Misura della curva di pressione-volume in mouse polmoni

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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

Negli ultimi decenni topo è diventato il modello animale primario di una varietà di malattie polmonari. Nei modelli di enfisema o fibrosi, le variazioni fenotipiche essenziali sono meglio valutati mediante misurazione delle variazioni di elasticità polmonare. Per comprendere meglio i meccanismi specifici alla base di tali patologie nei topi, è indispensabile effettuare misurazioni funzionali che possono riflettere la patologia sviluppo. Sebbene vi siano molti modi per misurare l'elasticità, il metodo classico è quello del polmone pressione volume totale (PV) Curva fatto sull'intero intervallo di volumi polmonari. Questa misura è stata fatta su polmoni adulti da quasi tutte le specie di mammiferi risalenti quasi 100 anni, e tali curve fotovoltaici anche svolto un ruolo importante nella scoperta e la comprensione della funzione del surfattante polmonare in sviluppo polmonare fetale. Purtroppo, tali curve totale PV non sono stati ampiamente riportati nel topo, nonostante il fatto che essi possono fornire informazioni utili sul macroscEffetti OPIC di cambiamenti strutturali nel polmone. Sebbene curve parziali FV misura solo le variazioni di volume polmonare sono talvolta riportati, senza misura del volume assoluto, la natura non lineare della curva totale PV rende questi parziali molto difficile interpretazione. Nel presente studio, si descrive un metodo standardizzato per misurare la curva totale PV. Abbiamo poi testato la capacità di queste curve per rilevare i cambiamenti nella struttura del polmone del mouse in due patologie polmonari comuni, enfisema e fibrosi. I risultati hanno mostrato cambiamenti significativi in ​​più variabili coerenti con i cambiamenti strutturali attesi con queste patologie. Questa misurazione della curva PV polmone nei topi fornisce pertanto un mezzo semplice per monitorare la progressione dei cambiamenti fisiopatologici nel tempo e l'effetto potenziale di procedure terapeutiche.

Introduction

Il mouse è ora il modello animale primario di una varietà di malattie polmonari. Nei modelli di enfisema o fibrosi, i cambiamenti fenotipici essenziali sono meglio valutati misurando le variazioni di elasticità polmonare. Sebbene vi siano molti modi per misurare l'elasticità, il metodo classico è quello della curva di pressione-volume totale (PV) misurata dal volume residuo (RV) alla capacità polmonare totale (TLC). Questa misura è stata fatta su polmoni adulti da quasi tutte le specie di mammiferi risalenti quasi 100 anni 1-3. Tali curve PV anche svolto un ruolo importante nella scoperta e la comprensione della funzione del surfattante polmonare nello sviluppo del polmone fetale 4-7. Nonostante l'importanza della curva PV come misura del fenotipo del polmone, non vi è stato alcun modo standardizzato effettuare tale misurazione. E 'stato fatto semplicemente gonfiando e sgonfiando polmone con passi discreti (attesa per un tempo variabile equilibramento dopo ogni) o con pompepuò continuamente gonfiare e sgonfiare il polmone. La curva PV è spesso fatto in un intervallo di volume tra zero e alcune capacità polmonare dall'utente definire, ma la durata di ogni ciclo pressione volume riportato da diversi laboratori è estremamente variabile, che varia da pochi secondi a 8 ore 2. Alcuni ricercatori si riferiscono a questa curva totale PV polmone come statico o quasi statica, ma questi sono termini qualitativi che offrono visione poco, e che non sono usati qui. Inoltre, la curva PV non è stato ampiamente riportato nel topo, nonostante il fatto che essa può fornire informazioni utili sugli effetti macroscopici di cambiamenti strutturali nel polmone.

Diversi problemi hanno portato a variabilità acquisizione curva PV tra cui: 1) il tasso di inflazione e la deflazione; 2) le escursioni di pressione per l'inflazione e la deflazione; e 3) mezzi per la determinazione di una misura assoluta volume polmonare. Nel metodo qui presenti, una velocità di 3 ml / min è stato scelto come compromise, non essendo troppo breve da riflettere l'elasticità dinamica associata con ventilazione normale e non troppo lento da rendere impraticabile la misura, in particolare quando si studia grandi coorti. Poiché una capacità nominale polmonare totale in un C57BL / 6 sana mouse è dell'ordine di 1,2 ml 9, questo tasso consente tipicamente due completo chiusi PV cicli essere fatto in circa 1,5 min.

In letteratura estesa in cui sono state riportate le curve PV, la pressione di gonfiaggio di picco utilizzato è stato estremamente variabile, variando da un minimo di 20 ad oltre 40 cm H 2 O. Una parte di questa variabilità può essere correlato alla specie, ma un obiettivo primario di impostare il limite di pressione superiore per le curve PV è di gonfiare il polmone di capacità totale polmonare (TLC), o il volume polmonare massimo. La TLC nell'uomo è definita dallo sforzo massimale volontaria un individuo può fare, ma purtroppo non può mai essere duplicato in qualsiasi modello animale. Così, il volume massimo in curve sperimentali FV è scoraggiareminato da una pressione massima fissato arbitrariamente dallo sperimentatore. L'obiettivo è quello di impostare una pressione in cui la curva PV è piatta, ma purtroppo l'arto inflazione di una curva PV polmone dei mammiferi non è mai piatta. Quindi molti ricercatori impostare una pressione in cui la curva di gonfiaggio inizia ad appiattirsi sostanzialmente, genere il 30 cm H 2 O. Nel topo, tuttavia, la curva PV è ancora più complessa con una doppia gobba sull'arto gonfiaggio, e dove tale parte dell'inflazione spesso ancora a picco al 30 cm H 2 O 10, quindi 30 non è un punto finale per il buon curva PV. Per questo motivo, usiamo 35 centimetri H 2 O come il limite di pressione per la curva del mouse PV, che è una pressione alla quale gli arti gonfiaggio di tutti i ceppi che abbiamo esaminato cominciano ad appiattirsi.

Poiché la curva PV è molto lineare, l'aspetto di un loop PV dipenderà dal volume da dove la curva inizia. Alcuni ventilatori commerciali consentono agli utenti di fare grandi anse fotovoltaici, partendo da FRC, ma se il volume FRC è sconosciuto, allora è impossibile interpretare variazioni di tale curva PV con qualsiasi patologia, poiché questi cambiamenti potrebbero semplicemente derivare da un cambiamento di volume di partenza, e non alterazioni strutturali nel polmone. Così, senza una misura del volume assoluto, curve PV sono quasi impossibili da interpretare e quindi hanno scarsa utilità. Anche se, ci sono diversi modi per misurare i volumi polmonari, questi sono spesso ingombranti e richiedono attrezzature speciali. Nella semplice metodo qui descritto, la curva PV inizia a volume zero dopo una procedura di degasaggio in vivo.

In sintesi, questo lavoro dimostra un metodo semplice per standardizzare la misurazione della curva PV polmonare nel polmone del mouse, e definisce alcuni parametri che possono essere calcolati da questa curva che sono collegate alla struttura del polmone. La curva PV fornisce quindi un test di funzionalità polmonare, che ha applicazione diretta di essere in grado di rilevare i cambiamenti strutturali fenotipiche nei topi con commsulle patologie polmonari come l'enfisema e fibrosi.

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Protocol

L'Università di cura e utilizzo Comitato Animal Johns Hopkins ha approvato tutti i protocolli di animali.

1. apparecchiature

Il sistema composito costituito, pronti per misurare la curva PV è mostrato in Figura 1.

  1. Misura Volume:
    1. Generare un tasso costante di gonfiaggio e sgonfiaggio utilizzando una pompa a siringa con un interruttore che consente all'utente di invertire rapidamente la pompa dopo aver raggiunto i limiti di pressione. Per le curve del mouse FV, utilizzare un molto leggermente unta siringa di vetro 5 ml con il volume iniziale (prima di inflazione) fissato a 3 ml di aria. 3 ml è sufficientemente ampio per misurare i volumi in quasi tutte le curve del mouse fotovoltaici.
    2. Misurare il volume erogato dalla pompa collegando un trasformatore differenziale lineare al corpo pompa, con una piccola asta sensore collegato alla siringa movimento stantuffo.
      Nota: Un mezzo empirici per correggere per la compressione del gas nel sistema è descritto sotto il cu PVsezione registrazione rve.
  2. Misurazione della pressione:
    1. Utilizzare un manometro economico standard con una gamma di 0-60 cm H 2 O (0-1 PSI).
  3. Misura di registrazione:
    1. Per registrare la curva PV utilizzare qualsiasi registratore digitale con funzionalità XY (ad esempio, Powerlab). Impostare un canale per registrare il segnale volume corretto e un altro canale per registrare la pressione transpolmonare (PTP), al fine di rappresentare graficamente la curva PV. Utilizzare un preamplificatore ponte che collega alla Powerlab principale per misurare la pressione. Calibrare il canale di pressione 0-40 cm H 2 O, e calibrare il canale del volume da 0-3 ml.

2. Correzione per Compressione Gas

Nota: Questa è una fase critica iniziale nel set up, poiché, come la pressione aumenta, diminuisce di volume di gas, e quindi il volume d'aria erogata al mouse sarà sempre inferiore lo spostamento del syringe barile.

  1. Chiudere il rubinetto che collegherà l'impianto fotovoltaico ai polmoni, in modo che nessun gas può lasciare il sistema. Avviare l'infusione e osservare se il canale Volume corretto sul registratore mostra eventuali cambiamenti misurabili come la pressione aumenta a circa 40 cm H 2 O. Se è così, allora preciso nei passaggi successivi.
    1. Corretta per la compressione del gas empiricamente sottraendo dalla misura dello spostamento dello stantuffo (cioè, il volume non corretta) un termine proporzionale alla pressione di gonfiaggio. Effettuare questa operazione su un canale Powerlab (chiamato Vc) per mostrare il segnale volume di meno di un coefficiente volte la pressione.
    2. Determinare il coefficiente nell'equazione. In primo luogo, fare un tentativo iniziale, ruotare il grafico registrazione su, e avviare la pompa. Poiché il tubo di gonfiaggio è sigillato, regolare il moltiplicatore coefficiente di pressione per rendere il canale Vc leggere zero la pressione sale 0-40 cm H 2 O. Se si va su o giù, semplicemente regolare il fattore di correzione fino arimane piatta su questo campo di pressione. Questo fattore di correzione sarà sempre la stessa, se le stesse 3 ml partire volume nella siringa non è cambiato.

3. Le prove sperimentali in topi

  1. Procedura per la misurazione della curva PV nei topi. Tutti i protocolli di animali sono stati approvati dall'Università Cura e uso Comitato Animal Johns Hopkins.
    1. Anestetizzare topi (C57BL / 6 topi a 6-12 settimane di età) con ketamina (90 mg / kg) e xilazina (15 mg / kg), e confermare l'anestesia dall'assenza di movimento riflesso.
      Nota: La curva PV può essere completato in topi anestetizzati in meno di 10 minuti ed è una procedura terminale.
    2. Tracheostomize i topi con un 18 G stub ago cannula. A tale scopo, una piccola incisione nella pelle sovrastante la trachea, localizzare la trachea, poi facendo una piccola fessura nella trachea, in cui l'ago stub può essere inserito. Fissare la cannula legando con filo.
    3. Lasciare i topi a respirare 100% di ossigeno per almeno 4 min. Questo può avvenire tramite la respirazione spontanea da un sacchetto o con un ventilatore nominalmente impostato con un volume corrente di 0,2 ml a 150 respiri / min.
    4. Chiudere la cannula tracheale e lasciare 3-4 min per il mouse di assorbire tutto l'ossigeno. Questa procedura assorbimento di ossigeno risulta la morte degli animali e in un degasaggio quasi completa del polmone 11. Conferma morte del mouse misurando la cessazione del battito cardiaco con elettrodi ECG o osservazione diretta.
    5. Una volta che il degasaggio del polmone è completa e il volume polmonare è zero, cominciare a gonfiare il polmone con aria ambiente nella pompa a siringa ad una velocità di 3 ml / min. Monitorare la traccia pressione sul registratore digitale, e quando raggiunge i 35 cm H 2 O, invertire la pompa.
    6. Seguire la curva di deflazione fino pressione raggiunge negativo del 10 cm H 2 O, momento in cui le vie aeree sono crollati, intrappolando l'aria in alveoli che impediscono un'ulteriore riduzione del volume. Invertire immediatamente tegli pompa di nuovo, consentendo al polmone per rigonfiare le vie respiratorie crollati aprire. Questa apertura eterogenea è normalmente evidenti dalla rumorosa dell'arto gonfiaggio guardando la parte iniziale di questo 2a gonfiaggio.
    7. Quando la pressione raggiunge nuovamente 35 centimetri H 2 O, invertire la direzione della pompa, e continuare a sgonfiare il polmone fino a questo 2a sgonfiaggio arto raggiunge 0 cm H 2 O. Quindi fermare la pompa.
    8. Visualizza il record grafico PowerLab di pressione e portata e la curva PV. Poi analizza la curva PV per rilevare i cambiamenti fenotipici di parenchima polmonare che si verificano con diverse patologie polmonari.

