This work has been supported by NIH HL-1034.

Le Comité de protection et d&#39;utilisation des animaux de l&#39;Université Johns Hopkins a approuvé tous les protocoles d&#39;animaux. 1. Équipement Le système composite mis en place, prêt à mesurer la courbe de PV est illustrée à la figure 1. <ol><li> Mesure de volume: <ol><li> Générer un taux constant de gonflage et de dégonflage en utilisant une pompe à seringue avec un commutateur qui permet à l&#39;utilisateur d&#39;inverser rapidement la pompe après avoir atteint les limites de pression. Pour les courbes souris PV, utiliser une seringue de 5 ml en verre très légèrement graissée avec le volume initial (avant inflation) fixé à 3 ml d&#39;air. 3 ml est suffisamment grande pour mesurer les volumes dans presque toutes les courbes souris PV. </li><li> Mesurer le volume refoulé par la pompe par la fixation d&#39;un transformateur différentiel linéaire au boîtier de pompe, avec une tige de petit capteur relié au piston de la seringue en mouvement. REMARQUE: Un des moyens empiriques pour corriger la compression de gaz dans le système sont décrits dans le cu PVsection d&#39;enregistrement de rve. </li></ol></li><li> Mesure de pression: <ol><li> Utilisez une jauge de pression peu coûteux standard avec une gamme de 0-60 cm H 2 O (0-1 PSI). </li></ol></li><li> Enregistrement mesure: <ol><li> Pour enregistrer la courbe PV utiliser ne importe quel enregistreur numérique avec des capacités XY (par exemple, PowerLab). Régler un canal pour enregistrer le signal de volume corrigé et un autre canal pour enregistrer la pression transpulmonaire (PTP), afin de représenter graphiquement la courbe PV. Utiliser un préamplificateur de pont qui relie à la Powerlab principal pour mesurer la pression. Calibrer le canal de pression de 0 à 40 cm H 2 O, et calibrer le volume du canal 0-3 ml. </li></ol></li></ol> 2. Correction pour la compression du gaz Remarque: Ce est une première étape critique dans la mise en place, depuis que la pression augmente, les baisses de volume de gaz, et donc le volume d&#39;air délivré à la souris sera de moins en moins que le déplacement de la syrInge baril. <ol><li> Fermer le robinet qui reliera le système de PV aux poumons, donc pas de gaz peut quitter le système. Lancer la perfusion et observer si le canal de volume corrigé sur l&#39;enregistreur montre des changements mesurables que la pression augmente à environ 40 cm H 2 O. Si oui, alors que correcte dans les prochaines étapes. <ol><li> Corriger pour la compression du gaz de manière empirique en soustrayant de la mesure piston de déplacement (ce est à dire, le volume non corrigé) d&#39;un terme proportionnel à la pression de gonflage. Pour ce faire, sur un canal de Powerlab (appelée Vc) pour afficher le signal de volume moins une fois et coefficient de la pression. </li><li> Déterminer le coefficient dans l&#39;équation. Tout d&#39;abord, faire une estimation initiale, tournez le tableau enregistrement sur et démarrer la pompe. Depuis le tube de l&#39;inflation est scellé, régler le coefficient multiplicateur de pression pour faire le canal VC Lire zéro la pression monte de 0 à 40 cm H 2 O. Se il monte ou descend, il suffit de régler le facteur de correction jusqu&#39;à ce qu&#39;ilreste à plat sur cette plage de pression. Ce facteur de correction est toujours la même, si les mêmes 3 ml à partir du volume dans la seringue ne est pas modifiée. </li></ol></li></ol> 3. essais expérimentaux chez la souris <ol><li> Procédure pour la mesure de la courbe PV chez la souris. Tous les protocoles d&#39;animaux ont été approuvés par le Comité des soins et de l&#39;utilisation des animaux de l&#39;Université Johns Hopkins. <ol><li> Anesthésier la souris (C57BL / 6 à 6-12 semaines d&#39;âge) avec la kétamine (90 mg / kg) et de xylazine (15 mg / kg), et de confirmer l&#39;anesthésie par l&#39;absence de mouvement réflexe. Remarque: La courbe de PV peut être complété en souris anesthésiées en moins de 10 min et est une procédure terminal. </li><li> Tracheostomize la souris avec une aiguille 18 G de stub canule. Pour ce faire, en faisant une petite incision dans la peau recouvrant la trachée, la localisation de la trachée, puis en faisant une petite fente dans la trachée, où l&#39;aiguille de talon peut être inséré. Fixez la canule en attachant avec un fil. </li><li> Autoriser