Fare Akciğerler Basınç-hacim Eğrisi Ölçümü

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

Son yıllarda fare akciğer hastalıklarının çeşitli hayvansal birincil modeli haline gelmiştir. Amfizem veya fibrozis modelleri ise, temel fenotipik değişiklikler en iyi akciğer elastikiyetinin değişikliklerin ölçümü ile değerlendirilir. En iyi farelerde bu tür patolojilerin altında yatan spesifik mekanizmaları anlamak için, gelişmekte olan patolojiyi yansıtan fonksiyonel ölçümler yapmak esastır. Elastikiyet ölçmek için birçok yol olmasına rağmen, klasik bir yöntem total akciğer basıncı-hacim (PV) eğrisi akciğer hacimlerinin tüm aralığında yapılır olmasıdır. Bu ölçüm neredeyse 100 yıl öncesine dayanan neredeyse tüm memeli türlerinden yetişkin akciğerler üzerinde yapılmış ve bu PV eğrileri de fetal akciğer gelişiminde akciğer yüzey işlevi keşif ve anlayış önemli bir rol oynamıştır. Ne yazık ki, bu tür toplam PV eğrileri yaygın onlar macrosc hakkında yararlı bilgiler sağlayabilir olmasına rağmen, fare rapor edilmemiştirAkciğerde yapısal değişikliklerin OPIC etkileri. Akciğer hacmi sadece değişiklikleri ölçen kısmi PV eğrileri bazen rapor rağmen, mutlak hacim ölçüsü olmadan, toplam PV eğrisinin doğrusal olmayan yapısı yorumlamak için bu kısmi olanlar çok zorlaştırır. Bu çalışmada, total PV eğrisi ölçmek için bir standart şekilde açıklayın. Biz daha sonra iki ortak akciğer patolojileri, amfizem ve fibrozis fare akciğer yapısındaki değişiklikleri algılamak için bu eğrilerin yeteneğini test ettik. Sonuçlar bu patolojilerin ile beklenen yapısal değişikliklerle uyumlu çeşitli değişkenlere önemli değişiklikler göstermiştir. Farelerde akciğer PV eğrisinin Bu ölçüm, böylece zamanla patofizyolojik değişiklikler ve tedavi işlemlerinin potansiyel etkisinin ilerlemesini izlemek için basit bir araç sağlar.

Introduction

Fare hemen akciğer hastalıkları, çeşitli birincil hayvan modelidir. Amfizem veya fibrozis modelleri ise, temel fenotipik değişiklikler en iyi akciğer elastikiyetinin değişiklikleri ölçerek değerlendirilir. Elastikiyet ölçmek için birçok yol olmasına rağmen, klasik bir yöntem olduğunu total akciğer kapasitesi (TLC) rezidüel hacim (RV) ölçülen toplam basınç-hacim (PV) eğrisinin. Bu ölçüm neredeyse 100 yıl 1-3 uzanan neredeyse tüm memeli türlerinden yetişkin akciğerler üzerinde yapılmıştır. Böyle PV eğrileri de fetal akciğer gelişimi 4-7 akciğer yüzey işlevi keşif ve anlayış önemli bir rol oynamıştır. Akciðer fenotip bir ölçümü olarak PV eğrisi önemine rağmen, bu ölçümü gerçekleştirmek için standart bir yol olmuştur. Bu şişirme ve ayrık adımlarla akciğer (her birinden sonra dengeleme için bir değişken bekleme süresi) deflating veya pompa ile basitçe yapılmış olduğunusürekli şişirmek ve akciğer Söndür edebilirsiniz. PV eğrisi genellikle sıfır ve bazı kullanıcı tanımlamak akciğer kapasitesi arasında bir hacim aralığında yapılır, ancak farklı laboratuvarlar tarafından bildirilen her basınç volüm süresi, saat 2 birkaç saniye 8 arasında değişen, son derece değişken olmuştur. Bazı araştırmacılar statik veya Yarı-durgun gibi bu total akciğer PV eğrisi bakın, ama bu küçük fikir sunmak nitel terimlerdir ve burada kullanılmamaktadır. Buna ek olarak, PV eğrisi yaygın olarak akciğer yapısal değişikliklerin makroskopik etkileri hakkında yararlı bilgiler sağlayabilir olmasına rağmen, fare rapor edilmemiştir.

Birkaç konular da dahil olmak üzere PV eğrisi edinimi değişkenlik neden olmuştur: enflasyon ve deflasyon 1) oranı; 2) enflasyon ve deflasyon için basınç geziler; ve 3) araç mutlak akciğer hacim ölçümü belirlemek için. Burada yöntem, mevcut olarak, 3 ml / dakikalık bir hızla bir Compromis olarak seçilmiştirBüyük kohortlarını eğitim, özellikle ölçüm pratik yapmak için e değil, çok kısa olarak varlık normal ventilasyon ve çok yavaş değil ilişkili dinamik elastikiyet yansıtacak. Bir C57BL / 6 sağlıklı fare nominal toplam akciğer kapasitesi 1.2 ml 9 sırasına olduğundan, bu oran genellikle tam iki PV yaklaşık 1.5 dakika içinde yapılması gereken döngüler kapalı tanır.

PV eğrileri bildirilmiştir genişletilmiş literatürde kullanılan pik şişirme basıncı 40 cm H 2 O olarak düşük 20 olarak değişen, son derece değişken olmuştur Bu değişkenlik Bölüm türlerle ilgili olabilir, ancak PV eğrileri için üst basınç sınırı ayarlama birincil hedefi total akciğer kapasitesi (TLC), ya da maksimal akciğer hacmi akciğer şişirmek için. İnsanlarda TLC bireysel yapabilirsiniz maksimal istemli çaba tarafından tanımlanır, ama ne yazık ki bu herhangi bir hayvan modelinde çoğaltılamaz asla. Böylece, deneysel PV eğrileri maksimum hacim caydırmak olduğunukeyfi araştırmacı tarafından belirlenen maksimum basınç ile mayınlı. gol PV eğrisi düz bir basıncını ayarlamak için, ama ne yazık ki bir memeli akciğer PV eğrisinin enflasyon uzuv asla düz. Yani çoğu araştırmacı tipik enflasyon eğrisi ölçüde düzleştirmek başlar basınç, 30 cm H 2 O set Fare Ancak, PV eğrisi enflasyon uzuv üzerinde bir çift kambur daha da karmaşık ve bu enflasyon uzuv çoğu hala 30 cm H 2 O 10 de dik yükselen nerede, yani 30 için iyi bir bitiş noktası değil PV eğrisi. Bu nedenle, biz incelenen tüm suşların enflasyon uzuvları düzleştirmek başlar hangi bir basınç fare PV eğrisi için basınç sınırı olarak 35 cm H 2 O kullanın.

PV eğrisi kendisi çok doğrusal olmayan olduğundan, bir PV döngü görünümü eğrisi başladığı hacmi bağlıdır. Bazı ticari vantilatörler F başlayarak, kullanıcılar büyük PV döngüler yapmak için izinRC, ancak FRC hacmi bilinmiyorsa o zaman bu değişiklikler sadece başlangıç ​​hacmi bir değişiklik meydana gelebilir çünkü, herhangi bir patoloji ile böyle PV eğrisi değişiklikleri yorumlamak mümkün değildir, ve akciğerde değil yapısal değişiklikler. Böylece mutlak bir hacim ölçümü olmadan, PV eğrileri yorumlamak ve böylece az yarar var neredeyse imkansız. Akciğer hacimleri ölçmek için çeşitli yollar vardır rağmen, bunlar genellikle hantal ve özel ekipman gerektirir. Burada anlatılan basit bir yaklaşım, PV eğrisi bir in vivo gazdan arındırma işleminden sonra sıfır hacim başlar.

Özetle, bu kağıt fare akciğer akciğer PV eğrisi ölçümü standardize etmek için basit bir yöntem gösterir, ve akciğer yapısı ile bağlantılı olan bu eğri hesaplanabilir birkaç ölçümlerini tanımlar. PV eğrisi ve böylece iletişimi ile farelerde fenotipik yapısal değişiklikleri tespit edememek doğrudan uygulaması vardır bir solunum fonksiyon testi sağlarBöyle amfizem ve fibrozis gibi akciğer patolojileri üzerine.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Johns Hopkins Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi, tüm hayvan protokolleri onayladı.

1. Ekipman

PV eğrisi ölçmek için hazır kurmak kompozit sistem Şekil 1'de gösterilmiştir.

  1. Hacim ölçümü:
    1. Kullanıcı hızla basınç sınırlarını ulaştıktan sonra pompayı ters sağlayan bir anahtar ile bir şırınga pompası kullanılarak enflasyon ve deflasyon sabit bir oran oluşturun. Fare PV eğrileri için, hava 3 ml olarak belirlenmiştir başlangıç ​​hacminin (önceki enflasyon) ile çok hafifçe yağlanmış 5 ml cam şırınga kullanın. 3 mi Neredeyse bütün fare PV eğrileri hacmi ile olmak üzere yeterince büyüktür.
    2. Hareketli şırınga pistonu bağlı küçük bir sensör çubuk ile, pompa gövdesine bir lineer diferansiyel transformatör takarak pompa tarafından teslim hacmini ölçmek.
      Not: Bir ampirik araçlar sistemindeki gaz sıkıştırma düzeltmek için PV cu altında açıklananrve kayıt bölümü.
  2. Basınç ölçümü:
    1. 0-60 cm H 2 O (0-1 PSI) bir dizi standart ucuz basınç göstergesi kullanın.
  3. Ölçümü Kayıt:
    1. PV eğrisi XY yetenekleri (örn, PowerLab) ile herhangi bir dijital kaydedici kullanmak kaydetmek için. Düzeltilmiş hacim sinyali ve PV eğrisi grafik için, transpulmoner basıncı (PTP) kaydetmek için başka bir kanalı kaydetmek için bir kanal ayarlayın. Basıncını ölçmek için ana PowerLab bağlanan bir köprü preamplifier kullanın. 0-40 cm H 2 O basınç kanalı kalibre ve 0-3 ml hacim kanalı kalibre.

Gaz Basma 2. Düzeltme

Not: Bu kritik bir ilk adımdır basınç arttıkça, gaz hacmi azalır, ve fare teslim havanın böylece hacim olarak Suriye rejimine yerinden daha giderek daha az olacağından, kurmakinge varil.

  1. Akciğerlere PV sistem bağlayacak vananızı kapatın, böylece hiçbir gaz sistemini bırakabilirsiniz. Infüzyon başlatın ve kayıt üzerinde düzeltilmiş Ses kanalı yaklaşık 40 cm H 2 O basınç arttıkça herhangi ölçülebilir bir değişiklik gösteriyorsa gözlemlemek Bir sonraki adımda, böylece daha sonra doğru ise.
    1. Ampirik piston yer değiştirme ölçümü çıkarılarak gaz sıkıştırma için doğru (yani, düzeltilmemiş hacim) hava basıncı ile orantılı bir terim. Hacim sinyalini eksi bir katsayı kez basınca göstermek için bir Powerlab kanalı (adlandırılır Vc) bunu yapın.
    2. Denklemde katsayısı belirleyin. Birincisi, bir başlangıç ​​tahmin yapmak kayıt grafiği açmak ve pompayı başlatın. Enflasyon boru mühürlü olduğundan, basınç 0-40 cm H 2 O yükselir gibi Vc kanalı sıfır okumak için basınç katsayısı çarpanını ayarlamak Yukarı veya aşağı giderse, sadece o kadar düzeltme faktörünü ayarlamakBu basınç aralığında düz kalır. Şırınga içinde başlangıç ​​hacminin aynı 3 mi değişmez, bu düzeltme faktörü, her zaman aynı olacaktır.

