Name: assessment of respiratory function in conscious mice by double-chamber plethysmography
Uploaded: 2018-07-10T13:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessment of Respiratory Function in Conscious Mice by Double-chamber Plethysmography at JoVE.com

SML é suportado por uma bolsa de estudo dos institutos canadenses de pesquisa em saúde, MG é apoiado por uma bolsa da rede saúde respiratória da FRQS (de Fonds recherche du Québec – Santé) e YB é um estudioso de pesquisa de FRQS.
CONTRIBUIÇÃO DOS AUTORES Todos os autores contribuíram para a concepção do manuscrito e/ou o vídeo. SML e LD coletaram os dados. SML, LD, YB, DM, DB e AR contribuiram para a análise dos dados, a geração de figuras e a escrita do manuscrito. YB, AR, KL e MG foram envolvidos na elaboração do roteiro de vídeo. A obra foi realizada por YB, KL e MG.

Os procedimentos a seguir foram aprovados pelo Quebec coração e pulmão Instituto Animal conta Comité em conformidade com as diretrizes do Conselho canadense no cuidado Animal (CCAC).
1. preparação
<ol><li>Estudo
	<ol>
<li>(Crítica) Antes de realizar qualquer experimento, obter as aprovações apropriadas (por exemplo, IACUC) e treinamentos (por exemplo, manipulação de animais).</li>
		<li>Familiarize-se com o equipamento e o software operacional. O manual do usuário e, se necessário, crie um arquivo de configuração para definir o número de sites, sinais, analisadores e parâmetros de entrada. Nota: Certifique-se de selecionar uma alta taxa de amostragem (2 KHz).</li>
		<li>Configure as definições de analisadores para os parâmetros de interesse.<ol>
<li>Selecione Tuning na barra de ferramentas e em seguida analisadores.</li>
			<li>Ajustar o limite de fluxo para um valor que separa corretamente as respirações (rato: 0,5 mL/s) e optar por Ti + Te calcular a taxa de respiração.</li>
			<li>Defina um valor para a pressão atmosférica (760 mm Hg) e especificar o desvio máximo de volume inspiratório/expiratório para respirar para serem considerados válidos (rato: 20%).</li>
			<li>Clique em configuração no campo calculado parâmetros para ajustar os limites de aceitação. Nota: As configurações a seguir foram utilizadas para os experimentos descritos rato: tempo de inspiração, 50 a 170 ms; tempo de expiração, 40 a 180 ms; frequência da respiração, 30 a 450 bpm; Resistência específica das vias aéreas, de 0 a 15 cmH2O·s; fluxo de midexpiratory com uma precisão de pelo menos 3 casas decimais.</li>
			<li>Uma vez concluída, selecione aplicar e fechar para sair da janela de diálogo.</li>
		</ol>
</li>
		<li>No menu de barra de ferramenta, ir para Tuning novamente e, depois, armazenamento para definir uma taxa de armazenamento de dados desejado. Clique em aplicar e fechar para sair da janela. Nota: Em média a cada 10 s é normalmente usado.</li>
		<li>Crie um protocolo dentro do software operacional para definir uma sequência de comandos e o tempo desejado para cada um. Um exemplo é exibido na Figura 1.</li>
		<li>Se o experimento envolve a administração de uma substância por aerossol, prepare as soluções adequadas e diluições de acordo com as concentrações a ser testado.</li>
	</ol></li>
	<li>Animal
	<ol>
<li>Trabalhe em uma área tranquila remota da sala de habitação. Permitir que os animais se ajustar à mudança do ambiente.</li>
		<li>Pesar os animais e selecione o tamanho adequado de contenção.</li>
		<li>(Crítica) Adapte os animais para a retenção e procedimentos antes do início do experimento. Dependendo do design experimental, várias sessões de aclimatação de aumentar a duração (por exemplo, 5-30 min) podem ser necessários. Nota: Animais que não se aclimatar devem ser retirados do estudo.<ol>
<li>Em cada sessão de aclimatação, inserir o animal dentro da retenção, procedentes de volta à abertura; segurar o dispositivo na vertical pode ser útil.</li>
			<li>Uma vez que o animal está em posição, insira o êmbolo volta e suavemente trancá-lo sem aplicar força excessiva.</li>
			<li>(Crítica) Verifique visualmente que o animal respira normalmente. Se necessário, ajuste sua posição movendo o mecanismo de travamento. Certifique-se que narinas do animal estão projetando-se fora do cone de nariz com seu focinho encostadas às paredes interiores da retenção.</li>
			<li>Retire o painel traseiro da câmara torácica, inserir a retenção contendo o animal através da borracha abertura na câmara torácica e fechar a câmara.</li>
			<li>Anexar a câmara principal e fornecer um fluxo de viés. Use um fluxo de 0,5 L/min para um rato.</li>
			<li>Permitir que o animal relaxar por 5 min.</li>
			<li>Uma vez que o animal está calmo, inicie a gravação dos sinais de fluxo nasal e torácica. Verifique se na tela do computador que os traços são suaves e que eles exibem um padrão de respiração regular; consulte o exemplo na Figura 2. Nota: Se o protocolo envolve a administração de aerossóis de uma substância, um desafio salino pode ser incluído no processo de aclimatação.</li>
			<li>No final de cada sessão, retire o animal da câmara torácica e a retenção e devolvê-lo à sua habitação gaiola e quarto.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>Equipamentos
	<ol>
<li>No dia do experimento, iniciar uma sessão experimental e carregar o arquivo de configuração apropriado. Nota: Verifique se que ele contém o protocolo desejado para o experimento.</li>
		<li>Vá para executar no menu da barra de ferramenta. Insira a experiência e a do animal. Uma vez feito, clique no botão executar na parte inferior da janela.</li>
		<li>Prosseguir com a calibração do sistema. Calibrar a cada site e sinal de entrada separado.<ol>
<li>Ligue o gerador de fluxo diagonal, conectá-lo à câmara de cabeça através de um pedaço de tubo e ajustar a taxa de fluxo.</li>
			<li>Feche a abertura superior da câmara de cabeça com um boné.</li>
			<li>Retirar o painel traseiro da câmara torácica, firmemente, insira a ferramenta de calibração dentro da borracha abertura entre a cabeça e a câmara de corpo para criar um selo hermético. Feche e volte a colocar o painel traseiro da câmara torácica.</li>
			<li>Verifique se que o orifício lateral da câmara torácica é limitado.</li>
