता है. हालांकि बाद के उनके परिणामों के आधार के रूप में अनिश्चितता का एक बड़ा सौदा के साथ जुड़े रहे हैं और 1 त्रुटिपूर्ण होने के रूप में कई द्वारा देखा जाता है. दोहराया आक्रामक माप तकनीकी रूप से और अधिक चुनौतीपूर्ण 17 हालांकि, मौखिक रूप से intubated पशुओं में संभव हो रहे हैं.

दिए गए उदाहरणों से, परिणाम श्वसन यांत्रिकी के मापन के उत्पादन में flexiVent प्रणाली की दो पीढ़ियों के तुल्यता, साथ ही एयरवे hyperreac का प्रदर्शनसाँस methacholine को tivity और अतिसंवेदनशीलता चूहों में क्लोरीन प्रदर्शन के बाद. शारीरिक परिवर्तन या रोग मॉडल, विशेषताएँ या समझने के लिए इस्तेमाल किया जब तकनीक से संबंधित विस्तृत माप पहलू ज्ञान की वर्तमान स्थिति का विस्तार करने के लिए योगदान कर सकते हैं.

Disclosures

वामो, TFS SCIREQ वैज्ञानिक श्वसन उपकरण इंक TFS के द्वारा नियोजित कर रहे हैं एआर, भी शेयर का मालिक है.
इस लेख के लिए नि: शुल्क प्रवेश SCIREQ वैज्ञानिक श्वसन उपकरण, इंक द्वारा प्रायोजित है

Acknowledgements

TKMcG कनाडा सोसायटी छाती रोगों से एक छात्रवृत्ति के द्वारा समर्थित है.

'लेखक योगदान

सभी लेखकों पांडुलिपि की अवधारणा में भाग लिया. इसके अलावा, TKMcG, परियोजना शुरू की प्रयोगात्मक परिणामों एकत्र, पांडुलिपि के लेखन और अपने महत्वपूर्ण समीक्षा के लिए योगदान दिया. एआर एकत्र और विश्लेषण प्रयोगात्मक परिणाम, पांडुलिपि तैयार की गई और इसके महत्वपूर्ण समीक्षा के लिए योगदान दिया. वामो प्रयोगात्मक परिणामों को एकत्र और पांडुलिपि की महत्वपूर्ण समीक्षा के लिए योगदान दिया. TFS और JGM पांडुलिपि की महत्वपूर्ण समीक्षा के लिए योगदान दिया.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
REAGENTS
Acetyl-β-methylcholine chloride Sigma-Aldrich A-2251 Methacholine
Micro-Adson forceps, serrated 12 cm Fine Science Tools 11018-12
Moria MC31 forceps, serrated-curved Fine Science Tools 11370-31
Iris scissors-tough cut, straight 11.5 cm Fine Science Tools 14058-11
Spring scissors-2.5 mm blades, straight Fine Science Tools 15000-08
Non-sterile blunt needle (18g x ½") Brico Medical Supplies Inc. BN1805 Endotracheal cannula
Non-sterile 5-0 silk suture Seraflex IDI58000
Phosphate buffered solution Gibco 14190-144
15 ml conical tubes Starstedt SS-4001
1 ml TB syringes Becton Dickinson 309626
200 μl filter tips Biosphere 70.760.211
EQUIPMENT
flexiVent FX SCIREQ Inc. sales@scireq.com www.scireq.com
Aerogen Aeroneb nebulizer SCIREQ Inc. sales@scireq.com www.scireq.com

