अनर्गल पूरे शरीर plethysmography का उपयोग कर चूहे में श्वसन समारोह मापने

Summary

श्वसन क्रिया विज्ञान के आकलन परंपरागत पशु का संयम या बेहोश करने की आवश्यकता होती है जो तकनीक, पर भरोसा किया है. अनर्गल पूरे शरीर plethysmography, हालांकि, पशु मॉडल में श्वसन क्रिया विज्ञान की सटीक, गैर इनवेसिव, मात्रात्मक विश्लेषण प्रदान करता है. इसके अलावा, तकनीक अनुदैर्ध्य अध्ययन के लिए अनुमति चूहों की सांस आकलन दोहराया अनुमति देता है.

Abstract

श्वसन रोग अग्रणी दुनिया में रुग्णता और मृत्यु दर के कारणों और मृत्यु दर की दरों में वृद्धि करने के लिए जारी की है. कृंतक मॉडल में फेफड़ों के समारोह के मात्रात्मक आकलन भविष्य के उपचारों के विकास में एक महत्वपूर्ण उपकरण है. आमतौर पर आक्रामक plethysmography और मजबूर दोलन सहित श्वसन समारोह का आकलन करने के लिए तकनीक का इस्तेमाल किया. इन तकनीकों में बहुमूल्य जानकारी प्रदान करते हैं, डेटा संग्रह के कारण संज्ञाहरण और / या जानवर की आक्रामक इंस्ट्रूमेंटेशन के लिए जरूरत की कलाकृतियों और प्रयोगात्मक परिवर्तनशीलता से भरा जा सकता है. इसके विपरीत, अनर्गल पूरे शरीर plethysmography (UWBP) श्वसन मापदंडों का विश्लेषण करने के लिए है जिसके द्वारा एक सटीक, गैर इनवेसिव, मात्रात्मक तरीका प्रदान करता है. इस तकनीक पारंपरिक plethysmography तकनीक के समान है जो संज्ञाहरण और मजबूरी का उपयोग करते हैं, से बचा जाता है. यह वीडियो उपकरण की स्थापना, अंशांकन और फेफड़ों समारोह रिकॉर्डिंग सहित UWBP प्रक्रिया का प्रदर्शन करेंगे. यहएकत्र आंकड़ों का विश्लेषण, साथ ही पशु आंदोलन का परिणाम है कि प्रायोगिक outliers और कलाकृतियों की पहचान करने के लिए समझाना होगा. इस तकनीक का उपयोग कर प्राप्त सांस मापदंडों ज्वार की मात्रा, मिनट मात्रा, नि: श्वसन शुल्क साइकिल, नि: श्वसन प्रवाह दर और समाप्ति समय के लिए प्रेरणा समय के अनुपात में शामिल हैं. UWBP विशेष कौशल पर भरोसा करते हैं और प्रदर्शन करने के लिए सस्ती है नहीं करता है. संभावित उपयोगकर्ताओं के लिए सबसे आकर्षक एक प्रमुख UWBP की सुविधा है, और, एक ही जानवर पर फेफड़ों की कार्यक्षमता के दोहराया उपायों प्रदर्शन करने की क्षमता है.

Introduction

फेफड़े रोग दुनिया में रुग्णता और मृत्यु दर के प्रमुख कारणों में से एक है. हालत खाँसी, सीने में दर्द और श्वास कष्ट का पर्याय अपर्याप्त ऑक्सीजन विनिमय, की विशेषता है. मृत्यु दर दुनिया भर में ¹ की ~ 10% के लिए सांस की बीमारी खातों. विश्व स्वास्थ्य संगठन के अनुसार, मृत्यु दर लगातार धूम्रपान, प्रदूषण और व्यावसायिक परेशानी की वजह से वृद्धि करने के लिए सेट कर रहे हैं. UWBP जोरदार परंपरागत जैव रासायनिक तारीफ और ऊतकीय ² का विश्लेषण करती है जो फेफड़ों के शरीर क्रिया विज्ञान, अध्ययन के लिए एक उपयोगी इसके अतिरिक्त है. फेफड़ों के आकलन के लिए इस्तेमाल अन्य प्रक्रियाओं UWBP रूप में एक ही लाभ प्रदान नहीं करते हैं. आक्रामक plethysmography पशु ^3,4 anesthetised किया जाना है और इस प्रकार है, जिसके परिणामस्वरूप सांस की माप जरूरी एक प्राकृतिक राज्य के चिंतनशील नहीं कर रहे हैं की आवश्यकता है कि एक अधिक इस्तेमाल तकनीक है. इसके अलावा, यांत्रिक वेंटीलेशन और रासायनिक चुनौतियों के लिए आवश्यकता भविष्य माप ^3,4 रोकता.श्वसन डेटा इकट्ठा करने का एक और तरीका UWBP ⁵ की तुलना में सांस मापदंडों में परिवर्तन बेहतर करने के लिए अधिक संवेदनशील है जो मजबूर दोलन, के द्वारा होता है. मजबूर दोलन, तथापि, एक आक्रामक तकनीक है और डेटा संग्रह ^5-7 के लिए पशु समाप्ति की आवश्यकता है.

UWBP एक विशेष कक्ष के अंदर एक जानवर रखने शामिल है. प्रेरणा के दौरान, ज्वार हवा गरम है और जल वाष्प दबाव बढ़ फेफड़ों के भीतर humidified और गैस ⁸ के थर्मल विस्तार का कारण बनता है. इस आशय plethysmograph चैम्बर ⁸ के भीतर दबाव में वृद्धि पैदा हवा की मात्रा में एक शुद्ध परिवर्तन का कारण बनता है. विपरीत पशु से एक सांस की तरंग पैदा समाप्ति के दौरान होता है. तरंग विश्लेषण तो सांस ट्रेस से मापने के लिए प्रयोग किया जाता है: श्वसन दर (साँस / मिनट), कुल सांस लेने चक्र समय (एसईसी), प्रेरणा / समाप्ति समय (तिवारी / ते, सेकंड) और कारण प्रत्येक ज्वार की मात्रा को दबाव में परिवर्तन (पी _टी). <stroएनजी> चित्रा 1 एक सांस का पता लगाने से प्रत्येक माप मूल दिखाता है. इन मापों की गणना करने के लिए सरल कर रहे हैं और कई श्वसन मापदंडों इन माप से प्राप्त किया जा सकता है. इन मानकों में शामिल हैं: ज्वार की मात्रा (हवा की मात्रा सामान्य साँस लेना और साँस छोड़ना के बीच ले जाया गया), मिनट मात्रा (प्रति मिनट फेफड़ों से साँस गैस की मात्रा), नि: श्वसन कर्तव्य चक्र (कुल सांस लेने चक्र की अवधि के लिए प्रेरणा समय का प्रतिशत) और नि: श्वसन प्रवाह दर (एक निश्चित समय में प्रेरित हवा की मात्रा).

UWBP पशु मॉडल में श्वसन क्रिया विज्ञान की सटीक, गैर इनवेसिव, मात्रात्मक विश्लेषण प्रदान करता है और सांस की बीमारी और फेफड़ों समारोह ^6,9 की प्रगति को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. अन्य plethysmography तकनीकों के विपरीत, UWBP संज्ञाहरण, मजबूरी और कलाकृतियों और प्रयोगात्मक परिवर्तनशीलता ^6,9 उपज कि आक्रामक जोड़तोड़ का उपयोग से बचा जाता है. संज्ञाहरण, श्वसन दबा सकते हैंदिल की दर में परिवर्तन और ¹⁰ को विनियमित करने के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है. Corticosterone और एपिनेफ्रीन ^11,13 रिहाई के माध्यम से मजबूरी के कारण अतिरिक्त तनाव को श्वसन में वृद्धि को प्रेरित. UWBP की प्रमुख विशेषता अनुदैर्ध्य अध्ययन करने के लिए यह उत्तरदायी बनाने शारीरिक आकलन दोहराया है. UWBP दृढ़ता से फेफड़ों के शरीर क्रिया विज्ञान के अनुदैर्ध्य मूल्यांकन के लिए सिफारिश की है और भविष्य श्वसन दवा मूल्यांकन के लिए एक मूल्यवान कौशल प्रदान करता है.

Bleomycin, ovalbumin, और हाइपोक्सिया कई अध्ययनों में सांस की चुनौतियों के लिए प्रेरित करने के लिए उपयोग किया गया है और UWBP सफलतापूर्वक सही फेफड़ों शारीरिक आकलन ^7,9,13-16 मापा गया है. वर्णित प्रोटोकॉल मानक वयस्क प्रयोगशाला चूहों के लिए बनाया गया है. हालांकि, UWBP ऐसे चूहों, गिनी सूअरों, और गैर मानव प्राइमेट ^17-20 के रूप में अन्य जानवरों के लिए अनुकूलित किया गया है. UWBP केवल फेफड़े के रोग का आकलन करने तक ही सीमित नहीं है, लेकिन यह भी फेफड़ों परिपक्वता ³ के मूल्यांकन के लिए इस्तेमाल किया गया है.UWBP की चंचलता, सादगी और reproducibility पशुओं में फेफड़े के कार्य का आकलन करने के लिए एक उत्कृष्ट तकनीक की स्थापना की है. विभिन्न सॉफ्टवेयर (सामग्री और उपकरण तालिका देखें) इस प्रक्रिया का पालन करने की आवश्यकता होगी. एक अनुभवी वैज्ञानिक 1 घंटा के भीतर एक माउस के साथ इस प्रोटोकॉल प्रदर्शन करने में सक्षम हो जाएगा.

Protocol

नोट: निम्न प्रयोगात्मक प्रक्रिया मोनाश विश्वविद्यालय में पशु आचार समिति ने मंजूरी दे दी है और वैज्ञानिक प्रयोजनों के लिए पशु की देखभाल और उपयोग (2006) के लिए अभ्यास के ऑस्ट्रेलियाई संहिता के अनुसार आयोजित किया ?…

Representative Results

इस प्रक्रिया को सही ढंग से पालन किया गया है, जब एक लगातार oscillating ट्रेस डेटा विश्लेषण सॉफ्टवेयर पर बनाया जाता है. प्रक्रिया सरल कंप्यूटिंग गणना के साथ सेटअप. सूचीबद्ध श्वसन मानकों का निर्धारण 5 एक नि?…

Discussion

यहाँ वर्णित तकनीक अनर्गल और unanesthetized चूहों की सांस मापदंडों के आकलन के लिए एक गैर इनवेसिव विधि है. इस प्रोटोकॉल की ताकत कम से कम कलाकृतियों के साथ longitudinally फेफड़ों की कार्यक्षमता को मापने के लिए अपनी सादगी और …

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