			<li>O menu de barra de ferramenta de software, acesse Tuning e, em seguida, calibrar.</li>
			<li>Vá para a entrada 1 (torácica) e selecione calibrar para iniciar a caixa de diálogo de calibração para o sinal de fluxo torácica.</li>
			<li>(Crítica) Verifique se que os parâmetros listados na janela de diálogo de calibragem exibem as configurações apropriadas, ou seja, estresse físico aplicado valor baixo: 0; Estresse físico aplicado elevado valor:-20 mL/s; Amostras: integrar. Uma vez feito, clique em baixo na janela de amostras .</li>
			<li>Verifique se o sinal gerado é constante através da janela de exibição e, em seguida, clique em fechar.</li>
			<li>Conecte uma seringa 20 mL através da porta lateral da câmara torácica usando um conector de plástico e um pedaço de tubo.</li>
			<li>(Crítica) Selecionar alta na janela amostras e imediatamente injetar 20ml de ar na câmara durante um período de s 2 em uma taxa de fluxo tão constante quanto possível.</li>
			<li>Verifique se o sinal gerado aparece completamente dentro da janela de exibição. Use o ícone de seta para verificar se o sinal é centrado e simétrica em torno da linha zero. Em seguida, clique em fechar. Remover qualquer deslocamento de zero clicando em remover AC deslocamento na janela amostras Nota: A calibração de alto valor pode ser refeita, se necessário.</li>
			<li>Verifique se o resultante Scaled escala de entrada está dentro da faixa recomendada (rato: ±280 para ±420 mL/s). (Crítica) Repita as etapas de calibração, se os valores estiverem fora do intervalo aceitável.</li>
			<li>Calibre a câmara de cabeça em uma maneira similar como a câmara torácica (etapa 1.3.3.6). Desta vez, selecione a entrada 2 (nasal). Nota: (Importante) O valor para o estresse físico aplicado de alto valor deve ser definido como + 20 mL/s. Isso vai mudar a polaridade do fluxo na câmara frontal em relação a câmara traseira. Assim, quando o animal está a respirar, os fluxo de dois sinais quase será em fase, além do atraso usado para calcular sRaw.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>2. as medidas de função pulmonar
<ol><li>Pesar os animais e Observe seus pesos de corpo.</li>
	<li>Inserir o animal dentro da retenção e coloque-o dentro da câmara de pletismografia torácica (etapas 1.2.3.1 para 1.2.3.5).</li>
	<li>Permitir que o animal relaxar pelo menos 5 min.</li>
	<li>Iniciar o protocolo de comandos selecionando o primeiro passo e, em seguida, clique em executar.</li>
	<li>Verifique na tela do computador que a respiração do animal os sinais são regular e liso (Figura 2). O software exibe automaticamente os parâmetros calculados numa base de respiração-por-respiração. Verifique se que os parâmetros do animal são estáveis.</li>
	<li>Grave o padrão de respiração em condições de linha de base para até 10 minutos.</li>
	<li>Para protocolos que envolvem a administração de uma substância por aerossol, faça o seguinte:<ol>
<li>Ajuste o nebulizador do tempo e dever ciclo, conforme necessário. Nota: Nos exemplos demonstrados neste artigo, o nebulizador foi operado em um ciclo de serviço de 5% para 10 s.</li>
		<li>Realizar um desafio do veículo (por exemplo, solução salina) e gravar a resposta.</li>
		<li>Se necessário, expor o animal a aumentar as concentrações da substância, alterando a concentração no nebulizador em escalada etapas (por exemplo, dobrando as concentrações). Grave a resposta depois de cada administração.</li>
		<li>No final da sessão experimental, se não for feito automaticamente, parar a gravação e devolver o animal para sua gaiola de habitação e o quarto.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Se necessário, selecione executar no menu de barra de ferramenta para executar outra sessão experimental.<ol>
<li>Entre as sessões, limpe as câmaras pletismografia e passe o nebulizador com água. Nota: O uso de álcool pode causar danos irreversíveis a pletismografia.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Se o estudo envolve avaliações repetidas ao longo do tempo, repita a sequência inteira de medição em cada commit escolhido. Nota: Recomenda-se sabiamente para complementar o estudo com algumas medidas precisas de mecânica respiratória e/ou volumes de pulmão1,15.</li>
</ol>3. análise de dados
Nota: O software automaticamente salva o arquivo experimental e exporta os parâmetros gravados quando a sessão experimental é fechada.
<ol><li>Calcule uma média de linha de base para os parâmetros de interesse para cada grupo de animal e experimental. Nota: tabela 1 enumera uma série de parâmetros típicos, categorizados com base no tipo de informação que eles fornecem.</li>
	<li>Quando relevante, avaliar o efeito da substância aerossol estudada sobre os parâmetros de interesse a cada concentração usando um ponto específico (por exemplo, valor máximo ou mínimo), uma média ou o curso a tempo inteiro; também pode ser considerada uma normalização para linha de fundo.</li>
	<li>Relate os resultados usando os meios de grupo e erros em uma tabela ou um formato gráfico. Analise os resultados estatisticamente. Nota: No presente estudo, ANOVA de duas vias com repetidas medidas foram utilizadas para avaliar o efeito de metacolina, o alérgeno – casa-ácaro (HDM) – e sua interação em diferentes leituras do DCP (sRaw e EF50), bem como em diferentes leituras FOT (R,N, G e H), em ambas as cepas de ratos. Testes de comparação múltipla do Sidak foram então usados para determinar as concentrações de metacolina na qual os ratos alérgicos diferem os ratos controle. Os mesmos testes foram utilizados para avaliar o efeito de dias, HDM e sua interação na linha de base (ou seja, antes de metacolina) em leituras de obstrução das vias aéreas (sRaw e EF50) e do padrão de ventilação (BF, TV, MV e EIP). Correlações de Pearson foram usadas para avaliar as correlações entre sRaw obtidos com o DCP e RN obtidos com o FOT. Todas as análises estatísticas e gráficos foram realizados usando o software estatístico padrão alternativo (por exemplo, GraphPad Prism). p ≤ 0,05 foram considerado suficiente para rejeitar a hipótese nula.</li>
</ol>

<ol>
	<li>McGovern, T. K., Robichaud, A., Fereydoonzad, L., Schuessler, T. F., Martin, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+respiratory+system+mechanics+in+mice+using+the+forced+oscillation+technique.">Evaluation of respiratory system mechanics in mice using the forced oscillation technique.</a> J Vis Exp. (75), e50172 (2013).</li><li>Bates, J. H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CORP:+Measurement+of+lung+function+in+small+animals.">CORP: Measurement of lung function in small animals.</a> J Appl Physiol (1985). 123 (5), 1039-1046 (2017).</li><li>Bates, J. H., Irvin, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+lung+function+in+mice:+the+phenotyping+uncertainty+principle.">Measuring lung function in mice: the phenotyping uncertainty principle.</a> J Appl Physiol. 94 (4), 1297-1306 (2003).</li><li>Lim, R., 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=Measuring+respiratory+function+in+mice+using+unrestrained+whole-body+plethysmography.">Measuring respiratory function in mice using unrestrained whole-body plethysmography.</a> J Vis Exp. (90), e51755 (2014).</li><li>Enhorning, G., van Schaik, S., Lundgren, C., Vargas, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-body+plethysmography,+does+it+measure+tidal+volume+of+small+animals?.">Whole-body plethysmography, does it measure tidal volume of small animals?.</a> Can J Physiol Pharmacol. 76 (10-11), 945-951 (1998).</li><li>Vijayaraghavan, R., Schaper, M., Thompson, R., Stock, M. F., Alarie, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristic+modifications+of+the+breathing+pattern+of+mice+to+evaluate+the+effects+of+airborne+chemicals+on+the+respiratory+tract.">Characteristic modifications of the breathing pattern of mice to evaluate the effects of airborne chemicals on the respiratory tract.</a> Arch Toxicol. 67 (7), 478-490 (1993).</li><li>Willis, D. N., Liu, B., Ha, M. A., Jordt, S. E., Morris, 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=Menthol+attenuates+respiratory+irritation+responses+to+multiple+cigarette+smoke+irritants.">Menthol attenuates respiratory irritation responses to multiple cigarette smoke irritants.</a> FASEB J. 25 (12), 4434-4444 (2011).</li><li>Neuhaus-Steinmetz, U., 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=Sequential+development+of+airway+hyperresponsiveness+and+acute+airway+obstruction+in+a+mouse+model+of+allergic+inflammation.">Sequential development of airway hyperresponsiveness and acute airway obstruction in a mouse model of allergic inflammation.</a> Int Arch Allergy Immunol. 121 (1), 57-67 (2000).</li><li>Glaab, T., 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=Tidal+midexpiratory+flow+as+a+measure+of+airway+hyperresponsiveness+in+allergic+mice.">Tidal midexpiratory flow as a measure of airway hyperresponsiveness in allergic mice.</a> Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 280 (3), L565-L573 (2001).</li><li>Glaab, T., 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=Noninvasive+measurement+of+midexpiratory+flow+indicates+bronchoconstriction+in+allergic+rats.">Noninvasive measurement of midexpiratory flow indicates bronchoconstriction in allergic rats.</a> J Appl Physiol (1985). 93 (4), 1208-1214 (2002).</li><li>Pennock, B. E., Cox, C. P., Rogers, R. M., Cain, W. A., Wells, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+noninvasive+technique+for+measurement+of+changes+in+specific+airway+resistance.">A noninvasive technique for measurement of changes in specific airway resistance.</a> J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 46 (2), 399-406 (1979).</li><li>DeLorme, M. P., Moss, O. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+function+assessment+by+whole-body+plethysmography+in+restrained+versus+unrestrained+mice.">Pulmonary function assessment by whole-body plethysmography in restrained versus unrestrained mice.</a> J Pharmacol Toxicol Methods. 47 (1), 1-10 (2002).</li><li>Flandre, T. D., Leroy, P. L., Desmecht, D. J. <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+somatic+growth,+strain,+and+sex+on+double-chamber+plethysmographic+respiratory+function+values+in+healthy+mice.">Effect of somatic growth, strain, and sex on double-chamber plethysmographic respiratory function values in healthy mice.</a> J Appl Physiol (1985). 94 (3), 1129-1136 (2003).</li><li>Criee, C. P., 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=Body+plethysmography--its+principles+and+clinical+use.">Body plethysmography--its principles and clinical use.</a> Respir Med. 105 (7), 959-971 (2011).</li><li>Robichaud, 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=Automated+full-range+pressure-volume+curves+in+mice+and+rats.">Automated full-range pressure-volume curves in mice and rats.</a> J Appl Physiol (1985). 123 (4), 746-756 (2017).</li><li>Mizutani, N., Goshima, H., Nabe, T., Yoshino, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complement+C3a-induced+IL-17+plays+a+critical+role+in+an+IgE-mediated+late-phase+asthmatic+response+and+airway+hyperresponsiveness+via+neutrophilic+inflammation+in+mice.">Complement C3a-induced IL-17 plays a critical role in an IgE-mediated late-phase asthmatic response and airway hyperresponsiveness via neutrophilic inflammation in mice.</a> J Immunol. 188 (11), 5694-5705 (2012).</li><li>Nabe, T., 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=Roles+of+basophils+and+mast+cells+infiltrating+the+lung+by+multiple+antigen+challenges+in+asthmatic+responses+of+mice.">Roles of basophils and mast cells infiltrating the lung by multiple antigen challenges in asthmatic responses of mice.</a> Br J Pharmacol. 169 (2), 462-476 (2013).</li><li>Morris, J. B., 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=Immediate+sensory+nerve-mediated+respiratory+responses+to+irritants+in+healthy+and+allergic+airway-diseased+mice.">Immediate sensory nerve-mediated respiratory responses to irritants in healthy and allergic airway-diseased mice.</a> J Appl Physiol (1985). 94 (4), 1563-1571 (2003).</li><li>Merazzi, D., Mortola, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+changes+in+ambient+temperature+on+the+Hering-Breuer+reflex+of+the+conscious+newborn+rat.">Effects of changes in ambient temperature on the Hering-Breuer reflex of the conscious newborn rat.</a> Pediatr Res. 45 (3), 370-376 (1999).</li><li>Rao, R., Nagarkatti, P. S., Nagarkatti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delta(9)+Tetrahydrocannabinol+attenuates+Staphylococcal+enterotoxin+B-induced+inflammatory+lung+injury+and+prevents+mortality+in+mice+by+modulation+of+miR-17-92+cluster+and+induction+of+T-regulatory+cells.">Delta(9) Tetrahydrocannabinol attenuates Staphylococcal enterotoxin B-induced inflammatory lung injury and prevents mortality in mice by modulation of miR-17-92 cluster and induction of T-regulatory cells.</a> Br J Pharmacol. 172 (7), 1792-1806 (2015).</li><li>Agrawal, 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=Inhibition+of+mucin+secretion+with+MARCKS-related+peptide+improves+airway+obstruction+in+a+mouse+model+of+asthma.">Inhibition of mucin secretion with MARCKS-related peptide improves airway obstruction in a mouse model of asthma.</a> J Appl Physiol (1985). 102 (1), 399-405 (2007).</li><li>Mabalirajan, U., Aich, J., Agrawal, A., Ghosh, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mepacrine+inhibits+subepithelial+fibrosis+by+reducing+the+expression+of+arginase+and+TGF-beta1+in+an+extended+subacute+mouse+model+of+allergic+asthma.">Mepacrine inhibits subepithelial fibrosis by reducing the expression of arginase and TGF-beta1 in an extended subacute mouse model of allergic asthma.</a> Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 297 (3), L411-L419 (2009).</li><li>Desmet, C., 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=Treatment+of+experimental+asthma+by+decoy-mediated+local+inhibition+of+activator+protein-1.">Treatment of experimental asthma by decoy-mediated local inhibition of activator protein-1.</a> Am J Respir Crit Care Med. 172 (6), 671-678 (2005).</li><li>Zang, N., 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=Pulmonary+C+Fibers+Modulate+MMP-12+Production+via+PAR2+and+Are+Involved+in+the+Long-Term+Airway+Inflammation+and+Airway+Hyperresponsiveness+Induced+by+Respiratory+Syncytial+Virus+Infection.">Pulmonary C Fibers Modulate MMP-12 Production via PAR2 and Are Involved in the Long-Term Airway Inflammation and Airway Hyperresponsiveness Induced by Respiratory Syncytial Virus Infection.</a> J Virol. 90 (5), 2536-2543 (2015).</li><li>Shukla, M., 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=Carryover+of+cigarette+smoke+effects+on+hematopoietic+cytokines+to+F1+mouse+litters.">Carryover of cigarette smoke effects on hematopoietic cytokines to F1 mouse litters.</a> Mol Immunol. 48 (15-16), 1809-1817 (2011).</li><li>Murphy, D. 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W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiologic+assessment+of+allergic+rhinitis+in+mice:+role+of+the+high-affinity+IgE+receptor+(FcepsilonRI).">Physiologic assessment of allergic rhinitis in mice: role of the high-affinity IgE receptor (FcepsilonRI).</a> J Allergy Clin Immunol. 116 (5), 1020-1027 (2005).</li></ol>

