非拘束的な圧膜検査を通じた老化マウスの呼吸パターンの取得方法
Summary
非拘束的な気圧胸膜造影は、目覚めたマウスの呼吸パターンを定量化するために使用される。標準化されたプロトコルの下の15のセグメントは、静かな呼吸の延長持続時間と同様の値を表示することを示しています。この方法論はまた、チャンバーの最初の1時間の間に無呼吸および拡張呼吸の定量化を可能にする。
Abstract
非拘束気圧プレチスモグラフィー(UBP)は、呼吸頻度、潮量、および微小換気が日常的に報告されているマウスの呼吸パターンを定量化する方法である。さらに、中央無呼吸や拡張呼吸の存在を含む呼吸の神経出力に関する情報を収集することができます。UBPにとって重要な考慮事項は、呼吸困難への対応を解明するために、不安な行動や活動的な行動の影響を最小限に抑えた呼吸セグメントを得ることだ。ここでは、静かな呼吸のより長い発作を待つことに匹敵する、老化したマウスで短く静かなベースラインを得ることを可能にするプロトコルを提示する。マウスの一部の株がますます興奮または不安であり、静かな呼吸のより長い期間が合理的な時間枠内に達成されない可能性があるため、より短い時間セグメントの使用は貴重です。生後22か月のマウスをUBPチャンバーに配置し、60~120分の間の静かな呼吸セグメントを、獲得までに2〜3時間かかった10分の静かな呼吸期間と比較しました。また、静かな呼吸セグメントの前に、30分の慣れ親しんだ期間に続いて、中央無呼吸と拡張呼吸の数を得ました。静かな呼吸の10分は、はるかに短い15の持続時間を使用することに匹敵することを示しています。さらに、これらの15の静かな呼吸セグメントに至るまでの時間は、中央起源の無呼吸に関するデータを収集するために使用することができます。このプロトコルは、研究者が一定の時間で呼吸パターンデータを収集することを可能にし、興奮性行動の増加量を示す可能性のあるマウスに対して静かなベースライン対策を実現可能にする。UBPの方法論自体は、呼吸パターンデータを収集するための有用かつ非侵襲的な方法を提供し、マウスをいくつかの時間ポイントにわたってテストすることを可能にする。
Introduction
UBP は、呼吸パターン1、2、3,、4の評価に共通する手法です。,この方法では、マウスは、メインチャンバー(動物が収容されている場所)と参照チャンバーの間の圧力差が気胸管を通して濾過されて値を得る閉じたチャンバーに配置される。結果として生じるUBPのセットアップは非侵襲的で拘束されず、麻酔または外科の必要性なしで呼吸の処置を査定することを可能にする。さらに、この手法は、同じマウスでの複数の測定を必要とする研究に適しています。呼吸頻度、潮量、微小換気などの変数は、単一の試行中またはいくつかの試行の間に、この方法で定量化することができます。全身UBPはまたピーク流れおよび呼吸周期の持続時間の測定を提供する。これらのパラメータは、一緒に呼吸のパターンを定量化します。記録された呼吸痕はまたデータを確認し、一定期間内に表示される中央無呼吸の数を数えることを可能にする。このカウントは、呼吸のパターンにおける他の変化を測定するために、潮量および吸気時間の分析と一緒に使用することができる。
肺生理学的パラメータの直接評価のためにいくつかの非侵襲的なプレチスモグラフィー技術が存在するが、全身UBPは、マウスへの最小限の過度のストレスで呼吸機能をスクリーニングする方法を可能にする。逆流性流れ対策を利用し、非侵襲的でもあるヘッドアウトプレチスモグラフィーは、他の多くのタイプのプレチスモグラフィー(例えば、二重房胸膜造影)と同様に拘束に依存する。これらの方法は、気道応答性5を測定するためにげっ歯類モデルで使用されているが、首輪または小さな拘束チューブの使用は、マウス(対他の種)を慣れて休息レベルに呼吸を戻すために長くかかる可能性がある。
最適な空気呼吸セグメントを得ることは、ベースライン比較の重要な考慮事項です。市販のプレチスモグラフィーシステムの使用が増加し、多くの研究室で呼吸パターンデータの収集が可能になります。重要なことに、呼吸パターンは、特にマウスの採取期間を通して可変である。そうは言うが、実験者の訓練レベルが結果を混乱させないようにする手段として、ベースライン分析を標準化する必要がある。空気呼吸セグメントを収集する方法は数多くあり、実験計画間の変動の1つの領域として機能します。1 つの例としては、チャンバー1内で事前に定義された時間のセットに従って、最後の 10 ~ 30 分のデータを平均化する方法が含まれます。後者は、達成するために2〜3時間かかることがあり、場合によっては、マウスが十分に長く落ち着いていない場合、試練を放棄する必要があるかもしれません。この懸念は、観察された行動がより不安で興奮性の高いマウスの株に対する特に重要な考慮事項である7。これらのマウスは、チャンバー環境に適応するのに時間がかかり、短い時間のバーストのためにのみ落ち着いている可能性があります。ベースライン収集に費やす時間を制限することで、各マウスのチャンバー時間を標準化します。
実験者は、マウスの安静時の動作値を包含する適切なベースラインを取得するが、タイムリーに発生することも重要です。したがって、このレポートの目的は、マウスの呼吸パラメータの短い静かなベースライン値を取得するために使用される方法の説明を提供することです。さらに、無呼吸と拡張呼吸は、チャンバーの最初の1時間の間に定量化することができることを報告する。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルは、マウスの静かな呼吸ベースラインに関する情報を提供するだけでなく、中央無呼吸および拡張呼吸に関するデータを収集する。代表的な結果は、10分の静かなベースラインが、古いマウスのコホートに対する平均4つの15 sの発作と比較して同様の呼吸パターンを有することを示している。重要なことに、15の試合は統計的に異なっていないし、これらのグループは、Leveneの?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、アンジェラ・ル、サラ・ルビー、マリサ・ミッキーが動物のコロニーを維持してくれたことに感謝したいと考えています。この研究は、1R15 HD076379(L.R.D.)、3R15 HD076379(CNRをサポートするL.R.D.)、マクデヴィット自然科学学部研究員(BEE)によって資金提供されました。
Materials
| Carbon Dioxide Analyzer | AEI Technologies | CD-3A | |
| Carbon Dioxide Sensor | AEI Technologies | P-61B | |
| Computer | must be compliant with Ponemah requirements | ||
| Drierite beads | PermaPure LLC | DM-AR | |
| Flow Control | AEI Technologies | R-1 | vacuum |
| Flowmeter | TSI | 4100 | need one per chamber and one for vacuum |
| Gas Mixer | MCQ Instruments | GB-103 | |
| Gas Tanks | Haun | 100% oxygen, 100% carbon dioxide, 100% nitrogen – food grade, or pre-mixed tanks for nomal room air and gas challenges | |
| Oxygen Analyzer | AEI Technologies | S-3A | |
| Oxygen Sensor | AEI Technologies | N-22M | |
| Polyurethane Tubing | SMC | TUS 0604 Y-20 | |
| Ponemah Software | DSI | ||
| Small Rodent Chamber | Buxco/DSI | ||
| Thermometer (LifeChip System) | Destron-Fearing | any type of thermometer to take accurate body temperatures is appropriate, but the use of implantable chips allows for minimal disturbance to animal for taking several body temperature measurements while the animal is still in the UBP chamber | |
| Transducers | Validyne | DP45 | need one per chamber |
| Whole Body Plethysmography System | Data Science International (DSI) | Includes ACQ-7700, pressure/temperature probes, etc. |
References
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