Phenotyping माउस पल्मोनरी फंक्शन<em> Vivo</em> फेफड़े diffusing क्षमता के साथ
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
माउस अब फेफड़ों के रोगों की एक किस्म मॉडल इस्तेमाल किया प्राथमिक जानवर है। ऐसे विकृतियों आबाद कि तंत्र का अध्ययन करने के लिए, प्ररूपी विधियों वैकृत परिवर्तन यों कर सकते हैं की जरूरत है। इसके अलावा, माउस मॉडल को translational प्रासंगिकता प्रदान करने के लिए, इस तरह के मापन आसानी से इंसानों और चूहों दोनों में किया जा सकता है कि परीक्षण किया जाना चाहिए। दुर्भाग्य से, वर्तमान साहित्य में फेफड़ों के समारोह के कुछ प्ररूपी माप मनुष्य के लिए सीधे आवेदन कर सकते है। एक अपवाद नियमित तौर पर मनुष्यों में किया जाता है कि एक माप है जो कार्बन मोनोआक्साइड, के लिए diffusing क्षमता है। वर्तमान रिपोर्ट में, हम जल्दी और आसानी से चूहों में इस diffusing के क्षमता को मापने के लिए एक साधन का वर्णन है। प्रक्रिया एक एक मिनट गैस विश्लेषण समय के बाद एक anesthetized माउस में दरियाफ्त गैसों के साथ संक्षिप्त फेफड़ों मुद्रास्फीति, शामिल है। हम वातस्फीति, फाइब्रोसिस, गंभीर फेफड़ों की चोट, और इन्फ्लूएंजा और सहित कई फेफड़ों विकृतियों का पता लगाने के लिए इस विधि की क्षमता का परीक्षण कियाफंगल फेफड़ों में संक्रमण है, साथ ही युवा पिल्ले में निगरानी फेफड़ों परिपक्वता। परिणाम महत्वपूर्ण सभी फेफड़ों विकृतियों में कम हो जाती है, साथ ही फेफड़ों परिपक्वता के साथ diffusing के क्षमता में वृद्धि दिखा। फेफड़ों diffusing क्षमता की यह माप इस प्रकार मौजूदा वैकृत फेफड़ों के मॉडलों के अधिकांश के साथ प्ररूपी संरचनात्मक परिवर्तन का पता लगाने के लिए अपनी क्षमता के साथ व्यापक आवेदन किया है कि एक फेफड़े के कार्य परीक्षण प्रदान करता है।
Introduction
माउस अब फेफड़ों के रोगों की एक किस्म मॉडल इस्तेमाल किया प्राथमिक जानवर है। ऐसे विकृतियों underly कि तंत्र का अध्ययन करने के लिए, प्ररूपी विधियों यह वैकृत परिवर्तन यों कर सकते हैं की जरूरत है। वेंटिलेशन यांत्रिकी मापा जाता है जहां कई माउस अध्ययन कर रहे हैं हालांकि, इन मापों आम तौर पर सामान्य रूप से मानव में किया फेफड़े के कार्य के मानक के मूल्यांकन से संबंधित नहीं हैं। यह मानव रोग के लिए माउस मॉडल में परिणाम के अनुवाद की सुविधा हो सकती चूहों और मानव विषयों में बराबर माप प्रदर्शन करने की क्षमता है, क्योंकि दुर्भाग्यपूर्ण है।
मानव विषयों में सबसे आम है और आसानी से किए गए माप की एक कार्बन मोनोऑक्साइड (DLCO) 1,2 के लिए diffusing क्षमता है, लेकिन इस माप केवल शायद ही कभी माउस मॉडल में किया गया है। प्रक्रियाओं अक्सर बोझिल कर रहे हैं या अनुरोध कर सकते हैं क्योंकि यह 3-7 सूचित किया गया है, जहां उन अध्ययनों में, भाग में, कोई अनुवर्ती अध्ययन नहीं किया गया हैजटिल उपकरण uire। एक और दृष्टिकोण के प्रति जागरूक चूहों में सीओ प्रसार को मापने के लिए सक्षम होने का लाभ दिया है, जो एक स्थिर राज्य प्रणाली में एक सीओ rebreathing विधि का उपयोग करने के लिए है। हालांकि यह विधि बहुत बोझिल है, और परिणाम माउस का वेंटिलेशन के स्तर के रूप में अच्छी तरह से 2 हे और सीओ 2 सांद्रता 8,9 के साथ भिन्न हो सकते हैं। इन कठिनाइयों इसके कई फायदे के बावजूद, चूहों में फेफड़ों विकृतियों का पता लगाने की क्षमता diffusing के नियमित प्रयोग रोका गए लगते हैं।
चूहों में क्षमता diffusing की माप के साथ समस्याओं को दरकिनार करने के लिए, एक सरल साधन का ब्यौरा चूहों में यह उपाय करने के लिए हाल ही में 10 सूचित किया गया है। प्रक्रिया जल्दी पूरी प्रेरित गैस के बराबर मात्रा नमूने द्वारा पवित्र वायुकोशीय गैस के नमूने की कठिन समस्या समाप्त। एक बहुत प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य माप में इस प्रक्रिया का परिणाम है, देहात के एक मेजबान के प्रति संवेदनशील है कि कार्बन मोनोऑक्साइड (DFCO), के लिए प्रसार कारक करार दियाफेफड़ों फेनोटाइप में thologic बदलता है। (सीओ 9 / सीओ सी) / (NE 9 / पूर्वोत्तर ग), सी और नौ सबस्क्रिप्ट इंजेक्ट अंशांकन गैसों की सांद्रता और एक 9 सेकंड सांस पकड़ समय के बाद हटा दिया गैसों का उल्लेख कर जहां – DFCO इस प्रकार एक के रूप में गणना की है क्रमशः। DFCO 1 सभी सह का पूरा तेज दर्शाती है, और 0 सीओ का कोई तेज दर्शाती के साथ, 0 और 1 के बीच होती है, जो एक आयामरहित चर है।
इस प्रस्तुति में हम इस diffusing क्षमता माप कैसे बनाने के लिए दिखाने के लिए, और यह लगभग सभी वातस्फीति, फाइब्रोसिस, गंभीर फेफड़ों की चोट, और वायरल और फंगल संक्रमण सहित मौजूदा माउस फेफड़ों के रोग मॉडल, की में परिवर्तन करने के लिए दस्तावेज़ कैसे इस्तेमाल किया जा सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
वर्तमान काम में, हम माउस फेफड़ों की गैस का आदान प्रदान करने की क्षमता यों के लिए एक नया मीट्रिक परिभाषित किया। यह मीट्रिक diffusing क्षमता, वह यह है कि फेफड़ों का प्राथमिक कार्य है कि उपायों एक आम नैदानिक मा…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by NIH HL-10342
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. |
References
- Ogilvie, C. M., Forster, R. E., Blakemore, W. S., Morton, J. W. A standardized breath holding technique for the clinical measurement of the diffusing capacity of the lung for carbon monoxide. J Clin Invest. 36 (1 Pt 1), 1-17 (1957).
- Miller, A., Warshaw, R., Nezamis, J. Diffusing capacity and forced vital capacity in 5,003 asbestos-exposed workers: Relationships to interstitial fibrosis (ILO profusion score) and pleural thickening. Am J Ind Med. 56 (12), 1383-1393 (2013).
- Enelow, R. I., et al. Structural and functional consequences of alveolar cell recognition by CD8(+) T lymphocytes in experimental lung disease. J Clin Invest. 102 (9), 1653-1661 (1998).
- Hartsfield, C. L., Lipke, D., Lai, Y. L., Cohen, D. A., Gillespie, M. N. Pulmonary mechanical and immunologic dysfunction in a murine model of AIDS. Am J Physiol. 272 (4 Pt 1), 699-706 (1997).
- Wegner, C. D., et al. Intercellular adhesion molecule-1 contributes to pulmonary oxygen toxicity in mice: role of leukocytes revised. Lung. 170 (5), 267-279 (1992).
- Reinhard, C., et al. Inbred strain variation in lung function. Mamm Genome. 13 (8), 429-437 (2002).
- Sabo, J. P., Kimmel, E. C., Diamond, L. Effects of the Clara cell toxin, 4-ipomeanol, on pulmonary function in rats. J Appl Physiol. 54 (2), 337-344 (1983).
- Depledge, M. H. Respiration and lung function in the mouse, Mus musculus (with a note on mass exponents and respiratory variables). Respir Physiol. 60 (1), 83-94 (1985).
- Depledge, M. H., Collis, C. H., Barrett, A. A technique for measuring carbon monoxide uptake in mice. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 7 (4), 485-489 (1981).
- Fallica, J., Das, S., Horton, M. R., Mitzner, W. Application of Carbon Monoxide Diffusing Capacity in the Mouse Lung. J Appl Physiol. 110 (5), 1455-1459 (2011).
- Chaudhary, N., Datta, K., Askin, F. B., Staab, J. F., Marr, K. A. Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator regulates epithelial cell response to Aspergillus and resultant pulmonary inflammation. Am J Respir Crit Care Med. 185 (3), 301-310 (2012).
- Foster, W. M., Walters, D. M., Longphre, M., Macri, K., Miller, L. M. Methodology for the measurement of mucociliary function in the mouse by scintigraphy. J Appl Physiol. 90 (3), 1111-1117 (2001).
- Yildirim, A. O., et al. Palifermin induces alveolar maintenance programs in emphysematous mice. Am J Respir Crit Care Med. 181 (7), 705-717 (2010).
- Collins, S. L., Chan-Li, Y., Hallowell, R. W., Powell, J. D., Horton, M. R. Pulmonary vaccination as a novel treatment for lung fibrosis. PLoS One. 7 (2), e31299 (2012).
- Alessio, F. R., et al. CD4+CD25+Foxp3+ Tregs resolve experimental lung injury in mice and are present in humans with acute lung injury. J Clin Invest. 119 (10), 2898-2913 (2009).
- Martinez, F. J., et al. The clinical course of patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Ann Intern Med. 142 (12 Pt 1), 963-967 (2005).
- Zhou, L., et al. Correction of lethal intestinal defect in a mouse model of cystic fibrosis by human CFTR. Science. 266 (5191), 1705-1708 (1994).
