माउस फेफड़ों में दबाव मात्रा वक्र के मापन

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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).

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Abstract

हाल के दशकों में माउस फेफड़ों के रोगों की एक किस्म के प्राथमिक पशु मॉडल बन गया है। वातस्फीति या फाइब्रोसिस के मॉडल में, आवश्यक प्ररूपी परिवर्तन सबसे अच्छा फेफड़ों लोच में बदलाव की माप से मूल्यांकन कर रहे हैं। सबसे अच्छा चूहों में इस तरह की विकृतियों अंतर्निहित विशिष्ट तंत्र को समझने के लिए, यह विकासशील विकृति को प्रतिबिंबित कर सकते हैं कि कार्यात्मक मापन करने के लिए आवश्यक है। लोच को मापने के लिए कई तरीके हैं हालांकि, शास्त्रीय विधि कुल फेफड़ों के दबाव मात्रा की (पीवी) की अवस्था में फेफड़ों के संस्करणों की पूरी रेंज पर किया है। यह माप लगभग 100 साल पहले डेटिंग लगभग सभी स्तनधारी प्रजातियों से वयस्क फेफड़ों पर किया गया है, और इस तरह के पीवी घटता भी भ्रूण फेफड़ों के विकास में फेफड़े surfactant के समारोह की खोज और समझ में एक प्रमुख भूमिका निभाई है। दुर्भाग्य से, इस तरह कुल पी.वी. घटता व्यापक रूप से वे macrosc पर उपयोगी जानकारी प्रदान कर सकते हैं कि इस तथ्य के बावजूद, माउस की रिपोर्ट में नहीं किया गया हैफेफड़ों में संरचनात्मक परिवर्तन के ओपीआईसी प्रभाव। फेफड़ों की मात्रा में सिर्फ परिवर्तन को मापने आंशिक पीवी घटता कभी कभी सूचित किया जाता है, पूर्ण मात्रा का एक उपाय के बिना, कुल पी.वी. वक्र के nonlinear प्रकृति व्याख्या करने के लिए इन आंशिक वाले बहुत कठिन बना देता है। वर्तमान अध्ययन में, हम कुल पी.वी. वक्र को मापने के लिए एक मानकीकृत तरीके से वर्णन करते हैं। हम तो दो आम फेफड़ों विकृतियों, वातस्फीति और फाइब्रोसिस में माउस फेफड़ों संरचना में परिवर्तन का पता लगाने के लिए इन घटता की क्षमता का परीक्षण किया है। परिणाम इन विकृतियों के साथ की उम्मीद संरचनात्मक परिवर्तनों के साथ लगातार कई चर में महत्वपूर्ण परिवर्तन दिखाया। चूहों में फेफड़ों पी.वी. की अवस्था का यह माप इस प्रकार समय के साथ pathophysiologic परिवर्तन और चिकित्सकीय प्रक्रियाओं के संभावित प्रभाव की प्रगति पर नजर रखने के लिए एक सरल साधन प्रदान करता है।

Introduction

माउस अब फेफड़ों के रोगों की एक किस्म के प्राथमिक पशु मॉडल है। वातस्फीति या फाइब्रोसिस के मॉडल में, आवश्यक प्ररूपी परिवर्तन सबसे अच्छा फेफड़ों लोच में परिवर्तन को मापने के द्वारा मूल्यांकन कर रहे हैं। लोच को मापने के लिए कई तरीके हैं हालांकि, शास्त्रीय विधि है कि कुल फेफड़ों की क्षमता (टीएलसी) को अवशिष्ट मात्रा (आर वी) से मापा कुल दबाव मात्रा (पीवी) की वक्र की। यह माप लगभग 100 साल 1-3 वापस डेटिंग लगभग सभी स्तनधारी प्रजातियों से वयस्क फेफड़ों पर किया गया है। इस तरह पी.वी. घटता भी भ्रूण फेफड़ों के विकास 07/04 में फेफड़े surfactant के समारोह की खोज और समझ में एक प्रमुख भूमिका निभाई है। फेफड़ों के phenotype की एक माप के रूप में पीवी वक्र के महत्व के बावजूद, इस माप प्रदर्शन करने के लिए कोई मानकीकृत तरीके से किया गया है। यह inflating और असतत कदम के साथ फेफड़ों (प्रत्येक के बाद संतुलन के लिए एक परिवर्तनशील समय प्रतीक्षा में) deflating द्वारा या पंपों के साथ आसानी से किया गया है किलगातार फुलाना और फेफड़ों खंडन कर सकते हैं। पीवी वक्र अक्सर शून्य और कुछ उपयोगकर्ता को परिभाषित फेफड़ों की क्षमता के बीच एक मात्रा सीमा से अधिक किया जाता है, लेकिन विभिन्न प्रयोगशालाओं द्वारा रिपोर्ट प्रत्येक दबाव मात्रा पाश की समय अवधि घंटा 2 के लिए कुछ सेकंड 8 से अलग, अत्यंत चर रहा है। कुछ जांचकर्ताओं स्थिर या quasistatic के रूप में इस कुल फेफड़ों पीवी वक्र का उल्लेख है, लेकिन इन छोटे अंतर्दृष्टि प्रदान कि गुणात्मक दृष्टि से कर रहे हैं, और वे यहां इस्तेमाल नहीं कर रहे हैं। इसके अलावा, पी.वी. वक्र व्यापक रूप से यह फेफड़ों में संरचनात्मक परिवर्तन के macroscopic प्रभावों पर उपयोगी जानकारी प्रदान कर सकते हैं कि इस तथ्य के बावजूद, माउस की रिपोर्ट में नहीं किया गया है।

कई मुद्दों सहित पी.वी. वक्र अधिग्रहण में परिवर्तनशीलता में हुई है: मुद्रास्फीति और संकुचन की 1) दर; 2) मुद्रास्फीति और संकुचन के लिए दबाव आस; और 3) का अर्थ है एक निरपेक्ष फेफड़ों की मात्रा माप निर्धारित करने के लिए। यहां विधि वर्तमान में, 3 मिलीग्राम की दर / मिनट एक compromis के रूप में चुना गया थाबड़े साथियों का अध्ययन है, खासकर जब माप अव्यावहारिक बनाने के लिए के रूप में ई, नहीं भी कम के रूप में किया जा रहा है सामान्य वेंटिलेशन और भी धीमी गति से नहीं के साथ जुड़े गतिशील लोच को प्रतिबिंबित करने के लिए। एक C57BL 6 / स्वस्थ माउस में एक मामूली कुल फेफड़ों की क्षमता 1.2 मिलीलीटर 9 के आदेश पर है इसलिये दर आम तौर पर पूरी तरह से दो पी.वी. के बारे में 1.5 मिनट में किया जाना छोरों बंद कर देता है।

पीवी घटता सूचित किया गया है जहां विस्तारित साहित्य में, प्रयोग किया जाता शिखर मुद्रास्फीति दबाव पर 40 सेमी एच 2 ओ के रूप में कम के रूप में 20 से बदलती, अत्यंत चर कर दिया गया है इस परिवर्तनशीलता के भाग प्रजाति से संबंधित हो सकता है, लेकिन पीवी घटता के लिए ऊपरी दबाव सीमा निर्धारित करने के एक प्राथमिक लक्ष्य कुल फेफड़ों की क्षमता (टीएलसी), या अधिक से अधिक फेफड़ों की मात्रा को फेफड़ों के लिए बढ़ रहा है। मानव में टीएलसी एक व्यक्ति कर सकते हैं अधिक से अधिक स्वैच्छिक प्रयास से परिभाषित किया गया है, लेकिन दुर्भाग्य से यह किसी भी पशु मॉडल में दोहराया नहीं किया जा सकता। इस प्रकार, प्रयोगात्मक पीवी घटता में अधिक से अधिक मात्रा रोकते हैमनमाने ढंग से अन्वेषक द्वारा निर्धारित अधिकतम दबाव द्वारा खनन। लक्ष्य पी.वी. वक्र फ्लैट है, जहां एक दबाव सेट करने के लिए है, लेकिन दुर्भाग्य से एक स्तनधारी फेफड़ों पीवी वक्र की मुद्रास्फीति अंग कभी नहीं फ्लैट है। तो सबसे जांचकर्ताओं एक आम तौर पर मुद्रास्फीति की अवस्था काफी समतल करने के लिए शुरू होता है, जहां दबाव, 30 सेमी एच 2 ओ सेट माउस में, हालांकि, पी.वी. वक्र मुद्रास्फीति अंग पर एक डबल कूबड़ के साथ और भी अधिक जटिल है, और इस मुद्रास्फीति अंग अक्सर अभी भी 30 सेमी एच 2 हे 10 पर तेजी से बढ़ रहा है, जहां है, तो 30 के लिए एक अच्छा अंत बिंदु नहीं है पीवी वक्र। इस कारण से, हम हम जांच की है सभी उपभेदों की मुद्रास्फीति अंगों को समतल करने के लिए शुरू, जिस पर एक दबाव है जो माउस पीवी वक्र के लिए दबाव सीमा, के रूप में 35 सेमी एच 2 ओ का उपयोग करें।

पीवी वक्र ही बहुत अरेखीय है के बाद से, एक पी.वी. पाश की उपस्थिति वक्र शुरू होता है, जहां से मात्रा पर निर्भर करेगा। कुछ व्यावसायिक वेंटिलेटर एफ से शुरू, उपयोगकर्ताओं बड़े पी.वी. छोरों ऐसा करने की अनुमतिआर सी, लेकिन एफआरसी मात्रा अज्ञात है तो यह इन परिवर्तनों बस मात्रा शुरू करने में एक परिवर्तन से परिणाम सकता है, क्योंकि किसी भी विकृति के साथ इस तरह पी.वी. की अवस्था में परिवर्तन की व्याख्या करने के लिए असंभव है, और फेफड़ों में नहीं संरचनात्मक परिवर्तन। इस प्रकार एक निरपेक्ष मात्रा माप के बिना, पी.वी. घटता व्याख्या और इस प्रकार छोटे उपयोगिता है करने के लिए लगभग असंभव है। फेफड़ों के संस्करणों को मापने के लिए कई तरीके हैं, हालांकि, इन अक्सर बोझिल कर रहे हैं और विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। यहाँ वर्णित सरल दृष्टिकोण में, पीवी वक्र एक Vivo degassing प्रक्रिया के बाद शून्य मात्रा में शुरू होता है।

सारांश में, इस पत्र माउस फेफड़ों में फेफड़ों के पीवी वक्र माप के मानकीकरण के लिए एक सरल तरीका दर्शाता है, और फेफड़ों की संरचना से जुड़े होते हैं कि इस वक्र से गणना की जा सकती है कि कई मेट्रिक्स को परिभाषित करता है। पीवी वक्र इस प्रकार कॉम के साथ चूहों में प्ररूपी संरचनात्मक परिवर्तन का पता लगाने के लिए सक्षम होने में प्रत्यक्ष आवेदन किया है कि एक फेफड़े के कार्य परीक्षण प्रदान करता हैऐसे वातस्फीति और फाइब्रोसिस के रूप में फेफड़ों की विकृतियों पर।

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Protocol

जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय पशु की देखभाल और उपयोग समिति सभी पशु प्रोटोकॉल को मंजूरी दे दी।

1. उपकरण

पीवी वक्र को मापने के लिए तैयार की स्थापना की समग्र प्रणाली चित्र 1 में दिखाया गया है।

  1. मात्रा माप:
    1. उपयोगकर्ता जल्दी दबाव सीमा पर पहुंचने के बाद पंप रिवर्स करने के लिए अनुमति देता है कि एक स्विच के साथ एक सिरिंज पंप का उपयोग करके मुद्रास्फीति और संकुचन की एक स्थिर दर उत्पन्न करता है। माउस पीवी घटता के लिए, हवा के 3 मिलीलीटर पर सेट प्रारंभिक मात्रा (पूर्व मुद्रास्फीति के लिए) के साथ एक बहुत ही हल्के से greased 5 मिलीलीटर कांच सिरिंज का उपयोग करें। 3 मिलीग्राम लगभग सभी माउस पीवी घटता में संस्करणों को मापने के लिए पर्याप्त बड़ी है।
    2. आगे बढ़ सिरिंज सवार से जुड़ा एक छोटा सा सेंसर छड़ी के साथ, पंप आवास के लिए एक अंतर रेखीय ट्रांसफार्मर संलग्न द्वारा पंप द्वारा वितरित मात्रा को मापने।
      नोट: एक अनुभवजन्य साधन प्रणाली में गैस संपीड़न के लिए सही करने के लिए पी.वी. घन के तहत वर्णित हैRVE रिकॉर्डिंग अनुभाग।
  2. दबाव माप:
    1. 0-60 सेमी एच 2 ओ (0-1 साई) की एक सीमा के साथ एक मानक सस्ती दबाव नापने का यंत्र का प्रयोग करें।
  3. माप रिकॉर्डिंग:
    1. पीवी वक्र XY क्षमताओं (जैसे, Powerlab) के साथ किसी भी डिजिटल रिकॉर्डर का उपयोग रिकॉर्ड है। को सही मात्रा संकेत और पीवी वक्र ग्राफ के लिए, क्रम में transpulmonary दबाव (PTP) दर्ज करने के लिए एक और चैनल रिकॉर्ड करने के लिए एक चैनल सेट। दबाव मापने के लिए मुख्य Powerlab को जोड़ता एक पुल है कि preamplifier का प्रयोग करें। 0-40 सेमी एच 2 ओ से दबाव चैनल जांचना, और 0-3 मिलीलीटर से मात्रा चैनल जांचना।

गैस संपीड़न के लिए 2. सुधार

नोट: इस में एक महत्वपूर्ण प्रारंभिक कदम है दबाव बढ़ जाती है, गैस की मात्रा कम हो जाती है, और माउस के लिए दिया हवा के इस प्रकार मात्रा के रूप में Syr के विस्थापन से तेजी से कम हो जाएगा, के बाद से सेट अपInge बैरल।

  1. फेफड़ों के लिए PV प्रणाली कनेक्ट करेगा कि पानी निकलने की टोंटी को बंद करें, तो कोई गैस प्रणाली छोड़ सकते हैं। जान फूंकना शुरू करें और रिकॉर्डर पर सही मात्रा चैनल के बारे में 40 सेमी एच 2 ओ के लिए दबाव बढ़ जाती है के रूप में किसी भी औसत दर्जे का परिवर्तन से पता चलता है कि अगर निरीक्षण अगले कदम के रूप में ऐसा है, तो सही है।
    1. अनुभव से सवार विस्थापन माप से घटाकर की गैस संपीड़न के लिए सही (यानी, uncorrected मात्रा) मुद्रास्फीति दबाव के लिए आनुपातिक एक शब्द। मात्रा संकेत शून्य से एक गुणांक टाइम्स दबाव को दिखाने के लिए एक Powerlab चैनल (बुलाया कुलपति) पर यह मत करो।
    2. समीकरण में गुणांक निर्धारण करते हैं। सबसे पहले, एक प्रारंभिक अनुमान बनाने पर रिकॉर्डिंग चार्ट बारी है, और पंप शुरू करते हैं। मुद्रास्फीति ट्यूबिंग बंद है के बाद से, दबाव 0-40 सेमी एच 2 ओ से बढ़ जाता है के रूप में कुलपति चैनल शून्य पढ़ा बनाने के लिए दबाव गुणांक गुणक समायोजित यह ऊपर या नीचे चला जाता है, बस इसे जब तक सुधार कारक समायोजितइस दबाव सीमा से अधिक फ्लैट रहता है। सिरिंज में मात्रा से शुरू होने ही 3 मिलीलीटर नहीं बदला है, तो यह सुधार कारक हमेशा ही हो जाएगा।

