وقد اعتمد تقييم الفيزيولوجيا التنفسي تقليديا على التقنيات، التي تتطلب ضبط النفس أو تخدير للحيوان. غير المقيد تخطيط التحجم كامل الجسم، ومع ذلك، يوفر دقيق، غير الغازية، والتحليل الكمي للفسيولوجيا الجهاز التنفسي في النماذج الحيوانية. بالإضافة إلى ذلك، تسمح تقنية تكرار تقييم الجهاز التنفسي في الفئران مما يسمح للدراسات طولية.
ضعف الجهاز التنفسي هي واحدة من الأسباب الرئيسية للمراضة والوفيات في العالم، وتستمر معدلات الوفيات في الارتفاع. التقييم الكمي وظائف الرئة في نماذج القوارض هو أداة هامة في تطوير العلاجات المستقبلية. التقنيات المستخدمة عادة لتقييم وظيفة الجهاز التنفسي بما في ذلك تخطيط التحجم الغازية والتذبذب القسري. وبينما توفر هذه التقنيات المعلومات القيمة، ويمكن جمع البيانات تكون محفوفة المصنوعات اليدوية وتقلب التجريبية نظرا للحاجة للتخدير و / أو الأجهزة الغازية من الحيوان. في المقابل، غير المقيد تخطيط التحجم كامل الجسم (UWBP) يقدم غير الغازية، وطريقة دقيقة، والكمية التي يمكن من خلالها تحليل المعلمات الجهاز التنفسي. هذا الأسلوب يتجنب استخدام التخدير والقيود، وهو أمر شائع لتقنيات تخطيط التحجم التقليدية. وهذا الفيديو يظهر الإجراء UWBP بما في ذلك معدات انشاء والمعايرة وظيفة الرئة تسجيل. ذلكسوف يشرح كيفية تحليل البيانات التي تم جمعها، وكذلك تحديد القيم المتطرفة والتحف الفنية التجريبية التي تنتج من حركة الحيوان. وتشمل المعلمات الجهاز التنفسي تم الحصول عليها باستخدام هذه التقنية حجم المد والجزر، وحجم دقيقة، دورة العمل الشهيق، ومعدل تدفق الشهيق ونسبة الوقت إلهام لوقت انتهاء الصلاحية. UWBP لا تعتمد على المهارات المتخصصة وغير مكلفة لأداء. ومن السمات الرئيسية لUWBP، والأكثر جاذبية للمستخدمين المحتملين، هو القدرة على أداء التدابير المتكررة من وظائف الرئة في نفس الحيوان.
ضعف الرئة هو واحد من الأسباب الرئيسية للمراضة والوفيات في العالم. وتتميز حالة عدم كفاية الأكسجين الصرف، مرادفا السعال، وآلام الصدر وضيق التنفس. حسابات أمراض الجهاز التنفسي ل~ 10٪ من الوفيات في جميع أنحاء العالم 1. وفقا لمنظمة الصحة العالمية، يتم تعيين معدلات الوفيات في الارتفاع بسبب التدخين المستمر، والتلوث والمهيجات المهنية. UWBP هو إضافة مفيدة لدراسة علم وظائف الأعضاء الرئة، التي تكمل بقوة البيوكيميائية والنسيجية التقليدية تحليلات 2. الإجراءات الأخرى المستخدمة لتقييم الرئة لا توفر نفس المزايا على النحو UWBP. تخطيط التحجم الغازية هي تقنية تستخدم عادة يتطلب أن يكون تخدير الحيوان 3،4 وبالتالي، مما أدى قياسات الجهاز التنفسي لا يعكس بالضرورة حالة طبيعية. علاوة على ذلك، شرط التحديات التهوية الميكانيكية والكيميائية يمنع القياسات المستقبلية 3،4.طريقة أخرى لجمع البيانات عن طريق الجهاز التنفسي هو التذبذب القسري، التي هي أكثر حساسية للتغيرات في ادق المعلمات الجهاز التنفسي مقارنة UWBP 5. التذبذب القسري، ومع ذلك، تقنية الغازية ويتطلب إنهاء الحيوان لجمع البيانات 5-7.