DB e AR são empregados por SCIREQ científica respiratória equipamento Inc, uma entidade comercial envolvidos em temas relacionados com o conteúdo deste artigo. DB também possui ações. SCIREQ Inc. é uma empresa de tecnologias de emka.

A capacidade de medir a função pulmonar em animais conscientes é claramente justificada na investigação respiratória. Em geral, o DCP é uma abordagem interessante para avaliar a função de ventilação do aparelho respiratório no consciente e respirando espontaneamente animais26. Mais especificamente, o DCP, ou sua variante de cabeça-para fora, muitas vezes atinge um certo equilíbrio entre a qualidade das informações prestadas e o nível desejado de invasividade3 (tabela 2). A técnica pode ser adaptada para várias espécies (por exemplo, rato, rato, cobaia) ou animais de tamanhos e pode ser usada em muitas aplicações de pesquisa. É particularmente útil para avaliar a numerosos animais ao mesmo tempo em um projeto de estudo paralelo, para monitorar a função respiratória de forma repetida e capturar a cinética da resposta ao longo do tempo. Além disso, a técnica é simples e pode ser aprendida de forma relativamente oportuna. No presente trabalho, um protocolo empregando medidas do DCP em ratos foi usado como um exemplo para descrever os aspectos práticos do presente contido técnica pletismografia, bem como para discutir os passos críticos e relacionadas com os resultados.
Quando se trabalha com animais conscientes, é essencial para controlar as condições do ambiente circundante (por exemplo, quarto silencioso com um número limitado de pessoas ou atividade) a fim de gerar resultados reprodutíveis. Desde que os aparelhos vêm em várias dimensões, é importante começar com o tamanho adequado para que os movimentos de respiração são imperturbável. Também é útil e muitas vezes necessário para se aclimatar os animais para a montagem experimental e procedimentos, como é bem conhecido em camundongos que restrição afeta a frequência de respiração12. Dependendo do delineamento experimental ou condições, podem ser necessárias várias sessões de durações incrementais. Finalmente, permitindo tempo no início de uma experiência para os animais ajustar para a mudança de sala e manipulação necessária é uma consideração simples que se mostrou eficaz para garantir que o padrão de respiração é consistentemente regular e descontraída na linha de base. Trabalhando sob condições onde os animais são confortáveis, bem adaptados e calmo também será benéfico em termos de qualidade e variabilidade do resultado. Ela também limita qualquer liberação induzida por estresse de catecolamina, que pode aumentar o calibre das vias aéreas e atenuar uma broncoconstrição induzida.
É importante compreender que há uma necessidade de separar tão hermeticamente quanto possível os fluxos nasais e torácicos. Dependendo do sistema ou espécies estudadas, o mecanismo de vedação pode variar em forma, bem como em eficácia. O DCP nós aqui descritos, o selo é criado entre o focinho do animal e o dispositivo de restrição. Ao avaliar a função respiratória por DCP, também é essencial para fornecer um fluxo contínuo e suficiente de viés, como uma diminuição do nível de oxigênio disponível para o animal irá resultar em efeitos significativos. Tendo em conta o bem-estar do animal a retenção limita a propensão para vazamentos de ar criado por agitação e assim maximiza a qualidade dos dados. Por outro lado, estima, uma quebra no selo da resultará em conjuntos de dados rejeitados ou subestimação de alguns parâmetros.
Além para habilitar a gravação separada do sinal do fluxo nasal, câmara de cabeça normalmente é usada para expor o animal a substâncias aerossol. Conforme ilustrado neste artigo, este pode ser utilizado para executar um teste de bronchoprovocation para demonstrar diferentes graus de capacidade de resposta. Em tais experiências, ajustar o intervalo de concentrações testadas pode ser necessários dependendo da espécie, estirpe ou sexo dos animais estudados. Como demonstrado anteriormente8,9,10,27, os presentes resultados mostram que as alterações induzidas pelo metacolina na sRaw correlacionaram com medições de FOT invasivas da resistência das vias aéreas. Os resultados também demonstram que a técnica DCP não é tão sensível como o FOT por sua capacidade para detectar disfunção respiratória e identificar uma resposta alterada, localizada dentro dos compartimentos inferiores do pulmão (tecido pulmonar e/ou pequenas vias aéreas periféricas) . Desde que vias aéreas do animal estão intactas, a presença de vias aéreas superiores, que esclarece a maior parte da resistência ao fluxo de ar28respiratória total, pode afetar a distribuição de aerossóis e deposição em adição para amortecer a contribuição do as vias respiratórias inferiores para uma medição. Tabela 3 resume outras diferenças entre a técnica DCP e o FOT. Finalmente, embora seja teoricamente possível estimar a resistência de vias aéreas total do animal (incluindo vias aéreas superiores) de uma medida de sRaw, geralmente é recomendado para complementar a avaliação de DCP com uma técnica de medição invasiva, tais como o FOT29 para obter medições directas da mecânica respiratória detalhadas. Dependendo dos objectivos do estudo, as medições da resistência das vias aéreas superiores também podem ser consideradas30,31,32.
Conclusão  Devido ao seu limitado grau de invasividade, o DCP é uma técnica que pode satisfazer uma necessidade importante na investigação respiratória. É capaz de fornecer leituras precisas de padrão de ventilação em animais conscientes simultaneamente com alguns índices indiscutível de obstrução do fluxo de ar. As informações obtidas também verdadeiramente que complementa de abordagens mais invasivas.

