Here we present a protocol to simply and reliably measure the lung pressure-volume curve in mice, showing that it is sufficiently sensitive to detect phenotypic parenchymal changes in two common lung pathologies, pulmonary fibrosis and emphysema. This metric provides a means to quantify the lung’s structural changes with developing pathology.
최근 수십 년 동안 마우스가 폐 질환의 다양한 차 동물 모델이되고있다. 폐기종 또는 섬유증의 모델에서, 필수적인 표현형 변화는 가장 폐 탄성 변화의 측정에 의해 평가된다. 마우스에서 가장 이러한 병리를 특정 기본 메커니즘을 이해하기 위해서는 병리 현상을 반영 할 수있는 기능을 측정하는 데 필수적이다. 탄성을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있지만, 전형적인 방법은 전체 폐 용적의 압력 (PV)는 폐 곡선 볼륨의 전체 범위에 걸쳐 수행한다는 것이다. 이 측정은 거의 백년 거슬러 거의 모든 포유 동물 종으로부터 성인 폐에서 이루어진 것으로, 이러한 PV 곡선은 태아 폐 개발 폐 계면 활성제의 기능의 발견 및 이해에 중요한 역할을했다. 불행히도, 이러한 전체 PV 곡선들이 널리 macrosc에 유용한 정보를 제공 할 수 있다는 사실에도 불구하고, 마우스에서보고되지 않은폐의 구조적인 변화의 OPIC 효과. 폐 용적의 단지 부분적인 변화를 측정 PV 곡선 때때로보고되어 있지만, 절대 체적의 측정치없이 전체 PV 곡선의 비선형 특성을 해석하는 이러한 부분들 매우 어렵게 만든다. 본 연구에서는 총 PV 곡선을 측정하는 표준화 된 방법을 설명합니다. 우리는 다음 두 가지 일반적인 폐 병변, 폐기종 및 섬유증 마우스 폐 구조의 변화를 감지하는이 곡선의 능력을 시험 하였다. 결과는 이러한 병리와 예상 구조적 변화와 일치하는 여러 변수에 큰 변화를 보였다. 마우스에서 폐 PV 곡선이 측정은 시간이 지남에 따라서, 병태 생리 학적 변화 및 치료 방법의 효과 전위의 진행을 모니터링하는 간단한 수단을 제공한다.
이제 마우스 폐 질환의 다양한 일차 동물 모델이다. 폐기종 또는 섬유증의 모델에서, 필수적인 표현형 변화는 가장 폐 탄성의 변화를 측정함으로써 평가된다. 탄성을 측정하는 방법은 여러 가지가 있겠지만, 고전적인 방법은 그 총 폐 용량 (TLC)에 잔여 볼륨 (RV)에서 측정 된 전체 압력 – 볼륨 (PV) 곡선. 이 측정은 거의 백년 1-3 거슬러 올라가는 거의 모든 포유류에서 성인 폐에 만들어졌다. 이러한 PV 곡선 태아 폐 개발 4-7 폐 계면 활성제의 기능의 발견 및 이해에 중요한 역할을했다. 폐의 표현형의 측정치로 PV 곡선의 중요성에도 불구하고,이 측정을 수행 할 수있는 표준화 된 방법이 없었다. 그것은 팽창 및 이산 단계와 폐 (각 후 평형에 대한 변수 대기 시간)을 배출하기 또는 펌프를 간단하게 수행되었음을지속적으로 팽창하고 폐를 수축 할 수 있습니다. PV 곡선들은 제로 및 일부 사용자 정의 폐활량 사이의 체적 범위에서 수행되지만 다른 실험실에 의해보고 된 각 압력 볼륨 루프의 지속 시간은 5.6 시간 (2)에 몇 초 (8)로부터 변화, 매우 변수였다. 일부 연구자들은 정적 또는 quasistatic 등이 총 폐 PV 곡선을 참조하지만, 이러한 작은 통찰력을 제공 질적이며, 그들은 여기에 사용되지 않습니다. 또한, PV 곡선 널리이 폐에서의 구조적 변화의 거시적 효과에 관한 유용한 정보를 제공 할 수 있다는 사실에도 불구하고, 마우스에서보고되지 않았다.
몇 가지 문제가 포함 PV 곡선 획득의 가변성에 성공 : 인플레이션과 디플레이션 1) 비율; 2) 인플레이션과 디플레이션에 대한 압력 여행; 3) 수단은 절대 폐 량 측정을 결정한다. 여기에 방법 존재에서, 3 ㎖의 속도 / 분 compromis로 선정되었다대규모 코호트 연구 특히, 측정 비실용적로서 전자, 너무 짧게있는 것은 통풍 너무 느린하지와 관련된 동적 탄성을 반영합니다. C57BL / 6 마우스의 건강한 공칭 전체 폐 용량 1.2 ㎖의 9 정도이기 때문에,이 속도는 전형적으로는 두 개의 완전한 PV는 약 1.5 분에서 수행 될 수 있도록 폐쇄 루프.
PV 곡선이보고 된 확장 된 문헌에서 사용 피크 인플레이션 압력은 40 센티미터 H 2 O로 낮은 20에서 다양한 매우 변수왔다 이 변동의 일부는 종에 관련 될 수 있지만, PV 곡선의 상한 압력 한계를 설정하는 기본 목표 총 폐활량 (TLC) 또는 최대 폐 용적 폐 팽창한다. 인간의 TLC는 개인이 만들 수있는 최대한의 자발적인 노력에 의해 정의된다, 그러나 불행하게도이 모든 동물 모델에서 중복 될 수 없다. 따라서, 실험 PV 곡선의 최대 볼륨을 억제하다임의로 연구자가 설정 한 최대 압력에 의해 채굴. 목표는 PV 곡선이 평탄 압력을 설정할 수 있지만, 불행히도 포유류 폐 PV 곡선의 팽창 사지 결코 평탄한. 그래서 대부분의 연구자들은 일반적으로 인플레이션 곡선이 실질적으로 평평하게 시작 압력, 30cm의 H 2 O를 설정 마우스 그러나 PV 곡선은 팽창 사지 이중 혹으로 더 복잡하며,이 팽창 사지 종종 여전히 30cm의 H 2 O (10)에서 급격하게 상승되는 경우, 그래서 30 대 좋은 종점 아니다 PV 곡선. 이러한 이유로, 우리는 우리가 검토 한 모든 균주의 팽창 사지가 평평하게 시작하는 압력이 마우스 PV 곡선의 압력 한계, 같은 35cm의 H 2 O를 사용합니다.
PV 곡선 자체가 매우 비선형이기 때문에, PV 루프의 외관은 곡선이 어디서 시작 부피에 의존 할 것이다. 일부 상용 팬은 F에서 시작하여, 사용자가 큰 PV 루프를 수행 할 수RC하지만 FRC 볼륨이 미지 인 경우, 이들 변경 단순히 볼륨 개시까지 변화로부터 발생할 수 있기 때문에, 임의의 병리와 같은 PV 곡선의 변화를 해석하는 것은 불가능하고, 폐하지 구조적 변화. 따라서 절대 볼륨 측정하지 않고, PV 곡선을 해석하고, 따라서 작은 유틸리티가 거의 불가능하다. 폐 볼륨을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다,하지만, 이들은 종종 복잡하고 특별한 장비가 필요합니다. 여기에 설명 된 간단한 방법으로, PV 곡선은 생체 내 가스 제거 과정을 거친 후 제로 볼륨에서 시작한다.
요약하면, 본 논문에서는 마우스의 폐에서 폐 PV 곡선 측정을 표준화하기위한 간단한 방법을 설명하고, 폐 구조에 연결되어있는이 곡선으로부터 계산 될 수있는 몇 가지 지표를 정의합니다. PV 곡선 따라서 통신과 마우스에서 표현형의 구조적인 변화를 감지 할 수있는 직접 응용 프로그램이있는 폐 기능 검사를 제공합니다폐기종 및 섬유증과 같은 폐 병리에.
본 논문에서는 간단한 재현 방법은 마우스의 표현형 폐 탄성, 전체 폐 PV 곡선의 고전적인 방법을 측정하는 기술되었다. 이러한 곡선은 폐 계면 활성제의 발견과 폐 안정성을 제공의 중요성에 쓸모 있었다. 여기가 PV 곡선 성인 마우스 폐에서 폐 탄성 관련된 여러 변수를 측정하는 수단을 제공하기에 유용한 방법을 도시한다. 마우스 폐의 병리학 적 변화를 생성하기 위해 일반적으로 사용되는 두 ?…
The authors have nothing to disclose.
This work has been supported by NIH HL-1034.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Syringe Pump | Harvard Apparatus | 55-2226 | Infuse/Withdraw syringe pump |
Pump 22 Reversing Switch | Harvard Apparatus | 552217 | included with pump |
Linear displacement transformer | Trans-Tek, Inc. | 0244-0000 | |
5 mL glass syringe | Becton Dickenson | Several other possible vendors | |
Digital recorder | ADInstruments | PL3504 | Several other possible vendors |
Bridge Amp Signal Conditioner | ADInstruments | FE221 | |
Gas tank,100% oxygen | Airgas, Inc | Any supplier or hospital source will work | |
Pressure Transducer – 0-1psi millivolt output | Omega Engineering | PX-137 | Range: ≈0-60 cmH2O |