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Representative Results

Anche se la procedura per le curve FV è dimostrato nel video solo per topi sani di controllo, abbiamo esaminato la capacità della curva PV per rilevare cambiamenti funzionali e patologici in topi con due diverse patologie comuni, enfisema e fibrosi. I dettagli di questi modelli tradizionali descritte altrove 12,13. Molto brevemente, dopo l'anestesia con il 3% isoflurano l'enfisema è stato causato da 3 o 6 U elastasi pancreatica porcina instillato nella trachea e ha studiato tre settimane più tardi, e fibrosi è stato causato da 0,05 U bleomicina instillato nella trachea e ha studiato 2 settimane dopo questo insulto.

La figura 2 mostra una curva tipica PV da un mouse di controllo. Da tale curva PV, misurare variabili che sono facili da quantificare, riproducibili dal topo topo, e rappresentante di cambiamenti strutturali che si verificano nella malattia polmonare. Questi sono elencati nella Tabella 1 e mostrati graficamente nella figura 2 Tabella 1 elenca queste variabili, e la figura 2 illustra come sono valutati dalla curva PV. La logica alla base di ogni è discusso più avanti.

La figura 3 mostra le curve PV tipici controllo rappresentativo, enfisematosa, e topi fibrotiche, rispettivamente. Le variabili misurate dalle curve generate nel controllo femminile e topi fibrotica sono presentati nella Figura 4. Le variabili misurate dalle curve generate in topi maschi di controllo e quelli con 2 gradi di enfisema gravità sono presentati nella Figura 5. statistica confronti tra i gruppi sono stati analizzati sia con una t-test spaiato (modello fibrosi) o un ANOVA e significato livello unidirezionale valutata con la correzione di Tukey per confronti multipli (modello enfisema). Una p <0.01 è stato considerato significativo.

Questi risultati mostrano che i metodi usati qui per ottenere la misura ocurve f polmone fotovoltaici sono utili nel poter rilevare cambiamenti nella distensibilità del polmone in diverse patologie in cui tali modifiche strutturali sono stati clinicamente descritto. Il metodo e l'analisi genera diverse variabili che caratterizzano diversi aspetti della curva PV. L'interpretazione di ciò che ciascuna di queste variabili misurate significa è discussa in maggior dettaglio nella sezione successiva.

Figura 1
Figura 1:. Sperimentale istituito mostrando pompa a siringa con trasduttori di volume e pressione Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2
Figura 2: Curva PV rappresentante che mostra come the diverse variabili in Tabella 1 sono misurate. V3, V8 e V10 sono i volumi polmonari sulla prima parte sgonfiaggio a 3, 8, e 10 cm H 2 O, rispettivamente. V35 è il volume 35 cm H 2 O ed è definita come la capacità polmonare totale (TLC). RV è il volume residuo, definito come il volume di gas intrappolato in en della prima curva di deflazione. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3:. Rappresentante curve del mouse fotovoltaici di controllo, enfisematosa, e polmoni fibrotici La pendenza del segmento linea scura indica la conformità arto deflazione, C. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.


Figura 4:. Le modifiche delle variabili misurate dalle curve FV nel controllo e topi fibrotici indicati sono mezzi ± SEM, n = 9 per ogni gruppo. Tutte le variabili nei polmoni fibrotici erano significativamente differenti da polmoni di controllo con P <0.01. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 5
Figura 5:. Le modifiche delle variabili misurate dalle curve FV nel controllo e topi enfisematose indicati sono mezzi ± SEM, n = 9 per ogni gruppo. Tutte le variabili nei polmoni enfisematose alle due gradi di severità erano significativamente differenti dai polmoni di controllo e l'altro con P &# 60;. 0,01 Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Misura Che quantifica Modifiche con patologie
TLC Inflazione "Maximal"; definiti nei topi come il volume polmonare a 35 cm H 2 O Aumenta in enfisema; Diminuzioni nella fibrosi
RV Volume d'aria intrappolata dopo il collasso delle vie aeree in deflazione Aumenta in enfisema; Diminuzioni nella fibrosi
% V10 Forma dell'arto deflazione Aumenta con lo sviluppo del polmone; Diminuisce con l'inibizione tensioattivo; Aumenta in enfisema; Diminuzioni nella fibrosi
C La pendenza quasi statica dell'arto deflazione Aumenta in enfisema; Decreases nella fibrosi
Cs Conformità specifici dalla dell'arto deflazione = C / V3 Diminuisce in enfisema; Diminuzioni nella fibrosi

Tabella 1: Elenco delle diverse variabili misurate dalle curve del mouse fotovoltaici.

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Discussion

In questo documento un metodo semplice e riproducibile è stato descritto per misurare in topi un metodo classico di elasticità fenotipizzazione polmonare, la curva totale PV polmonare. Tali curve sono state fondamentali per la scoperta del surfattante polmonare e la sua importanza nel fornire stabilità al polmone. Qui è mostrato come la curva PV è anche utile nel fornire un mezzo per misurare diverse variabili collegati elasticità polmonare nei polmoni topo adulto. Ci sono stati cambiamenti molto significativi in ​​tutte le variabili in due modelli comunemente usati mouse per generare alterazioni patologiche nei polmoni del mouse. La sezione seguente illustra brevemente il significato dei cambiamenti in ciascuna delle variabili misurate.

La TLC è una misura del volume massimo polmonare, o più precisamente, il volume ad una pressione massima definita, in cui l'arto gonfiaggio inizia ad appiattirsi. Come già notato, l'arto gonfiaggio di una curva PV appiattisce mai, e il topo è particolarmente estrema in questocomportamento 10. Sebbene la TLC è definito nell'uomo come il volume al termine di un massimo sforzo inspiratorio volontaria, in ogni modello animale è definita come il volume ad una certa pressione definita dall'utente arbitraria. Con i modelli patologiche indicate nel presente documento, un progressivo aumento TLC all'aumentare enfisema è stata osservata e una diminuzione della fibrosi. Queste osservazioni rispecchiano manifestazioni cliniche con ciascuna di queste condizioni e sono quindi ciò che ci si aspetterebbe in un utile modello di mouse.

L'RV è una variabile che riflette l'aria residua rimasta intrappolata nel alveoli come le vie respiratorie vicino in una scadenza massima. Questa variabile riflette quindi lo stesso fenomeno negli esseri umani e modelli animali. Il camper è noto per aumentare in esseri umani in asma e BPCO 14,15. Questo aumento RV è legato al fatto che le piccole vie aeree stretta prima sull'arto sgonfiaggio sia con aumento del tono della muscolatura liscia o la perdita di supporto tethering dal SURRounding parenchima polmonare 16. Nei due modelli patologici usati qui, sono stati trovati effetti opposti. C'è stato un aumento significativo RV all'aumentare lesioni enfisematosa, ma con la fibrosi, c'è stato un RV diminuito, poiché le vie aeree più rigide e circostante polmone chiuso a volumi polmonari inferiori sulla sgonfiaggio.

Il V10% è un fattore di forma che è stato usato per riflettere la stabilità del polmone sgonfiaggio, e fu inizialmente usato per riflettere la maturazione del sistema tensioattivo 17. Come matura il polmone fetale, le cambia la deflazione degli arti da una curva relativamente semplice per uno che è convesso verso l'asse del volume, con un concomitante aumento in% V10 18. La forma finale in adulti varia considerevolmente tra le specie di mammiferi, con il% V10 che varia tra il 75 e il 90% 19. Il V10% è noto anche per diminuire progressivamente il surfattante polmonare diventa meno efficace 20,21. Nei modelli patologici studiato qui, grande cNon ci si aspettava HANGES in tensioattivo, ma la forma della curva dipende anche l'elasticità del tessuto polmonare. Il fatto ci sono stati aumenti significativi% V10 con enfisema e diminuzioni significative con fibrosi riflette probabilmente questi cambiamenti strutturali. Anche se questo non è normalmente metrica misurata in soggetti umani, può essere molto utile in modelli animali come variabile fenotipica relative a specifiche alterazioni patologiche nella struttura polmonare.

La compliance (C) è un parametro che può essere ottenuto da qualsiasi regione linearizzata della curva PV non lineare. Nel topo, gli arti sgonfiaggio dalla maggior parte dei ceppi sono piuttosto lineare tra 3 e 8 cm H 2 O, e per questo motivo è facile definire un riproducibile C su tale intervallo. Uno dei punti nodali utilizzando qualsiasi misurazione della pendenza della curva di PV è il valore che dipende fortemente sia la gamma di pressione su cui è misurata e la storia del volume precedente (cioè, come la sezione dicurva è stata generata), quindi la coerenza è di fondamentale importanza se i confronti stanno per essere fatta tra il controllo e modelli patologici. Nei due modelli patologici utilizzati in questo studio, sono stati osservati aumenti significativi C in enfisema e significative diminuzioni nella fibrosi; risultati che imitano ciò che si osservano clinicamente negli esseri umani.

La conformità specifica, Cs è classicamente stato utilizzato per correggere il fatto che un polmone grande con la stessa struttura di un polmone più piccolo avrà un cambiamento più grande del volume polmonare rispetto allo stesso cambiamento di pressione, ottenendo in tal modo una maggiore compliance 22. Il Cs è equivalente all'inverso del modulo di massa di elasticità del polmone. Clinicamente si è misurato come il rispetto diviso per FRC, ma dal momento che nel topo non sappiamo la FRC, abbiamo scelto di utilizzare il volume alle 3 cm H 2 O. Normalizzando al volume alle 3 cm H 2 O (cioè, utilizzando la variazione frazionaria in volume),si potrebbe quindi calcolare la stessa rispetto specifico in un grande o piccolo polmone, se il grande polmone semplicemente consisteva di più dello stesso piccolo polmone. Risultati nella presente lavoro mostrano che c'è stata una diminuzione Cs nel modello fibrosi, indicando che la variazione misurata in C non è semplicemente dovuto al volume polmonare è più piccolo. Piuttosto, il parenchima polmonare sé era significativamente più rigido. Nel modello enfisema, tuttavia, il Cs anche diminuita, che è opposto al aumento C. Questa diminuzione calcolato in Cs verificato perché l'aumento di volume polmonare era più grande rispetto all'aumento C. Tuttavia, questo fatto matematica non fornisce qualsiasi comprensione dei cambiamenti strutturali che hanno portato a questi cambiamenti. Al momento attuale, ulteriori approfondimenti patologici non sono chiare, e l'ulteriore lavoro sperimentale è oltre la portata di questo metodi carta.