A crescente utilização de pequenos animais para doenças respiratórias humanas modelo instou o desenvolvimento de técnicas para avaliar quantitativamente as funções do sistema respiratório em animais. Atualmente, a técnica de oscilações forçadas (FOT) é reconhecida como a abordagem mais precisa para avaliar a mecânica respiratória em animais de pequeno porte1,2. No entanto, como afirma o princípio de incerteza de fenotipagem, o que se ganha em precisão de medição com o FOT é negociada fora contra uma perda em noninvasiveness3. Com efeito, as medições FOT são adquiridas nas condições experimentais altamente controladas que exigem anestesia, traqueostomia ou intubação oral, bem como a ventilação mecânica; um cenário muito longe da vida real.
Em situações onde as exigências experimentais proscrever o uso de agentes anestésicos ou ligue para pouco ou nenhum desvio do estado fisiológico natural do animal, pode considerar-se dobro-câmara pletismografia (DCP). Como seu nome indica, uma instalação DCP consiste de duas câmaras rígidas conectadas, construídas para isolar tão hermeticamente quanto possível, a cabeça do animal (ou nariz), na câmara da frente, do seu tórax, na câmara traseira. Dentro da instalação, o animal está consciente e respira espontaneamente enquanto sendo contido. Porque as paredes das câmaras não podem expandir ou retrair, o movimento do ar entrar e sair do animal gera um correspondente mas oposta da forma de onda no interior da câmara traseira, como resultado da compressão/descompressão do ar ao seu redor. A forma de onda devido ao fluxo nasal na câmara frontal e aquela relacionada com o movimento torácico na câmara posterior, portanto, pode ser separada e capturada simultaneamente. Dependendo do projeto da instalação do DCP, estas formas de onda podem ser adquiridas usando um conjunto de transdutores de pressão ou pneumotachographs respectivamente, gravar as alterações na pressão da câmara ou do fluxo de ar entrar e sair das câmaras em função do tempo. A última abordagem é mais comum nos dias de hoje.
Enquanto a frequência de respiração do animal pode ser determinada com precisão por qualquer tipo de técnicas Pletismográfica, a situação não é a mesma para a determinação do volume corrente e seus parâmetros de ventilação relacionados (por exemplo, ventilação por minuto, volume expiratório, etc.). Ao contrário da técnica de pletismografia de corpo inteiro (WBP), onde o volume corrente do animal é estimado a partir do sinal de caixa4,5, a técnica DCP fornece avaliações precisas do volume corrente. Isto está relacionado com a aquisição direta de movimento de torácica do animal na câmara traseira, que são proporcionais às mudanças no volume pulmonar durante a respiração.
Além desses parâmetros precisos ventilatórios (por exemplo, volume corrente, frequência de respiração e ventilação por minuto), alguns distúrbios na forma do ciclo respiratório também podem ser usados para investigar aspectos neuronais que governam o unidade respiratória ou reflexos respiratórios. Um exemplo específico de tal pedido seria a avaliação do potencial de irritação de substâncias inaladas nos neurônios sensoriais das vias aéreas superiores6. Aqui, a duração de uma pausa no início da expiração é determinada usando um parâmetro chamado pausa inspiratória-final (EIP), também conhecida como duração de travagem6. O prolongamento dessa pausa por uma substância irritante é associado com o fechamento da glote do animal, causando um período mensurável de travagem na primeira parte da expiração6,7.
Outra vantagem importante do DCP é que fornece dois parâmetros validados e indiscutível que são sensíveis à obstrução do fluxo de ar. Um é chamado o fluxo em meados-tidal volume expiratório e é abreviado EF508,9,10. É o fluxo de ar no volume na metade de cada respiração tidal durante a expiração. EF50 é extraído o rastreamento de fluxo torácica e pode assim ser medido sem a câmara frontal (ou seja, em uma configuração de cabeça-para fora). O outro chama-se resistência específica das vias aéreas e é abreviado sRaw11,12,13. A determinação da sRaw requer a gravação simultânea dos fluxos de nasal e torácica do animal, como ele é calculado a partir do atraso de tempo entre estes traços respiratórios separados no ponto zero fluxo no final da inspiração. A lógica que descreve a base pela qual este atraso refere-se ao sRaw foi expatiated anteriormente11. Simplificando, as mudanças no volume pulmonar precedem a circulação de ar, desde que um gradiente de pressão precisa de desenvolver-se em ordem de fluxo de ar de carro. Em um animal saudável respirar calmamente, esse atraso é normalmente muito pequeno. No entanto, o gradiente de pressão que é necessário para acomodar um determinado fluxo (por exemplo, um fluxo suficiente para fornecer a ventilação adequada) é influenciado pelo grau de resistência das vias aéreas. Durante a broncoconstrição, por exemplo, o gradiente de pressão necessária para acomodar um determinado fluxo é maior, o que implica que o animal tem que trabalhar mais para respirar. Um maior gradiente de pressão no tórax do animal também implica que uma parcela maior do fluxo de entrar e sair da câmara traseira é devido à descompressão/compressão de ar dentro do tórax, que é a parte da expansão/retração torácica total que é fora de fase com o fluxo nasal. O aumento da resistência devido a broncoconstrição assim aumentará o atraso entre a traseira e a câmara frontal e aumenta desse modo sRaw. O gradiente de pressão que impulsiona o fluxo de ar entrar e sair do pulmão também é influenciado pelo volume inicial gás torácica (TGV). A um TGV maior por exemplo, a expansão/retração do tórax necessário para gerar um determinado gradiente de pressão é maior (simplesmente porque o deslocamento do volume que é necessário para gerar um determinado gradiente de pressão é maior), o que também implica que o animal tem que trabalhar mais para respirar. Novamente, estes deslocamentos extra torácicos são aqueles necessários para descompactar/comprimir ar no tórax e são, portanto, fora de fase com o fluxo nasal. Então, um aumento de TGV também aumentará o atraso entre as câmaras e aumenta desse modo sRaw. Como pode ser visto, tanto a broncoconstrição e aumento TGV resultam em um esforço mais importante para extrair o ar entrar e sair do pulmão. Isto é, em essência, o significado fisiológico da sRaw. Ele representa o trabalho necessário para5,14de respiração.
Assim, é importante compreender que a influência de dois fatores distintos sRaw: TGV e resistência das vias aéreas. Na verdade, o sRaw pode ser expressa como o produto da resistência das vias aéreas e TGV11. Animais conscientes podem modificar seu TGV à vontade, como para se adaptar a sua ventilação para um determinado ambiente. Sob tais condições, onde o estado fisiológico natural do animal é inalterado, assim é impossível discernir se uma mudança na sRaw decorre de uma alteração na resistência das vias aéreas, de uma mudança no TGV ou de uma mistura dos dois. Portanto, é recomendável para complementar a avaliação de DCP com mais medições invasivas da mecânica respiratória e/ou volumes de pulmão, como os fornecidos pelo FOT1,15.
Até à data, o DCP tem sido usado em várias aplicações de pesquisa. A técnica pode ser usada com ou sem câmara de cabeça para quantitativamente e avaliar com precisão o efeito de várias substâncias, tais como farmacêuticos, alérgenos, irritantes ou outros mediadores, na função respiratória em animais de pequenos porte conscientes 16,17,18. A câmara frontal também pode ser usada como uma câmara expondo a substâncias aerossol ou variados gás concentrações (hipóxia, hipercapnia, etc)19. Convenientemente, permite medir concomitantemente dos efeitos agudos dessas exposições. Na verdade, um dos usos comuns do DCP é avaliar o grau de capacidade de resposta à Metacolina aerossol em diferentes modelos de doenças respiratórias20,21,22,23, 24 , 25.
Embora a técnica DCP é aparentemente simples, alguns desafios práticos potencialmente poderiam desencorajar os usuários inexperientes ou prejudicar a precisão e a reprodutibilidade dos resultados. O presente trabalho fornece uma descrição detalhada dos procedimentos recomendados para a função respiratória com sucesso recorde pelo DCP em camundongos conscientes, comedidos, respirando espontaneamente. A descrição é específica para o equipamento indicado (consulte a Tabela de materiais). O utilitário e o valor do DCP também é demonstrada em um modelo comum de inflamação alérgica pulmonar em duas linhagens de camundongos testados na linha de base e em resposta à Metacolina aerossol.

