Misurare funzione respiratoria nei topi mediante sfrenato Pletismografia corpo intero
Summary
La valutazione della fisiologia respiratoria ha tradizionalmente invocato tecniche, che richiedono immobilizzazione o sedazione dell'animale. Sfrenato pletismografia tutto il corpo, tuttavia, fornisce preciso, non invasivo, l'analisi quantitativa della fisiologia respiratoria in modelli animali. Inoltre, la tecnica permette ripetuta valutazione respiratorie di topi consentano studi longitudinali.
Abstract
La disfunzione respiratoria è una delle principali cause di morbilità e mortalità nel mondo e tassi di mortalità continuano a salire. Valutazione quantitativa della funzione polmonare in modelli di roditori è uno strumento importante per lo sviluppo di future terapie. Comunemente usato tecniche di valutazione della funzione respiratoria compresa pletismografia invasiva e oscillazione forzata. Mentre queste tecniche forniscono informazioni preziose, la raccolta dei dati può essere pieno di artefatti e la variabilità sperimentale a causa della necessità di anestesia e / o strumentazione invasiva dell'animale. Al contrario, sfrenato pletismografia tutto il corpo (UWBP) offre una precisa non invasivo, modo quantitativo, per cui per analizzare i parametri respiratori. Questa tecnica evita l'uso di anestesia e restrizioni, che è comune alle tecniche tradizionali pletismografia. Questo video dimostrerà la procedura UWBP compresa l'attrezzatura installata, calibrazione e registrazione funzione polmonare. Essospiegherà come analizzare i dati raccolti, nonché di identificare valori anomali sperimentali e manufatti derivanti dai movimenti degli animali. I parametri respiratori ottenuti con questa tecnica includono volume corrente, il volume minuto, inspiratorio duty cycle, velocità di flusso inspiratorio e il rapporto tra tempo di ispirazione per tempo di scadenza. UWBP non si basa su competenze specialistiche ed è poco costoso da eseguire. Una caratteristica fondamentale di UWBP, e più attraente per i potenziali utenti, è la capacità di eseguire misure ripetute della funzione polmonare sullo stesso animale.
Introduction
La disfunzione polmonare è una delle principali cause di morbilità e mortalità nel mondo. La condizione è caratterizzata da scambio di ossigeno insufficiente, sinonimo di tosse, dolori al petto e dispnea. Conti malattie delle vie respiratorie per ~ 10% di mortalità in tutto il mondo 1. Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità, i tassi di mortalità sono destinate ad aumentare a causa del fumo persistente, inquinamento e sostanze irritanti professionali. UWBP è un'aggiunta utile per studiare la fisiologia del polmone, che complimenta fortemente biochimica e istologica tradizionale analisi 2. Altre procedure utilizzate per la valutazione del polmone non forniscono gli stessi vantaggi UWBP. Pletismografia invasiva è una tecnica comunemente usata che richiede l'animale deve essere anestetizzati 3,4 e, quindi, le misurazioni respiratorie risultanti non sono necessariamente riflettente di uno stato naturale. Inoltre, l'obbligo per le sfide di ventilazione e chimiche meccaniche preclude misurazioni future 3,4.Un altro metodo di raccolta dati respiratorio è di oscillazione forzata, che è più sensibile alle variazioni dei parametri più fine respiratorie rispetto al UWBP 5. Oscillazione forzata è, tuttavia, una tecnica invasiva e richiede terminazione animale per la raccolta di dati 5-7.
UWBP prevede il posizionamento di un animale all'interno di una camera specializzata. Durante l'inspirazione, l'aria di marea è riscaldata e umidificata all'interno dei polmoni crescente pressione del vapore acqueo e provoca dilatazione termica dei gas 8. Questo effetto provoca un cambiamento netto del volume d'aria crea un aumento della pressione all'interno della camera pletismografo 8. L'opposto si verifica durante l'espirazione la creazione di una forma d'onda respiratoria dall'animale. Analisi della forma d'onda viene poi utilizzato per misurare dalla traccia respiratoria: frequenza respiratoria (respiri / min), tempo totale ciclo di respirazione (sec), inspirazione / espirazione tempo (Ti / Te, sec) e le variazioni di pressione dovute a ciascun volume corrente (P T). <strong> Figura 1 illustra ogni origine misurazioni da una traccia respiratorio. Queste misure sono semplici da calcolare e più parametri respiratori possono essere derivate da queste misure. Questi parametri includono: Volume corrente (il volume di aria spostata tra inspirazione ed espirazione normale), il volume minuto (volume di gas inalato dai polmoni al minuto), inspiratorio ciclo di lavoro (la percentuale di tempo ispirazione per la durata totale del ciclo di respirazione) e flusso inspiratorio (la quantità di aria inspirata in un dato tempo).
UWBP fornisce preciso, non invasivo, l'analisi quantitativa della fisiologia respiratoria in modelli animali e può essere utilizzato per misurare la progressione della malattia respiratoria e la funzione polmonare 6,9. Contrariamente ad altre tecniche pletismografia, UWBP evita l'uso di anestesia, restrizioni e manipolazioni invasive che producono manufatti e sperimentale variabilità 6,9. L'anestesia può sopprimere la respirazione,alterare la frequenza cardiaca e può essere difficile per regolare 10. Restrizioni inducono un aumento della respirazione a causa di ulteriore stress tramite corticosterone e adrenalina rilasciano 11,13. La caratteristica fondamentale di UWBP si ripete la valutazione fisiologica che lo rende suscettibile di studi longitudinali. UWBP è fortemente raccomandato per la valutazione longitudinale della fisiologia del polmone e offre una competenza preziosa per il futuro la valutazione dei farmaci respiratori.
Bleomicina, ovoalbumina, e ipossia sono stati utilizzati per indurre problemi respiratori in diversi studi e UWBP è misurato con successo polmone accurata valutazione fisiologica 7,9,13-16. Il protocollo descritto è stato progettato per topi di laboratorio adulti standard. Tuttavia, UWBP è stato adattato ad altri animali come i ratti, cavie e primati non umani 17-20. UWBP non si limita solo a valutare la disfunzione polmonare, ma è stato utilizzato anche per la valutazione della maturazione polmonare 3.La versatilità, la semplicità e la riproducibilità dei UWBP hanno stabilito una tecnica eccellente per la valutazione della funzione polmonare in animali. Software diversi (vedi tabella materiali e attrezzature) saranno tenuti a seguire questa procedura. Uno scienziato esperto sarebbe in grado di eseguire questo protocollo con il mouse all'interno di 1 ora.
Protocol
Representative Results
Discussion
La tecnica qui descritta è un metodo non invasivo per la valutazione dei parametri respiratori di topi sfrenato e non anestetizzati. I punti di forza di questo protocollo sono la sua semplicità e precisione per misurare la funzione polmonare longitudinalmente con artefatti minimi. Vi sono, tuttavia, alcuni limiti e punti critici da rilevare sulla procedura. In primo luogo e soprattutto, il mouse deve mantenere la calma all'interno della camera per un minimo di cinque secondi. Aggiunto lo stress interromperà il pa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank Prof David Walker for his technical advice and provision of equipment in the development of this technique. This work is supported by the Victorian Government’s Operational Infrastructure Support Program. This work was partly supported by the Victorian Government’s Operational Infrastructure Support Program.
Materials
| LabChart 7 software (for Macintosh) | ADINSTRUMENTS | MLU60/7 | used in protocol step 4 |
| PowerLab 8/30 (model ML870) | ADINSTRUMENTS | PL3508 | |
| Octal Bridge Amp (model ML228) | ADINSTRUMENTS | FE228 | |
| Black BNC to BNC cable (1m) | ADINSTRUMENTS | MLAC01 | |
| Macintosh OS | Apple Inc. | – | Mac OS X 10.4 or later |
| Surgipack Digital Rectal Thermometer | Vega Technologies | MT-918 | |
| Grass volumeteric pressure transducer PT5A | Grass Instruments Co. | Model number PT5A; serial No. L302P4. | |
| 1ml Syringe | Becton Dickinson (BD) | 309628 | |
| 5ml serological syringe pipettes | Greiner Bio One | 606160 | Connected via plastic tubing |
| Balance/Scales | VWR International, Pty Ltd | SHIMAUW220D | Any weighing balance with of 0.1 gram resolution |
| HM40 Humidity & temperature meter | Vaisala | HM40A1AB | |
| Barometer | Barometer World | 1586 | |
| Laboratory tubing | Dow Corning | 508-101 | Used to connect water column to the syringe and pressure transducer |
| Cylindrical Perspex Chamber | Dynalab Corp. | Custom built cylindrical chamber with internal dimensions as follows: 50mm(w) x 1500mm(l). There are two lids for each side, with dimensions 80mm(l) x 80mm(w). Each lid has a 60mm wide circular hole cut on the face of the lid 50mm deep. This allows the chamber to fit into the lid. A rubber ring is fitted around each hole of the lid where the chamber will fit. For attachment of syringe and pressure transducer, the openings are 5mm in diameter. For attachment of humidity probe, the openings are 25mm in diameter. | |
| 80% Ethanol (4L) | VWR International, Pty Ltd | BDH1162-4LP |
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