चूहे में 3. प्रायोगिक परीक्षण

  1. चूहों में पीवी वक्र की माप के लिए प्रक्रिया। सभी पशु प्रोटोकॉल जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय पशु की देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित किया गया।
    1. Ketamine (90 मिलीग्राम / किग्रा) और xylazine (15 मिलीग्राम / किग्रा) के साथ (उम्र के 6-12 हफ्तों में C57BL / 6 चूहों) चूहों anesthetize, और पलटा गति की अनुपस्थिति से संज्ञाहरण की पुष्टि करें।
      नोट: पीवी वक्र कम से कम 10 मिनट में anesthetized चूहों में पूरी की और एक टर्मिनल प्रक्रिया है हो सकता है।
    2. एक 18 जी ठूंठ सुई प्रवेशनी के साथ चूहों Tracheostomize। तो ठूंठ सुई डाला जा सकता है, जहां श्वासनली में एक छोटा सा छेद कर रही है, ट्रेकिआ overlying त्वचा में एक छोटा सा चीरा ट्रेकिआ लगाने से यह मत करो। धागे के साथ बांधने से प्रवेशनी सुरक्षित।
    3. सांस 1 करने के लिए चूहों की अनुमति देंकम से कम 4 मिनट के लिए 00% ऑक्सीजन। यह एक बैग से या नाममात्र 150 साँस / मिनट पर 0.2 मिलीलीटर की एक ज्वार की मात्रा के साथ सेट एक वेंटीलेटर के साथ सहज साँस लेने के माध्यम से किया जा सकता है।
    4. सांस की नली प्रवेशनी बंद करें और माउस के लिए 3-4 मिनट के सभी ऑक्सीजन को अवशोषित करने की अनुमति देते हैं। यह ऑक्सीजन अवशोषण की प्रक्रिया जानवरों की और फेफड़ों के 11 में से एक लगभग पूरा degassing में मौत का परिणाम है। ईसीजी इलेक्ट्रोड या प्रत्यक्ष अवलोकन के साथ दिल की धड़कन की समाप्ति को मापने के द्वारा माउस की मौत की पुष्टि करें।
    5. फेफड़ों की degassing पूरा हो गया है और फेफड़ों की मात्रा शून्य हो जाने पर, / मिनट 3 मिलीलीटर की दर से सिरिंज पंप में कमरे में हवा के साथ फेफड़ों inflating शुरू करते हैं। डिजिटल रिकॉर्डर पर दबाव ट्रेस नजर रखता है और यह 35 सेमी एच 2 ओ पहुंचता है, जब पंप रिवर्स।
    6. दबाव एयरवेज आगे मात्रा में कमी को रोकने वायुकोष्ठिका में हवा फँसाने, ढह गए हैं जिसके द्वारा समय नकारात्मक 10 सेमी एच 2 हे, जब तक अपस्फीति वक्र का पालन करें। इसके तत्काल बाद टी रिवर्सवह ढह एयरवेज खोलने के रूप में फेफड़ों reinflate करने की इजाजत दी, फिर पंप। इस विषम उद्घाटन इस 2 मुद्रास्फीति के प्रारंभिक भाग में शोर लग रही मुद्रास्फीति अंग द्वारा सामान्य रूप से स्पष्ट है।
    7. दबाव फिर से 35 सेमी एच 2 ओ पहुंचता है, पंप दिशा रिवर्स, और यह 2 अपस्फीति अंग 0 सेमी एच 2 ओ पहुंचता है जब तक फेफड़ों खंडन करने के लिए जारी तब पंप बंद करो।
    8. दबाव और प्रवाह और पीवी वक्र के PowerLab चार्ट रिकॉर्ड देखें। फिर अलग अलग फेफड़ों विकृतियों के साथ होते हैं कि फेफड़ों पैरेन्काइमा में प्ररूपी परिवर्तन का पता लगाने के लिए पी.वी. की अवस्था का विश्लेषण।

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Representative Results

पीवी घटता के लिए प्रक्रिया केवल नियंत्रण स्वस्थ चूहों के लिए वीडियो में प्रदर्शन किया है, हम दो अलग अलग आम विकृतियों, वातस्फीति और फाइब्रोसिस के साथ चूहों में कार्यात्मक और वैकृत परिवर्तन का पता लगाने के लिए पी.वी. वक्र की क्षमता की जांच की। इन पारंपरिक मॉडल का विवरण कहीं और 12,13 का वर्णन किया। बहुत संक्षेप में, 3% isoflurane के साथ संज्ञाहरण के बाद वातस्फीति श्वासनली में डाले 3 या 6 यू सुअर का अग्नाशय इलास्टेज की वजह से किया गया था और तीन हफ्ते बाद अध्ययन किया, और फाइब्रोसिस 0.05 यू श्वासनली में डाले bleomycin की वजह से और इस के बाद दो सप्ताह का अध्ययन किया गया था अपमान।

चित्रा 2 एक नियंत्रण माउस से एक ठेठ पी.वी. वक्र से पता चलता है। इस तरह के एक पी.वी. वक्र से, माउस को माउस से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य, यों करने के लिए आसान कर रहे हैं कि चर, और फेफड़ों के रोग में होते हैं कि संरचनात्मक परिवर्तन के प्रतिनिधि को मापने। ये 1 टेबल में सूचीबद्ध है और चित्रा 2 में रेखांकन भी दिखाए जाते हैं तालिका 1 सूचियों इन चर, और चित्रा 2 वे पी.वी. की अवस्था से मापा जाता है दिखाता है कि कैसे। प्रत्येक पीछे तर्क बाद में चर्चा की है।