<table><tbody><tr><td>Acetyl-&amp;beta;-methylcholine chloride&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A-2251</td><td>Methacholine</td></tr><tr><td>Phosphate buffered saline</td><td>Multicell</td><td>311-506-CL</td><td>PBS 10X</td></tr><tr><td>House dust mite extract</td><td>GREER</td><td>290902</td><td>HDM&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>DCP complete system</td><td>&amp;nbsp;SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES</td><td></td><td></td></tr><tr><td>iox software</td><td>&amp;nbsp;SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aerogen Aeroneb nebulizer</td><td>&amp;nbsp;SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES</td><td></td><td></td></tr><tr><td>flexiVent FX complete system</td><td>&amp;nbsp;SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

assessment of respiratory function in conscious mice by double-chamber plethysmography

Variações de volume de ar criadas por um sujeito consciente, respirando espontaneamente dentro de uma caixa de corpo são a base da pletismografia, uma técnica utilizada de forma não-invasiva de avaliar algumas características da função respiratória em humanos como em animais de laboratório. O presente artigo centra-se sobre a aplicação da pletismografia da dobro-câmara (DCP) em pequenos animais. Fornece informações básicas sobre a metodologia, bem como um procedimento passo a passo detalhado para avaliar a função respiratória em consciente, respirando espontaneamente os animais de uma forma não-invasiva com êxito. O DCP pode ser usado para monitorar a função respiratória de vários animais, em paralelo, bem como identificar alterações induzidas por substâncias aerossol durante um período de tempo escolhido e de forma repetida. Experiências em controle e ratos alérgicos são usadas neste documento para demonstrar a utilidade da técnica, explicar os parâmetros de resultado associado, bem como a discutir as vantagens relacionadas e deficiências. No geral, o DCP fornece leituras válidas e teoricamente som que podem ser confiáveis para avaliar a função respiratória dos animais pequenos conscientes na linha de base e depois desafios com substâncias aerossol.

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Assessment of Respiratory Function in Conscious Mice by Double-chamber Plethysmography

O objetivo do presente artigo é fornecer uma descrição detalhada dos procedimentos recomendados para avaliar a função respiratória em ratos conscientes por pletismografia dobro-câmara.

Avaliação da função respiratória em ratos conscientes por pletismografia dobro-câmara

Air volume changes created by a conscious subject breathing spontaneously within a body box are at the basis of plethysmography, a technique used to ...

assessment-respiratory-function-conscious-mice-double-chamber

Research

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Medicine

42.8K visualizações.  Université Laval. O objetivo do presente artigo é fornecer uma descrição detalhada dos procedimentos recomendados para avaliar a função respiratória em ratos conscientes por pletismografia dobro-câmara.

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Hyperinsulinemic-euglycemic Clamps in Conscious, Unrestrained Mice

Type 2 diabetes is characterized by a defect in insulin action. The hyperinsulinemic-euglycemic clamp, or insulin clamp, is widely considered the "gold standard" method for assessing insulin action in vivo. During an insulin clamp, hyperinsulinemia is achieved by a constant insulin infusion. Euglycemia is maintained via a concomitant glucose infusion at a variable rate. This variable glucose infusion rate (GIR) is determined by measuring blood glucose at brief intervals throughout the experiment and adjusting the GIR accordingly. The GIR is indicative of whole-body insulin action, as mice with enhanced insulin action require a greater GIR. The insulin clamp can incorporate administration of isotopic 2[14C]deoxyglucose to assess tissue-specific glucose uptake and [3-3H]glucose to assess the ability of insulin to suppress the rate of endogenous glucose appearance (endoRa), a marker of hepatic glucose production, and to stimulate the rate of whole-body glucose disappearance (Rd).
The miniaturization of the insulin clamp for use in genetic mouse models of metabolic disease has led to significant advances in diabetes research. Methods for performing insulin clamps vary between laboratories. It is important to note that the manner in which an insulin clamp is performed can significantly affect the results obtained. We have published a comprehensive assessment of different approaches to performing insulin clamps in conscious mice1 as well as an evaluation of the metabolic response of four commonly used inbred mouse strains using various clamp techniques2. Here we present a protocol for performing insulin clamps on conscious, unrestrained mice developed by the Vanderbilt Mouse Metabolic Phenotyping Center (MMPC; URL: www.mc.vanderbilt.edu/mmpc). This includes a description of the method for implanting catheters used during the insulin clamp. The protocol employed by the Vanderbilt MMPC utilizes a unique two-catheter system3. One catheter is inserted into the jugular vein for infusions. A second catheter is inserted into the carotid artery, which allows for blood sampling without the need to restrain or handle the mouse. This technique provides a significant advantage to the most common method for obtaining blood samples during insulin clamps which is to sample from the severed tip of the tail. Unlike this latter method, sampling from an arterial catheter is not stressful to the mouse1. We also describe methods for using isotopic tracer infusions to assess tissue-specific insulin action. We also provide guidelines for the appropriate presentation of results obtained from insulin clamps.

The hyperinsulinemic-euglycemic clamp, or insulin clamp, is the gold standard for assessing insulin action in vivo. A method for performing insulin clamps in mice is described. This includes a method for arterial catheterization that permits experiments to be performed in conscious, unrestrained mice with minimal stress.

Hiperinsulinêmico euglicêmico-Clamps em Consciente, Ratos Unrestrained

Type 2 diabetes is characterized by a defect in insulin action. The hyperinsulinemic-euglycemic clamp, or insulin clamp, is widely considered the "gold ...

Medicina

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination is disrupted by spinal cord injury (SCI), control of respiratory muscles innervated below the injury level is compromised1,2 leading to respiratory muscle dysfunction and pulmonary complications. These conditions are among the leading causes of death in patients with SCI3. Standard pulmonary function tests that assess respiratory motor function include spirometrical and maximum airway pressure outcomes: Forced Vital Capacity (FVC), Forced Expiratory Volume in one second (FEV1), Maximal Inspiratory Pressure (PImax) and Maximal Expiratory Pressure (PEmax)4,5. These values provide indirect measurements of respiratory muscle performance6. In clinical practice and research, a surface electromyography (sEMG) recorded from respiratory muscles can be used to assess respiratory motor function and help to diagnose neuromuscular pathology. However, variability in the sEMG amplitude inhibits efforts to develop objective and direct measures of respiratory motor function6. Based on a multi-muscle sEMG approach to characterize motor control of limb muscles7, known as the voluntary response index (VRI)8, we developed an analytical tool to characterize respiratory motor control directly from sEMG data recorded from multiple respiratory muscles during the voluntary respiratory tasks. We have termed this the Respiratory Motor Control Assessment (RMCA)9. This vector analysis method quantifies the amount and distribution of activity across muscles and presents it in the form of an index that relates the degree to which sEMG output within a test-subject resembles that from a group of healthy (non-injured) controls. The resulting index value has been shown to have high face validity, sensitivity and specificity9-11. We showed previously9 that the RMCA outcomes significantly correlate with levels of SCI and pulmonary function measures. We are presenting here the method to quantitatively compare post-spinal cord injury respiratory multi-muscle activation patterns to those of healthy individuals.