Le ragioni alla base di questi cambiamenti nelle variabili fotovoltaici dipendono le alterazioni patologiche nei diversi modellis. In enfisema, la perdita di pareti alveolari riduce il rinculo complessiva tessuti e aumenta la dimensione dello spazio aereo periferico. Questo allargamento di spazi aerei residui aumenterebbe raggio di curvatura della superficie dello spazio aereo, riducendo ulteriormente il ritorno elastico a causa di tensione superficiale. Entrambi questi fattori porterebbe all'aumento TLC osservato. Nel modello fibrotico, la deposizione di collagene ed altri elementi di matrice porta ad un irrigidimento nonché un ispessimento di tutti i tessuti che è rilevabile clinicamente e nei topi come una ridotta capacità di diffusione 13,23. Questi cambiamenti patologici si riflettono in modo significativo abbassato TLC. L'aumento RV visto nel modello enfisema probabile deriva da una diminuzione nel supporto tethering delle vie respiratorie, che si manifesta con una chiusura delle vie aeree precedente sul espiratorio. In fibrosi, le vie aeree rigide resist collasso fino a raggiungere una pressione inferiore alla scadenza, diminuendo in tal modo il volume residuo. I cambiamenti di conformitàriflettere patologie simili che influenzano i volumi polmonari. Una perdita di elementi elastici nelle pareti parenchimali si tradurrà in un aumento della compliance, dove come deposizione di collagene nelle vie aeree e del parenchima porterà ad un polmone più rigido con diminuzione rispetto. Il leggero aumento in% V10 nel modello enfisema e la diminuzione della fibrosi non sono così facili da spiegare. Non sono disponibili studi analoghi in letteratura con cui confrontare questi risultati. Poiché il ritorno elastico con enfisema è inferiore, il volume polmonare massimo è apparentemente in grado di rimanere superiore al normale anche quando la pressione diminuisce, e questo si manifesta con l'aumento% V10. Con la fibrosi, il ritorno elastico rimane elevata anche ad alte pressioni, quindi il volume scende più rapidamente la pressione diminuisce da TLC. Ciò sarebbe anche coerente con una degradazione del surfattante polmonare, ma non c'è la letteratura in cui questo è stato valutato nella fibrosi. Pertanto, sebbene la V10% non è stato utilizzato per fenotipo umano adultopolmoni, i risultati qui presentati suggeriscono che potrebbe essere una variabile sensibile in grado di monitorare i cambiamenti progressivi almeno nelle due patologie studiate. Fino studi più completi sono fatto, però, in cui sono fatte le relazioni dose-risposta con elastase o bleomicina, la sensibilità di questa variabile resterà speculativa.

L'importanza di correggere per la compressione del gas non può essere sottovalutata. Questa è una fase critica iniziale nel set up, in quanto all'aumentare della pressione, il volume del gas diminuisce, e quindi il volume d'aria erogata al mouse sarà sempre meno lo spostamento del corpo della siringa. La procedura per empiricamente correzione per questo è stato mostrato in precedenza che protocollo. Vale la pena notare che se il volume di installazione PV non cambia, allora questo procedimento empirico correzione viene effettuata una sola volta. E se il coefficiente viene ridotta, può essere inserito manualmente, se mai necessario. Va tuttavia sottolineato che thiMetodo di s funziona solo in quanto il polmone è a partire da uno stato degassificato. Se la curva PV sono stati avviati da un fine espirazione normale volume polmonare (FRC), non sarebbe possibile correggere per la compressione del gas a meno che si sapeva l'entità di tale volume. Inoltre, la forma di una curva PV sarà molto dipendente dal volume polmonare partendo, quindi se vi erano cambiamenti osservati in un polmone patologico partire da FRC, non sarebbe possibile interpretare tali modifiche finché erano noti gli elementi caratterizzati da materiale di controllo e patologici . Questo è un altro vantaggio di sempre partendo dal volume polmonare zero. Infine, è opportuno notare che le curve PV sono stati fatti in topi con una parete toracica intatta. Ciò semplifica l'intera procedura e riduce notevolmente la possibilità di errori dovuti alla forma polmonare distorta o errori chirurgici. Fortunatamente, la presenza di una normale parete toracica ha un effetto trascurabile sulla curva PV 9, quindi la curva PV fatto con una cassa intatta fornisce un metodo semplice ed affidabilevalutare la distensibilità del polmone.

In conclusione, questo documento mostra come eseguire semplicemente una misurazione riproducibile della curva PV polmonare nei topi. La curva PV ha una capacità unica per documentare il cambiamento strutturale nel polmone, sia negli animali con polmone geneticamente modificati, nonché con altri insulti ambientali. Così, come mostrato qui, questa misura può fornire indicazioni fenotipica nella manifestazione di specifici cambiamenti strutturali nel polmone con enfisema e fibrosi, e può allo stesso modo essere utilizzato anche valutare eventuali altre patologie che potrebbero influenzare l'elasticità del polmone.

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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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