Phénotypage Souris fonction pulmonaire<em> In Vivo</em> Avec le Capacité diffusion pulmonaire
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
La souris est maintenant l'animal primaire utilisé pour modéliser une variété de maladies pulmonaires. Pour étudier les mécanismes qui sous-tendent ces pathologies, les méthodes phénotypiques sont nécessaires qui peuvent quantifier les changements pathologiques. En outre, de fournir la pertinence de translation les modèles de souris, de telles mesures devraient être des tests qui peuvent facilement être faites chez les humains et les souris. Malheureusement, dans la littérature actuelle quelques mesures phénotypiques de la fonction pulmonaire ont une application directe pour l'homme. Une exception est la capacité de diffusion du monoxyde de carbone, qui est une mesure qui se fait couramment chez l'homme. Dans le présent rapport, nous décrivons un moyen de mesurer rapidement et simplement cette capacité de diffusion chez les souris. La procédure implique une brève inflation des poumons avec un gaz témoin dans une souris anesthésiée, suivie d'un temps d'analyse des gaz 1 min. Nous avons testé la capacité de cette méthode pour détecter plusieurs pathologies pulmonaires, y compris l'emphysème, la fibrose, une lésion pulmonaire aiguë et de la grippe etinfections pulmonaires fongiques, ainsi que la surveillance maturation pulmonaire chez les jeunes chiots. Les résultats montrent une diminution significative dans toutes les pathologies du poumon, ainsi que l'augmentation de la capacité de diffusion de la maturation pulmonaire. Cette mesure de la capacité de diffusion du poumon fournit donc un test de la fonction pulmonaire qui a une large application avec sa capacité à détecter des changements structurels phénotypiques avec la plupart des modèles pulmonaires pathologiques existants.
Introduction
La souris est maintenant l'animal primaire utilisé pour modéliser une variété de maladies pulmonaires. Pour étudier les mécanismes qui sous-tendent ces pathologies, les méthodes phénotypiques sont nécessaires qui peuvent quantifier les changements pathologiques il. Bien qu'il existe de nombreuses études sur les souris où la mécanique de ventilation sont mesurés, ces mesures sont généralement sans rapport avec les évaluations standard de la fonction pulmonaire chez l'homme fait normalement. Ce est malheureux, car la capacité d'effectuer des mesures équivalentes dans les souris et les sujets humains peut faciliter la traduction des résultats dans des modèles murins de maladies humaines.
Une des mesures les plus communs et facilement faites sur des sujets humains est la capacité de diffusion du monoxyde de carbone (DLCO) 1,2, mais cette mesure n'a que rarement été fait dans les modèles de souris. Dans les études où il a été rapporté 3-7, il ya eu aucune étude de suivi, en partie parce que les procédures sont souvent lourds ou peuvent REQUIRE équipements complexes. Une autre approche consiste à utiliser une méthode de CO réinspiration dans un système de l'état d'équilibre, qui a l'avantage d'être capable de mesurer la diffusion de CO chez des souris conscientes. Cependant cette méthode est très lourd, et les résultats peuvent varier avec le niveau de la ventilation de la souris ainsi que O 2 et CO 2 concentrations 8,9. Ces difficultés semblent avoir empêché l'utilisation systématique de la capacité de diffusion pour détecter des pathologies pulmonaires chez la souris, en dépit de ses nombreux avantages.
Pour contourner les problèmes de mesure de la capacité de diffusion chez les souris, les détails d'un moyen simple de mesurer dans des souris ont été récemment rapporté 10. La procédure élimine le difficile problème de prélèvement des gaz alvéolaire non contaminée par échantillonnage rapidement un volume égal à l'ensemble du gaz inspiré. Ce procédé aboutit à une mesure très reproductible, appelée coefficient de diffusion pour le monoxyde de carbone (DFCO), qui est sensible à un hôte de pathologic changements dans le phénotype du poumon. Le DFCO est donc calculé comme 1 – (CO 9 / CO c) / (Ne 9 / Ne c), où le c et 9 indices se rapportent aux concentrations des gaz d'étalonnage injectés et les gaz retirés après un temps d'apnée 9 sec, respectivement. DFCO est une variable sans dimension, qui varie entre 0 et 1, avec une réflexion absorption complète de tous CO, 0 et reflétant pas l'absorption de CO.
Dans cette présentation, nous montrons comment faire cette mesure de la capacité de diffusion, et comment il peut être utilisé pour documenter les changements dans presque tous les modèles de maladies pulmonaires de la souris existants, y compris l'emphysème, la fibrose, une lésion pulmonaire aiguë et les infections virales et fongiques.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans le présent travail, nous avons défini une nouvelle mesure pour quantifier la capacité des poumons de souris de gaz échanger. Cette métrique est analogue à la capacité de diffusion, une mesure clinique courant qui mesure la fonction primaire du poumon, ce est-à sa capacité à échanger des gaz. La capacité de diffusion est la seule mesure fonctionnelle du poumon qui peut être fait facilement et rapidement chez les souris et les humains. Pour la détection de la maladie du poumon chez la souris, un objecti…
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. |
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