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment RMCA in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

The purpose of this publication is to present our original work on a multi-muscle surface electromyographic approach to quantitatively characterize respiratory muscle activation patterns in individuals with chronic spinal cord injury using vector-based analysis.

Avaliação da ativação muscular respiratória Usando respiratória Motor Control Assessment (ACMD) em indivíduos com lesão medular crônica

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination ...

Method to Obtain Pattern of Breathing in Senescent Mice through Unrestrained Barometric Plethysmography

Unrestrained barometric plethysmography (UBP) is a method for quantifying the pattern of breathing in mice, where breathing frequency, tidal volume, and minute ventilation are routinely reported. Moreover, information can be collected regarding the neural output of breathing, including the existence of central apneas and augmented breaths. An important consideration for UBP is obtaining a breathing segment with a minimal impact of anxious or active behaviors, to elucidate the response to breathing challenges. Here, we present a protocol that allows for short, quiet baselines to be obtained in aged mice, comparable to waiting for longer bouts of quiet breathing. The use of shorter time segments is valuable, as some strains of mice may be increasingly excitable or anxious, and longer periods of quiet breathing may not be achieved within a reasonable timeframe. We placed 22 month-old mice in a UBP chamber and compared four 15 s quiet breathing segments between minutes 60&#8211;120 to a longer 10 min quiet breathing period that took&#160;2&#8211;3 h to acquire. We also obtained counts of central apneas and augmented breaths prior to the quiet breathing segments, following a 30 min familiarization period. We show that 10 min of quiet breathing is comparable to using a much shorter 15 s duration. Additionally, the time leading up to these 15 s quiet breathing segments can be used to gather data regarding apneas of central origin. This protocol allows investigators to collect pattern-of-breathing data in a set amount of time and makes quiet baseline measures feasible for mice that may exhibit increased amounts of excitable behavior. The UBP methodology itself provides a useful and noninvasive way to collect pattern-of-breathing data and allows for mice to be tested over several time points.

Unrestrained barometric plethysmography is used to quantify the pattern of breathing in awake mice. We show that 15 s segments under a standardized protocol display similar values to an extended duration of quiet breathing. This methodology also allows for the quantification of apnea and augmented breaths during the first hour in the chamber.

Método para obter padrão de respiração em camundongos senescentes através de plethysmografia barométrica sem restrições

Unrestrained barometric plethysmography (UBP) is a method for quantifying the pattern of breathing in mice, where breathing frequency, tidal volume, and ...

Comportamento

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, the RV is significantly affected in pulmonary diseases such as pulmonary artery hypertension (PAH). In addition, the RV is remarkably sensitive to cardiac pathologies, including left ventricular (LV) dysfunction, valvular disease or RV infarction4. To understand the role of RV in the pathogenesis of cardiac diseases, a reliable and noninvasive method to access the RV structurally and functionally is essential.
A noninvasive trans-thoracic echocardiography (TTE) based methodology was established and validated for monitoring dynamic changes in RV structure and function in adult mice. To impose RV stress, we employed a surgical model of pulmonary artery constriction (PAC) and measured the RV response over a 7-day period using a high-frequency ultrasound microimaging system. Sham operated mice were used as controls. Images were acquired in lightly anesthetized mice at baseline (before surgery), day 0 (immediately post-surgery), day 3, and day 7 (post-surgery). Data was analyzed offline using software.
Several acoustic windows (B, M, and Color Doppler modes), which can be consistently obtained in mice, allowed for reliable and reproducible measurement of RV structure (including RV wall thickness, end-diastolic&#160;and end-systolic dimensions), and function (fractional area change, fractional shortening, PA peak velocity, and peak pressure gradient) in normal mice and following PAC.
Using this method, the pressure-gradient resulting from PAC was accurately measured in real-time using Color Doppler mode and was comparable to direct pressure measurements performed with a Millar high-fidelity microtip catheter. Taken together, these data demonstrate that RV measurements obtained from various complimentary views using echocardiography are reliable, reproducible and can provide insights regarding RV structure and function. This method will enable a better understanding of the role of RV cardiac dysfunction.

Right ventricle (RV) dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease, yet limited methodologies are available for its evaluation. Recent advances in ultrasound imaging provide a noninvasive and accurate option for longitudinal RV study. Herein, we detail a step-by-step echocardiographic method using a murine model of RV pressure overload.

Avaliação da Estrutura e Função do Ventrículo Direito em modelo de camundongo Pulmonary Artery constrição por Ecocardiografia transtorácica

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

Diagnostic Ultrasound Imaging of Mouse Diaphragm Function

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive surgical procedures. Although this is an effective method of assessing in vitro diaphragm activity, it involves non-survival surgery. The application of non-invasive ultrasound imaging as an in vivo procedure is beneficial since it not only reduces the number of animals sacrificed, but is also suitable for monitoring disease progression in live mice. Thus, our ultrasound imaging method may likely assist in the development of novel therapies that alleviate muscle injury induced by various respiratory diseases. Particularly, in clinical diagnoses of obstructive lung diseases, ultrasound imaging has the potential to be used in conjunction with other standard tests to detect the early onset of diaphragm muscle fatigue. In the current protocol, we describe how to accurately evaluate diaphragm contractility in a mouse model using a diagnostic ultrasound imaging technique.

Diagnostic ultrasound imaging has proven to be effective in diagnosing various respiratory diseases in human and animal subjects. We demonstrate a comprehensive ultrasound protocol utilized by Dr. Zuo's lab to analyze diaphragm kinetics specifically in mouse models. This is also a non-invasive research technique which can provide quantitative information on mouse respiratory muscle function.

Diagnóstico Ecografia de função de mouse Diafragma

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive ...

Automated Measurement of Pulmonary Emphysema and Small Airway Remodeling in Cigarette Smoke-exposed Mice

COPD is projected to be the third most common cause of mortality world-wide by 2020(1). Animal models of COPD are used to identify molecules that contribute to the disease process and to test the efficacy of novel therapies for COPD. Researchers use a number of models of COPD employing different species including rodents, guinea-pigs, rabbits, and dogs(2). However, the most widely-used model is that in which mice are exposed to cigarette smoke. Mice are an especially useful species in which to model COPD because their genome can readily be manipulated to generate animals that are either deficient in, or over-express individual proteins. Studies of gene-targeted mice that have been exposed to cigarette smoke have provided valuable information about the contributions of individual molecules to different lung pathologies in COPD(3-5). Most studies have focused on pathways involved in emphysema development which contributes to the airflow obstruction that is characteristic of COPD. However, small airway fibrosis also contributes significantly to airflow obstruction in human COPD patients(6), but much less is known about the pathogenesis of this lesion in smoke-exposed animals. To address this knowledge gap, this protocol quantifies both emphysema development and small airway fibrosis in smoke-exposed mice. This protocol exposes mice to CS using a whole-body exposure technique, then measures respiratory mechanics in the mice, inflates the lungs of mice to a standard pressure, and fixes the lungs in formalin. The researcher then stains the lung sections with either Gill&#8217;s stain to measure the mean alveolar chord length (as a readout of emphysema severity) or Masson&#8217;s trichrome stain to measure deposition of extracellular matrix (ECM) proteins around small airways (as a readout of small airway fibrosis). Studies of the effects of molecular pathways on both of these lung pathologies will lead to a better understanding of the pathogenesis of COPD.