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bates, J. H. T., Irvin, C. G. Measuring lung function in mice: the phenotyping uncertainty principle. J. Appl. Physiol. 94, 1297-1306 (2003).
  2. Bates, J. H. T. Lung mechanics. An inverse modeling approach. Cambridge University Press. New York. (2009).
  3. Hantos, Z., Daroczy, B., Suki, B., Nagy, S., Fredberg, J. J. Input impedance and peripheral inhomogeneity in dog lungs. J. Appl. Physiol. 72, 168-178 (1992).
  4. McGovern, T. K., et al. Dimethylthiourea protects against chlorine induced changes in airway function in a murine model of irritant induced asthma. Respir. Res. 11, 138 (2010).
  5. Hayes, R. D., Beach, J. R., Rutherford, D. M., Sim, M. R. Stability of methacholine chloride solutions under different storage conditions over a 9 month period. Eur. Respir. J. 11, 946-948 (1998).
  6. North, M. L., et al. Augmentation of arginase 1 expression by exposure to air pollution exacerbates the airways hyperresponsiveness in murine models of asthma. Respir. Res. 12, (2011).
  7. Siddiqui, S., et al. Site of allergic airway narrowing and the influence of exogenous surfactant in the brown norway rat. PloS ONE. 7, e29381 (2012).
  8. Cohen, J. C., Lundblad, L. K. A., Bates, J. H. T., Levitzky, M., Larson, J. E. The "Goldilocks Effect" in cystic fibrosis: identification of a lung phenotype in the cftr knockout and heterozygous mouse. BMC Genetics. 5, 21 (2004).
  9. Shalaby, K. H., Gold, L. G., Schuessler, T. F., Martin, J. G., Robichaud, A. Combined forced oscillation and forced expiration measurements in mice for the assessment of airway hyperresponsiveness. Respir Res. 11, 82 (2010).
  10. Thiesse, J., et al. Lung structure phenotype variation in inbred mouse strains revealed through in vivo micro-CT imaging. J. Appl. Physiol. 109, 1960-1968 (2010).
  11. Amatullah, H., et al. Comparative cardiopulmonary effects of size-fractionated airborne particulate matter. Inhalation Toxicology. 24, 161-171 (2012).
  12. Salazar, E., Knowles, J. H. An analysis of pressure-volume characteristics of the lungs. J. Appl. Physiol. 19, 97-104 (1963).
  13. Balakrishna, S., et al. Environmentally persistent free radicals induce airway hyperresponsiveness in neonatal rat lungs. Particle Fibre Tox. 8, 11 (2011).
  14. Fahmy, B., et al. In vitro and in vivo assessment of pulmonary risk associated with exposure to combustion generated fine particles. Environ. Toxicol. Pharmacol. 29, 173 (2010).
  15. Duguet, A., et al. Bronchial responsiveness among inbred mouse strains. Role of airway smooth-muscle shortening velocity. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 161, 839-848 (2000).
  16. Bozanich, E. M., et al. Developmental changes in airway and tissue mechanics in mice. J. Appl. Physiol. 99, 108-113 (2005).
  17. Schwartz, B. L., et al. Effects of central airway shunting on the mechanical impedance of the mouse lung. Ann. Biomed. Eng. 39, 497-507 (2011).
  18. De Vleeschauwer, S. I., et al. Repeated invasive lung function measurements in intubated mice: an approach for longitudinal lung research. Lab Anim. 45, 81-89 (2011).
  19. Takubo, Y., et al. α1-Antitrypsin determines the pattern of emphysema and function in tobacco smoke-exposed mice. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 166, 1596-1603 (2002).
  20. Salerno, F. G., et al. Effect of PEEP on induced constriction is enhanced in decorin-deficient mice. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 293, L1111-L1117 (2007).
  21. Therien, A. G., et al. Adenovirus IL-13-induced airway disease in mice. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 39, 26-35 (2008).
  22. Bates, J. H. T., Cojocaru, A., Lundblad, L. K. A. Bronchodilatory effect of deep inspiration on the dynamics of bronchoconstriction in mice. J. Appl. Physiol. 103, 1696-1705 (2007).
  23. Wagers, S. S., et al. Intrinsic and antigen-induced airway hyperresponsiveness are the result of diverse physiological mechanisms. J. Appl. Physiol. 102, 221-230 (2007).
  24. Collins, R. A., Sly, P. D., Turner, D. J., Herbert, C., Kumar, R. K. Site of inflammation influences site of hyperresponsiveness in experimental asthma. Respir. Physiol. Neurobiol. 139, 51-61 (2003).
  25. Bishai, J. M., Mitzner, W. Effect of severe calorie restriction on the lung in two strains of mice. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 295, L356-L362 (2008).
  26. Song, W., et al. Postexposure administration of β2-agonist decreases chlorine-induced airway hyperreactivity in mice. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 45, 88-94 (2011).
  27. Hirota, J. A., Ellis, R., Inman, M. D. Regional differences in the pattern of airway remodeling following chronic allergen exposure in mice. Respir. Res. 7, 120 (2006).
  28. Llop-Guevara, A., et al. In vivo-to-in silico iterations to investigate aeroallergen-host interactions. PloS ONE. 3, e2426 (2008).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics