Name: measurement of the pressure-volume curve in mouse lungs
Uploaded: 2015-01-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 49 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs at JoVE.com

This work has been supported by NIH HL-1034.

Johns Hopkins Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi, tüm hayvan protokolleri onayladı. 1. Ekipman PV eğrisi ölçmek için hazır kurmak kompozit sistem Şekil 1&#39;de gösterilmiştir. <ol><li> Hacim ölçümü: <ol><li> Kullanıcı hızla basınç sınırlarını ulaştıktan sonra pompayı ters sağlayan bir anahtar ile bir şırınga pompası kullanılarak enflasyon ve deflasyon sabit bir oran oluşturun. Fare PV eğrileri için, hava 3 ml olarak belirlenmiştir başlangıç ​​hacminin (önceki enflasyon) ile çok hafifçe yağlanmış 5 ml cam şırınga kullanın. 3 mi Neredeyse bütün fare PV eğrileri hacmi ile olmak üzere yeterince büyüktür. </li><li> Hareketli şırınga pistonu bağlı küçük bir sensör çubuk ile, pompa gövdesine bir lineer diferansiyel transformatör takarak pompa tarafından teslim hacmini ölçmek. Not: Bir ampirik araçlar sistemindeki gaz sıkıştırma düzeltmek için PV cu altında açıklananrve kayıt bölümü. </li></ol></li><li> Basınç ölçümü: <ol><li> 0-60 cm H 2 O (0-1 PSI) bir dizi standart ucuz basınç göstergesi kullanın. </li></ol></li><li> Ölçümü Kayıt: <ol><li> PV eğrisi XY yetenekleri (örn, PowerLab) ile herhangi bir dijital kaydedici kullanmak kaydetmek için. Düzeltilmiş hacim sinyali ve PV eğrisi grafik için, transpulmoner basıncı (PTP) kaydetmek için başka bir kanalı kaydetmek için bir kanal ayarlayın. Basıncını ölçmek için ana PowerLab bağlanan bir köprü preamplifier kullanın. 0-40 cm H 2 O basınç kanalı kalibre ve 0-3 ml hacim kanalı kalibre. </li></ol></li></ol> Gaz Basma 2. Düzeltme Not: Bu kritik bir ilk adımdır basınç arttıkça, gaz hacmi azalır, ve fare teslim havanın böylece hacim olarak Suriye rejimine yerinden daha giderek daha az olacağından, kurmakinge varil. <ol><li> Akciğerlere PV sistem bağlayacak vananızı kapatın, böylece hiçbir gaz sistemini bırakabilirsiniz. Infüzyon başlatın ve kayıt üzerinde düzeltilmiş Ses kanalı yaklaşık 40 cm H 2 O basınç arttıkça herhangi ölçülebilir bir değişiklik gösteriyorsa gözlemlemek Bir sonraki adımda, böylece daha sonra doğru ise. <ol><li> Ampirik piston yer değiştirme ölçümü çıkarılarak gaz sıkıştırma için doğru (yani, düzeltilmemiş hacim) hava basıncı ile orantılı bir terim. Hacim sinyalini eksi bir katsayı kez basınca göstermek için bir Powerlab kanalı (adlandırılır Vc) bunu yapın. </li><li> Denklemde katsayısı belirleyin. Birincisi, bir