The goal of this protocol is to provide automated methods to quantify chronic lung pathologies in a murine model of COPD. The protocol includes exposing mice to cigarette smoke (CS), measuring pulmonary function, inflating the lungs, and using morphometry methods to measure emphysema and small airway remodeling in mice.

Automáticos de medição de enfisema pulmonar e das vias aéreas pequenas Reformas em cigarro expostas ao fumo Mice

COPD is projected to be the third most common cause of mortality world-wide by 2020(1).  Animal models of COPD are used to identify molecules that ...

Repeated Measurement of Respiratory Muscle Activity and Ventilation in Mouse Models of Neuromuscular Disease

Accessory respiratory muscles help to maintain ventilation when diaphragm function is impaired. The following protocol describes a method for repeated measurements over weeks or months of accessory respiratory muscle activity while simultaneously measuring ventilation in a non-anesthetized, freely behaving mouse. The technique includes the surgical implantation of a radio transmitter and the insertion of electrode leads into the scalene and trapezius muscles to measure the electromyogram activity of these inspiratory muscles. Ventilation is measured by whole-body plethysmography, and animal movement is assessed by video and is synchronized with electromyogram activity. Measurements of muscle activity and ventilation in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis are presented to show how this tool can be used to investigate how respiratory muscle activity changes over time and to assess the impact of muscle activity on ventilation. The described methods can easily be adapted to measure the activity of other muscles or to assess accessory respiratory muscle activity in additional mouse models of disease or injury.

This paper introduces a method for repeated measurements of ventilation and respiratory muscle activity in a freely behaving amyotrophic lateral sclerosis (ALS) mouse model throughout disease progression with whole-body plethysmography and electromyography via an implanted telemetry device.

Medida repetida de actividade muscular respiratória e Ventilação no rato modelos de doença neuromuscular

Accessory respiratory muscles help to maintain ventilation when diaphragm function is impaired. The following protocol describes a method for repeated ...

Evaluation of Respiratory System Mechanics in Mice using the Forced Oscillation Technique

The forced oscillation technique (FOT) is a powerful, integrative and translational tool permitting the experimental assessment of lung function in mice in a comprehensive, detailed, precise and reproducible manner. It provides measurements of respiratory system mechanics through the analysis of pressure and volume signals acquired in reaction to predefined, small amplitude, oscillatory airflow waveforms, which are typically applied at the subject's airway opening. The present protocol details the steps required to adequately execute forced oscillation measurements in mice using a computer-controlled piston ventilator (flexiVent; SCIREQ Inc, Montreal, Qc, Canada). The description is divided into four parts: preparatory steps, mechanical ventilation, lung function measurements, and data analysis. It also includes details of how to assess airway responsiveness to inhaled methacholine in anesthetized mice, a common application of this technique which also extends to other outcomes and various lung pathologies. Measurements obtained in na&iuml;ve mice as well as from an oxidative-stress driven model of airway damage are presented to illustrate how this tool can contribute to a better characterization and understanding of studied physiological changes or disease models as well as to applications in new research areas.

The present protocol provides a detailed step-by-step description of the procedures required to execute measurements of respiratory system mechanics as well as the assessment of airway responsiveness to inhaled methacholine in mice using the forced oscillation technique (flexiVent; SCIREQ Inc, Montreal, Qc, Canada).

Avaliação da mecânica respiratória em ratos usando a técnica de oscilações forçadas

The  forced oscillation technique (FOT) is a powerful, integrative and translational  tool permitting the experimental assessment of lung function in mice ...

Biologia

Simplified Whole Body Plethysmography to Characterize Lung Function During Respiratory Melioidosis

Surrogate animal models of disease are subject to the 3Rs of Responsible Research. There is a frequent revisiting of refinements to animal models to ensure that both animal welfare and scientific insights advance with the availability of new technologies. This article demonstrates the use of Simplified Whole Body Plethysmography (sWBP) to non-invasively study respiratory failure in a model of lethal respiratory melioidosis. sWBP has the sensitivity to detect breathing in mice through the entirety of the course of the disease, allowing for the moribund-associated symptoms (bradypnea and hypopnea) to be measured and potentially used to develop humane endpoint criteria.
Some of the benefits of sWBP in the context of respiratory disease are that host breath monitoring comes the closest of any physiologic measurement at assessing dysfunction of the primary infected tissue, namely, the lung. In addition to biological significance, the use of sWBP is rapid and non-invasive, minimizing stress in research animals. This work demonstrates the use of in-house sWBP apparatus to monitor disease throughout the course of respiratory failure in the murine model of respiratory melioidosis.

This protocol presents the construction and use of a Simplified Whole Body Plethysmography apparatus to monitor bacterial respiratory disease progression non-invasively.

Pletismografia simplificada de corpo inteiro para caracterizar a função pulmonar durante a melioidose respiratória

Surrogate animal models of disease are subject to the 3Rs of Responsible Research. There is a frequent revisiting of refinements to animal models to ...

Imunologia e Infecção

Measuring Respiratory Function in Mice Using Unrestrained Whole-body Plethysmography

Respiratory dysfunction is one of the leading causes of morbidity and mortality in the world and the rates of mortality continue to rise. Quantitative assessment of lung function in rodent models is an important tool in the development of future therapies. Commonly used techniques for assessing respiratory function including invasive plethysmography and forced oscillation. While these techniques provide valuable information, data collection can be fraught with artefacts and experimental variability due to the need for anesthesia and/or invasive instrumentation of the animal. In contrast, unrestrained whole-body plethysmography (UWBP) offers a precise, non-invasive, quantitative way by which to analyze respiratory parameters. This technique avoids the use of anesthesia and restraints, which is common to traditional plethysmography techniques. This video will demonstrate the UWBP procedure including the equipment set up, calibration and lung function recording. It will explain how to analyze the collected data, as well as identify experimental outliers and artefacts that results from animal movement. The respiratory parameters obtained using this technique include tidal volume, minute volume, inspiratory duty cycle, inspiratory flow rate and the ratio of inspiration time to expiration time. UWBP does not rely on specialized skills and is inexpensive to perform. A key feature of UWBP, and most appealing to potential users, is the ability to perform repeated measures of lung function on the same animal.

The assessment of respiratory physiology has traditionally relied upon techniques, which require restraint or sedation of the animal. Unrestrained whole-body plethysmography, however, provides precise, non-invasive, quantitative analysis of respiratory physiology in animal models. In addition, the technique allows repeated respiratory assessment of mice allowing for longitudinal studies.

Medir a função respiratória em ratos usando Unrestrained pletismografia de corpo inteiro

Respiratory dysfunction is one of the leading causes of morbidity and mortality in the world and the rates of mortality continue to rise. Quantitative ...