This work has been supported by NIH HL-1034.

ועדת בעלי החיים באוניברסיטת ג&#39;ונס הופקינס הטיפול ושימוש בבעלי החיים אושרה בכל הפרוטוקולים. 1. ציוד מערכת מרוכבים להגדיר, מוכן למדוד את עקומת PV מוצגת באיור 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת נפח: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור קצב קבוע של אינפלציה ודפלציה באמצעות משאבת מזרק עם מתג המאפשר למשתמש להפוך במהירות את המשאבה לאחר שהגיע לגבולות הלחץ. לעקומות PV עכבר, להשתמש במזרק זכוכית 5 מיליליטר משומן מאוד קל עם הנפח הראשוני (לפני אינפלציה) נקבע על 3 מיליליטר של אוויר. 3 מיליליטר הוא גדול מספיק כדי למדוד היקפים כמעט בכל עקומות PV העכבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את הנפח נמסר על ידי המשאבה על ידי הצמדת שנאי דיפרנציאלי ליניארי לדיור המשאבה, עם מוט חיישן קטן מחובר לבוכנת המזרק נעה. הערה: אמצעי אמפירי לתקן לדחיסת גז במערכת מתוארת תחת מ&quot;ק PVסעיף הקלטת RVE. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידה לחץ: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במד לחץ זול סטנדרטי עם מגוון של 0-60 סנטימטר H (PSI 0-1) 2 O. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטת מדידה: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להקליט את עקומת PV להשתמש בכל מכשיר הקלטה דיגיטלית עם יכולות XY (למשל, PowerLab). הגדר ערוץ אחד כדי להקליט את אות הנפח תיקנה וערוץ אחר כדי להקליט את לחץ transpulmonary (PTP), על מנת גרף העקום PV. השתמש במגבר קדם גשר שמתחבר לPowerlab העיקרי למדידת הלחץ. כייל את ערוץ לחץ 0-40 סנטימטר H 2 O, ולכייל את ערוץ הנפח 0-3 מיליליטר. </li></ol></li></ol> 2. תיקון לדחיסת גז שים לב: זהו צעד ראשון קריטי בהגדרה, שכן כפי שמגביר את הלחץ, ירידת נפח גז, ולכן נפח האוויר שנמסר לעכבר יהיה יותר ויותר פחות מעקירתם של SYRחבית אינגה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את השסתום שיחבר מערכת PV לריאות, ולכן אין גז יכול לעזוב את המערכת. התחל העירוי ולבחון אם ערוץ הנפח תיקן את המכשיר מציג לכ -40 סנטימטרים H 2 O. כל שינויים מדידים כמו העלייה בלחץ אם כן, אז נכון בשלבים הבאים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נכון לדחיסת גז באופן אמפירי על ידי הפחתה ממדידת תזוזת בוכנה (כלומר, הנפח שלא תוקן) טווח פרופורציונאלי ללחץ האינפלציה. לעשות את זה בערוץ Powerlab (VC נקרא) כדי להראות את אותות נפח מינוס מקדם פעמים הלחץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את המקדם במשוואה. ראשית, להפוך את הניחוש ראשוני, להפוך את תרשים הקלטה על, ולהתחיל את המשאבה. מאז צינורות האינפלציה אטומים, להתאים את המכפיל מקדם לחץ להפוך את ערוץ Vc לקרוא אפס כלחץ עולה 0-40 סנטימטר H 2 O. אם זה הולך למעלה או למטה, פשוט להתאים את גורם התיקון עד שנשאר שטוח מעל טווח הלחץ הזה. גורם תיקון זה תמיד יהיה אותו הדבר, אם אותו 3 מיליליטר החל נפח במזרק אינו משתנה. </li></ol></li></ol> 3. בדיקות ניסויי בעכברים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הליך למדידת עקומת PV בעכברים. כל הפרוטוקולים של בעלי החיים אושרו על ידי ועדת בעלי החיים באוניברסיטת ג&#39;ונס הופקינס הטיפול ושימוש. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרדימי עכברים (C57BL / 6 עכברים ב6-12 שבועות של גיל) עם קטמין (90 מ&quot;ג / קילוגרם) ו xylazine (15 מ&quot;ג / קילוגרם), ולאשר הרדמה על ידי היעדר תנועת רפלקס. הערה: עקומת PV יכולה להסתיים בעכברים מורדמים בפחות מ -10 דקות והיא הליך מסוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Tracheostomize העכברים עם צינורית מחט בדל 18 G. עושה זאת על ידי ביצוע חתך קטן בעור שמעל קנה הנשימה, איתור קנה הנשימה, ואז עושה חתך קטן בקנה הנשימה, שבו מחט הבדל יכולה להיות מוכנסת. לאבטח את הצינורית על ידי קשירה בחוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר לעכברים לנשימה 1חמצן 00% לפחות 4 דקות. זה יכול להיות באמצעות נשימה ספונטנית משקית או עם מאוורר להלכה שנקבע בנפח של גאות ושפל של 0.2 מיליליטר ב 150 נשימות / דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את הצינורית לקנה הנשימה ומאפשר 3-4 דקות לעכבר כדי לקלוט את כל החמצן. הליך קליטת חמצן תוצאת מותם של בעלי החיים ובסילוק גזים של הריאה 11 כמעט מלאים. לאשר מותו של העכבר על ידי מדידת הפסקת פעימות הלב עם אלקטרודות א.ק.ג. או תצפית ישירה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שdegassing של הריאה שלם ונפח הריאות הוא אפס, מתחיל לנפח את הריאות באוויר חדר במשאבת המזרק בשיעור של 3 מיליליטר / דקה. לפקח על עקבות לחץ על המקליט הדיגיטלי, וכאשר הוא מגיע 35 סנטימטרים H 2 O, להפוך את המשאבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את עקומת הדפלציה עד שלחץ מגיע H השלילי 10 סנטימטר 2 O, ועד אז את דרכי הנשימה קרסו, לכידת אוויר בalveoli מניעת הפחתת נפח נוספת. מייד להפוך tהוא לשאוב שוב, ומאפשר לריאות reinflate כדרך הנשימה קרסה לפתוח. פתיחה הטרוגנית זו היא בדרך כלל לכאורה על ידי איבר האינפלציה מחפש הרועש בחלק הראשוני של אינפלציה 2 זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר הלחץ שוב מגיע 35 סנטימטרים H 2 O, להפוך את כיוון המשאבה, וממשיך להוציא את האוויר הריאות עד איבר דפלציה 2 זה מגיע ל- 0 סנטימטרים H 2 O. ואז לעצור את המשאבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להציג את שיא תרשים PowerLab של לחץ וזרימה ועקומת PV. לאחר מכן לנתח את עקומת PV כדי לזהות שינויי פנוטיפי בparenchyma ריאות המתרחשים עם פתולוגיות שונות ריאות. </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.

במאמר זה שיטה לשחזור פשוטה שתוארה למדוד בעכברי שיטה קלסית של גמישות ריאות phenotyping, הכוללת את עקומת PV ריאות. עקומות כזה היו גורם משמעותי בגילוי של פעילי שטח ריאתי וחשיבותה במתן יציבות ריאות. כאן הוא הראה כיצד עקומת PV שימושית גם במתן אמצעים למדידה כמה משתנים הקשורים לגמישות ריאות ריאות עכבר בוגרות. חלו שינויים משמעותיים ביותר בכל המשתנים בשני מודלים של עכברים נפוצים המשמשים ליצירת שינויים פתולוגיים בריאות עכבר. הסעיף הבא דן בקצרה את המשמעות של השינויים בכל אחד מהמשתנים שנמדדו. TLC הוא מדד המקסימאלי נפח ריאות, או באופן מדויק יותר, בנפח בלחץ מקסימאלי מוגדר, שבו איבר האינפלציה מתחיל לרדד. כפי שכבר צוין, איבר האינפלציה של עקומת PV אף פעם לא באמת משטח, והעכבר הוא קיצוני במיוחד בזההתנהגות 10. למרות TLC מוגדר בבני אדם כנפח בסוף מאמץ שאיפת רצון מקסימאלי, בכל מודל חיה הוא מוגדר כנפח בלחץ מוגדר על ידי משתמש שרירותי כמה. עם המודלים פתולוגיים שמוצגים במאמר זה, עלייה הדרגתית בTLC עם אמפיזמה הגדלת נצפתה כמו גם ירידה בסיסטיק. תצפיות אלה משקפים ביטויים קליניים עם כל אחד מהתנאים הללו ולכן הם מה שניתן היו לצפות במודל של עכברים שימושי. RV הוא משתנה המשקף את האוויר שנלכד בשייר alveoli כדרך הנשימה קרובה בפקיעה מקסימלי. משתנה זה משקף אפוא את אותה תופעה בבני אדם ומודלים של בעלי חיים. RV ידוע להגדיל בבני אדם באסתמה ו- COPD 14,15. עלייה בRV זה קשור לעובדה שדרכי הנשימה הקטנה קרוב במוקדם על איבר הדפלציה גם עם טונוס שרירים חלקים מוגברים או אובדן תמיכת קשירה מsurrounding parenchyma הריאה 16. בשני המודלים פתולוגיים משמשים כאן, השפעות הפוכות נמצאו. חל גידול משמעותי בRV עם הגדלת פציעת emphysematous, אבל עם סיסטיק, היה RV ירד, מאז ריאות בדרכי הנשימה ומקיף נוקשה נסגרו בכרכי ריאות נמוכים יותר בדפלציה. V10% הוא גורם צורה שבו נעשה שימוש על מנת לשקף את היציבות של הריאות על דפלציה, ובתחילה שימש למשקף את ההבשלה של המערכת פעילי השטח 17. כריאות של העובר מתבגרת, שינויי איבר דפלציה מעקום יחסית ישרה לאחד שהוא קמור כלפי ציר הנפח, עם גידול מקביל ב% V10 18. הצורה הסופית במבוגרים משתנה במידה ניכרת בין מיני יונקים, עם V10% משתנים בין 75 ו 90% 19. V10% ידוע גם כדי להקטין בהדרגה כפעילה שטח הריאה הופך פחות יעיל 20,21. בדגמי פתולוגיים למד כאן ג, גדולhanges בחומרים פעילי שטח לא היו צפוי, אבל הצורה של העקומה היא גם תלויה בגמישות רקמת ריאה. למעשה היו עליה משמעותי בV10% עם אמפיזמה וירידה משמעותית בסיסטיק סביר משקף שינויים המבניים אלה. למרות שמדד זה הוא בדרך כלל לא נמדד בבני אדם, זה יכול להיות מאוד שימושי במודלים של בעלי חיים כמשתנה פנוטיפי הקשורים לשינויים פתולוגיים במבנה ספציפי ריאות. הציות (C) הוא מדד שניתן להשיג מכל אזור לינארית של עקומת PV