चित्रा 3 क्रमशः प्रतिनिधि नियंत्रण, emphysematous, और fibrotic चूहों से ठेठ पी.वी. घटता से पता चलता है। महिला नियंत्रण और fibrotic चूहों में उत्पन्न घटता से मापा चर चित्रा में पुरुष नियंत्रण चूहों और वातस्फीति गंभीरता से 2 डिग्री के साथ उन लोगों में उत्पन्न घटता से मापा 4. चर प्रस्तुत कर रहे हैं चित्रा 5. सांख्यिकीय में प्रस्तुत कर रहे हैं समूहों के बीच तुलना एक unpaired टी परीक्षण (फाइब्रोसिस मॉडल) या एकाधिक तुलना (वातस्फीति मॉडल) के लिए Tukey के सुधार के साथ मूल्यांकन एक तरह से एनोवा और महत्व स्तर के साथ या तो विश्लेषण किया गया। एक पी <0.01 महत्वपूर्ण माना जाता था।

इन परिणामों के तरीकों माप ओ प्राप्त करने के लिए यहां इस्तेमाल बताते हैं किएफ फेफड़ों पीवी घटता ऐसे संरचनात्मक परिवर्तन चिकित्सकीय वर्णित किया गया है, जहां विभिन्न विकृतियों में फेफड़ों के distensibility में परिवर्तन का पता लगाने के लिए सक्षम होने में उपयोगी होते हैं। दृष्टिकोण और विश्लेषण पीवी वक्र के विभिन्न पहलुओं की विशेषताएँ कि कई चर उत्पन्न करता है। इन मापा चर का क्या प्रत्येक की व्याख्या अगले भाग में और अधिक विस्तार में चर्चा की है का प्रतीक है।

चित्रा 1
चित्रा 1:। प्रायोगिक मात्रा और दबाव transducers के साथ सिरिंज पंप दिखा सेट अप इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 2
चित्रा 2: प्रतिनिधि पीवी वक्र कैसे वें दिखातालिका 1 में ई विभिन्न चर मापा जाता है। V3 है, वी 8, और V10 के क्रमश: 3, 8, और 10 सेमी एच 2 ओ में पहली बार अपस्फीति अंग पर फेफड़ों के संस्करणों रहे हैं। V35 मात्रा 35 सेमी एच 2 ओ है और कुल फेफड़ों की क्षमता (टीएलसी) के रूप में परिभाषित किया गया है। आर.वी. पहले अपस्फीति की अवस्था के एन में फंस गैस की मात्रा के रूप में परिभाषित किया अवशिष्ट मात्रा है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 3
चित्रा 3:। नियंत्रण, emphysematous, और fibrotic फेफड़ों से प्रतिनिधि माउस पीवी घटता अंधेरे लाइन खंड की ढलान अपस्फीति अंग अनुपालन को इंगित करता है, सी यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।


चित्रा 4:। नियंत्रण और fibrotic चूहों दिखाया में पीवी घटता से मापा चर में परिवर्तन प्रत्येक समूह के लिए SEM के ± साधन हैं, एन = 9। Fibrotic फेफड़ों में सभी चर पी <0.01 के साथ नियंत्रण फेफड़ों से काफी अलग थे। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
चित्रा 5:। नियंत्रण और emphysematous चूहों दिखाया में पीवी घटता से मापा चर में परिवर्तन प्रत्येक समूह के लिए SEM के ± साधन हैं, एन = 9। गंभीरता का या तो डिग्री पर emphysematous फेफड़ों में सभी चर काफी नियंत्रण फेफड़ों से अलग और पी एंड के साथ एक दूसरे थे# 60;। 0.01 यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

माप क्या यह quantifies विकृतियों के साथ परिवर्तन
टीएलसी "अधिकतम" मुद्रास्फीति; 35 सेमी एच 2 ओ में फेफड़ों की मात्रा के रूप में चूहों में परिभाषित वातस्फीति में बढ़ जाती है; फाइब्रोसिस में घट जाती है
आर.वी. अपस्फीति पर airway के पतन के बाद फँस हवा की मात्रा वातस्फीति में बढ़ जाती है; फाइब्रोसिस में घट जाती है
% V10 अपस्फीति अंग के आकार फेफड़ों के विकास के साथ बढ़ता है; Surfactant के निषेध के साथ कम हो जाती है; वातस्फीति में बढ़ जाती है; फाइब्रोसिस में घट जाती है
सी अपस्फीति अंग की quasistatic ढलान वातस्फीति में बढ़ जाती है; Decreaफाइब्रोसिस में सत्र
सीएस अपस्फीति अंग = सी / वी 3 से विशिष्ट अनुपालन वातस्फीति में घट जाती है; फाइब्रोसिस में घट जाती है

तालिका 1: माउस पीवी घटता से मापा विभिन्न चर की लिस्ट।

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Discussion

इस पत्र में एक सीधी प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य विधि चूहों में phenotyping फेफड़ों लोच, कुल फेफड़ों पी.वी. की अवस्था का एक शास्त्रीय विधि को मापने के लिए वर्णित किया गया है। इस तरह घटता फेफड़े surfactant की खोज और फेफड़ों की स्थिरता प्रदान करने में इसके महत्व में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी। यहाँ यह पी.वी. वक्र भी वयस्क माउस फेफड़ों में फेफड़ों की लोच से संबंधित कई चर को मापने के लिए एक साधन उपलब्ध कराने में उपयोगी है कैसे दिखाया गया है। माउस फेफड़ों में वैकृत परिवर्तन उत्पन्न करने के लिए दो आमतौर पर इस्तेमाल माउस मॉडल में सभी चर में अत्यधिक महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं थे। निम्न खंड संक्षेप में प्रत्येक मापा चर में परिवर्तन के महत्व पर चर्चा।

टीएलसी मुद्रास्फीति अंग समतल करने के लिए शुरू होता है, जहां एक परिभाषित अधिक से अधिक दबाव में अधिक से अधिक फेफड़ों की मात्रा, या अधिक सही, मात्रा का एक उपाय है। पहले से ही बताया गया है, एक पी.वी. वक्र की मुद्रास्फीति अंग कभी नहीं वास्तव में दुबला बना देती है, और माउस इस में विशेष रूप से चरम हैव्यवहार में 10। टीएलसी हर पशु मॉडल में, एक अधिक से अधिक स्वैच्छिक नि: श्वसन प्रयास के अंत में मात्रा के रूप में मानव में परिभाषित किया गया है, हालांकि यह कुछ मनमाना उपयोगकर्ता परिभाषित दबाव में मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। इस पत्र में दिखाया गया वैकृत मॉडल के साथ, बढ़ रही वातस्फीति के साथ टीएलसी में एक प्रगतिशील वृद्धि फाइब्रोसिस के साथ एक कमी के रूप में के रूप में अच्छी तरह से मनाया गया। इन टिप्पणियों के लिए इन शर्तों में से प्रत्येक के साथ नैदानिक ​​अभिव्यक्तियाँ प्रतिबिंबित और एक उपयोगी माउस मॉडल में उम्मीद की होगी कि क्या इस प्रकार हैं।

आर.वी. करीब एक अधिकतम समय सीमा समाप्ति पर एयरवेज के रूप में वायुकोष्ठिका में फंस अवशिष्ट हवा को दर्शाता है कि एक चर रहा है। यह चर इस प्रकार मनुष्य और पशु मॉडल में एक ही घटना को दर्शाता है। आर.वी. अस्थमा और सीओपीडी 14,15 में मानव में वृद्धि करने के लिए जाना जाता है। आर.वी. में यह वृद्धि इस तथ्य से संबंधित है कि छोटे एयरवेज करीब जल्दी वृद्धि की चिकनी मांसपेशियों टोन या सुर्र से tethering के समर्थन की हानि के साथ या तो अपस्फीति अंग परफेफड़ों पैरेन्काइमा 16 ounding। यहां इस्तेमाल दो वैकृत मॉडल में, विपरीत प्रभाव पाया गया। Emphysematous चोट बढ़ाने के साथ आर.वी. में एक उल्लेखनीय वृद्धि हुई थी, लेकिन कड़ी एयरवेज और आसपास के फेफड़ों अपस्फीति पर कम फेफड़ों के संस्करणों पर बंद के बाद से फाइब्रोसिस के साथ, एक कम आर.वी. वहां गया था।

% V10 के अपस्फीति पर फेफड़ों की स्थिरता को प्रतिबिंबित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, और शुरू में surfactant प्रणाली 17 साल की परिपक्वता को प्रतिबिंबित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था कि एक आकार कारक है। भ्रूण फेफड़ों परिपक्व होती है,% V10 के 18 में एक सहवर्ती वृद्धि के साथ, मात्रा अक्ष की ओर उत्तल होता है कि एक के लिए एक अपेक्षाकृत सीधे वक्र से अपस्फीति अंग बदलता है। वयस्कों में अंतिम रूप% 19 से 75 के बीच और 90 अलग-अलग% V10 के साथ, स्तनधारी प्रजातियों के बीच काफी भिन्न होता है। % V10 के भी फेफड़े surfactant 20,21 कम प्रभावी हो जाता है के रूप में उत्तरोत्तर कमी करने के लिए जाना जाता है। वैकृत मॉडल में यहां अध्ययन किया, प्रमुख गपृष्ठसक्रियकारक में hanges की उम्मीद नहीं कर रहे थे, लेकिन वक्र के आकार भी फेफड़े के ऊतकों लोच पर निर्भर है। वातस्फीति के साथ% V10 में काफी बढ़ जाती है और फाइब्रोसिस के साथ महत्वपूर्ण घटने वहाँ थे तथ्य की संभावना इन संरचनात्मक परिवर्तन को दर्शाता है। इस मीट्रिक सामान्य रूप से मानव विषयों में मापा नहीं है, यद्यपि यह फेफड़ों संरचना में विशिष्ट वैकृत परिवर्तन से संबंधित एक प्ररूपी चर के रूप में पशु मॉडल में बहुत उपयोगी हो सकता है।

