This work has been supported by NIH HL-1034.

ジョンズ·ホプキンス大学動物実験委員会は、すべての動物プロトコールを承認した。 1.機器 PV曲線を測定する準備ができて設定複合システムは、 図1に示されている。 <ol><li>体積測定： <ol><li>ユーザが迅速に圧力限界に到達した後に、ポンプを逆転することができるスイッチでシリンジポンプを用いて、膨張および収縮の一定の割合を生成する。マウスのPV曲線の場合は、空気の3ミリリットルに設定された初期の体積（膨張前に）非常に軽く油を塗った5ミリリットルのガラス製の注射器を使用しています。 3mlのほぼすべてのマウスPV曲線のボリュームを測定するのに十分な大きさである。 </li><li>移動シリンジのプランジャーに接続された小型のセンサロッドと、ポンプハウジングに線形差動変圧器を取り付けることによって、ポンプによって送達される体積を測定する。 注：経験的な手段は、システム内のガス圧縮を補正するためにPVの立方で説明されているRVE記録部。 </li></ol></li><li>圧力測定： <ol><li> 0〜60センチメートルH 2 O（0-1 PSI）の範囲で標準の安価な圧力計を使用してください。 </li></ol></li><li>測定の記録： <ol><li> PV曲線を記録するには、XY機能（ 例えば、PowerLabの）を持つデジタルレコーダーを使用しています。 PV曲線をグラフ化するために、経肺圧力（PTP）を記録するために修正さ容積信号と他のチャンネルを記録するために、1つのチャネルを設定する。圧力を測定するためにメインをPowerlabに接続するブリッジプリアンプを使用してください。 0-40センチH 2 Oからの圧力チャンネルを校正し、0〜3ミリリットルボリュームチャネルを校正。 </li></ol></li></ol>ガス圧縮2.訂正注：このセットアップにおける重要な最初のステップで、圧力が増加するにつれて、ガス量が減少するため、マウスに送達される空気の体積は、SYRの変位よりもますます少なくなるのでインゲバレル。 <ol><li>肺に太陽光発電システムを接続するバルブを閉めるので、NOガスは、システムを残すことはできません。注入を開始し、レコーダーの補正されたボリューム·チャネルは、約40センチのH 2 Oに圧力が上昇するなどの任意の測定可能な変化を示しているかどうかを観察もしそうであれば、次のステップのように訂正します。 <ol><li>プランジャ変位測定（ すなわち、未補正体積）から膨張圧力に比例する項を減算することにより経験的にガス圧縮のための正しい。容積信号を表示するために（VCと呼ばれる）をPowerlabチャネルでこれを行い、マイナス係数倍の圧力。 </li><li>式の係数を決定します。まず、上の記録のグラフを回し、初期推定を行い、ポンプを起動します。インフレチューブは密閉されているので、Vcのチャネルは0-40センチH 2 Oからの圧力が上昇としてゼロを読み取るために、圧力係数乗算器を調整それがアップまたはダウンした場合、単にそれまでの補正係数を調整この圧力範囲にわたって平坦なままである。シリンジ内の容積を開始同じ3mlを変更されない場合には、この補正係数は、常に同じである。 </li></ol></li></ol>マウスの3.実験テスト<ol><li>マウスでのP-V曲線を測定するための手順。全ての動物プロトコルは、ジョンズホプキンス大学動物実験委員会によって承認された。 <ol><li>ケタミン（90ミリグラム/ kg）およびキシラジン（15ミリグラム/ kg）でマウス（生後6-12週でのC57BL / 6マウス）を麻酔し、反射運動の欠如によって麻酔を確認する。 注：PV曲線は10分未満で麻酔したマウスに完成し、端子手順であることができる。 </li><li> 18 Gスタブ針カニューレをマウスにTracheostomize。スタブ針を挿入することができる気管、小さなスリットを作った後、気管を覆う皮膚に小さな切開を作る気管を配置することによってこれを行います。糸で結びつけることによってカニューレを固定します。 </li><li>息1匹のマウスを許可する少なくとも4分間、00％の酸素。これは袋から、または名目上150呼吸/分で0.2ミリリットルの一回換気量で設定した人工呼吸器で自発呼吸を介し​​て行うことができる。 </li><li>気管カニューレを閉じて、マウス用の3-4分では、すべての酸素を吸収することができます。この酸素吸収手順は、動物の肺11のほぼ完全な脱ガスで死をもたらす。 ECG電極または直接観察とのハートビートの停止を測定することにより、マウスの死を確認してください。 </li><li>肺の脱気が完了し、肺容量がゼロになると、/分で3分の速度でシリンジポンプで室内空気との肺を膨張し始める。デジタルレコーダーの圧力トレースを監視し、それを35センチメートルH 2 Oに到達したときに、ポンプを逆転させる。 </li><li>圧力は気道がさらにボリューム低下を防止する肺胞の空気を閉じ込め、崩壊している時間によって負10cmのH 2 Oを、到達するまでデフレ曲線に従ってください。すぐにTリバース彼は肺が崩壊気道オープンとして再インフレートすることができ、再びポンプ。この不均一開口部は、この第二インフレの最初の部分で騒々しい見てインフレ肢によって通常は明らかである。 </li><li>圧力が再び35センチメートルのH 2 Oに到達すると、ポンプ方向を逆転し、この第二デフレ肢が0センチH 2 Oに到達するまで、肺を収縮していきその後、ポンプを停止する。 </li><li>圧力と流量とPV曲線のPowerLabのチャート記録を表示します。その後、別の肺病変を生じる肺実質における表現型の変化を検出するためにPV曲線を分析する。 </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. 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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. 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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.

本論文では簡単な再現性のある方法は、マウスにおける表現型肺の弾力性、総肺のPV曲線の古典的な方法を測定するために記載されている。このような曲線は、肺サーファクタントの発見と肺の安定性を提供する上で、その重要性に尽力しました。ここでは、PV曲線はまた、成体マウスの肺における肺の弾力性に関連するいくつかの変数を測定する手段を提供するのに有用であるかを示してい...

マウスは、現在の肺疾患の様々な主要な動物モデルである。肺気腫または線維症のモデルでは、本質的な表現型の変化は、最高の肺の弾力性の変化を測定することによって評価される。弾力性を測定するための多くの方法がありますが、古典的な方法は、全肺気量（TLC）に残存量（RV）から測定された全圧 - 容積（PV）曲線のことである。この測定は、ほぼ100年1-3さかのぼるほぼすべての哺乳動物種から大人の肺に行われている。このようなPV曲線はまた、胎児の肺の開発4-7の肺サーファクタントの機能の発見と理解に大きな役割を果たした。肺の表現型の測定などのPV曲線の重要性にもかかわらず、この測定を実行するには、全く標準化された方法がなかった。これは、膨張及び離散ステップと肺（各後の平衡可変待ち時間）を収縮させることにより、またはポンプを簡単に行われていること継続的に肺を膨らませると収縮することができます。 PV曲線は、多くの場合、ゼロといくつかのユーザ定義肺容量との容量範囲にわたって行われるが、異なる研究室により報告各圧力容量ループの持続時間は、時間2、数秒8で変化する、非常に可変であった。一部の研究者は、静的または準静的としてこの総肺のPV曲線を参照しますが、これらは少し洞察力を提供する定性的な用語であり、それらは、ここで使用されていません。また、PV曲線が広く、それが肺の構造変化の巨視的効果に関する有用な情報を提供することができるという事実にもかかわらず、マウスにおいて報告されていない。 いくつかの問題が含むPV曲線取得の変動をもたらした：インフレとデフレの1）速度; 2）インフレとデフレ圧力の脱線。 3）絶対的肺容量測定値を決定するための手段。ここで本方法では、3ミリリットルのレートは、/分コンプロミとして選ばれましたE、大規模なコホートを勉強場合は特に、測定は非現実的にするよう遅すぎて通常の換気に関連した動的な弾力性を反映しないように短すぎないという。 C57BL / 6健常マウスにおける公称全肺気量は1.2ミリリットル9のオーダーであるので、この速度は、通常、2つの完全にPVは約1.5分で実行するループを閉じを可能にする。 PV曲線が報告されている拡張された文献で ​​は、使用されるピークインフレ圧力は40以上のセンチH 2 Oに20程度の低いまで変化する、非常に可変されているこの変動の一部は、種に関連してもよいが、PV曲線のための圧力上限を設定する主な目的は、全肺気量（TLC）、または最大の肺容量の肺を膨らませることである。ヒトでのTLCは、個人が行うことができます最大の自主的な努力によって定義されているが、残念ながらこれは、任意の動物モデルで重複することはできません。このように、実験的なPV曲線における最大のボリュームが阻止される任意に研究者によって設定された最大圧力によって決定。目標は、PV曲線が平坦な圧力を設定することであるが、残念ながら、哺乳類の肺のPV曲線のインフレ手足は決して平坦である。だから、ほとんどの研究者はインフレ曲線が実質的に平坦化することから始まり、圧力、典型的には30センチH 2 Oを設定するマウスでは、しかし、PV曲線がインフレ四肢をダブルこぶでさらに複雑であり、このインフレ四肢が頻繁には30センチH 2 O 10で急激に上昇しているところなので、30こだわりのエンドポイントではありませんPVカーブ。このような理由から、私たちが調べた全ての株のインフレ手足が平らにし始める圧力であるマウスのPV曲線、圧力限界として35センチメートルのH 2 Oを使用します。 PV曲線自体は非常に非線形であるため、PVループの外観は、曲線の開始位置からのボリュームに依存するであろう。いくつかの商用人工呼吸器は、Fから始まる、ユーザーが大規模なPVループを行うことができRCが、FRC容積が未知の場合、これらの変更は、単に開始容量の変化から生じる可能性があるので、それは、任意の病状を有するこのようなP-V曲線の変化を解釈することは不可能ではなく、肺の構造の変化。したがって、絶対容量測定せず、PV曲線が解釈し、従ってほとんど有用性を有することはほとんど不可能である。 、肺容量を測定するいくつかの方法があるが、これらはしばしば厄介であり、特別な装置を必要とする。ここで説明する単純なアプローチでは、PV曲線は、生体内の脱気手順の後にゼロ音量で始まります。 要約すると、本論文では、マウスの肺における肺のPVカーブ測定を標準化する簡単な方法を実証し、肺の構造にリンクされているこの曲線から計算することができるいくつかの指標を定義します。 PV曲線は、このようにコムを有するマウスにおける表現型の構造変化を検出することができるでの直接適用を有する肺機能検査を提供そのような気腫および線維症などの肺の病理に。

<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

ここ数十年では、マウスは、肺疾患の様々な主要な動物モデルとなっています。肺気腫または線維症のモデルでは、本質的な表現型の変化は、最高の肺の弾性の変化を測定することによって評価される。最高のマウスにおけるそのような病理の根底にある特異的なメカニズムを理解するためには、現像病理を反映することができる機能的な測定を行うことが不可欠である。弾力性を測定するための多くの方法がありますが、古典的な方法は、肺容積の全範囲にわたって行われ、総肺の圧力 - 容積（PV）曲線のことである。この測定は、ほぼ100年さかのぼるほぼすべての哺乳動物種由来の成人の肺になされたものであり、そのようなPV曲線はまた、胎児の肺の開発における肺サーファクタントの機能の発見と理解に大きな役割を果たした。残念ながら、このような総PV曲線が広く、それらがmacroscに関する有用な情報を提供することができるという事実にもかかわらず、マウスにおいて報告されていない肺の構造変化のOPIC影響。肺容量でちょうど変化を測定する部分的なPV曲線が時々報告されていますが、絶対容積の測定値なしに、総PV曲線の非線形性の解釈は、これらの部分的なものは非常に困難にする。本研究では、我々は全体のPV曲線を測定するための標準化された方法について説明します。我々は、2つの一般的な肺の病状、気腫および線維症におけるマウス肺構造の変化を検出するために、これらの曲線の能力を試験した。結果は、これらの病理との期待の構造変化と一致して、いくつかの変数の有意な変化を示した。マウスにおける肺のPV曲線のこの測定は、このように時間的および治療的処置の潜在的効果以上の病態生理学的変化の進行をモニターするための簡単​​な手段を提供する。

PV曲線のための手順は、制御のみ健康なマウス用のビデオで実証されているが、我々は2つ​​の異なる一般的な病状、気腫および線維症を有するマウスにおける機能的および病理学的変化を検出するPV曲線の能力を調べた。これらの伝統的なモデルの詳細については、別の場所で12,13で説明。非常に簡単に、3％イソフルランで麻酔した後に肺気腫が気管に注入3または6 Uブタ膵臓エラ?...

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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.

マウス肺における圧力 - 容積曲線の測定

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 ...

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Unit 1

The Kinetic Theory of Gases

SCIENTISTS IN ACTION

18.5K ビュー.  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.

ビデオ: 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.

マウス肺内皮表面層の in vivo測定における

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

医学

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.

マウスAortocaval瘻の技術的な側面

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.

豚における心筋梗塞および機能的結果の評価

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.

ボーディッチ影響を調べる：圧力体積関係を測定するために、マウスにおける心臓カテーテル検査

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.

マウス網膜細動脈Ex Vivoでの反応性の測定の準備手順

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.

マウスにおける急性心筋梗塞のリアルタイム圧解析

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.

マウスにおける右心室拡張期パラメータの心エコー測定

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.

ワイヤー図法を使用してマウスの腸間膜動脈の等尺性収縮力測定

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.

マウスにおける閉鎖胸腔カテーテル法による心機能および圧力容積ループの両心室評価

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.

圧力量ループ解析によるβ-アドレナリン刺激に対する心臓応答

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