Fenotipizzazione mouse Pulmonary Function<em> In Vivo</em> Con la capacità polmonare Diffusione
Summary
We describe a means to quickly and simply measure the lung diffusing capacity in mice and show that it is sufficiently sensitive to phenotype changes in multiple common lung pathologies. This metric thus brings direct translational relevance to the mouse models, since diffusing capacity is also easily measured in humans.
Abstract
Il mouse è ora l'animale principale utilizzato per modellare una varietà di malattie polmonari. Per studiare i meccanismi che sono alla base di tali patologie, sono necessari metodi fenotipici in grado di quantificare i cambiamenti patologici. Inoltre, per fornire rilevanza traslazionale ai modelli murini, tali misure devono essere prove che possono essere facilmente fatto in entrambi gli esseri umani e topi. Sfortunatamente, nella presente letteratura alcune misurazioni fenotipiche della funzione polmonare hanno applicazione diretta agli esseri umani. Un'eccezione è la capacità di diffusione del monossido di carbonio, che è una misura che viene normalmente fatto in esseri umani. Nella presente relazione, descriviamo un mezzo per misurare rapidamente e semplicemente questo capacità di diffusione nei topi. La procedura implica breve gonfiaggio polmonare con gas traccianti in un mouse anestetizzato, seguito da un tempo di analisi gas 1 min. Abbiamo testato la capacità di questo metodo per individuare varie patologie polmonari, tra cui l'enfisema, la fibrosi, danno polmonare acuto, e l'influenza einfezioni polmonari fungine, così come il monitoraggio la maturazione polmonare in giovani cuccioli. I risultati mostrano una significativa diminuzione di tutte le patologie polmonari, nonché un aumento della capacità di diffusione con la maturazione polmonare. Questa misura di capacità di diffusione polmonare fornisce quindi un test di funzionalità polmonare, che ha una vasta applicazione con la sua capacità di rilevare i cambiamenti strutturali fenotipiche con la maggior parte dei modelli di polmone patologiche esistenti.
Introduction
Il mouse è ora l'animale principale utilizzato per modellare una varietà di malattie polmonari. Per studiare i meccanismi che sottostanno tali patologie, sono necessari metodi fenotipici in grado di quantificare il che le alterazioni patologiche. Anche se ci sono molti studi sui topi in cui sono misurati meccanici di ventilazione, queste misure sono generalmente estranei a valutazioni standard di funzionalità polmonare di solito fatto in esseri umani. Questo è un peccato, in quanto la capacità di eseguire misure equivalenti nei topi e soggetti umani possono facilitare la traduzione dei risultati in modelli murini di patologie umane.
Una delle misure più comuni e facilmente realizzati in soggetti umani è la capacità di diffusione del monossido di carbonio (DLCO) 1,2, ma questa misura è stato raramente fatto solo in modelli murini. In questi studi in cui è stato segnalato 3-7, non ci sono stati studi di follow-up, in parte perché le procedure sono spesso ingombranti o possono REQuire attrezzature complesse. Un altro approccio è quello di utilizzare un metodo di CO rirespirazione in un sistema di stato stazionario, che ha il vantaggio di essere in grado di misurare CO diffusione in topi coscienti. Tuttavia questo metodo è molto ingombrante, e risultati può variare con il livello di ventilazione del topo e O 2 e CO 2 concentrazioni 8,9. Queste difficoltà sembrano essere precluso l'uso di routine di capacità di individuare patologie polmonari nei topi diffusione, nonostante i suoi numerosi vantaggi.
Per aggirare i problemi con la misurazione della capacità nei topi diffusione, dettagli di un semplice mezzo per misurare in topi sono stati recentemente segnalati 10. La procedura elimina il difficile problema di campionamento incontaminata gas alveolare campionando rapidamente un volume pari a tutto il gas ispirato. Questa procedura comporta una misurazione molto riproducibili, definito il fattore di diffusione per il monossido di carbonio (DFCO), che è sensibile a un host di pacambiamenti thologic del fenotipo polmonare. Il DFCO è quindi calcolato come 1 – (CO 9 / CO c) / (Ne 9 / Ne c), dove c e 9 pedici riferiscono alle concentrazioni dei gas di taratura iniettati e gas rimossi dopo un tempo 9 sec apnea, rispettivamente. DFCO è una variabile adimensionale, che varia tra 0 e 1, con 1 riflettendo completo assorbimento di tutti CO, e 0 riflettendo nessun assorbimento di CO.
In questa presentazione vi mostriamo come fare questa misura la capacità di diffusione, e in che modo può essere utilizzato per documentare i cambiamenti in quasi tutti i modelli di malattia del mouse polmone esistenti, tra cui l'enfisema, la fibrosi, danno polmonare acuto, e le infezioni virali e fungine.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nel presente lavoro, abbiamo definito una nuova metrica di quantificare la capacità gas scambio del polmone mouse. Questo parametro è analogo alla capacità di diffusione, una misura comune clinica che misura la funzione primaria del polmone, cioè la capacità di scambiare gas. La capacità di diffusione è l'unica misurazione funzionale polmonare che può essere fatto facilmente e rapidamente sia nei topi e nell'uomo. Per la rilevazione di malattie polmonari nei topi, un obiettivo importante è quello di qua…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by NIH HL-10342
Materials
| Gas Chromatograph | Inficon | Micro GC Model 3000A | Agilent makes a comparable model |
| 18 g Luer stub needle | Becton Dickenson | Several other possible vendors | |
| 3 mL plastic syringe | Becton Dickenson | Several other possible vendors | |
| Polypropylene gas sample bags | SKC | 1 or 2 liter capacity works well | Other gas tight bags will work well |
| Gas tank, 0.3% Ne,0.3% CO, balance air; (size ME) | Airgas, Inc | Z04 NI785ME3012 | This is the standard mixture used for DLCO in humans |
| 25 TCID50/mouse of influenza virus A/PR8 diluted in phosphate buffered saline. | |||
| Porcine pancreatic elastase | Elastin Products, Owensville, MO | 5.4 U | |
| Bleomycin | APP Pharmaceuticals, Schaumburg, IL | 0.25 U | |
| Escherichia coli LPS8 | Sigma L2880 | 3 μg/g body weight; O55:B5 | |
| Aspergillus fumigatus (isolate Af293) conidia were collected from mature colonies grown on potato dextrose agar. |
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