Fænotype Mouse lungefunktion<em> In Vivo</em> Med Lung diffuserende Capacity

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

Musen er nu den primære dyr, der anvendes til at modellere en række lungesygdomme. For at undersøge de mekanismer, der ligger til grund sådanne patologier, er der behov for fænotypiske metoder, der kan kvantificere de patologiske forandringer. Desuden for at tilvejebringe translationel relevans for musemodeller, bør sådanne målinger være tests, der kan nemt gøres i både mennesker og mus. Desværre, i den nuværende litteratur få fænotypiske målinger af lungefunktionen har direkte anvendelse på mennesker. En undtagelse er den diffuserende kapacitet til carbonmonoxid, som er en måling, der rutinemæssigt udføres i mennesker. I den foreliggende rapport beskriver vi et middel til hurtigt og enkelt måle denne spredende kapacitet i mus. Denne procedure indebærer kort lunge inflation med sporgasser i en bedøvet mus, efterfulgt af en 1 min gasanalyse tid. Vi har testet evnen af ​​denne fremgangsmåde til at detektere adskillige lunge patologier, herunder emfysem, fibrose, akut lungeskade, og influenza ogsvampeinfektioner lungeinfektioner, samt overvågning lunge modning hos unge hvalpe. Resultaterne viser et signifikant fald i alle lunge patologier, samt en stigning i det spredende strøm med lunge modning. Denne måling af lunge diffuserende kapacitet giver således en lungefunktionen test, der har bred anvendelse med sin evne til at detektere fænotypiske strukturelle ændringer med de fleste af de eksisterende patologiske lunge-modeller.

Introduction

Musen er nu den primære dyr, der anvendes til at modellere en række lungesygdomme. For at undersøge de mekanismer, der ligge til grund for sådanne patologier, er der behov for fænotypiske metoder, der kan kvantificere det de patologiske ændringer. Selvom der er mange mus undersøgelser, hvor ventilation mekanik måles, disse målinger er generelt relateret til standard vurderinger af lungefunktionen normalt i mennesker. Dette er uheldigt, da evnen til at udføre tilsvarende målinger i mus og mennesker kan lette oversættelsen af ​​resultater i musemodeller for human sygdom.

En af de mest almindelige og let gjort målinger i mennesker er den spredende kapacitet for carbonmonoxid (DLCO) ^1,2, men denne måling er kun sjældent blevet gjort i musemodeller. I de undersøgelser, hvor det er blevet rapporteret ^3-7, har der ikke været opfølgende undersøgelser, dels fordi procedurerne er ofte besværlige eller kan require komplekst udstyr. En anden fremgangsmåde er at anvende en CO genindånding fremgangsmåde i en steady state-system, som har den fordel at være i stand til at måle CO diffusion i bevidste mus. Men denne metode er meget besværlig, og resultaterne kan variere med størrelsen af musens ventilation samt O ₂ og CO ₂ koncentrationer ^8,9. Disse vanskeligheder synes at have udelukket rutinemæssig brug af spredende evne til at afsløre lunge patologier i mus på trods af dens mange fordele.

For at omgå problemerne med måling af diffuserende kapacitet i mus, at oplysninger om en simpel anordning måle det i mus er for nylig blevet rapporteret ^10. Proceduren eliminerer det vanskelige problem med prøveudtagning uforurenet alveolær gas ved hurtigt prøveudtagning en mængde svarende til hele inspireret gas. Denne procedure resulterer i en meget reproducerbar måling, betegnet udbredelsen faktor for kulilte (DFCO), der er følsom over for et væld af pathologic ændringer i lungen fænotype. Den DFCO således beregnes som 1 – (CO ₉ / CO _c) / (Ne ₉ / Ne _c), hvor c og 9 sænket refererer til koncentrationen af gasserne injicerede kalibrering og gasserne fjernet efter en 9 sek ånde hold tid, henholdsvis. DFCO er en dimensionsløs variabel, der varierer mellem 0 og 1, hvor 1 afspejler fuldstændig optagelse af alle CO, og 0 afspejler ikke optagelse af CO.

I denne præsentation viser vi, hvordan du gør dette diffuserende måling kapacitet, og hvordan det kan bruges til at dokumentere ændringer i næsten alle de eksisterende muselunge sygdomsmodeller, herunder emfysem, fibrose, akut lungeskade, og virus- og svampeinfektioner.

Protocol

BEMÆRK: Alle dyr protokoller blev godkendt af Johns Hopkins University Animal Care og brug Udvalg. 1. Animalske Fremstilling Forbered 6 C57BL / 6 kontrolmus til DFCO måling ved at bedøve dem med ketamin og xylazin som beskrevet i trin 2.3 nedenfor. Forbered alle de andre mus med de forskellige lunge patologier vist i tabel 1 ved anvendelse af samme procedure som for kontrollen. Specifikke detaljer er nødvendige for at etablere hver af disse modeller …

Representative Results

Figur 1 viser DFCO målinger fra voksne mus i gruppe A, B, C, D, E og F. Der var signifikante fald med både Aspergillus og influenzainfektioner samt signifikante fald i den fibrotiske, emphysematous og akut lungeskade modeller. Figur 2 viser gruppen G udviklingsmæssige ændringer i DFCO efterhånden som musene alder fra 2-6 uger. Der var en svag, men signifikant stigning med lunge udvikling over dette tidsforløb. Virkningen af ​​anvendelse af en inflation mindre volumen var også…

Discussion

I det foreliggende arbejde, vi definerede en ny parameter for at kvantificere den gas, udveksle evne musen lunge. Denne metrik er analog med den spredende kapacitet, en fælles klinisk måling, der måler den primære funktion af lungen, det vil sige dets evne til at udveksle gas. Den spredende kapacitet er den eneste lunge funktionelle måling, der let og hurtigt kan gøres i både mus og mennesker. Til påvisning af lungesygdom i mus, et vigtigt mål er at kvantificere ændringer i lungefunktionen mellem kontrol og ek…

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.