קוי. בעכבר, הגפיים דפלציה מרוב הזנים הם ליניארית למדי בין 3 ל 8 סנטימטרים H 2 O, ומסיבה זו היא קל להגדיר C שחזור מעל טווח זה. אחד הנושאים הקריטיים בשימוש בכל מדידת מדרון מעקום PV הוא שהערך תלוי מאוד בשני הטווח של לחץ על שהיא נמדדת וההיסטוריה הנפח הקודמת (כלומר, איך הקטעעקומה נוצרה), כך העקביות חשובה מאוד אם השוואות הולכים להתבצע בין שליטה ודגמים פתולוגיים. בשני המודלים פתולוגיים שימשו במחקר זה, עלייה משמעותית בC באמפיזמה וירידה משמעותית בסיסטיק נצפו; ממצאים המחקים את מה שהם נצפו קליניים בבני אדם. התאימות הספציפית, Cs יש קלסי נעשה שימוש כדי לתקן את העובדה שריאות גדולות יותר עם ​​אותו המבנה כמו ריאות קטנות יותר תהיה שינוי גדול יותר בנפח ריאות על אותו השינוי בלחץ, ובכך וכתוצאה מכך תאימות גדולה יותר 22. Cs הוא גם שווה ערך לההופכי של מודול הנפח של אלסטיות של הריאות. מבחינה קלינית זה נמדד כעמידה מחולקת בFRC, אבל מאז בעכבר שאנחנו לא יודעים FRC, בחרנו להשתמש בנפח 3 סנטימטרים H 2 O. על ידי נרמול להיקף של 3 סנטימטר H 2 O (כלומר, באמצעות השינוי החלקי בנפח),אז אפשר היה לחשב את אותו הציות ספציפי בריאות גדולות או קטנות, אם הריאות הגדולות פשוט כללו עוד מאותו דבר ריאות קטנות. תוצאות בעבודה הנוכחית מראות כי חלה ירידה בCs במודל סיסטיק, מצביע על כך שהשינוי נמדד בC לא היה פשוט בגלל הריאות להיות קטנים יותר הנפח. במקום זאת, parenchyma הריאה עצמו היה נוקשה באופן משמעותי. במודל אמפיזמה, לעומת זאת, Cs גם ירד, שהיא ההפך מהגידול בג ירידה מחושבת זה בCs התרחשה בגלל העלייה בנפח ריאות הייתה גדולה יותר מהעלייה בC. עם זאת, עובדה מתמטית זה אינה מספקת כל תובנה השינויים המבניים שהובילו לשינויים אלה. נכון לעכשיו, תובנות פתולוגיים נוספות אינן ברורות, ובהמשך עבודה הניסויית היא מעבר להיקף של נייר שיטות זה. הסיבות שבבסיס שינויים אלה במשתני PV תלויות בשינויים פתולוגיים במודל שונהs. באמפיזמה, אובדן קירות מכתשי מקטין את רתיעת הרקמה הכוללת ומגדיל את גודל מרחב אווירי היקפי. הרחבה זו של airspaces השייר תגדיל רדיוס עקמומיות של פני השטח במרחב האווירי, ומקטינה את הרתיעה אלסטית בשל פני השטח מתח נוסף. שני הגורמים הללו יובילו לעלייה בTLC נצפה. במודל fibrotic, בתצהיר של קולגן ואלמנטי מטריצה ​​אחרים מוביל להחמרה כמו גם עיבוי של כל הרקמות שניתן לזהות מבחינה קלינית ובעכברים כיכולת לשדר מופחתת 13,23. שינויים פתולוגיים אלה משתקפים בTLC הוריד באופן משמעותי. העלייה בRV ראתה במודל אמפיזמה סבירה נובעת מירידה בתמיכת הקשירה של דרכי הנשימה, שבאה לידי ביטוי על ידי סגירת נתיב אוויר מוקדם יותר באיבר הנשיפה. בסיסטיק, את דרכי הנשימה נוקשה להתנגד קריסה עד שיגיע ללחץ נמוך יותר בפקיעה, ובכך להקטין את הנפח שיורית. שינויי התאימותמשקף פתולוגיות דומות המשפיעות על היקפי ריאות. הפסד של