UWBP ينطوي على وضع الحيوان داخل غرفة المتخصصة. خلال الإلهام، وارتفعت درجة حرارة الهواء المد والجزر وترطيب داخل الرئتين زيادة ضغط بخار الماء ويسبب التمدد الحراري من الغاز 8. هذا التأثير يسبب التغير في حجم الهواء يؤدي إلى حدوث ارتفاع في الضغط داخل غرفة مخطاط التحجم 8. يحدث العكس أثناء انتهاء خلق الموجي التنفسي من الحيوان. ثم يتم استخدام التحليل الموجي لقياس من تتبع الجهاز التنفسي: معدل التنفس (الأنفاس / دقيقة)، ومجموع وقت دورة التنفس (ثانية)، إلهام / وقت انتهاء الصلاحية (تي / تي، وثانية) والتغيرات في الضغط بسبب كل حجم المد والجزر (P T). <stroنانوغرام> ويوضح الشكل 1 أصل كل القياسات من تتبع الجهاز التنفسي. هذه القياسات هي بسيطة لحساب ويمكن اشتقاق معلمات الجهاز التنفسي متعددة من هذه القياسات. وتشمل هذه المعايير: حجم المد والجزر (نقل حجم الهواء بين استنشاق وزفير طبيعي)، حجم الدقيقة (حجم الغاز المستنشق من الرئتين في الدقيقة)، دورة عمل الشهيق (النسبة المئوية للوقت إلهام لمجموع التنفس مدة دورة) و معدل تدفق الشهيق (كمية الهواء مستوحاة في وقت معين).
يوفر UWBP دقيق، غير الغازية، والتحليل الكمي للفسيولوجيا الجهاز التنفسي في النماذج الحيوانية، ويمكن استخدامها لقياس تطور أمراض الجهاز التنفسي وظيفة الرئة 6،9. خلافا للتقنيات تخطيط التحجم أخرى، UWBP يتجنب استخدام التخدير، والقيود والتلاعب الغازية التي تنتج المصنوعات اليدوية والتجريبية تقلب 6،9. التخدير يمكن قمع التنفس،تغيير معدل ضربات القلب ويمكن أن يكون تحديا لتنظيم 10. القيود تحفز زيادة في التنفس بسبب الإجهاد الإضافي عن طريق الكورتيزون والادرينالين الافراج 11،13. ويتكرر سمة أساسية من سمات UWBP تقييم الفسيولوجية مما يجعلها قابلة للدراسات طولية. ويوصى بشدة UWBP لتقييم الطولي للعلم وظائف الأعضاء الرئة ويقدم مهارة قيمة لتقييم المخدرات التنفسي في المستقبل.
وقد استخدمت بليوميسين، ألبومين البيض، ونقص الأكسجة للحث على التحديات الجهاز التنفسي في العديد من الدراسات وUWBP ويقاس بنجاح الرئة دقيقة تقييم الفسيولوجية 7،9،13-16. تم تصميم بروتوكول صفها للفئران المختبر الكبار القياسية. ومع ذلك، فقد تم تكييف UWBP إلى الحيوانات الأخرى مثل الفئران والخنازير الغينية، والرئيسيات غير البشرية 17-20. لا يقتصر UWBP فقط لتقييم الخلل الوظيفي الرئوي ولكن كما استخدمت لتقييم نضج الرئة 3.وقد أنشأت براعة والبساطة واستنساخ UWBP تقنية ممتازة لتقييم وظائف الرئة في الحيوانات. سيطلب البرامج المختلفة (انظر الجدول المواد والمعدات) لمتابعة هذا الإجراء. سيكون عالم ذوي الخبرة تكون قادرة على أداء هذا البروتوكول مع ماوس في حدود 1 ساعة.
تقنية الموضحة هنا هي طريقة غير الغازية لتقييم المعلمات الجهاز التنفسي من الفئران غير المقيد وunanesthetized. وتشمل نقاط القوة في هذا البروتوكول بساطته والدقة لقياس وظائف الرئة طوليا مع الحد الأدنى من القطع الأثرية. هناك، ومع ذلك، بعض القيود والخطوات الحاسمة لأن يلاحظ حول ?…
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |