在小鼠肺压力容积曲线的测量
Summary
Here we present a protocol to simply and reliably measure the lung pressure-volume curve in mice, showing that it is sufficiently sensitive to detect phenotypic parenchymal changes in two common lung pathologies, pulmonary fibrosis and emphysema. This metric provides a means to quantify the lung’s structural changes with developing pathology.
Abstract
近几十年来鼠标已经成为了各种肺部疾病的主要动物模型。在肺气肿或纤维化模型中，必不可少的表型变化，最好是由变化在肺弹性测量评估。到最好的理解小鼠这样的病状底层的具体机制，它是必不可少的，以使功能测量能反映显影病理。虽然有许多方法测量弹性，经典方法是，总肺压力容积（PV）的曲线进行过肺容积的整个范围。这种测量已经取得了对成人肺部几乎所有的哺乳动物物种距今近100年了，这样的PV曲线也是在胎儿肺发育肺表面活性物质功能的发现和了解发挥了重要作用。不幸的是，这样的总的PV曲线还没有得到广泛报道，在小鼠，尽管事实上，它们可以提供对macrosc有用信息在肺的结构变化OPIC影响。尽管局部的PV曲线测量刚刚变化肺容积有时报道，没有绝对的体积的量度，总的PV曲线的非线性性质使得这些部分的那些非常难以解释。在本研究中，我们描述一个标准化的方法来测量总PV曲线。我们然后测试这些曲线来检测在两个常见肺病理学，肺气肿和纤维化改变小鼠肺结构的能力。结果显示，与这些疾病预期的结构性变化一致的几个变量显著的变化。小鼠肺PV曲线的该测量从而提供了一种简单的装置来监视随时间变化的病理生理改变和治疗程序的潜在影响的进展。
Introduction
鼠标是目前各种肺部疾病的主要动物模型。肺气肿或纤维化模型，基本的表型变化，最好通过测量变化肺弹性评估。虽然有许多方法测量弹性，经典方法是总压力容积（PV）曲线从残气量（RV）的测量，以总肺活量（TLC）的那个。这种测量已经取得了对成人肺部几乎所有的哺乳动物物种距今近100年1-3。这样的PV曲线也是在胎儿肺发育4-7肺表面活性物质功能的发现和了解发挥了重要作用。尽管PV曲线的重要性，因为肺的表型的测定，还没有标准的方式来执行这种测量。它已经做了简单的通过充气和放气与离散的步骤肺（等待可变的时间后，每个平衡）或泵的可以连续地充气和放气的肺。的PV曲线往往是做在零和一些用户自定义的肺活量之间的体积范围内，但报道的不同实验室每个压力容积循环的持续时间已经非常可变的，从几秒8变到2小时。一些研究者参考本总肺PV曲线为静态或准静态的，但这些都是质量方面，提供小的洞察力，并且它们在这里不使用。此外，PV曲线并没有被广泛报道，在小鼠，尽管事实上，它可以提供关于在肺结构变化的宏观效应的有用信息。
几个问题导致变异PV曲线收购，包括：通货膨胀和通货紧缩1）速度; 2）压力为游览通胀和通缩;和3）的装置，以确定一个绝对肺容积的测量。在该方法中存在这里，3毫升/分钟的速度被选为一项妥协即，成为不能太短，以反映与正常的通风，而不是太慢关联的动态弹性，以使测量不切实际的，学习大队列时尤为如此。由于标称总肺活量在C57BL / 6小鼠的健康是1.2毫升9的量级，这种速度通常允许两个完整的闭合回路的PV将在约1.5分钟完成。
在其中，PV曲线已经报道了在扩展文献中，使用的峰值充气压力一直非常可变的，从低到20变化到40厘米水柱2 O.这个变异性的一部分可能与物种，但设置的PV曲线压力上限的一个主要目标是充气肺总肺活量（TLC）或最大的肺容积。在TLC在人类是由最大的志愿工作，个人可以做出规定，但不幸的是这可能从来没有在任何动物模型中被复制。因此，在实验PV曲线的最大音量是威慑由最大压力由研究者任意设定开采。我们的目标是建立一个压力，其中所述PV曲线是平坦的，但不幸的是哺乳动物的肺PV曲线的膨胀肢是从不平坦的。所以大多数研究者设定一个压力，其中所述膨胀曲线开始变平基本上，典型30厘米H 2 O在小鼠，然而，PV曲线更为复杂与充气肢双驼峰，并且其中该膨胀肢常常仍然在30厘米水柱2 O 10急剧上升，所以30不是为一个好的结束点PV曲线。出于这个原因，我们使用35厘米的H 2 O为压力极限为鼠标PV曲线，这是在该充气四肢我们已审查所有菌株的开始变平的压力。
由于PV曲线本身很非线性的，光伏环的外观将取决于从弯道开始处的体积。一些商业通风允许用户做大型光伏循环，从初始的F钢筋混凝土，但如果将FRC体积是未知的话，是不可能解读的改变与任何病理，例如PV曲线，因为这些变化可以简单地从开始体积的变化造成的，而不是结构改变在肺中。因此，没有一个绝对量的测量，PV曲线几乎是不可能的解释，因此没有什么效用。虽然，有几种方法来测量肺容积，这些往往笨重，需要特殊的设备。在这里所描述的简单的方法，所述PV曲线的体内脱气过程后从零开始体积。
总之，本文说明了一个简单的方法，以规范肺PV曲线的测量在小鼠肺，并限定可从该曲线被链接到肺的结构来计算几个度量。的PV曲线因此提供肺功能测试具有在能够检测小鼠通讯表型的结构变化的直接应用肺疾病如肺气肿和纤维化。
Protocol
Representative Results
Discussion
在本文中一个简单的可重复的方法已经描述在小鼠中测定表型肺的弹性，总肺的PV曲线的经典方法。这样的曲线是有助于肺表面活性物质的发现及其在肺部提供稳定的重要性。这里，示出了如何在PV曲线也提供以测量在成年小鼠肺有关肺弹性几个变量的装置是有用的。有在所有的变量在两个常用的小鼠模型高度显著变化以产生在小鼠肺中的病理改变。以下部分简要讨论的变化中的每个所测量的变量…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work has been supported by NIH HL-1034.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 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 – 0-1psi millivolt output | Omega Engineering | PX-137 | Range: ≈0-60 cmH2O |
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