les souris de respirer une00% d&#39;oxygène pendant au moins 4 minutes. Cela peut être par l&#39;intermédiaire de la respiration spontanée d&#39;un sac ou d&#39;un ventilateur fixé nominalement avec un volume courant de 0,2 ml à 150 respirations / min. </li><li> Fermez la canule trachéale et permettre 3-4 min pour la souris pour absorber tout l&#39;oxygène. Cette procédure d&#39;absorption d&#39;oxygène résulte de la mort des animaux et dans un dégazage à peu près complet de la 11 poumon. Confirmation du décès de la souris par la mesure de la cessation du rythme cardiaque avec des électrodes d&#39;ECG ou une observation directe. </li><li> Une fois le dégazage du poumon est terminée et le volume pulmonaire est nulle, commencer à gonfler les poumons avec de l&#39;air de la chambre de la pompe à seringue à un débit de 3 ml / min. Surveiller la trace de pression sur l&#39;enregistreur numérique, et quand il atteint 35 cm H 2 O, inverser la pompe. </li><li> Suivez la courbe de la déflation que la pression atteint 10 cm H 2 O négatif, époque à laquelle les voies aériennes se sont effondrés, emprisonner de l&#39;air dans les alvéoles prévenir toute nouvelle réduction du volume. Annuler immédiatement til pompe à nouveau, permettant le poumon pour regonfler les voies respiratoires effondrés ouvrir. Cette ouverture est normalement hétérogène apparente par la bruyante regardant membre de l&#39;inflation à la première partie de cette 2e inflation. </li><li> Lorsque la pression atteint de nouveau 35 cm H 2 O, inverser le sens de la pompe, et de continuer à dégonfler le poumon jusqu&#39;à ce que cette 2ème branche de la déflation atteint 0 cm H 2 O. Puis arrêter la pompe. </li><li> Voir le dossier de tableau PowerLab de pression et le débit et la courbe de PV. Puis d&#39;analyser la courbe de PV pour détecter les changements phénotypiques dans le parenchyme pulmonaire qui se produisent avec différentes pathologies pulmonaires. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Neergaard, K. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neue+Auffasungen+&#252;ber+einn+Grundbergriff+der+Atemtechnik.+Die+Retraktionskraft+der+unge,+abhangig+von+den+Oberflachenspannung+in+den+Alveolen.+(New+interpretations+of+basic+concepts+of+respiratory+mechanics.+Correlation+of+pulmonary+recoil+force+with+surface+tension+in+the+alveoli.).">Neue Auffasungen &#252;ber einn Grundbergriff der Atemtechnik. Die Retraktionskraft der unge, abhangig von den Oberflachenspannung in den Alveolen. (New interpretations of basic concepts of respiratory mechanics. Correlation of pulmonary recoil force with surface tension in the alveoli.).</a> Zeitschrift Fur Gesamte Experi Medizin. 66, 373-394 (1929).</li><li>Hildebrandt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure-volume+data+of+cat+lung+interpreted+by+a+plastoelastic,+linear+viscoelastic+model.">Pressure-volume data of cat lung interpreted by a plastoelastic, linear viscoelastic model.</a> J. Appl. Physiol. 28, 365-372 (1970).</li><li>Hoppin, F. G., Hildebrandt, J., West, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bioengineering Aspects of the Lung. , 83-162 (1977).</li><li>Avery, M. E., Mead, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+properties+in+relation+to+atelectasis+and+hyaline+membrane+disease).">Surface properties in relation to atelectasis and hyaline membrane disease).</a> AMA. J. Dis. Child. 97, 517-523 (1959).</li><li>Clements, J. A., Hustead, R. F., Johnson, R. P., Gribetz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+surface+tension+and+alveolar+stability.">Pulmonary surface tension and alveolar stability.</a> Tech Rep CRDLR US Army Chem. Res. Dev. Lab. 3052, 1-24 (1961).</li><li>Radford, E. P., Remington, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Tissue Elasticity. , 177-190 (1957).</li><li>Mitzner, W., Johnson, J. W. C., Scott, R., London, W. T., Palmer, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+betamethasone+on+the+pressure-volume+relationship+of+fetal+rhesus+monkey+lung.">Effect of betamethasone on the pressure-volume relationship of fetal rhesus monkey lung.</a> Journal of Applied Physiology. 47, 377-382 (1979).</li><li>Smaldone, G. C., Mitzner, W., Itoh, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+alveolar+recruitment+in+lung+inflation:+Influence+on+pressure-volume+hysteresis.">The role of alveolar recruitment in lung inflation: Influence on pressure-volume hysteresis.</a> Journal of Applied Physiology. 55, 1321-1332 (1983).</li><li>Tankersley, C. G., Rabold, R., Mitzner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+lung+mechanics+are+genetically+determined+in+inbred+murine+strains.">Differential lung mechanics are genetically determined in inbred murine strains.</a> Journal of Applied Physiology. 86, 1764-1769 (1999).</li><li>Soutiere, S. E., Mitzner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+defining+total+lung+capacity+in+the+mouse.">On defining total lung capacity in the mouse.</a> J. Appl. Physiol. 96, 1658-1664 (2004).</li><li>Stengel, P. W., Frazer, D. G., Weber, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+degassing:+an+evaluation+of+two+methods.">Lung degassing: an evaluation of two methods.</a> Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 48, 370-375 (1980).</li><li>Limjunyawong, N., Mitzner, W., Horton, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mouse+model+of+chronic+idiopathic+pulmonary+fibrosis.">A mouse model of chronic idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Physiol Rep. 2, e00249 (2014).</li><li>Fallica, J., Das, S., Horton, M. R., Mitzner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+Carbon+Monoxide+Diffusing+Capacity+in+the+Mouse+Lung.">Application of Carbon Monoxide Diffusing Capacity in the Mouse Lung.</a> J. Appl. Physiol. 110, 1455-1459 (2011).</li><li>Brown, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structural+basis+of+airways+hyperresponsiveness+in+asthma.">The structural basis of airways hyperresponsiveness in asthma.</a> J. Appl. Physiol. 101 (1), 30-39 (2006).</li><li>Smargiassi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonographic+Assessment+of+the+Diaphragm+in+Chronic+Obstructive+Pulmonary+Disease+Patients:+Relationships+with+Pulmonary+Function+and+the+Influence+of+Body+Composition+-+A+Pilot+Study.">Ultrasonographic Assessment of the Diaphragm in Chronic Obstructive Pulmonary Disease Patients: Relationships with Pulmonary Function and the Influence of Body Composition - A Pilot Study.</a> Respiration: International Review of Thoracic Diseases. 87 (5), 364-371 (2014).</li><li>Mitzner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Airway-parenchymal+interdependence.">Airway-parenchymal interdependence.</a> Comprehensive Physiol. 2, 1921-1935 (2012).</li><li>Johnson, J. W., Permutt, S., Sipple, J. H., Salem, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Intra-Alveolar+Fluid+on+Pulmonary+Surface+Tension+Properties.">Effect of Intra-Alveolar Fluid on Pulmonary Surface Tension Properties.</a> J. Appl. Physiol. 19, 769-777 (1964).</li><li>Palmer, S., Morgan, T. E., Prueitt, J. L., Murphy, J. H., Hodson, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+development+in+the+fetal+primate,+Macaca+nemestrina.+II.+Pressure-volume+and+phospholipid+changes.">Lung development in the fetal primate, Macaca nemestrina. II. Pressure-volume and phospholipid changes.</a> Pediatr. Res. 11, 1057-1063 (1977).</li><li>Lum, H., Mitzner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+species+comparisonof+alveolar+size+and+surface+forces.">A species comparisonof alveolar size and surface forces.</a> Journal of Applied Physiology. 62, 1865-1871 (1987).</li><li>Faridy, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+distension+on+release+of+surfactant+in+excised+dogs'+lungs.">Effect of distension on release of surfactant in excised dogs' lungs.</a> Respir. Physiol. 27, 99-114 (1976).</li><li>Faridy, E. E., Permutt, S., Riley, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+ventilation+on+surface+forces+in+excised+dogs'+lungs.">Effect of ventilation on surface forces in excised dogs' lungs.</a> J. Appl. Physiol. 21, 1453-1462 (1966).</li><li>Comroe, J. H., Forster, R. E., Dubois, A. B., Briscoe, W. A., Carlsen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Lung: Clinical Physiology and Pulmonary Function Tests. , (1962).</li><li>Martinez, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clinical+course+of+patients+with+idiopathic+pulmonary+fibrosis.">The clinical course of patients with idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Ann. Intern. Med. 142, 963-967 (2005).</li></ol>

None of the authors have any financial interests that would be in conflict with the material presented in this paper.

Dans cet article, une méthode reproductible simple a été décrit pour mesurer chez la souris une méthode classique d&#39;élasticité phénotypage du poumon, la courbe totale poumon PV. Ces courbes ont contribué à la découverte de surfactant pulmonaire et de son importance pour assurer la stabilité du poumon. Ici, il est montré comment la courbe PV est également utile pour fournir un moyen de mesurer plusieurs variables liées à l&#39;élasticité pulmonaire dans les poumons de souris adultes. Il y avait des ...

La souris est actuellement le principal modèle animal d&#39;une variété de maladies pulmonaires. Dans les modèles de l&#39;emphysème ou de la fibrose, les changements phénotypiques essentielles sont mieux évaluées en mesurant les variations de l&#39;élasticité des poumons. Bien qu&#39;il existe de nombreuses façons de mesurer l&#39;élasticité, le procédé classique est celle de la courbe pression-volume total (PV) mesuré à partir du volume résiduel (VR) à la capacité pulmonaire totale (CPT). Cette mesure a été effectuée sur les poumons adultes de presque toutes les espèces de mammifères datant de près de 100 ans 1-3. Ces courbes PV ont également joué un rôle majeur dans la découverte et la compréhension de la fonction du surfactant pulmonaire dans le développement des poumons du foetus 4-7. Malgré l&#39;importance de la courbe de PV comme une mesure de le phénotype du poumon, il n&#39;y a pas de manière standardisée pour effectuer cette mesure. Cela a été fait par simple gonflage et dégonflage du poumon à pas discrets (en attente d&#39;un temps variable pour atteindre l&#39;équilibre après chaque) ou avec des pompes quepeut constamment gonfler et dégonfler le poumon. La courbe PV est souvent fait sur ​​une plage de volume comprise entre zéro et une certaine capacité pulmonaire définir par l&#39;utilisateur, mais la durée de temps de chaque boucle de volume de pression rapportés par différents laboratoires ont été extrêmement variables, allant de quelques secondes 8 à h 2. Certains chercheurs se réfèrent à cette courbe totale poumon PV comme statique ou quasi statique, mais ce sont des termes qualitatifs qui offrent peu de perspicacité, et ils ne sont pas utilisés ici. En outre, la courbe PV n&#39;a pas été largement rapportés dans la souris, en dépit du fait qu&#39;elle peut fournir des informations utiles sur les effets macroscopiques de changements structurels dans le poumon. Plusieurs questions ont donné lieu à la variabilité dans l&#39;acquisition de la courbe PV, y compris: 1) le taux d&#39;inflation et de déflation; 2) les fluctuations de la pression de l&#39;inflation et de déflation; et 3) les moyens pour déterminer une mesure du volume pulmonaire absolue. Dans le procédé présent ici, un taux de 3 ml / min a été choisi comme compromise, ne étant pas trop court à refléter l&#39;élasticité dynamique associée à une ventilation normale et pas trop lente pour rendre la mesure impraticable, en particulier lors de l&#39;étude de grandes cohortes. Depuis une capacité pulmonaire totale nominale dans une souris C57BL / 6 en bonne santé est de l&#39;ordre de 1,2 ml 9, ce taux permet généralement de deux complète fermé PV boucles à faire dans environ 1,5 min. Dans la littérature étendue où les courbes PV ont été signalés, la pression de gonflage de pointe utilisée a été extrêmement variables, allant d&#39;aussi peu que 20 à plus de 40 cm H 2 O. Une partie de cette variabilité peut être liée à des espèces, mais un des principaux objectifs de réglage de la limite de pression supérieure pour les courbes PV est de gonfler les poumons à la capacité pulmonaire totale (CPT), ou le volume pulmonaire maximale. Le CCM chez l&#39;homme est défini par l&#39;effort volontaire maximale qu&#39;un individu peut faire, mais malheureusement, ce ne peut jamais être dupliqué dans ne importe quel modèle animal. Ainsi, le volume maximal des courbes expérimentales PV est dissuaderminée par une pression maximale fixée arbitrairement par l&#39;enquêteur. L&#39;objectif est de mettre une pression où la courbe de PV est plat, mais malheureusement, le membre de l&#39;inflation d&#39;une courbe poumon PV mammifère ne est jamais plat. Donc, la plupart des chercheurs mis une pression où la courbe de l&#39;inflation commence à se aplatir sensiblement, généralement 30 cm H 2 O. Chez la souris, cependant, la courbe de PV est encore plus complexe avec une double bosse sur la branche de l&#39;inflation, et où cette inflation membre est souvent encore en forte augmentation à 30 cm H 2 O 10, donc 30 ne est pas un bon point pour la fin courbe de PV. Pour cette raison, on utilise 35 cm H 2 O en tant que la limite de pression pour la courbe PV souris, qui est une pression à laquelle les membres de gonflage de toutes les souches que nous avons examinés commencent à se aplatir. Puisque la courbe PV lui-même est très non linéaire, l&#39;apparition d&#39;une boucle de PV dépendent du volume de l&#39;endroit où la courbe commence. Certains ventilateurs commerciaux permettent aux utilisateurs de faire de grandes boucles PV, à partir de FRC, mais si le volume FRC est inconnu, alors il est impossible à interpréter comme des changements dans la courbe PV avec toute pathologie, puisque ces changements pourraient simplement résulter d&#39;un changement dans le volume de départ, et non pas des modifications structurelles dans le poumon. Ainsi, sans une mesure de volume absolu, les courbes de PV sont presque impossibles à interpréter et ont donc peu d&#39;utilité. Bien que, il ya plusieurs façons de mesurer le volume des poumons, ce sont souvent lourdes et nécessitent des équipements spéciaux. Dans l&#39;approche simple décrite ici, la courbe PV commence à zéro volume après une vivo procédure de dégazage. En résumé, ce document montre une méthode simple de normaliser poumon PV mesure de la courbe dans le poumon de la souris, et définit plusieurs mesures qui peuvent être calculées à partir de cette courbe qui sont liés à la structure du poumon. La courbe de PV fournit donc un test de la fonction pulmonaire qui a une application directe dans étant capable de détecter des changements structurels phénotypiques chez la souris avec commsur les pathologies pulmonaires telles que l&#39;emphysème et la fibrose.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="692">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:127px;">Company</td>
			<td style="width:155px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:244px;">&#160;Syringe Pump</td>
			<td style="width:127px;">Harvard Apparatus</td>
			<td>55-2226</td>
			<td>Infuse/Withdraw syringe pump</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Pump 22 Reversing Switch&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Harvard Apparatus</td>
			<td>552217</td>
			<td>&#160;included with pump</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Linear displacement transformer</td>
			<td style="width:127px;">Trans-Tek, Inc.</td>
			<td style="width:155px;">0244-0000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">5 mL glass syringe</td>
			<td style="width:127px;">Becton Dickenson</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>Several other possible vendors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Digital recorder</td>
			<td style="width:127px;">ADInstruments</td>
			<td>PL3504</td>
			<td>Several other possible vendors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bridge Amp Signal Conditioner</td>
			<td style="width:127px;">ADInstruments</td>
			<td>FE221</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Gas tank,100% oxygen</td>
			<td style="width:127px;">Airgas, Inc</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>Any supplier or hospital source will work</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pressure Transducer - 0-1psi&#160; millivolt output</td>
			<td>Omega Engineering</td>
			<td>PX-137</td>
			<td>Range: &#8776;0-60 cmH2O</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of the pressure-volume curve in mouse lungs

Au cours des dernières décennies, la souris est devenue le principal modèle animal d&#39;une variété de maladies pulmonaires. Dans les modèles de l&#39;emphysème ou de la fibrose, les changements phénotypiques essentielles sont mieux évaluées par la mesure des variations de l&#39;élasticité des poumons. Pour comprendre mieux les mécanismes sous-jacents de telles pathologies spécifiques chez la souris, il est essentiel de faire des mesures fonctionnelles qui peuvent refléter la pathologie en développement. Bien qu&#39;il existe de nombreuses façons de mesurer l&#39;élasticité, le procédé classique est celle de la pression pulmonaire volume total (PV) courbe effectuée sur l&#39;ensemble des volumes pulmonaires. Cette mesure a été effectuée sur les poumons adultes de presque toutes les espèces de mammifères datant de près de 100 ans, et ces courbes PV également joué un rôle majeur dans la découverte et la compréhension de la fonction du surfactant pulmonaire dans le développement des poumons du foetus. Malheureusement, ces courbes PV totaux ne ont pas été largement rapporté dans la souris, malgré le fait qu&#39;ils ne peuvent fournir des informations utiles sur la macroscOPIC effets des changements structurels dans le poumon. Bien que les courbes PV partielles mesure seulement les changements de volume du poumon sont parfois signalés, sans une mesure de volume absolu, la nature non linéaire de la courbe de PV totale rend ces ceux partielles très difficile à interpréter. Dans la présente étude, nous décrivons une méthode normalisée pour mesurer la courbe de PV totale. Nous avons ensuite testé la capacité de ces courbes pour détecter des changements dans la structure du poumon de la souris dans deux pathologies pulmonaires commun, l&#39;emphysème et la fibrose. Les résultats ont montré des changements significatifs dans plusieurs variables compatibles avec attendus des changements structurels avec ces pathologies. Cette mesure de la courbe du poumon chez les souris PV fournit ainsi un moyen simple de suivre la progression des changements physiopathologiques dans le temps et l&#39;effet potentiel des procédures thérapeutiques.

Bien que la procédure pour les courbes PV est démontré dans la vidéo que pour les souris saines de contrôle, nous avons examiné la capacité de la courbe PV pour détecter des changements fonctionnels et pathologiques chez des souris avec deux différentes pathologies courantes, l&#39;emphysème et la fibrose. Les détails de ces modèles traditionnels décrits ailleurs 12,13. Très brièvement, après anesthésie avec de l&#39;isoflurane à 3% du emphysème a été causée par 3 ou 6 U élastase pancr?...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs at JoVE.com

Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs

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&#8217;s structural changes with developing pathology.

La mesure de la courbe pression-volume dans les poumons de souris

In recent decades the mouse has become the primary animal model of a variety of lung diseases. In models of emphysema or fibrosis, the essential ...

measurement-of-the-pressure-volume-curve-in-mouse-lungs

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Medicine

Unit 1

The Kinetic Theory of Gases

SCIENTISTS IN ACTION

18.5K vues.  Johns Hopkins University. 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.

Vidéo: Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs

In vivo Measurement of the Mouse Pulmonary Endothelial Surface Layer

The endothelial glycocalyx is a layer of proteoglycans and associated glycosaminoglycans lining the vascular lumen. In vivo, the glycocalyx is highly hydrated, forming a substantial endothelial surface layer (ESL) that contributes to the maintenance of endothelial function. As the endothelial glycocalyx is often aberrant in vitro and is lost during standard tissue fixation techniques, study of the ESL requires use of intravital microscopy. To best approximate the complex physiology of the alveolar microvasculature, pulmonary intravital imaging is ideally performed on a freely-moving lung. These preparations, however, typically suffer from extensive motion artifact. We demonstrate how closed-chest intravital microscopy of a freely-moving mouse lung can be used to measure glycocalyx integrity via ESL exclusion of fluorescently-labeled high molecular weight dextrans from the endothelial surface. This non-recovery surgical technique, which requires simultaneous brightfield and fluorescent imaging of the mouse lung, allows for longitudinal observation of the subpleural microvasculature without evidence of inducing confounding lung injury.

In vivo Measurement of the Mouse Pulmonary Endothelial Surface Layer

The endothelial glycocalyx/endothelial surface layer is ideally studied using intravital microscopy. Intravital microscopy is technically challenging in a moving organ such as the lung. We demonstrate how simultaneous brightfield and fluorescent microscopy may be used to estimate endothelial surface layer thickness in a freely-moving in vivo mouse lung.

La mesure in vivo de la surface de la couche de souris pulmonaire endothéliale

The endothelial glycocalyx is a layer of proteoglycans and associated glycosaminoglycans lining the vascular lumen. In vivo, the glycocalyx is highly ...

Recherche

Médecine

Technical Aspects of the Mouse Aortocaval Fistula

Technical aspects of creating an arteriovenous fistula in the mouse are discussed. Under general anesthesia, an abdominal incision is made, and the aorta and inferior vena cava (IVC) are exposed. The proximal infrarenal aorta and the distal aorta are dissected for clamp placement and needle puncture, respectively. Special attention is paid to avoid dissection between the aorta and the IVC. After clamping the aorta, a 25 G needle is used to puncture both walls of the aorta into the IVC. The surrounding connective tissue is used for hemostatic compression. Successful creation of the AVF will show pulsatile arterial blood flow in the IVC. Further confirmation of successful AVF can be achieved by post-operative Doppler ultrasound.

The goal is to produce an arteriovenous fistula that is simple and reproducible. This method does not use sutures or glue adhesive. Therefore the samples can be used with the least amount of foreign materials for analysis.

Aspects techniques de la fistule aorto-cave de la souris

Technical aspects of creating an arteriovenous fistula in the mouse are discussed. Under general anesthesia, an abdominal incision is made, and the aorta ...

Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One important prerequisite is a good understanding of all safety and efficacy aspects obtained in a large animal model that validly reflect the human scenario of myocardial infarction (MI). Pigs are widely used in this regard since their cardiac size, hemodynamics, and coronary anatomy are close to that of humans. Here, we present an effective protocol for using the porcine MI model using a closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. This approach is based on 90 min of myocardial ischemia, inducing large left ventricle infarction of the anterior, septal and inferoseptal walls. Furthermore, we present protocols for various measures of outcome that provide a wide range of information on the heart, such as cardiac systolic and diastolic function, hemodynamics, coronary flow velocity, microvascular resistance, and infarct size. This protocol can be easily tailored to meet study specific requirements for the validation of novel cardioregenerative biologics at different stages (i.e. directly after the acute ischemic insult, in the subacute setting or even in the chronic MI once scar formation has been completed). This model therefore provides a useful translational tool to study MI, subsequent adverse remodeling, and the potential of novel cardioregenerative agents.

This protocol describes the porcine myocardial infarction (MI) model using a 90 min closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. Furthermore, the protocol for several outcome parameters, such as cardiac function, hemodynamics, microvascular resistance, and infarct size, are also presented.

Infarctus du myocarde et d&#39;évaluation fonctionnelle de résultats chez le porc

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these strategies is to examine their effects on heart function. There are several techniques to measure in vivo cardiac mechanics (e.g., echocardiography, pressure/volume relations, etc.). Compared to echocardiography, real-time left ventricular (LV) pressure/volume analysis via catheterization is more precise and insightful in assessing LV function. Additionally, LV pressure/volume analysis provides the ability to instantaneously record changes during manipulations of contractility (e.g., &#946;-adrenergic stimulation) and pathological insults (e.g., ischemia/reperfusion injury). In addition to the maximum (+dP/dt) and minimum (-dP/dt) rate of pressure change in the LV, an accurate assessment of LV function via several load-independent indexes (e.g., end systolic pressure volume relationship and preload recruitable stroke work) can be attained. Heart rate has a significant effect on LV contractility such that an increase in the heart rate is the primary mechanism to increase cardiac output (i.e., Bowditch effect). Thus, when comparing hemodynamics between experimental groups, it is necessary to have similar heart rates. Furthermore, a hallmark of many cardiomyopathy models is a decrease in contractile reserve (i.e., decreased Bowditch effect). Consequently, vital information can be obtained by determining the effects of increasing heart rate on contractility. Our and others data has demonstrated that the neuronal nitric oxide synthase (NOS1) knockout mouse has decreased contractility. Here we describe the procedure of measuring LV pressure/volume with increasing heart rates using the NOS1 knockout mouse model.

This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.

Cathétérisme cardiaque chez la souris pour mesurer le volume de pression Relation: Étudier les effets Bowditch

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these ...

Preparation Steps for Measurement of Reactivity in Mouse Retinal Arterioles Ex Vivo

Vascular insufficiency and alterations in normal retinal perfusion are among the major factors for the pathogenesis of various sight-threatening ocular diseases, such as diabetic retinopathy, hypertensive retinopathy, and possibly glaucoma. Therefore, retinal microvascular preparations are pivotal tools for physiological and pharmacological studies to delineate the underlying pathophysiological mechanisms and to design therapies for the diseases. Despite the wide use of mouse models in ophthalmic research, studies on retinal vascular reactivity are scarce in this species. A major reason for this discrepancy is the challenging isolation procedures owing to the small size of these retinal blood vessels, which is ~ &#8804; 30 &#181;m in luminal diameter. To circumvent the problem of direct isolation of these retinal microvessels for functional studies, we established an isolation and preparation technique that enables ex vivo studies of mouse retinal vasoactivity under near-physiological conditions. Although the present experimental preparations will specifically refer to the mouse retinal arterioles, this methodology can readily be employed to microvessels from rats.

Preparation Steps for Measurement of Reactivity in Mouse Retinal Arterioles Ex Vivo

Many vision-threatening ocular diseases are associated with dysfunctional retinal microvessels. Therefore, the measurement of retinal arteriole responses is important to investigate the underlying pathophysiological mechanisms. This article describes a detailed protocol for mouse retinal arteriole isolation and preparation to assess the effects of vasoactive substances on vascular diameter.

Étapes de préparation pour la mesure de la réactivité chez les souris des artérioles rétiniennes Ex Vivo

Vascular insufficiency and alterations in normal retinal perfusion are among the major factors for the pathogenesis of various sight-threatening ocular ...

Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any potential therapeutic approach directed against acute left ventricular (LV) dysfunction. Current imaging modalities (e.g., echocardiography and magnetic resonance imaging) have several limitations since data on LV pressure cannot directly be measured. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion could serve as a novel method for a real-time evaluation of LV function.
At the beginning of the procedure, mice were anesthetized followed by endotracheal intubation. For LV catheterization, the right carotid artery was exposed via middle-neck incision. The catheter was introduced and placed into the LV cavity. Left thoracotomy was conducted and the left main coronary artery (LCA) was ligated. To induce reperfusion, the suture was released after 45 min. Pressure-volume data was recorded at all times.
Ligation of the LCA caused a decrease in LV systolic function as evidenced by a 30% reduction in stroke volume, LV ejection fraction (EF), and cardiac output. Maximum dP/dt as a parameter for LV contractility was also significantly reduced and diastolic function was severely impaired (minimum dP/dt -40%). Reperfusion over a period of 20 min did not lead to a complete recovery of LV function.
Real-time pressure-volume analysis served as a valid procedure for monitoring cardiac function during acute myocardial infarction in mice. Maintaining stable anesthesia and a standardized surgical approach was crucial to ensure valid results. As the early phase of acute myocardial infarction is critical for morbidity and mortality, the delineated method could be beneficial for preclinical evaluation of new strategies for cardioprotection.

Acute myocardial infarction in mice induces acute but incompletely characterized changes in left ventricular (LV) function. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion serves as a novel method for a real-time evaluation of LV function.

Analyse en temps réel la pression-volume de l’infarctus aigu du myocarde chez la souris

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any ...

Echocardiographic Measurement of Right Ventricular Diastolic Parameters in Mouse

Diastolic dysfunction is a prominent feature of right ventricular (RV) remodeling associated with conditions of pressure overload. However, the RV diastolic function is rarely quantified in experimental studies. This might be due to technical difficulties in the visualization of the RV in the apical four-chamber view in rodents. Here we describe two positions facilitating the visualization of the apical four-chamber view in mice to assess the RV diastolic function.
The apical four-chamber view is enabled by tilting the mouse fixation platform to the left and caudally (LeCa) or to the right and cranially (RiCr). Both positions provide images of comparable quality. The results of the RV diastolic function obtained from two positions are not significantly different. Both positions are comparably easy to perform. This protocol can be incorporated into published protocols and enables detailed investigations of the RV function.

Here we describe and compare two positions for obtaining the apical four-chamber view in mice. These positions enable the quantification of the right ventricular function, provide comparable results, and can be used interchangeably.

Mesure échocardiographique des paramètres diastoliques ventriculaires droits dans la souris

Diastolic dysfunction is a prominent feature of right ventricular (RV) remodeling associated with conditions of pressure overload. However, the RV ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and drugs. It is widely used in many studies on the physiological functions of vascular smooth muscle, the pathogenesis of vascular diseases such as hypertension, and the development of smooth muscle relaxant drugs. The mouse is a widely used model animal with a large pool of disease models and genetically modified strains. We introduced this method to measure the isometric contraction of mouse mesenteric artery in detail. A 1.4-mm segment of mouse mesenteric resistance artery was isolated and mounted on a myograph chamber by passing two steel wires through its lumen. After equilibration and normalization steps, the vessel segment was potentiated by a high-K+ solution twice prior to the contraction assay. As an example of the application of this method in drug development, we measured the relaxant effect of a novel natural substance, neoliensinine, isolated from a Chinese herb, embryos of the lotus seed (Nelumbo nucifera Gaertn.) on mouse mesenteric arteries. The vessel segments mounted on the myograph chamber were stimulated with a high-K+ solution. When the force tension reached a stable sustained phase, cumulative doses of neoliensinine were added to the chamber. We found that neoliensinine had a dose-dependent relaxant effect on smooth muscle contraction, thus suggesting that it bears potential activity against hypertension. In addition, as the vessel segment can survive at least 4 hours after mounting and maintain contractility induced by the high-K+ solution for many times, we suggest that the wire myograph system may be used for the time-consuming process of drug screening.

The wire myograph technique is used to investigate vascular smooth muscle functions and screen new drugs. We report a detailed protocol for measuring the isometric contractility of the mouse mesenteric artery and for screening new relaxants of vascular smooth muscle.

Mesure de la contractilité isométrique de l’artère mésentérique de souris à l’aide de fil myographie

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) generated by recording both pressure and volume during cardiac catheterization are vital when assessing both systolic and diastolic cardiac function. Left and right heart function are closely related, reflected in ventricular interdependence. Thus, recording biventricular function in the same animal is important to get a complete assessment of cardiac function. In this protocol, a closed chest approach to cardiac catheterization consistent with the way catheterization is performed in patients is adopted in mice. While challenging, the closed chest strategy is a more physiological approach, because opening the chest results in major changes in preload and afterload that create artifacts, most notably a fall in systemic blood pressure. While high-resolution echocardiography is used to assess rodents, cardiac catheterization is invaluable, particularly when assessing diastolic pressures in both ventricles.
Described here is a procedure to perform invasive, closed chest, sequential left and right ventricular pressure-volume (PV) loops in the same animal. PV loops are acquired using&#160;admittance technology with a mouse pressure-volume catheter and pressure-volume system acquisition. The procedure is described, beginning with the neck dissection, which is required to access the right jugular vein and the right carotid artery, to the insertion and positioning of the catheter, and finally the data acquisition. Then, the criteria required to ensure the acquisition of high-quality PV loops are discussed. Finally, the analysis of the left and right ventricular PV loops and the different hemodynamic parameters available to quantify systolic and diastolic ventricular function are briefly described.

Presented here is a protocol to assess biventricular heart function in mice by generating pressure-volume (PV) loops from the right and left ventricle in the same animal using closed chest catheterization. The focus is on the technical aspect of surgery and data acquisition.

Évaluation biventriculaire de la fonction cardiaque et des boucles pression-volume par cathétérisme thoracique fermé chez la souris

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) ...

Cardiac Response to &#946;-Adrenergic Stimulation Determined by Pressure-Volume Loop Analysis

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of specific treatments on the heart. Due to the feasibility of genetic manipulations the mouse has become the most common mammalian animal model to study cardiac function and to search for new potential therapeutic targets. Here we describe a protocol to determine cardiac function&#160;in vivo using pressure-volume loop measurements and analysis during basal conditions and under &#946;-adrenergic stimulation by intravenous infusion of increasing concentrations of isoproterenol. We provide a refined protocol including ventilation support taking into account the positive end-expiratory pressure to ameliorate negative effects during open-chest measurements, and potent analgesia (Buprenorphine) to avoid uncontrollable myocardial stress evoked by pain during the procedure. All together the detailed description of the procedure and discussion about possible pitfalls enables highly standardized and reproducible pressure-volume loop analysis, reducing the exclusion of animals from the experimental cohort by preventing possible methodological bias.

Here we describe a cardiac pressure-volume loop analysis under increasing doses of intravenously infused isoproterenol to determine the intrinsic cardiac function and the &#946;-adrenergic reserve in mice. We use a modified open-chest approach for the pressure-volume loop measurements, in which we include ventilation with positive end-expiratory pressure.

Réponse cardiaque à la stimulation β-adrénergique déterminée par l’analyse de la boucle pression-volume

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of ...