अनुपालन (सी) अरेखीय पीवी वक्र के किसी भी linearized क्षेत्र से प्राप्त किया जा सकता है कि एक मीट्रिक है। माउस में, सबसे अधिक तनाव से अपस्फीति अंगों 3 और 8 सेमी एच 2 ओ के बीच काफी रैखिक रहे हैं, और इस कारण यह है कि सीमा पर एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य सी परिभाषित करने के लिए आसान है। पीवी वक्र से किसी भी ढलान माप का उपयोग करने में महत्वपूर्ण मुद्दों में से एक मूल्य यानी यह मापा जाता है जिस पर दबाव की सीमा और पूर्ववर्ती मात्रा इतिहास (के कैसे खंड दोनों पर अत्यधिक निर्भर हैवक्र) उत्पन्न किया गया था, तो तुलना नियंत्रण और वैकृत मॉडलों के बीच किए जाने के लिए जा रहे हैं स्थिरता गंभीर रूप से महत्वपूर्ण है। इस अध्ययन में इस्तेमाल दो वैकृत मॉडल में, वातस्फीति में सी में काफी बढ़ जाती है और फाइब्रोसिस में महत्वपूर्ण घटने मनाया गया; मानव में चिकित्सकीय मनाया जाता है क्या है कि नकल के निष्कर्षों।

विशिष्ट अनुपालन, सीएस प्रतिष्ठित एक छोटे फेफड़ों के रूप में एक ही संरचना के साथ एक बड़ा फेफड़ों जिससे एक बड़ा अनुपालन 22 में जिसके परिणामस्वरूप, दबाव में ही परिवर्तन पर फेफड़ों की मात्रा में एक बड़ा परिवर्तन होगा कि इस तथ्य के लिए सही करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। सीएस भी फेफड़ों की लोच के थोक मापांक का विलोम के बराबर है। चिकित्सकीय यह एफआरसी से विभाजित अनुपालन के रूप में मापा जाता है, लेकिन माउस में हम एफआरसी पता नहीं है के बाद से, हम 3 सेमी एच 2 ओ में मात्रा का उपयोग करने के लिए चुना है (यानी मात्रा में आंशिक परिवर्तन का प्रयोग करके) तीन सेमी एच 2 ओ में मात्रा के लिए सामान्य से,बड़ा फेफड़ों बस एक ही छोटे फेफड़ों के अधिक के शामिल अगर एक तो, एक छोटे या बड़े फेफड़ों में एक ही विशिष्ट अनुपालन की गणना होगी। वर्तमान समाचार पत्र में परिणाम सी में मापा परिवर्तन की वजह से छोटे किया जा रहा फेफड़ों की मात्रा के लिए बस नहीं था यह दर्शाता है कि फाइब्रोसिस मॉडल में सीएस में एक कमी थी कि दिखा। बल्कि, फेफड़ों पैरेन्काइमा में ही काफी कठिन था। वातस्फीति मॉडल में, हालांकि, सीएस भी कमी आई है, इस गणितीय तथ्य प्रदान नहीं करता है, फेफड़ों की मात्रा में वृद्धि हुई है हालांकि सी में वृद्धि की तुलना में बड़ा था क्योंकि सीएस में इस गणना कमी हुई सी में वृद्धि करने के लिए विपरीत है जो इन परिवर्तनों के लिए नेतृत्व किया है कि संरचनात्मक परिवर्तन में कोई जानकारी। वर्तमान समय में, अतिरिक्त वैकृत अंतर्दृष्टि स्पष्ट नहीं कर रहे हैं, और आगे प्रयोगात्मक कार्य इस तरीके से कागज के दायरे से परे है।

पीवी चर में इन परिवर्तनों अंतर्निहित कारणों अलग मॉडल में वैकृत परिवर्तन पर निर्भर कर रहे हैंएस। वातस्फीति में, वायुकोशीय दीवारों के नुकसान समग्र ऊतक हटना घट जाती है और परिधीय हवाई क्षेत्र आकार बढ़ जाता है। अवशिष्ट airspaces की यह वृद्धि आगे तनाव सतह के कारण लोचदार हटना कम है, हवाई क्षेत्र की सतह की वक्रता त्रिज्या में वृद्धि होगी। टीएलसी मनाया में इन कारकों के दोनों वृद्धि करने के लिए नेतृत्व करेंगे। तंतुमय मॉडल में, कोलेजन और अन्य मैट्रिक्स तत्वों का बयान एक stiffening के साथ ही चिकित्सकीय detectable है कि सभी ऊतकों का एक मोटा होना करने के लिए और एक कम diffusing क्षमता 13,23 के रूप में चूहों में ले जाता है। ये वैकृत परिवर्तन काफी कम टीएलसी में परिलक्षित होते हैं। वातस्फीति मॉडल में देखा आर.वी. में वृद्धि होने की संभावना निःश्वास अंग पर पहले के एक वायु-मार्ग बंद होने से ही प्रकट होता है जो वायुमार्ग के tethering के समर्थन में कमी का परिणाम है। एक कम दबाव है, जिससे अवशिष्ट मात्रा कम है, समाप्ति पर पहुँच जाता है जब तक फाइब्रोसिस में, stiffer एयरवेज पतन का विरोध। अनुपालन परिवर्तनफेफड़ों के संस्करणों प्रभाव है कि इसी तरह की विकृतियों को दर्शाते हैं। Parenchymal दीवारों में लोचदार तत्वों का नुकसान अनुपालन में कमी आई साथ एयरवेज और पैरेन्काइमा में कोलेजन बयान एक stiffer फेफड़ों के लिए नेतृत्व करेंगे के रूप में जहां एक बढ़ा अनुपालन में परिणाम होगा। वातस्फीति मॉडल में% V10 में मामूली वृद्धि हुई है और फाइब्रोसिस के साथ कम से समझाने के लिए उतना आसान नहीं हैं। इन परिणामों की तुलना करने के साथ जो साहित्य में कोई तुलनीय अध्ययन कर रहे हैं। वातस्फीति के साथ लोचदार हटना कम है, इसलिए अधिक से अधिक फेफड़ों की मात्रा दबाव कम हो जाती है के रूप में भी जाहिरा तौर पर सामान्य से अधिक रहने के लिए सक्षम है, और इस वृद्धि% V10 के द्वारा प्रकट होता है। मात्रा अधिक तेजी से दबाव टीएलसी से घटने के रूप में गिर जाता है ताकि फाइब्रोसिस के साथ, लोचदार हटना, यहां तक ​​कि उच्च दबाव पर उच्च बनी हुई है। यह भी फेफड़े surfactant की गिरावट के साथ संगत हो जाएगा, लेकिन इस फाइब्रोसिस में मूल्यांकन किया गया था, जहां कोई साहित्य है। इस प्रकार,% V10 के वयस्क मानव phenotype के लिए इस्तेमाल नहीं किया गया है, हालांकिफेफड़े, यहाँ प्रस्तुत परिणाम यह अध्ययन दो विकृतियों में कम से कम प्रगतिशील परिवर्तन की निगरानी कर सकते हैं कि एक संवेदनशील चर हो सकता है सुझाव देते हैं। अधिक पूरा पढ़ाई कर रहे हैं जब तक बहरहाल, इलास्टेज या bleomycin साथ खुराक-प्रतिक्रिया संबंधों किया जाता है, जहां इस चर की संवेदनशीलता सट्टा रहेगा।

गैस संपीड़न के लिए सही करने के महत्व overemphasized नहीं किया जा सकता है। इस गैस की मात्रा कम हो जाती है, और इस तरह माउस के लिए दिया हवा की मात्रा सिरिंज प्रति बैरल के विस्थापन से तेजी से कम हो जाएगा, के बाद से दबाव बढ़ जाती है, के रूप में सेट अप करने में एक महत्वपूर्ण प्रारंभिक कदम है। प्रक्रिया अनुभव से इस बात के लिए सही करने के ऊपर वह प्रोटोकॉल में दिखाया गया था। यह पी.वी. सेटअप मात्रा परिवर्तन नहीं होता है, तो यह अनुभवजन्य सुधार प्रक्रिया केवल एक बार किया जा जरूरत है कि ध्यान देने योग्य है। गुणांक नीचे लिखा है, अगर कभी जरूरत है, यह स्वयं में प्रवेश किया जा सकता है। यह, हालांकि, कि थी पर जोर दिया जाना चाहिएफेफड़ों के एक degassed राज्य से शुरू कर रहा है के बाद से की विधि ही काम करता है। पीवी वक्र एक सामान्य अंत निःश्वास फेफड़ों की मात्रा (एफआरसी) से शुरू कर दिया गया है, यह एक है कि मात्रा की भयावहता को पता था कि जब तक गैस संपीड़न के लिए सही करने के लिए संभव नहीं होगा। इसके अलावा, एक पी.वी. वक्र के आकार की शुरुआत के फेफड़ों की मात्रा पर काफी निर्भर हो जाएगा, तो एफआरसी से शुरू वैकृत फेफड़ों में मनाया परिवर्तन अगर वहाँ थे नियंत्रण और वैकृत FRCS में जाने जाते थे, जब तक कि यह उन परिवर्तनों की व्याख्या करने के लिए संभव नहीं होगा । यह हमेशा शून्य फेफड़ों की मात्रा से शुरू करने का एक और फायदा है। अंत में, यह पी.वी. घटता एक अक्षुण्ण छाती दीवार के साथ चूहों में किया गया है कि ध्यान देने योग्य है। इस पूरी प्रक्रिया को सरल और बहुत कारण विकृत फेफड़ों के आकार या शल्य चिकित्सा त्रुटियों को त्रुटियों की संभावना कम कर देता है। सौभाग्य से, एक सामान्य छाती दीवार की उपस्थिति पीवी वक्र 9 पर एक नगण्य प्रभाव पड़ता है, इसलिए एक अक्षुण्ण छाती के साथ किया पीवी वक्र एक सीधा और विश्वसनीय साधन प्रदान करता हैफेफड़ों की distensibility का आकलन करने के लिए।

अंत में, इस कागज बस चूहों में फेफड़ों पीवी वक्र की एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य माप प्रदर्शन करने के लिए कैसे पता चलता है। पीवी वक्र फेफड़ों में दोनों आनुवंशिक रूप से परिवर्तित फेफड़ों के साथ पशुओं के साथ-साथ अन्य पर्यावरणीय अपमान के साथ संरचनात्मक परिवर्तन दस्तावेज़ के लिए एक अद्वितीय क्षमता है। यहाँ के रूप में दिखाया इस प्रकार, इस माप वातस्फीति और फाइब्रोसिस के साथ फेफड़ों में विशिष्ट संरचनात्मक परिवर्तन की अभिव्यक्ति में प्ररूपी अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं, और यह इसी तरह से फेफड़ों लोच प्रभावित हो सकता है कि किसी भी अन्य विकृतियों का आकलन भी किया जा सकता है।

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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

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References

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