Farelerde Deneysel 3. Testler

  1. Farelerde PV eğrisinin ölçülmesi için prosedür. Tüm hayvan protokolleri Johns Hopkins Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından kabul edildi.
    1. Ketamin (90 mg / kg) ve ksilazin (15 mg / kg) ile (6-12 haftalık C57BL / 6 fare) fareler anestezi ve refleks hareketinin olmaması ile anestezi teyit etmektedir.
      Not: PV eğrisi az 10 dakika içinde anestezi farelerde tamamlanmış ve terminal işlemdir olabilir.
    2. 18 G iğne saplama kanül ile fareler Tracheostomize. Sonra saplama iğne takılı olabilir trakea, küçük bir yarık yapma, trakea örten deride küçük bir kesi yaparak trakea bularak bunu yapın. Iplik ile bağlayarak kanül sabitleyin.
    3. Nefes 1 fareler izinEn az 4 dakika boyunca% 00 oksijen. Bu bir çanta veya nominal 150 solunum / dk 0.2 ml tidal hacmi ayarlanmış bir ventilatör ile spontan solunum yoluyla olabilir.
    4. Trakeal kanül kapatın ve fare için 3-4 dakika tüm oksijeni absorbe sağlar. Bu oksijen emme işlemi hayvanların ve akciğer 11 neredeyse tam gaz alma ölümü ile sonuçlanır. EKG elektrotları veya doğrudan gözlem ile kalp atışı kesilmesini ölçerek fare ölümü onaylayın.
    5. Akciğer gaz giderme işlemi tamamlandığında ve akciğer hacmi sıfır olduğunda, / dakika 3 ml bir oranda bir şırınga pompası oda havası ile akciğer şişirme başlar. Dijital kayıt basınç iz Monitör ve 35 cm H 2 O ulaştığında, pompa ters.
    6. Basınç hava yolları daha hacimli azalma önlenmesi alveol hava hapsi, çökmüş hangi zaman negatif 10 cm H 2 O, ulaşana kadar deflasyon eğrisi izleyin. Hemen t tersO çöktü hava yolları açmak gibi akciğer tekrar şişirin izin, tekrar pompa. Bu heterojen açılış, bu 2nd enflasyon başlangıç ​​kısmında gürültülü bakarak enflasyon uzuv normalde açıktır.
    7. Basınç tekrar 35 cm H 2 O ulaştığında, pompa yönünü ters ve bu 2. deflasyon ekstremite 0 cm H 2 O ulaşıncaya kadar akciğer sönmesine devam Sonra pompayı durdurun.
    8. Basınç ve akış ve PV eğrisinin PowerLab grafik kaydını görüntüleyin. Sonra farklı akciğer patolojileri ortaya akciğer parankiminde fenotipik değişiklikleri tespit etmek PV eğrisi analiz.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

PV eğrileri için prosedür yalnızca kontrol sağlıklı farelerde videoda gösterilmiştir rağmen, iki farklı ortak patolojiler, amfizem ve fibrozis ile farelerde fonksiyonel ve patolojik değişiklikleri tespit etmek PV eğrisinin yeteneği incelenmiştir. Bu geleneksel modellerin Detayları başka 12,13 nitelendirdi. Çok kısaca,% 3 izofluran ile anestezi sonrası amfizem trakea içine telkin 3 veya 6 U domuz pankreas elastaz neden oldu ve 3 hafta sonra okudu ve fibrozis 0.05 U trakea içine telkin Bleomisine neden ve bu 2 hafta sonra incelenmiştir hakaret.

Şekil 2, bir kontrol faresinden gelen bir PV eğrisini göstermektedir. Böyle bir PV eğrisi itibaren, fare fare tekrarlanabilir, ölçmek kolay değişkenleri ve akciğer hastalığı, beyindeki yapısal değişiklikler temsilcisi ölçmek. Tablo 1'de listelenen ve Şekil 2 de grafiksel olarak gösterilmektedir Tablo 1 listeleri bu değişkenler ve Şekil 2 PV eğrisi ölçülür nasıl göstermektedir. Her arkasındaki mantık, daha sonra tartışılacaktır.

Şekil 3, sırasıyla temsilcisi kontrolü, amfizemli ve fibrotik fareler, tipik PV eğrileri gösterir. Kadın kontrol ve fibrotik farelerde oluşturulan eğriler ölçülen değişkenler Şekil erkek kontrol fareler ve amfizem şiddeti 2 derece olanlarda oluşturulan eğriler ölçülen 4. Değişkenler sunulmaktadır Şekil 5. İstatistiksel sunulmuştur gruplar arasındaki karşılaştırmalar bir eşleştirilmemiş t-testi (fibrozis modeli) ya da çoklu karşılaştırmalar (amfizem modeli) için Tukey düzeltme ile değerlendirilen bir tek-yönlü ANOVA ve anlamlılık düzeyinde ya ile analiz edildi. P <0.01 anlamlı kabul edildi.

Bu sonuçlar yöntemler ölçüm o elde etmek için burada kullanılan göstermektedirf akciğer PV eğrileri gibi yapısal değişiklikler klinik olarak tarif edilmiştir farklı patolojiler içinde akciğer esneyebilirliği değişiklikleri tespit edememek yararlıdır. yaklaşım ve analiz PV eğrisinin farklı yönlerini karakterize çeşitli değişkenler üretir. Bu, ölçülen değişkenlerin her ne yorumlanması sonraki bölümde daha ayrıntılı olarak ele alınmıştır gösterir.

Şekil 1,
Şekil 1:. Deneysel hacim ve basınç dönüştürücüler ile şırınga pompası gösteren kurmak , bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2,
Şekil 2: Örnek PV eğrisi nasıl inci gösterenTablo 1 e farklı değişkenler ölçülür. V3, V8, V10 ve sırasıyla 3, 8, ve 10 cm H 2 O ilk deflasyon ekstremite akciğer hacimleri vardır. V35 hacmi 35 cm H2O ve toplam akciğer kapasitesi (TLC) olarak tanımlanır. RV ilk deflasyon eğrisinin tr de tuzağa gaz hacmi olarak tanımlanan rezidüel hacim vardır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
Şekil 3:. Kontrolü, amfizemli ve fibrotik akciğerlerden Temsilcisi fare PV eğrileri, karanlık çizgi parçasının eğimi deflasyon bacak uyum gösterir, C. , bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.


Şekil 4:. Kontrolü ve fibrotik farelerde gösterilen PV eğrilerinden ölçülmüştür değişkenlerde değişiklikler, her bir grup için ortalama ± SEM, n = 9. Fibrotik akciğerlerde tüm değişkenler P <0.01 kontrol akciğerlerden anlamlı farklıydı. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 5,
Şekil 5:. Kontrolü ve amfizem farelerde Gösterilen PV eğrileri ölçülen değişkenler değişiklikler her grup için ortalama ± SEM, n = 9. Şiddeti her iki derecede amfizemli akciğerlerde tüm değişkenler anlamlı kontrol akciğerlerden farklı ve P & birbirlerini edildi# 60;. 0.01 Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Ölçüm Ne rakamlarla Patolojileri ile değişiklikler
TLC "Maksimum" enflasyon; 35 cm H 2 O akciğer hacmi olarak farelerde tanımlanan Amfizem artar; Fibrozis azalma
RV Deflasyon havayolu çöküşünden sonra hapsolan hava hacmi Amfizem artar; Fibrozis azalma
% V10 Deflasyon uzvun şekli Akciğer gelişimi artar; Yüzey aktif inhibisyonu ile azaltır; Amfizem artar; Fibrozis azalma
C deflasyon uzvun Yan statik eğimi Amfizem artar; Düflüflfibrozis ses
Cs Deflasyon uzuv = C / V3 belirli uygunluk Amfizem azalma; Fibrozis azalma