başlangıç ​​tahmin yapmak kayıt grafiği açmak ve pompayı başlatın. Enflasyon boru mühürlü olduğundan, basınç 0-40 cm H 2 O yükselir gibi Vc kanalı sıfır okumak için basınç katsayısı çarpanını ayarlamak Yukarı veya aşağı giderse, sadece o kadar düzeltme faktörünü ayarlamakBu basınç aralığında düz kalır. Şırınga içinde başlangıç ​​hacminin aynı 3 mi değişmez, bu düzeltme faktörü, her zaman aynı olacaktır. </li></ol></li></ol> Farelerde Deneysel 3. Testler <ol><li> Farelerde PV eğrisinin ölçülmesi için prosedür. Tüm hayvan protokolleri Johns Hopkins Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından kabul edildi. <ol><li> Ketamin (90 mg / kg) ve ksilazin (15 mg / kg) ile (6-12 haftalık C57BL / 6 fare) fareler anestezi ve refleks hareketinin olmaması ile anestezi teyit etmektedir. Not: PV eğrisi az 10 dakika içinde anestezi farelerde tamamlanmış ve terminal işlemdir olabilir. </li><li> 18 G iğne saplama kanül ile fareler Tracheostomize. Sonra saplama iğne takılı olabilir trakea, küçük bir yarık yapma, trakea örten deride küçük bir kesi yaparak trakea bularak bunu yapın. Iplik ile bağlayarak kanül sabitleyin. </li><li> Nefes 1 fareler izinEn az 4 dakika boyunca% 00 oksijen. Bu bir çanta veya nominal 150 solunum / dk 0.2 ml tidal hacmi ayarlanmış bir ventilatör ile spontan solunum yoluyla olabilir. </li><li> Trakeal kanül kapatın ve fare için 3-4 dakika tüm oksijeni absorbe sağlar. Bu oksijen emme işlemi hayvanların ve akciğer 11 neredeyse tam gaz alma ölümü ile sonuçlanır. EKG elektrotları veya doğrudan gözlem ile kalp atışı kesilmesini ölçerek fare ölümü onaylayın. </li><li> Akciğer gaz giderme işlemi tamamlandığında ve akciğer hacmi sıfır olduğunda, / dakika 3 ml bir oranda bir şırınga pompası oda havası ile akciğer şişirme başlar. Dijital kayıt basınç iz Monitör ve 35 cm H 2 O ulaştığında, pompa ters. </li><li> Basınç hava yolları daha hacimli azalma önlenmesi alveol hava hapsi, çökmüş hangi zaman negatif 10 cm H 2 O, ulaşana kadar deflasyon eğrisi izleyin. Hemen t tersO çöktü hava yolları açmak gibi akciğer tekrar şişirin izin, tekrar pompa. Bu heterojen açılış, bu 2nd enflasyon başlangıç ​​kısmında gürültülü bakarak enflasyon uzuv normalde açıktır. </li><li> Basınç tekrar 35 cm H 2 O ulaştığında, pompa yönünü ters ve bu 2. deflasyon ekstremite 0 cm H 2 O ulaşıncaya kadar akciğer sönmesine devam Sonra pompayı durdurun. </li><li> Basınç ve akış ve PV eğrisinin PowerLab grafik kaydını görüntüleyin. Sonra farklı akciğer patolojileri ortaya akciğer parankiminde fenotipik değişiklikleri tespit etmek PV eğrisi analiz. </li></ol></li></ol>

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

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

Bu yazıda basit bir tekrarlanabilir bir yöntem farelerde fenotiplendirme akciğer elastikiyetinin, toplam akciğer PV eğrisinin klasik yöntem ölçmek için tarif edilmiştir. Bu tür eğriler pulmoner surfaktan keşif ve akciğer istikrarın sağlanması önemi etkili olmuştur. İşte PV eğrisi aynı zamanda yetişkin fare akciğerlerde akciğer elastikiyet ile ilgili çeşitli değişkenler ölçmek için bir araç temin yararlıdır nasıl gösterilir. Fare akciğerlerde patolojik değişiklikler oluşturmak i?...

Fare hemen akciğer hastalıkları, çeşitli birincil hayvan modelidir. Amfizem veya fibrozis modelleri ise, temel fenotipik değişiklikler en iyi akciğer elastikiyetinin değişiklikleri ölçerek değerlendirilir. Elastikiyet ölçmek için birçok yol olmasına rağmen, klasik bir yöntem olduğunu total akciğer kapasitesi (TLC) rezidüel hacim (RV) ölçülen toplam basınç-hacim (PV) eğrisinin. Bu ölçüm neredeyse 100 yıl 1-3 uzanan neredeyse tüm memeli türlerinden yetişkin akciğerler üzerinde yapılmıştır. Böyle PV eğrileri de fetal akciğer gelişimi 4-7 akciğer yüzey işlevi keşif ve anlayış önemli bir rol oynamıştır. Akciðer fenotip bir ölçümü olarak PV eğrisi önemine rağmen, bu ölçümü gerçekleştirmek için standart bir yol olmuştur. Bu şişirme ve ayrık adımlarla akciğer (her birinden sonra dengeleme için bir değişken bekleme süresi) deflating veya pompa ile basitçe yapılmış olduğunusürekli şişirmek ve akciğer Söndür edebilirsiniz. PV eğrisi genellikle sıfır ve bazı kullanıcı tanımlamak akciğer kapasitesi arasında bir hacim aralığında yapılır, ancak farklı laboratuvarlar tarafından bildirilen her basınç volüm süresi, saat 2 birkaç saniye 8 arasında değişen, son derece değişken olmuştur. Bazı araştırmacılar statik veya Yarı-durgun gibi bu total akciğer PV eğrisi bakın, ama bu küçük fikir sunmak nitel terimlerdir ve burada kullanılmamaktadır. Buna ek olarak, PV eğrisi yaygın olarak akciğer yapısal değişikliklerin makroskopik etkileri hakkında yararlı bilgiler sağlayabilir olmasına rağmen, fare rapor edilmemiştir. Birkaç konular da dahil olmak üzere PV eğrisi edinimi değişkenlik neden olmuştur: enflasyon ve deflasyon 1) oranı; 2) enflasyon ve deflasyon için basınç geziler; ve 3) araç mutlak akciğer hacim ölçümü belirlemek için. Burada yöntem, mevcut olarak, 3 ml / dakikalık bir hızla bir Compromis olarak seçilmiştirBüyük kohortlarını eğitim, özellikle ölçüm pratik yapmak için e değil, çok kısa olarak varlık normal ventilasyon ve çok yavaş değil ilişkili dinamik elastikiyet yansıtacak. Bir C57BL / 6 sağlıklı fare nominal toplam akciğer kapasitesi 1.2 ml 9 sırasına olduğundan, bu oran genellikle tam iki PV yaklaşık 1.5 dakika içinde yapılması gereken döngüler kapalı tanır. PV eğrileri bildirilmiştir genişletilmiş literatürde kullanılan pik şişirme basıncı 40 cm H 2 O olarak düşük 20 olarak değişen, son derece değişken olmuştur Bu değişkenlik Bölüm türlerle ilgili olabilir, ancak PV eğrileri için üst basınç sınırı ayarlama birincil hedefi total akciğer kapasitesi (TLC), ya da maksimal akciğer hacmi akciğer şişirmek için. İnsanlarda TLC bireysel yapabilirsiniz maksimal istemli çaba tarafından tanımlanır, ama ne yazık ki bu herhangi bir hayvan modelinde çoğaltılamaz asla. Böylece, deneysel PV eğrileri maksimum hacim caydırmak olduğunukeyfi araştırmacı tarafından belirlenen maksimum basınç ile mayınlı. gol PV eğrisi düz bir basıncını ayarlamak için, ama ne yazık ki bir memeli akciğer PV eğrisinin enflasyon uzuv asla düz. Yani çoğu araştırmacı tipik enflasyon eğrisi ölçüde düzleştirmek başlar basınç, 30 cm H 2 O set Fare Ancak, PV eğrisi enflasyon uzuv üzerinde bir çift kambur daha da karmaşık ve bu enflasyon uzuv çoğu hala 30 cm H 2 O 10 de dik yükselen nerede, yani 30 için iyi bir bitiş noktası değil PV eğrisi. Bu nedenle, biz incelenen tüm suşların enflasyon uzuvları düzleştirmek başlar hangi bir basınç fare PV eğrisi için basınç sınırı olarak 35 cm H 2 O kullanın. PV eğrisi kendisi çok doğrusal olmayan olduğundan, bir PV döngü görünümü eğrisi başladığı hacmi bağlıdır. Bazı ticari vantilatörler F başlayarak, kullanıcılar büyük PV döngüler yapmak için izinRC, ancak FRC hacmi bilinmiyorsa o zaman bu değişiklikler sadece başlangıç ​​hacmi bir değişiklik meydana gelebilir çünkü, herhangi bir patoloji ile böyle PV eğrisi değişiklikleri yorumlamak mümkün değildir, ve akciğerde değil yapısal değişiklikler. Böylece mutlak bir hacim ölçümü olmadan, PV eğrileri yorumlamak ve böylece az yarar var neredeyse imkansız. Akciğer hacimleri ölçmek için çeşitli yollar vardır rağmen, bunlar genellikle hantal ve özel ekipman gerektirir. Burada anlatılan basit bir yaklaşım, PV eğrisi bir in vivo gazdan arındırma işleminden sonra sıfır hacim başlar. Özetle, bu kağıt fare akciğer akciğer PV eğrisi ölçümü standardize etmek için basit bir yöntem gösterir, ve akciğer yapısı ile bağlantılı olan bu eğri hesaplanabilir birkaç ölçümlerini tanımlar. PV eğrisi ve böylece iletişimi ile farelerde fenotipik yapısal değişiklikleri tespit edememek doğrudan uygulaması vardır bir solunum fonksiyon testi sağlarBöyle amfizem ve fibrozis gibi akciğer patolojileri üzerine.

<table><tbody><tr><td>Syringe pump</td><td>Harvard Apparatus</td><td>55-2226</td><td>Infuse/withdraw syringe pump</td></tr><tr><td>Pump 22 reversing switch</td><td>Harvard Apparatus</td><td>552217</td><td>Included with pump</td></tr><tr><td>Linear displacement transformer</td><td>Trans-Tek, Inc.</td><td>0244-0000</td><td></td></tr><tr><td>5 ml glass syringe</td><td>Becton Dickenson</td><td></td><td>Several other possible vendors</td></tr><tr><td>Digital recorder</td><td>ADInstruments</td><td>PL3504</td><td>Several other possible vendors</td></tr><tr><td>Bridge amp signal conditioner</td><td>ADInstruments</td><td>FE221</td><td></td></tr><tr><td>Gas tank, 100% oxygen</td><td>Airgas, Inc</td><td></td><td>Any supplier or hospital source will work</td></tr><tr><td>Pressure transducer: 0 - 1 psi&amp;nbsp;mV output</td><td>Omega Engineering</td><td>PX-137</td><td>Range &amp;asymp; 0 - 60 cm H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td></tr></tbody></table>

measurement of the pressure-volume curve in mouse lungs

Son yıllarda fare akciğer hastalıklarının çeşitli hayvansal birincil modeli haline gelmiştir. Amfizem veya fibrozis modelleri ise, temel fenotipik değişiklikler en iyi akciğer elastikiyetinin değişikliklerin ölçümü ile değerlendirilir. En iyi farelerde bu tür patolojilerin altında yatan spesifik mekanizmaları anlamak için, gelişmekte olan patolojiyi yansıtan fonksiyonel ölçümler yapmak esastır. Elastikiyet ölçmek için birçok yol olmasına rağmen, klasik bir yöntem total akciğer basıncı-hacim (PV) eğrisi akciğer hacimlerinin tüm aralığında yapılır olmasıdır. Bu ölçüm neredeyse 100 yıl öncesine dayanan neredeyse tüm memeli türlerinden yetişkin akciğerler üzerinde yapılmış ve bu PV eğrileri de fetal akciğer gelişiminde akciğer yüzey işlevi keşif ve anlayış önemli bir rol oynamıştır. Ne yazık ki, bu tür toplam PV eğrileri yaygın onlar macrosc hakkında yararlı bilgiler sağlayabilir olmasına rağmen, fare rapor edilmemiştirAkciğerde yapısal değişikliklerin OPIC etkileri. Akciğer hacmi sadece değişiklikleri ölçen kısmi PV eğrileri bazen rapor rağmen, mutlak hacim ölçüsü olmadan, toplam PV eğrisinin doğrusal olmayan yapısı yorumlamak için bu kısmi olanlar çok zorlaştırır. Bu çalışmada, total PV eğrisi ölçmek için bir standart şekilde açıklayın. Biz daha sonra iki ortak akciğer patolojileri, amfizem ve fibrozis fare akciğer yapısındaki değişiklikleri algılamak için bu eğrilerin yeteneğini test ettik. Sonuçlar bu patolojilerin ile beklenen yapısal değişikliklerle uyumlu çeşitli değişkenlere önemli değişiklikler göstermiştir. Farelerde akciğer PV eğrisinin Bu ölçüm, böylece zamanla patofizyolojik değişiklikler ve tedavi işlemlerinin potansiyel etkisinin ilerlemesini izlemek için basit bir araç sağlar.

PV eğrileri için prosedür yalnızca kontrol sağlıklı farelerde videoda gösterilmiştir rağmen, iki farklı ortak patolojiler, amfizem ve fibrozis ile farelerde fonksiyonel ve patolojik değişiklikleri tespit etmek PV eğrisinin yeteneği incelenmiştir. Bu geleneksel modellerin Detayları başka 12,13 nitelendirdi. Çok kısaca,% 3 izofluran ile anestezi sonrası amfizem trakea içine telkin 3 veya 6 U domuz pankreas elastaz neden oldu ve 3 hafta sonra okudu ve fibrozis 0.05 U trakea içine telkin Bl...

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

Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs

Here we present a protocol to simply and reliably measure the lung pressure-volume curve in mice, showing that it is sufficiently sensitive to detect phenotypic parenchymal changes in two common lung pathologies, pulmonary fibrosis and emphysema. This metric provides a means to quantify the lung&#8217;s structural changes with developing pathology.

Fare Akciğerler Basınç-hacim Eğrisi Ölçümü

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

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

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Medicine

Unit 1

The Kinetic Theory of Gases

SCIENTISTS IN ACTION

18.5K Görüntüleme.  Johns Hopkins University. Here we present a protocol to simply and reliably measure the lung pressure-volume curve in mice, showing that it is sufficiently sensitive to detect phenotypic parenchymal changes in two common lung pathologies, pulmonary fibrosis and emphysema. This metric provides a means to quantify the lung’s structural changes with developing pathology.

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

Pressure Controlled Ventilation to Induce Acute Lung Injury in Mice

Murine models are extensively used to investigate acute injuries of different organs systems (1-34). Acute lung injury (ALI), which occurs with prolonged mechanical ventilation, contributes to morbidity and mortality of critical illness, and studies on novel genetic or pharmacological targets are areas of intense investigation (1-3, 5, 8, 26, 30, 33-36). ALI is defined by the acute onset of the disease, which leads to non-cardiac pulmonary edema and subsequent impairment of pulmonary gas exchange (36). We have developed a murine model of ALI by using a pressure-controlled ventilation to induce ventilator-induced lung injury (2). For this purpose, C57BL/6 mice are anesthetized and a tracheotomy is performed followed by induction of ALI via mechanical ventilation. Mice are ventilated in a pressure-controlled setting with an inspiratory peak pressure of 45 mbar over 1 - 3 hours. As outcome parameters, pulmonary edema (wet-to-dry ratio), bronchoalveolar fluid albumin content, bronchoalveolar fluid and pulmonary tissue myeloperoxidase content and pulmonary gas exchange are assessed (2). Using this technique we could show that it sufficiently induces acute lung inflammation and can distinguish between different treatment groups or genotypes (1-3, 5). Therefore this technique may be helpful for researchers who pursue molecular mechanisms involved in ALI using a genetic approach in mice with gene-targeted deletion.

A murine model for ventilator induced lung injury is an important tool to study an acute lung injury in vivo. Here, we report an easy applicable in situ model for acute lung injury using high-pressure mechanical ventilation to induce acute failure of the lung.

Farelerde Akut Akciğer Hasarı tetikleyebilecek Basınç Kontrollü Havalandırma

Murine models are extensively used to investigate acute injuries of different organs systems (1-34). Acute lung injury (ALI), which occurs with prolonged ...

Tıp

Right Ventricular Systolic Pressure Measurements in Combination with Harvest of Lung and Immune Tissue Samples in Mice

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is a common modifier of heart and lung function, by elaborating cellular infiltration, production of cytokines and growth factors, and by initiating remodeling processes 1.
Compared to the left ventricle, the right ventricle is a low-pressure pump that operates in a relatively narrow zone of pressure changes. Increased pulmonary artery pressures are associated with increased pressure in the lung vascular bed and pulmonary hypertension 2. Pulmonary hypertension is often associated with inflammatory lung diseases, for example chronic obstructive pulmonary disease, or autoimmune diseases 3. Because pulmonary hypertension confers a bad prognosis for quality of life and life expectancy, much research is directed towards understanding the mechanisms that might be targets for pharmaceutical intervention 4. The main challenge for the development of effective management tools for pulmonary hypertension remains the complexity of the simultaneous understanding of molecular and cellular changes in the right heart, the lungs and the immune system.
Here, we present a procedural workflow for the rapid and precise measurement of pressure changes in the right heart of mice and the simultaneous harvest of samples from heart, lungs and immune tissues. The method is based on the direct catheterization of the right ventricle via the jugular vein in close-chested mice, first developed in the late 1990s as surrogate measure of pressures in the pulmonary artery5-13. The organized team-approach facilitates a very rapid right heart catheterization technique. This makes it possible to perform the measurements in mice that spontaneously breathe room air. The organization of the work-flow in distinct work-areas reduces time delay and opens the possibility to simultaneously perform physiology experiments and harvest immune, heart and lung tissues.
The procedural workflow outlined here can be adapted for a wide variety of laboratory settings and study designs, from small, targeted experiments, to large drug screening assays. The simultaneous acquisition of cardiac physiology data that can be expanded to include echocardiography5,14-17 and harvest of heart, lung and immune tissues reduces the number of animals needed to obtain data that move the scientific knowledge basis forward. The procedural workflow presented here also provides an ideal basis for gaining knowledge of the networks that link immune, lung and heart function. The same principles outlined here can be adapted to study other or additional organs as needed.

A specific and rapid protocol to simultaneously investigate right heart function, lung inflammation, and the immune response is described as a learning tool. Video and figures describe physiology and microdissection techniques in an organized team-approach that is adaptable to be used for small to large sized studies.

Akciğer ve Fareler immün Doku Örneklerinde Hasat ile kombinasyon Sağ Ventrikül Sistolik Basınç Ölçümleri

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is ...

İmmünoloji ve Enfeksiyon

A Standardized Method for Measuring Internal Lung Surface Area via Mouse Pneumonectomy and Prosthesis Implantation

Pulmonary morphology, physiology, and respiratory functions change in both physiological and pathological conditions. Internal lung surface area (ISA), representing the gas-exchange capacity of the lung, is a critical criterion to assess respiratory function. However, observer bias can significantly influence measured values for lung morphological parameters. The protocol that we describe here minimizes variations during measurements of two morphological parameters used for ISA calculation: internal lung volume (ILV) and mean linear intercept (MLI). Using ISA as a morphometric and functional parameter to determine the outcome of alveolar regeneration in both pneumonectomy (PNX) and prosthesis implantation mouse models, we found that the increased ISA following PNX treatment was significantly blocked by implantation of a prosthesis into the thoracic cavity1. The ability to accurately quantify ISA is not only expected to improve the reliability and reproducibility of lung function studies in injured-induced alveolar regeneration models, but also to promote mechanistic discoveries of multiple pulmonary diseases.

Internal lung surface area (ISA) is a critical criterion for assessing lung morphology and physiology in lung diseases and injury-induced alveolar regeneration. We describe here a standardized method that can minimize the measurement bias for ISA in both lung pneumonectomy and prosthesis implantation mouse models.

Fare Pnömonektomi ve Protez İmplantasyonu ile İç Akciğer Yüzey Alanının Ölçümü için Standart Bir Yöntem

Pulmonary morphology, physiology, and respiratory functions change in both physiological and pathological conditions. Internal lung surface area (ISA), ...

Gelişim Biyolojisi

A Simple Method of Mouse Lung Intubation

A simple procedure to intubate mice for pulmonary function measurements would have several advantages in longitudinal studies with limited numbers or expensive animal. One of the reasons that this is not done more routinely is that it is relatively difficult, despite there being several published studies that describe ways to achieve it. In this paper we demonstrate a procedure that eliminates one of the major hurdles associated with this intubation, that of visualizing the trachea during the entire time of intubation. The approach uses a 0.5 mm fiberoptic light source that serves as an introducer to direct the intubation cannula into the mouse trachea. We show that it is possible to use this procedure to measure lung mechanics in individual mice over a time course of at least several weeks. The technique can be set up with relatively little expense and expertise, and it can be routinely accomplished with relatively little training. This should make it possible for any laboratory to routinely carry out this intubation, thereby allowing longitudinal studies in individual mice, thereby minimizing the number of mice needed and increasing the statistical power by using each mouse as its own control.

This paper describes a striaghforward and efficient method of intubating mice for pulmonary function measurements or pulmonary instillation, that allows the mice to recover and be studied at later times. The procedure involves an inexpensive fiberoptic light source that directly illuminates the trachea.

Fare Akciğer Entübasyonun Basit Bir Yöntem

A  simple procedure to intubate mice for pulmonary function measurements would  have several advantages in longitudinal studies with limited numbers or  ...

Videomorphometric Analysis of Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction of Intra-pulmonary Arteries Using Murine Precision Cut Lung Slices

Acute alveolar hypoxia causes pulmonary vasoconstriction (HPV) - also known as von Euler-Liljestrand mechanism - which serves to match lung perfusion to ventilation. Up to now, the underlying mechanisms are not fully understood. The major vascular segment contributing to HPV is the intra-acinar artery. This vessel section is responsible for the blood supply of an individual acinus, which is defined as the portion of lung distal to a terminal bronchiole. Intra-acinar arteries are mostly located in that part of the lung that cannot be selectively reached by a number of commonly used techniques such as measurement of the pulmonary artery pressure in isolated perfused lungs or force recordings from dissected proximal pulmonary artery segments1,2. The analysis of subpleural vessels by real-time confocal laser scanning luminescence microscopy is limited to vessels with up to 50 &#181;m in diameter3.
We provide a technique to study HPV of murine intra-pulmonary arteries in the range of 20-100 &#181;m inner diameters. It is based on the videomorphometric analysis of cross-sectioned arteries in precision cut lung slices (PCLS). This method allows the quantitative measurement of vasoreactivity of small intra-acinar arteries with inner diameter between 20-40 &#181;m which are located at gussets of alveolar septa next to alveolar ducts and of larger pre-acinar arteries with inner diameters between 40-100 &#181;m which run adjacent to bronchi and bronchioles. In contrast to real-time imaging of subpleural vessels in anesthetized and ventilated mice, videomorphometric analysis of PCLS occurs under conditions free of shear stress. In our experimental model both arterial segments exhibit a monophasic HPV when exposed to medium gassed with 1% O2 and the response fades after 30-40 min at hypoxia.

Hypoxic pulmonary vasoconstriction (HPV) is an important physiological phenomenon by which at alveolar hypoxia lung perfusion is matched to ventilation. The major vascular segment contributing to HPV is the intra-acinar artery. Here, we describe our protocol for the analysis of HPV of murine pulmonary vessels with diameters of 20-100 &mu;m.

Murine Hassas Kesim Akciğer Dilimleri Kullanılarak Pulmoner Arterlerin Hipoksik Pulmoner Vazokonstriksiyonunun Videomorfometrik Analizi

Acute alveolar hypoxia causes pulmonary vasoconstriction (HPV) - also known as von Euler-Liljestrand mechanism - which serves to match lung perfusion to ...

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.

Sigara Duman maruz kalan Fare Akciğer Amfizem ve Küçük Havayolu Yaptırma otomatik ölçüm

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 ...

Characterization of the Isolated, Ventilated, and Instrumented Mouse Lung Perfused with Pulsatile Flow

The isolated, ventilated and instrumented mouse lung preparation allows steady and pulsatile pulmonary vascular pressure-flow relationships to be measured with independent control over pulmonary arterial flow rate, flow rate waveform, airway pressure and left atrial pressure. Pulmonary vascular resistance is calculated based on multi-point, steady pressure-flow curves; pulmonary vascular impedance is calculated from pulsatile pressure-flow curves obtained at a range of frequencies. As now recognized clinically, impedance is a superior measure of right ventricular afterload than resistance because it includes the effects of vascular compliance, which are not negligible, especially in the pulmonary circulation. Three important metrics of impedance - the zero hertz impedance Z0, the characteristic impedance ZC, and the index of wave reflection RW - provide insight into distal arterial cross-sectional area available for flow, proximal arterial stiffness and the upstream-downstream impedance mismatch, respectively. All results obtained in isolated, ventilated and perfused lungs are independent of sympathetic nervous system tone, volume status and the effects of anesthesia. We have used this technique to quantify the impact of pulmonary emboli and chronic hypoxia on resistance and impedance, and to differentiate between sites of action (i.e., proximal vs. distal) of vasoactive agents and disease using the pressure dependency of ZC. Furthermore, when these techniques are used with the lungs of genetically engineered strains of mice, the effects of molecular-level defects on pulmonary vascular structure and function can be determined.

The following protocol outlines the process of isolating, ventilating and instrumenting mouse lungs to measure steady or pulsatile pulmonary vascular pressure-flow relationships in order to quantify the effects of blood flow, airflow, airway changes and vascular changes on right ventricular afterload.

İzole, Havalandırmalı ve Enstrumanlı Fare Akciğer Karakterizasyonu Pulsatif Akış ile perfüze

The isolated, ventilated and instrumented mouse lung preparation allows steady and pulsatile pulmonary vascular pressure-flow relationships to be measured ...

Biyoloji

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).

Zorla Salınım Tekniği kullanarak Fare Solunum Sistemi Mekanik Değerlendirilmesi

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

Lung Fixation under Constant Pressure for Evaluation of Emphysema in Mice

Emphysema is a significant feature of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Studies involving an emphysematous mouse model require optimal lung fixation to produce reliable histological specimens of the lung. Due to the nature of the lung&rsquo;s structural composition, which consists largely of air and tissue, there is a risk that it collapses or deflates during the fixation process. Various lung fixation methods exist, each of which has its own advantages and disadvantages. The lung fixation method presented here utilizes constant pressure to enable optimal tissue evaluation for studies using an emphysematous mouse lung model. The main advantage is that it can fix many lungs with the same condition at one time. Lung specimens are obtained from chronic cigarette smoke-exposed mice. Lung fixation is performed using specialized equipment that enables the production of constant pressure. This constant pressure maintains the lung in a reasonably inflated state. Thus, this method generates a histological specimen of the lung that is suitable to evaluate cigarette smoke-induced mild emphysema.

Presented here is a useful protocol for lung fixation that creates a stable condition for histological evaluate of lung specimens from a mouse model of emphysema. The main advantage of this model is that it can fix many lungs with the same constant pressure without lung collapse or deflation.

Farelerde AmfizemIn Değerlendirilmesi İçin Sabit Basınç Altında Akciğer Fiksasyonu

Emphysema is a significant feature of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Studies involving an emphysematous mouse model require optimal lung ...

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.

Yarı Tüm vücut pletismografisi kullanılarak Farelerde Solunum Fonksiyon Ölçme

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