Summary

Caractérisation des isolés, ventilés et instrumentés poumons de souris perfusées avec un flux pulsatile

Published: April 29, 2011
doi:

Summary

Le protocole suivant décrit le processus d'isolement, de ventilation et d'instrumenter les poumons de souris pour mesurer stable ou pulsatile vasculaire pulmonaire pression-débit des relations afin de quantifier les effets de la circulation sanguine, circulation de l'air, les changements des voies aériennes et sur les modifications vasculaires postcharge ventriculaire droite.

Abstract

Les isolés, ventilés et instrumentés préparation des poumons de souris permet constante et pulsatile vasculaire pulmonaire pression-débit relations pour être mesurée avec un contrôle indépendant sur le débit artériel pulmonaire, forme d'onde de débit, pression des voies aériennes et de la pression auriculaire gauche. La résistance vasculaire pulmonaire est calculé en fonction multi-point, une pression constante des flux courbes; impédance vasculaire pulmonaire est calculée à partir pulsatile pression-débit courbes obtenues lors d'une gamme de fréquences. Comme maintenant reconnu cliniquement, l'impédance est une mesure supérieure de la postcharge ventriculaire droite que la résistance parce qu'il inclut les effets de la compliance vasculaire, qui ne sont pas négligeables, en particulier dans la circulation pulmonaire. Trois paramètres importants de l'impédance – le zéro hertz impédance Z 0, l'impédance caractéristique Z, C et l'indice de réflexion des ondes R W – donnent un aperçu de distale artérielle transversale superficie disponible pour l'écoulement, la rigidité artérielle proximale et l'impédance amont-aval décalage, respectivement. Tous les résultats obtenus dans les régions isolées, ventilées et perfusées poumons sont indépendants de ton système nerveux sympathique, l'état du volume et les effets de l'anesthésie. Nous avons utilisé cette technique pour quantifier l'impact de l'embolie pulmonaire et de l'hypoxie chronique sur la résistance et l'impédance, et de différencier les sites d'action (c.-à-proximale distale vs) d'agents vasoactifs et de la maladie en utilisant la pression de la dépendance de Z C. En outre, lorsque ces techniques sont utilisées avec les poumons des souches génétiquement modifiées de la souris, les effets de défauts au niveau moléculaire sur la structure et la fonction vasculaire pulmonaire peut être déterminée.

Protocol

Dans ce protocole, nous démontrons une isolés, aérés, la préparation perfusé des poumons de souris qui a déjà été utilisé pour quantifier l'impact de l'embolie pulmonaire et de l'hypoxie chronique sur pulsatile vasculaire pulmonaire pression-débit relations (Tuchscherer, Webster et Chesler, 2006; Tuchscherer et al ., 2007). En bref, les poumons de souris sont chirurgicalement isolés de tissus environnants, placé dans une chambre chauffée (IL-1; Harvard Apparatus, Holliston, MA) et ventilé (ve…

Discussion

Les étapes critiques dans la chirurgie

Il est essentiel que l'on prend soin lors de la coupe de la cage thoracique loin dans les poumons. Les poumons doivent être complètement dégagées et sans entraves par les tissus environnants pendant l'inflation mais pas endommagés pendant le processus d'isolement. L'utilisation d'un objet plat comme la partie arrière de la pince peut être utilisée pour maintenir les poumons loin de la paroi thoracique afin qu'il y ait une v…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Cette recherche a été financée par le National Institutes of Health octroi R01HL086939 (CCN).

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
1 ml syringe   Fisher Sci 14-829-10F  
10 ml syringe   Fisher Sci 14-823-2A  
60 ml syringe   Fisher Sci 13-689-8  
RPMI with GLN 6/PK   Fisher Sci MT10040CV  
Bottle Top Filters   Fisher Sci 09-761-57  
Ficoll PM 70   Sigma-Aldrich F2878-100g  
Heparin   Sigma-Aldrich    
Y27632   Sigma-Aldrich Y0503  
Angled Ball Iris scissors   Fine Science Tools 14109-09  
Vannas Spring Scissors – 4mm Blades   Fine Science Tools 15018-10  
Fine Iris Scissors – straight   Fine Science Tools 14106-09  
Dumont #5/45 Forceps   Fine Science Tools 11251-35  
Dumont Medical Biology Forceps   Fine Science Tools 11254-20  
Lauda E100 ECO-line 003   VWR Comparable to Lauda-Brinkmann E-103, 62400-922  
IL-1 Isolated perfused mouse lung system   Harvard Apparatus 739904  
Blood Pressure Transducer P75 for PLUGSYS Module   Harvard Apparatus 730020  
TS410 Flow Modules   Transonic TS410  
ME 4 PXN Precision PXN Inline Flowsensors   Transonic ME 4 PXN  
Cole-Parmer Multi-Syringe Pumps   Cole-Parmer EW-74900-20  
Nembutal 50MG/ML 20ML Vial   Amatheon    

References

  1. Pace, J. Sympathetic control of pulmonary vascular impedance in anesthetized dogs. Circ Res. 29, 555-568 (1971).
  2. Ewalenko, P., Stefanidis, C., Holoye, A., Brimioulle, S., Naeije, R. Pulmonary vascular impedance vs. resistance in hypoxic and hyperoxic dogs: effects of propofol and isoflurane. J Appl Physiol. 74, 2188-2193 (1993).
  3. Nichols, W. W., O’Rourke, M. F., Hartley, C., McDonald, D. A. . McDonald’s blood flow in arteries : theoretical, experimental, and clinical principles. , (2005).
  4. Tuchscherer, H. A., Webster, E. B., Chesler, N. C. Pulmonary Vascular Resistance and Impedance in Isolated Mouse Lungs: Effects of Pulmonary Emboli. Annals of Biomedical Engineering. 34, 660-668 (2006).
  5. Tuchscherer, H. A., Vanderpool, R. R., Chesler, N. C. Pulmonary vascular remodeling in isolated mouse lungs: Effects on pulsatile pressure-flow relationships. Journal of Biomechanics. 40, 993-1001 (2007).
  6. Vanderpool, R., Naeije, R., Chesler, N. Impedance in Isolated Mouse Lungs for the Determination of Site of Action of Vasoactive Agents and Disease. Ann Biomed Eng. , (2010).
  7. Vanderpool, R., Kim, A., Molthen, R., Chesler, N. Effects of acute rho kinase inhibition on chronic hypoxia-induced changes in proximal and distal pulmonary arterial structure and function. Journal of Applied Physiology. , (2010).
  8. El-Bizri, N. Smooth muscle protein 22alpha-mediated patchy deletion of Bmpr1a impairs cardiac contractility but protects against pulmonary vascular remodeling. Circ Res. 102, 380-388 (2008).
  9. Champion, H., Michelakis, E., Hassoun, P. Comprehensive invasive and noninvasive approach to the right ventricle-pulmonary circulation unit: state of the art and clinical and research implications. Circulation. 120, 992-1007 (2009).
  10. Gan, C. Noninvasively assessed pulmonary artery stiffness predicts mortality in pulmonary arterial hypertension. Chest. 132, 1906-1912 (2007).
  11. Mahapatra, S., Nishimura, R., Sorajja, P., Cha, S., McGoon, M. Relationship of pulmonary arterial capacitance and mortality in idiopathic pulmonary arterial hypertension. J Am Coll Cardiol. 47, 799-803 (2006).
  12. Bogaard, H. Chronic pulmonary artery pressure elevation is insufficient to explain right heart failure. Circulation. 120, 1951-1960 (2009).

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Cite This Article
Vanderpool, R. R., Chesler, N. C. Characterization of the Isolated, Ventilated, and Instrumented Mouse Lung Perfused with Pulsatile Flow. J. Vis. Exp. (50), e2690, doi:10.3791/2690 (2011).

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