Tablo 1: fare PV eğrileri ölçülen farklı değişkenlerin İlanı.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu yazıda basit bir tekrarlanabilir bir yöntem farelerde fenotiplendirme akciğer elastikiyetinin, toplam akciğer PV eğrisinin klasik yöntem ölçmek için tarif edilmiştir. Bu tür eğriler pulmoner surfaktan keşif ve akciğer istikrarın sağlanması önemi etkili olmuştur. İşte PV eğrisi aynı zamanda yetişkin fare akciğerlerde akciğer elastikiyet ile ilgili çeşitli değişkenler ölçmek için bir araç temin yararlıdır nasıl gösterilir. Fare akciğerlerde patolojik değişiklikler oluşturmak için iki yaygın kullanılan fare modellerinde tüm değişkenler son derece önemli değişiklikler vardı. Aşağıdaki bölümde kısaca her ölçülen değişkenlerin değişim önemini tartışır.

TLC şişirme bacak düzleştirmek için başlayan belirli bir maksimum basınçta maksimal akciğer hacmi, ya da daha doğru bir şekilde, hacim, bir ölçüsüdür. Daha önce de belirtildiği gibi, bir PV eğrisinin enflasyon uzuv asla gerçekten düzleştirir ve fare bu özellikle aşırıdavranış 10. TLC, her hayvan modelinde, bir istemli nefes alma çabası sonunda hacmi gibi insanlarda tanımlanmasına rağmen, bu keyfi bir kullanıcı tanımlı basınçta hacim olarak kabul edilir. Bu yazıda gösterilen patolojik modellerde, artan amfizem TLC bir progresif artış fibrozis ile bir azalma yanı sıra gözlendi. Bu gözlemler, bu durumların her klinik bulguları yansıtan ve kullanışlı bir fare modelinde ne beklenir böylece vardır.

RV yakın bir maksimal ekspirasyon üzerinde hava yolları gibi alveollerde sıkışıp kalan havayı yansıtan bir değişkendir. Bu değişken, böylece, insan ve hayvan modellerinde aynı fenomeni yansıtır. Rv Astım ve KOAH 14,15 insanlarda arttırdığı bilinmektedir. RV bu artış aslında ilişkili olduğu küçük hava yolları yakın er artan düz kas tonusu veya SURR gelen bağlama desteği kaybı ile ya deflasyon uzuvAkciğer parankimi 16 ounding. Burada kullanılan iki patolojik modellerde, ters etkiler bulunmuştur. Amfizem yaralanma artan RV önemli bir artış vardı, ama sert hava yolları ve çevre akciğer deflasyon alt akciğer hacimleri kapalı beri fibrozis, bir azalma RV vardı.

% V10 söndürülmesi ile akciğer kararlılığını yansıtır için kullanılmıştır ve ilk olarak yüzey aktif madde sisteminin 17 olgunlaşmasını yansıtmak için kullanılan bir biçim faktördür. Fetal akciğer olgunlaştıkça,% V10 18 bir artış ile birlikte, hacim eksenine doğru dışbükey olan birine nispeten düz eğriden deflasyon bacak değişir. Erişkinlerde son şekli% 19 75 arasında değişen 90% V10 ile, memeli türler arasında önemli ölçüde değişmektedir. % V10 ayrıca pulmoner sürfaktan 20,21 daha az etkili olur gibi giderek azalttığı bilinmektedir. Patolojik modellerde burada okudu, büyük cyüzey aktif madde içinde Hanges beklenmemektedir, ama eğrisinin şekli, aynı zamanda, akciğer dokusu esnekliğine bağlıdır. amfizem% V10 önemli artışlar ve fibrozis ile anlamlı düşüş vardı aslında muhtemelen bu yapısal değişiklikleri yansıtır. Bu metrik normal insan deneklerde ölçülen birlikte, akciğer yapısında belirli bir patolojik değişikliklere ilişkin fenotipik değişken olarak hayvan modellerinde yararlı olabilir.

uyum (C) doğrusal olmayan PV eğrisinin herhangi doğrusallaştırılmış bölgeden elde edilebilir bir ölçümdür. Fare, çoğu suşlardan söndürme ayakları 3 ve 8 cm'lik H2O arasında çok doğrusal ve bu nedenle bu aralık zarfında bir yeniden üretilebilir C tanımlamak kolaydır. PV eğrisinin herhangi bir eğim ölçümü kullanarak kritik konulardan biri değerinin yani ölçüldüğü üzerinde basınç aralığında ve önceki hacim tarih (ve nasıl bölümünde hem son derece bağımlı olmasıdıreğrisi) oluşturulan, bu nedenle karşılaştırmalar kontrol ve patolojik modelleri arasında yapılmış olacak eğer tutarlılık çok önemlidir. Bu çalışmada kullanılan iki patolojik modellerde, amfizem C'nin önemli artışlar ve fibrozis önemli düşüşler gözlenmiştir; İnsanlarda klinik gözlenen ne taklit bulgular.

belirli bir uygunluk, Cs klasik daha küçük bir akciğer aynı yapıya sahip daha büyük bir akciğer ve böylece daha büyük bir uygun 22 ile sonuçlanan, basınç aynı değişikliği üzerine akciğer hacminin daha büyük bir değişiklik olması gerçeği açısından düzeltme yapmak için kullanılmıştır. Cs aynı zamanda, akciğer elastiklik bulk modülünün tersine eşittir. Klinik olarak FRC bölü uyum olarak ölçülür, ancak fare biz FRC bilmiyoruz çünkü, biz 3 cm H 2 O ses seviyesini kullanmayı seçtiniz (Yani hacim fraksiyonel değişim kullanarak) 3 cm H 2 O ses seviyesine normalize ederek,Büyük akciğer sadece aynı küçük akciğerin daha oluşuyordu eğer biri, sonra bir büyük ya da küçük akciğer aynı spesifik uyumu hesaplamak istiyorum. Bu yazıda sonuçları C ölçülen değişim nedeniyle küçük olması akciğer hacmi sadece olmadığını belirten, fibrozis modelinde Cs azalma olduğunu göstermektedir. Aksine, akciğer parankimi kendisi anlamlı sert oldu. Amfizem modelinde ise, CS de azalma, bu matematiksel bir gerçektir sağlamaz, akciğer hacmindeki artış, ancak C artış daha büyük olduğu için Cs bu hesaplanan azalma meydana C artışa karşı olan Bu değişikliklere yol yapısal değişikliklere herhangi bir fikir. Şu anda, ek patolojik anlayışlar net değil, ve daha fazla deneysel çalışmalar, bu yöntemler yazının kapsamı dışındadır.

PV değişkenler bu değişimlerin altında yatan nedenler, farklı modelde patolojik değişikliklere bağlıdırs. Amfizem olarak, alveol duvarlarının kaybı genel doku irkilmesine azaltır ve periferik hava sahası boyutunu artırır. Kalan hava boşluklarına verilmesinin bu genişleme ayrıca yüzey gerilimi nedeniyle elastik geri tepme azalan hava boşluğu yüzeyinin eğrilik yarıçapı arttıracaktır. TLC gözlenen bu faktörlerin her ikisi de artmasına neden olacaktır. Fibrotik modelde, kollajen ve diğer matris elemanların birikme bir takviye olarak klinik olarak tespit edilebilir bütün dokularda bir kalınlaşma ve azaltılmış difüzyon kapasitesi 13,23 farelerdeki yol açar. Bu patolojik değişiklikler, önemli ölçüde düşürdü TLC yansıtılır. amfizem modelinde görülen RV artış olasılıkla ekspirasyon bacak üzerinde bir önceki havayolu kapanması ile kendini hava yollarında, bir bağlama desteği azalmaya kaynaklanır. Bir alçak basınç dolayısıyla rezidüel volüm azalması, sona ermesi üzerine ulaşılana kadar fibrozis, sert hava yolları çöküşü karşı. uyum değişiklikleriAkciğer hacimleri darbe benzer patolojileri yansıtmaktadır. Parankimal duvarlarında elastik elemanlar kaybı uyumu azalan solunum yolları ve damarları kollajen depozisyon daha sert bir akciğer yol açacak gibi, artan bir uyum ile sonuçlanacaktır. amfizem modelinde% V10 hafif bir artış ve fibrozis ile azalma açıklamak kadar kolay değildir. Bu sonuçları karşılaştırmak için literatürde benzer çalışmalar vardır. Amfizem elastik geri tepme düşük olduğundan, maksimal akciğer hacmi basıncı azalır hatta görünüşte normalden daha yüksek kalmak mümkün olduğunu ve bu artan% V10 ile ortaya çıkar. Hacim daha hızlı baskı TLC azalır gibi düşer, böylece fibrozis ile, elastik geri tepme, hatta yüksek basınç altında yüksek kalır. Bu aynı zamanda akciğer yüzey bir bozulma ile tutarlı olurdu, ama bu fibrozis değerlendirildi hiçbir literatür yoktur. Böylece,% V10 yetişkin insan fenotipik kullanılmamış olmasına rağmenakciğerler, burada sunulan sonuçlar, incelenen iki patolojilerin en az ilerici değişiklikleri izleyebilir duyarlı bir değişken olabileceğini düşündürmektedir. Daha tam çalışmalar yapılır kadar, ancak, elastaz veya bleomisin ile doz-yanıt ilişkileri yapılır nerede, bu değişkenin duyarlılığı spekülatif kalacaktır.

Gaz sıkıştırma için düzeltme önemi yadsınamaz. Bu gaz hacmi azalır ve böylece fare verilen hava hacmi, şırınga haznesinin yer değiştirmesi gittikçe artan şekilde daha az olacaktır, çünkü basınç yükseldikçe, ayarlayın önemli bir ilk adımdır. prosedür ampirik bu düzelterek yukarıdaki o protokolde gösterilen edildi. Bu PV kurulumu hacmi değişmez, o zaman bu ampirik düzeltme işlemi sadece bir kez yapılabilir gerek fazlalaştı. Katsayısı aşağı yazılır eğer hiç gerekirse Ve, elle girilebilir. Bununla birlikte, bu ti vurgulanmalıdırAkciğer gazdan arındırılmış devlet başlayarak beri s yöntemi yalnızca çalışır. PV eğrisi normal ekspirasyon sonu akciğer hacmi (FRC) başladı olsaydı, bu bir o birimin büyüklüğünü biliyordum sürece gaz sıkıştırma düzeltmek için mümkün olmazdı. Buna ek olarak, bir PV eğrisinin şekli başlangıç ​​akciğer hacmi oldukça bağımlı olacak, böylece FRC itibaren bir patolojik akciğer gözlenen değişiklikler olsaydı kontrolü ve patolojik FRCS biliniyordu kadar, bu değişiklikleri yorumlamak mümkün olmazdı . Bu her zaman sıfır akciğer hacminin başlayarak başka avantajdır. Son olarak, PV eğrileri sağlam bir göğüs duvarı ile farelerde yapıldı dikkati çekiyor. Bu tüm prosedürü kolaylaştırır ve büyük ölçüde nedeniyle bozulmuş akciğer şekil veya cerrahi hatalar hataları olasılığını azaltır. Neyse ki, normal bir göğüs duvarının varlığı PV eğrisi 9 ihmal edilebilir bir etkiye sahiptir, bu yüzden sağlam bir göğüs ile yapılan PV eğrisi basit ve güvenilir bir araç sağlarAkciğer genişleyebilirliğini değerlendirmek için.

Sonuç olarak, bu kağıt sadece farelerde akciğer PV eğrisinin bir tekrarlanabilir ölçüm gerçekleştirmek için nasıl gösterir. PV eğrisi akciğer hem de genetik olarak değiştirilmiş akciğer hayvanlarda hem de diğer çevresel hasarlar ile yapısal değişim belge için eşsiz bir yeteneği vardır. Burada görüldüğü gibi Dolayısıyla, bu ölçüm amfizem ve fibrozis ile akciğerde belirli yapısal değişikliklerin tezahüre fenotipik fikir verebilir, ve benzer akciğer esnekliğini etkileyebilecek herhangi bir diğer patolojilerin değerlendirilmesi da kullanılabilir.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics