表現型マウス肺機能<em>インビボ</em>肺拡散能力を持つ
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
マウスは、現在の肺疾患の種々のモデル化に使用される主要な動物である。このような病状の根底にあるメカニズムを研究するために、表現型の方法は、病理学的変化を定量化することが必要とされている。さらに、マウスモデルへの並進の関連性を提供するために、そのような測定を容易にヒトおよびマウスの両方で行うことができるテストであるべきである。残念ながら、現在の文献に肺機能のいくつかの表現型の測定は、ヒトへの直接のアプリケーションがあります。唯一の例外は、日常的にヒトにおいて行われた測定である一酸化炭素拡散能である。今回の報告では、迅速かつ簡単にマウスではこの拡散能を測定するための手段を説明する。手順は、1分ガス分析時間が続く、麻酔したマウスにおけるトレーサガスと短い肺膨張を伴う。私たちは、肺気腫、線維症、急性肺損傷、およびインフルエンザを含むいくつかの肺の病変を検出するためのこの方法の能力をテストし、真菌の肺感染症、ならびに若い仔における肺成熟をモニタする。結果は、すべての重要な肺病変の減少、ならびに肺成熟と拡散容量の増加を示す。肺拡散能のこの測定は、このように既存の病的な肺モデルのほとんどと表現型の構造変化を検出する能力を有する広い用途を有する肺機能試験を提供する。
Introduction
マウスは、現在の肺疾患の種々のモデル化に使用される主要な動物である。そのような病状をunderlyメカニズムを研究するために、表現型の方法は、それを病理学的変化を定量化することが必要とされている。換気力学が測定されている多くのマウス試験がありますが、これらの測定値は一般的に、通常、ヒトで行われ、肺機能の標準的評価とは無関係である。マウスおよびヒト対象において同等の測定を実行する能力は、ヒト疾患のマウスモデルの結果の翻訳を容易にすることができるので、これは残念なことである。
ヒト被験体における最も一般的かつ容易に行われる測定の一つは、一酸化炭素（DLCO）-1,2-ための拡散能であるが、この測定は、まれにしかマウスモデルで行われていない。手順は、しばしば扱いにくいまたはreqができるので、それは3-7報告されているこれらの研究では、部分的には、何のフォローアップ研究が行われていない複雑な装置uire。別のアプローチは、意識のあるマウスにおけるCOの拡散を測定することができるという利点を有する定常状態のシステムにおいて、CO再呼吸法を使用することである。しかし、この方法は非常に煩雑であり、結果は、マウスの換気のレベル並びにO 2およびCO 2濃度8.9で変化することができる。これらの困難は、そのいくつかの利点にもかかわらず、マウスでは肺の病理を検出する能力を拡散する日常的な使用を妨げているように見える。
マウスにおいて、拡散能力の測定に伴う問題を回避するために、マウスでそれを測定するための簡単な手段の詳細については、最近10に報告されている。手続きはすぐにガスを触発全体に等しい体積をサンプリングすることによって汚染されていない肺胞ガスをサンプリングする困難な問題を排除します。非常に再現性のある測定では、この手順の結果は、パのホストに敏感である一酸化炭素（DFCO）用の拡散係数と呼ばれる肺の表現型のthologic変化。 （CO 9 / CO c）に /（Neが9 / Neとc）は、cおよび9添字注入校正ガスおよび9秒の息止め時間後に除去したガスの濃度を表す、 – DFCOこうして1のように計算されるそれぞれ。 DFCO 1はCOのない取り込みを反映していない完全なすべてのCOの摂取、及び0を反映して、0と1の間で変化する無次元の変数である。
この発表では、この拡散能測定を行う方法を示し、そしてどのようにそれが気腫、線維症、急性肺損傷、およびウイルスおよび真菌感染を含むほぼすべての既存のマウス肺疾患モデルの変更を文書化するために使用することができる。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究では、マウス肺の能力を交換するガスを定量化するための新しいメトリックを定義した。このメトリックは、拡散能、すなわち、肺の主要な機能を測定する一般的な臨床測定、ガスを交換する能力に類似している。拡散容量は、簡単かつ迅速に、マウスおよびヒトの両方で行うことができる唯一の肺の機能的測定である。マウスにおける肺疾患の検出のために、主要な目的は、対?…
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. |
Riferimenti
- Ogilvie, C. M., Forster, R. E., Blakemore, W. S., Morton, J. W. A standardized breath holding technique for the clinical measurement of the diffusing capacity of the lung for carbon monoxide. J Clin Invest. 36 (1 Pt 1), 1-17 (1957).
- Miller, A., Warshaw, R., Nezamis, J. Diffusing capacity and forced vital capacity in 5,003 asbestos-exposed workers: Relationships to interstitial fibrosis (ILO profusion score) and pleural thickening. Am J Ind Med. 56 (12), 1383-1393 (2013).
- Enelow, R. I., et al. Structural and functional consequences of alveolar cell recognition by CD8(+) T lymphocytes in experimental lung disease. J Clin Invest. 102 (9), 1653-1661 (1998).
- Hartsfield, C. L., Lipke, D., Lai, Y. L., Cohen, D. A., Gillespie, M. N. Pulmonary mechanical and immunologic dysfunction in a murine model of AIDS. Am J Physiol. 272 (4 Pt 1), 699-706 (1997).
- Wegner, C. D., et al. Intercellular adhesion molecule-1 contributes to pulmonary oxygen toxicity in mice: role of leukocytes revised. Lung. 170 (5), 267-279 (1992).
- Reinhard, C., et al. Inbred strain variation in lung function. Mamm Genome. 13 (8), 429-437 (2002).
- Sabo, J. P., Kimmel, E. C., Diamond, L. Effects of the Clara cell toxin, 4-ipomeanol, on pulmonary function in rats. J Appl Physiol. 54 (2), 337-344 (1983).
- Depledge, M. H. Respiration and lung function in the mouse, Mus musculus (with a note on mass exponents and respiratory variables). Respir Physiol. 60 (1), 83-94 (1985).
- Depledge, M. H., Collis, C. H., Barrett, A. A technique for measuring carbon monoxide uptake in mice. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 7 (4), 485-489 (1981).
- Fallica, J., Das, S., Horton, M. R., Mitzner, W. Application of Carbon Monoxide Diffusing Capacity in the Mouse Lung. J Appl Physiol. 110 (5), 1455-1459 (2011).
- Chaudhary, N., Datta, K., Askin, F. B., Staab, J. F., Marr, K. A. Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator regulates epithelial cell response to Aspergillus and resultant pulmonary inflammation. Am J Respir Crit Care Med. 185 (3), 301-310 (2012).
- Foster, W. M., Walters, D. M., Longphre, M., Macri, K., Miller, L. M. Methodology for the measurement of mucociliary function in the mouse by scintigraphy. J Appl Physiol. 90 (3), 1111-1117 (2001).
- Yildirim, A. O., et al. Palifermin induces alveolar maintenance programs in emphysematous mice. Am J Respir Crit Care Med. 181 (7), 705-717 (2010).
- Collins, S. L., Chan-Li, Y., Hallowell, R. W., Powell, J. D., Horton, M. R. Pulmonary vaccination as a novel treatment for lung fibrosis. PLoS One. 7 (2), e31299 (2012).
- Alessio, F. R., et al. CD4+CD25+Foxp3+ Tregs resolve experimental lung injury in mice and are present in humans with acute lung injury. J Clin Invest. 119 (10), 2898-2913 (2009).
- Martinez, F. J., et al. The clinical course of patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Ann Intern Med. 142 (12 Pt 1), 963-967 (2005).
- Zhou, L., et al. Correction of lethal intestinal defect in a mouse model of cystic fibrosis by human CFTR. Science. 266 (5191), 1705-1708 (1994).