אלמנטים אלסטיים בקירות parenchymal יגרום ציות מוגבר, שבו בתצהיר קולגן בדרכי נשימה וparenchyma יוביל לריאות נוקשה עם הירידה בעמידה. העלייה הקלה בV10% במודל אמפיזמה והירידה עם סיסטיק אינן קלים להסביר. אין מחקרים דומים בספרות שבה להשוות את התוצאות הללו. מאז הרתיעה אלסטית עם אמפיזמה היא נמוכה, מרבית נפח הריאות הוא כנראה תוכל להישאר גבוה מהרגיל אפילו כלחץ יורד, וזה בא לידי ביטוי על ידי V10% המוגבר. עם סיסטיק, הרתיעה אלסטית נותרת גבוהה גם בלחצים גבוהים, כך הנפח נופל מהר יותר ככל שהלחץ יורד מ TLC. זה יהיה גם עולה בקנה אחד עם השפלה של פעילי שטח ריאתי, אך אין ספרות שבו זה הוערך בסיסטיק. לכן, למרות שV10% לא היה בשימוש לפנוטיפ אדם בוגרריאות, התוצאות שהוצגו כאן מראות שהוא עשוי להיות רגיש משתנה שיכול לעקוב אחר שינויים מתקדמים לפחות בשתי פתולוגיות למדו. עד לימודים מלאים יותר נעשים, לעומת זאת, שבו יחסי מנה-תגובה עם elastase או בליאומיצין נעשים, הרגישות של משתנה זה תישאר ספקולטיבי. חשיבותו של תיקון לדחיסת גז לא יכולה להדגיש יתר על מידה. זהו צעד ראשון קריטי בעד להגדיר, מאז שמגביר את הלחץ, נפח הגז יורד, וכך נפח האוויר נמסר לעכבר יהיה יותר ויותר פחות מעקירתם של חבית המזרק. ההליך לתיקון באופן אמפירי לזה הוצג בו פרוטוקול לעיל. ראוי לציין שאם התקנת PV הנפח אינו משתנה, אז הליך תיקון אמפירי זה צריך להיעשות רק פעם אחת. ואם המקדם כתוב למטה, ניתן להזין אותו באופן ידני במידת הצורך אי פעם. יודגש, עם זאת, thi שהשיטה של ​​עובדת רק מאז הריאות מתחילה ממצב degassed. אם עקומת PV הייתה התחילה מרגיל הסוף-נשיפה נפח ריאות (FRC), זה לא יהיה אפשרי לתקן לדחיסת הגז, אלא אם כן אחד לא ידע את גודל הנפח ש. בנוסף, הצורה של עקומת PV תהיה די תלויה במתחיל נפח הריאות, כך שאם היו שינויים שנצפו בריאות פתולוגיים החל מFRC, זה לא יהיה אפשרי לפרש שינויים אלה עד FRCs השליטה ופתולוגיים היו ידוע . זהו עוד יתרון של תמיד מתחיל מאפס נפח ריאות. לבסוף, ראוי לציין כי עקומות PV נעשו בעכברים עם חזה ללא פגע. זה מפשט את ההליך כולו ומקטין באופן משמעותי את האפשרות של טעויות בשל צורה מעוותת ריאות או טעויות כירורגית. למרבה המזל, את נוכחותו של קיר חזה רגיל יש השפעה זניחה על עקומת PV 9, כך עקום PV לעשות עם חזה שלם מספקת אמצעי פשוט ואמיןכדי להעריך את distensibility של הריאה. לסיכום, מאמר זה מראה כיצד פשוט לבצע מדידה לשחזור של עקומת PV ריאות בעכברים. יש עקומת PV יכולת ייחודית לתעד שינוי מבני בשתי הריאות בבעלי חיים עם ריאות שינו גנטי, כמו גם עם עלבונות סביבתיים אחרים. לפיכך, כפי שמוצג כאן, מדידה זו יכולה לספק תובנה פנוטיפי לביטוי של שינויים מבניים ספציפיים בריאה עם אמפיזמה וסיסטיק, וזה יכול להיות בשימוש באופן דומה מדי להעריך כל פתולוגיות אחרות שעשויים להשפיע על גמישות ריאות.

העכבר הוא עכשיו מודל החיה העיקרי של מגוון רחב של מחלות ריאה. במודלים של אמפיזמה או סיסטיק, שינויי פנוטיפי החיוניים מוערכים ביותר על ידי מדידת השינויים בגמישות ריאות. למרות שיש דרכים רבות למדוד גמישות, בשיטה הקלסית היא זה של העקומה כולל לחץ-נפח (PV) הנמדדת מהנפח שיורית (RV) לקיבולת כוללת ריאות (TLC). מדידה זו נעשתה על ריאות מבוגרות מכמעט כל מיני יונקים שראשיתה כמעט 100 שנים 1-3. עקומות PV כזה גם שיחקו תפקיד מרכזי בגילוי וההבנה של הפונקציה של פעילי שטח ריאתי בהתפתחות ריאות של העובר 4-7. למרות החשיבות של עקומת PV כמדידה של פנוטיפ של הריאות, לא חל כל אופן תקני לבצע מדידה זו. זה כבר נעשה פשוט על ידי ניפוח וניכוי הריאות בצעדים בדידים (מחכה זמן משתנה לאיזון אחרי כל אחד) או עם משאבות שברציפות יכול לנפח ולהוציא את האוויר מהריאות. עקומת PV נעשה לעתים קרובות על פני טווח נפח בין אפס וכמה קיבולת ריאות למשתמש להגדיר, אבל משך הזמן של כל לולאת לחץ נפח שדווחה על ידי מעבדות שונות הזמן היה משתנה באופן קיצוני, שונה מכמה שניות 8 עד שעה 2. חוקרים מסוימים מתייחסים לעקומת PV הריאות כוללת זה כסטטי או quasistatic, אבל אלה הם תנאים איכותיים המציעים תובנה קטנה, והם לא בשימוש כאן. בנוסף, עקומת PV לא דווחה בהרחבה בעכבר, למרות שזה יכול לספק מידע שימושי על ההשפעות מקרוסקופית של שינויים מבניים בריאות. כמה בעיות גרמו לשונות ברכישת עקומת PV כולל: 1) את שיעור אינפלציה והדפלציה; 2) טיולי לחץ אינפלציה ודפלציה; ו 3) האמצעים כדי לקבוע מדידת נפח ריאות מוחלטת. בהווה השיטה כאן, בשיעור של 3 מיליליטר / דקה נבחרה כcompromisדואר, להיות לא יותר מדי קצר שישקף את הגמישות הדינמית הקשורים לאוורור תקין ולא איטי מדי כדי לבצע את המדידה מעשית, במיוחד כאשר בודקים קבוצות גדולות. מאז קיבולת ריאות כוללת נומינלית ב/ 6 עכבר בריא C57BL היא בסדר הגודל של 1.2 מיליליטר 9, שיעור זה בדרך כלל מאפשר לשתי מלאים סגור PV לולאות להיעשות בכ -1.5 דקות. בספרות המורחבת שבה דווחו עקומות PV, לחץ האינפלציה השיא בשימוש היה מאוד משתנה, משתנה מנמוך כמו 20 ליותר מ 40 סנטימטרים H 2 O. חלק משונות זו עשויה להיות קשור למין, אבל מטרה העיקרית של קביעת הגבול העליון ללחץ עקומות PV היא לנפח את הריאות לקיבולת כוללת ריאות (TLC), או מקסימאלי נפח ריאות. TLC בבני האדם מוגדר על ידי המאמץ מרצון המקסימאלי אדם יכול לעשות, אבל לצערי זה לא יכול להיות מועתק בכל מודל של בעלי חיים. לפיכך, ההיקף המקסימאלי בעקומות PV ניסיוניות הוא להרתיענכרה על ידי לחץ מקסימאלי שנקבע באופן שרירותי על ידי החוקר. המטרה היא לקבוע את לחץ שבו עקומת PV היא שטוחה, אבל לרוע המזל איבר האינפלציה של עקומת PV ריאות של יונקים הוא לא שטוח. כך שרוב החוקרים להגדיר לחץ שבו עקומת האינפלציה מתחילה לרדד באופן משמעותי, בדרך כלל 30 סנטימטרים H 2 O. בעכבר, לעומת זאת, העקום PV הוא עוד יותר מורכב עם דבשת כפולה על איבר האינפלציה, ושבו איבר אינפלציה זו הוא לעתים קרובות עדיין עולה בתלילות ב-30 סנטימטרים H 2 O 10, כך 30 היא לא נקודת סיום טובה ל עקומת PV. מסיבה זו, אנו משתמשים 35 סנטימטרים H 2 O כגבול לחץ לעקומת PV העכבר, שהוא לחץ שבו הגפיים האינפלציה של כל הזנים שנבחנו מתחילים לרדד. מאז עקומת PV עצמו היא מאוד לא קוי, את המראה של לולאת PV יהיה תלוי בנפח מהמקום שבי העקומה מתחילה. כמה מאווררים מסחריים מאפשרים למשתמשים לעשות לולאות PV גדולות, החל מFRC, אבל אם FRC הנפח אינו ידוע אז זה בלתי אפשרי לפרש שינויים בעקומת PV כזה עם כל פתולוגיה, שכן שינויים אלה פשוט יכולים לנבוע שינוי במתחיל נפח, ולא שינויים מבניים בריאות. כך ללא מדידת נפח מוחלטת, עקומות PV הן כמעט בלתי אפשריות לפרש ולכן יש כלי קטן. אמנם, יש כמה דרכים למדוד כרכי ריאות, אלה הם לעתים קרובות מסורבלים ודורשים ציוד מיוחד. בגישה הפשוטה שתוארה כאן, עקומת PV מתחילה באפס הנפח לאחר in vivo הליך סילוק גזים. לסיכום, מאמר זה מדגים שיטה פשוטה לתקן מדידת עקומת PV ריאות בעכבר הריאות, ומגדיר מספר מדדים שניתן לחשב מעקום זה שצמוד למבנה ריאות. עקומת PV כך מספקת בדיקת תפקוד ריאתי שיש לו תחולה ישירה ביכולת לזהות שינויים מבניים פנוטיפי בעכברים עם commעל פתולוגיות ריאה כגון אמפיזמה וסיסטיק.

<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

בעשורים האחרונים העכבר הפך מודל החיה העיקרי של מגוון רחב של מחלות ריאה. במודלים של אמפיזמה או סיסטיק, שינויי פנוטיפי החיוניים מוערכים ביותר על ידי מדידה של השינויים בגמישות ריאות. כדי להבין הטוב ביותר מנגנונים מיוחדים המונחים ביסוד פתולוגיות כגון בעכברים, זה חיוני כדי לבצע מדידות פונקציונליות שיכול לשקף את הפתולוגיה הפיתוח. למרות שיש דרכים רבות למדוד גמישות, בשיטה הקלסית היא שמסך ריאות לחץ-נפח העקומה (PV) נעשתה על פני הטווח של כרכי ריאות השלם. מדידה זו נעשתה על ריאות מבוגרות מכמעט כל מיני יונקים שראשיתה כמעט 100 שנים, ועקומות PV כזה גם שיחקו תפקיד מרכזי בגילוי וההבנה של הפונקציה של פעילי שטח ריאתי בהתפתחות ריאות של העובר. לרוע המזל, הכולל עיקולי PV כזה לא דווחו בהרחבה בעכבר, למרות העובדה שהם יכולים לספק מידע שימושי על macroscהשפעות OPIC של שינויים מבניים בריאות. למרות שלפעמים הם דיווחו עקומות PV חלקיות מדידה רק את השינויים בנפח ריאות, בלי מידה של נפח מוחלט, הטבע לא לינארית של כוללת עקומת PV הופך חלקיים אלה אלה קשים מאוד לפרש. במחקר הנוכחי, אנו מתארים את דרך סטנדרטית למדידה הכוללת עקומת PV. אז אנחנו צריכים לבדוק את היכולת של עקומות אלה כדי לזהות שינויים במבנה ריאות עכבר בשתי פתולוגיות ריאה נפוצה, אמפיזמה וסיסטיק. תוצאות הראו שינויים משמעותיים במספר משתנה בקנה אחד עם שינויים מבניים צפויים עם פתולוגיות אלה. מדידה זו של עקומת PV ריאות בעכברים ובכך מספקת אמצעי פשוט לעקוב אחר ההתקדמות של שינויי pathophysiologic לאורך זמן ואת ההשפעה הפוטנציאלית של הליכים טיפוליים.

למרות ההליך לעקומות PV מודגם בסרטון רק לעכברים בריאים שליטה, בדקנו את היכולת של עקומת PV כדי לזהות שינויים תפקודיים ופתולוגיים בעכברים עם שתי פתולוגיות נפוצות שונות, אמפיזמה וסיסטיק. פרטים של מודלים המסורתיים אלה מתוארים במקומות אחרים 12,13. לזמן קצר מאוד, לאחר הרדמה עם isoflurane 3% אמפיזמה נגרמה על ידי 3 או 6 elastase לבלב חזירי U החדיר לתוך קנה הנשימה ולמדה 3 שבועות לאחר מכן, וסיסטיק נגרם על ידי 0.05 U בליאומיצין החדיר לתוך קנה הנשימה ולמד 2 שבועות אחרי זה עלבון. איור 2 מראה עקום PV טיפוסי מעכבר שליטה. מעקומת PV כגון, למדוד משתנים כי קלים לכמת, לשחזור מעכבר לעכבר, ונציג של שינויים מבניים המתרחשים במחלת ריאות. אלה מוצגים בטבלה 1 ומוצגים באופן גרפי באיור 2 </stronז&gt;. טבלת 1 המשתנים הללו, ואיור 2 מדגים כיצד הם נמדדים על פי עקומת PV. הרציונל מאחורי כל אחד מהם נדון בהמשך. איור 3 מראה עקום PV טיפוסי משליטת נציג, emphysematous, ועכברים fibrotic, בהתאמה. משתנים נמדדים מהעקומות שנוצרו בשליטה נשית ועכברים fibrotic מוצגים באיור 4. משתנים נמדדים מהעקומות שנוצרו בעכברי שליטה גבריים ואלו עם 2 דרגות חומרת אמפיזמה מוצגים באיור 5. סטטיסטי השוואות בין הקבוצות נותחו גם עם מבחן t מזווג (מודל סיסטיק) או רמת ANOVA ומשמעות בכיוון אחד העריכה עם התיקון של Tukey להשוואות מרובות (מודל אמפיזמה). P &lt;0.01 נחשב משמעותי. תוצאות אלו מראות כי האמצעים שננקטו כאן כדי לקבל o מדידהעקומות f ריאות PV שימושיות ביכולת לזהות שינויים בdistensibility של הריאה בפתולוגיות שונות שבם שינויים מבניים כגון תוארו קליניים. הגישה והניתוח יוצר מספר משתנה המאפיינים את ההיבטים שונים של עקומת PV. הפרשנות של מה שכל אחד ממשתנים נמדדים אלה משמעותו נדונה ביתר פירוט בסעיף הבא. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52376/52376fig1.jpg" /> איור 1:. הניסיון להגדיר מראה משאבת מזרק עם מתמרי נפח ולחץ <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/552376/52376fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52376/52376fig2.jpg" /> איור 2: עקומת PV נציג מראה כיצד ה<html> משתנים שונים דואר בטבלה 1 נמדדים. V3, V8, V10 והם כרכי ריאות על איבר הדפלציה הראשון בבית 3, 8, ו -10 סנטימטרים H 2 O, בהתאמה. V35 הוא סנטימטרים H 2 O נפח 35 ומוגדר כסך קיבולת הריאות (TLC). RV הוא הנפח שיורית, מוגדר כנפח של גז לכוד בen של עקומת הדפלציה הראשונה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/552376/52376fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52376/52376fig3.jpg" /> איור 3:. עקומות PV עכבר נציג משליטה, emphysematous, וריאות fibrotic שיפוע מקטע הקו הכהה מציין את עמידת איבר הדפלציה, ג <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/552376/52376fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> class = &quot;jove_content&quot; fo: לשמור-together.within-page = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52376/52376fig4.jpg" /> איור 4:. שינויים במשתנים נמדדים מעקומות PV בשליטה והעכברים fibrotic מוצגים הם אמצעי ± SEM, n = 9 עבור כל קבוצה. כל המשתנים בריאות fibrotic היו שונים באופן משמעותי מריאות שליטה עם P &lt;0.01. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/552376/52376fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52376/52376fig5.jpg" /> איור 5:. שינויים במשתנים נמדדים מעקומות PV בשליטה והעכברים emphysematous מוצגים הם אמצעי ± SEM, n = 9 עבור כל קבוצה. כל המשתנים בריאות emphysematous באו מידת החומרה היו שונים באופן משמעותי מריאות שליטה ואחד את השני עם P &amp;# 60;. 0.01 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/552376/52376fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <table style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> מדידה </td><td> מה זה מכמת </td><td> שינויים עם פתולוגיות </td></tr><tr><td> TLC </td><td> אינפלציה &quot;מקסימלי&quot;; שהוגדר בעכברים כנפח ריאות בגיל 35 סנטימטר H 2 O </td><td> מגביר באמפיזמה; ירידות בסיסטיק </td></tr><tr><td> RV </td><td> לאחר קריסת דרכי הנשימה על דפלציה לכוד נפח אוויר </td><td> מגביר באמפיזמה; ירידות בסיסטיק </td></tr><tr><td> % V10 </td><td> צורתו של איבר הדפלציה </td><td> עולה עם התפתחות ריאות; יורד עם עיכוב פעילי שטח; מגביר באמפיזמה; ירידות בסיסטיק </td></tr><tr><td> C </td><td> מדרון quasistatic של איבר הדפלציה </td><td> מגביר באמפיזמה; Decreases בסיסטיק </td></tr><tr><td> Cs </td><td> תאימות ספציפית מאיבר הדפלציה = C / V3 </td><td> ירידות באמפיזמה; ירידות בסיסטיק </td></tr></tbody></table> טבלה 1: רישום של המשתנים השונים שנמדדו מעקומות PV העכבר.

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.

מדידה של עקומת לחץ-נפח ריאות עכבר

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

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Medicine

Unit 1

The Kinetic Theory of Gases

SCIENTISTS IN ACTION

18.5K Views.  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.

Video: 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.

במדידת vivo של שכבת פני שטח האנדותל ריאתי המאוסה

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

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.

היבטים טכניים של מורסת Aortocaval מאוס

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.

אוטם שריר לב והערכת תוצאה תפקודית בחזירים

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.

צנתור לב בעכברים כדי למדוד את יחסי נפח לחץ: חקירת אפקט 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.

שלבי הכנה מדידה של תגובתיות ב העכבר רבים ברשתית Vivo לשעבר

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.

ניתוח בזמן אמת לחץ-נפח של אוטם אקוטי בעכברים

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.

המדידה האקוקרדיוגרפית של פרמטרים של הימני החדרית בעכבר

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.

Contractility איזומטרי מדידה של עורק מצע המעי העליון העכבר באמצעות חוט Myography

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.

הערכה דו-חדרית של תפקוד הלב ולולאות נפח לחץ על ידי צנתור חזה סגור בעכברים

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.

תגובת לב לגירוי β-אדנרגיות שנקבע על ידי ניתוח לולאת נפח לחץ

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