والهدف من هذه المادة تقديم وصف مفصل للإجراءات الموصى بها لتقييم وظيفة الجهاز التنفسي في الفئران واعية بليثيسموجرافي غرفة مزدوجة.
تغيرات الحجم الهواء تم إنشاؤها بواسطة موضوعا واعية التنفس تلقائياً داخل مربع نص يتم على أساس بليثيسموجرافي، أسلوب يستخدم لتقييم بعض الميزات وظيفة الجهاز التنفسي لدى البشر، وكذلك كما هو الحال في الحيوانات المختبرية غير إينفاسيفيلي. وتركز هذه المادة على تطبيق بليثيسموجرافي غرفة مزدوجة (DCP) في الحيوانات الصغيرة. أنه يوفر معلومات أساسية حول المنهجية، فضلا عن إجراء خطوة بخطوة مفصلة لتقييم وظيفة الجهاز التنفسي في واعية، عفويا في التنفس الحيوانات بطريقة غير الغازية بنجاح. يمكن استخدامها التعاون الميداني لرصد وظيفة الجهاز التنفسي للحيوانات متعددة في نفس الوقت، فضلا عن تحديد التغيرات التي تحدثها المواد الضبوبيه على مدى فترة زمنية المختار وبطريقة متكررة. التجارب التي أجريت على الفئران حساسية ومراقبة تستخدم هذه الوثيقة إثبات جدوى هذه التقنية، وشرح المعلمات النتائج المرتبطة بها، فضلا فيما يتعلق بمناقشة ما يتصل مزايا وأوجه قصور. وبوجه عام، يوفر DCP قراءات صحيحة وسليمة من الناحية النظرية التي يمكن الوثوق بها تقييم وظيفة الجهاز التنفسي واعية الحيوانات الصغيرة في خط الأساس، وبعد التحديات مع المواد الضبوبيه.
الاستخدام المتزايد للحيوانات الصغيرة لنموذج الإنسان أمراض الجهاز التنفسي قد حثت على تطوير تقنيات لتقييم كمي وظائف الجهاز التنفسي في تلك الحيوانات. حاليا، يعتبر أسلوب التذبذب القسري (FOT) النهج الأكثر دقة لتقييم ميكانيكا التنفسية في الحيوانات الصغيرة1،2. ومع ذلك، كما ذكر مبدأ عدم اليقين فينوتيبينج، ما هو المكتسبة في دقة القياس مع أصل أرض يتم تداول قبالة ضد خسارة في نونينفاسيفينيس3. وفي الواقع، تكتسب قياسات FOT تحت ظروف تجريبية محكمة عالية تستلزم التخدير، القصبة أو تنبيب الشفوي، فضلا عن التهوية الميكانيكية؛ سيناريو بعيدة عن واقع الحياة.
في الحالات حيث الاحتياجات التجريبية تحريم استخدام عوامل مخدر أو دعوة للانحراف قليلاً أو لا من الحالة الفسيولوجية الطبيعية للحيوان، يمكن اعتبار بليثيسموجرافي غرفة مزدوجة (DCP). كما يشير اسمها، إعداد DCP يتألف من مجلسين جامدة متصلة بني مغلقة بأحكام قدر الإمكان عزل رئيس الحيوان (أو الآنف)، في قاعة استقبال، من على الصدر، في قاعة الخلفي. ضمن الإعداد، الحيوان واعيا ويتنفس تلقائياً بينما يجري ضبط النفس. لأنه لا يمكن توسيع جدران الدوائر أو تتراجع، يولد حركة الهواء الداخل من الحيوان المقابل لكن الموجي المعاكس داخل قاعة الخلفي، نتيجة للضغط المحيط الجوي. يمكن ثم فصل الموجي بسبب تدفق الآنف في قاعة استقبال واحدة تتصل بحركة الصدر في قاعة الخلفي واستولت في وقت واحد. استناداً إلى تصميم برنامج الإعداد التعاون الميداني، ويمكن اكتساب هذه الموجات باستخدام مجموعة من محولات الضغط أو بنيوموتاتشوجرافس لتسجيل التغييرات على التوالي في دائرة الضغط أو تدفق الهواء الداخل من الدوائر كدالة للزمن. هذا النهج الأخير أكثر شيوعاً في الوقت الحاضر.
بينما يمكن تحديد تواتر التنفس للحيوان بدقة بواسطة أي نوع من تقنيات بليثيسموجرافي، أن الحالة ليست نفسها من أجل تحديد حجم المد ومعلماتها التهوية ذات الصلة (مثلاً، التهوية الدقيقة، حجم الزفير، إلخ). بدلاً من أسلوب كامل الجسم plethysmograph (وبب)، حيث يقدر حجم المد للحيوان من4،إشارة المربع5، توفر تقنية DCP تقييمات دقيقة لحجم المد والجزر. يرتبط هذا باقتناء مباشرة من حركة الصدر للحيوان في قاعة الخلفي، وهي تتناسب مع التغيرات في حجم الرئة أثناء التنفس.
وبالإضافة إلى هذه الدقيقة التهوية المعلمات (مثلاً، والمد حجم ووتيرة التنفس والتهوية الدقيقة)، يمكن أن تستخدم أيضا بعض الاضطرابات في شكل دورة الجهاز التنفسي للتحقيق في جوانب الخلايا العصبية التي تتحكم محرك الجهاز التنفسي أو الجهاز التنفسي ردود الفعل. مثال محدد لأن التطبيق سيكون تقييم إمكانات تهيج المواد المستنشقة في الخلايا العصبية الحسية مجرى الهواء العلوي6. هنا، تحدد مدة وقفه بداية انتهاء الصلاحية باستخدام معلمة تسمى وقفه نهاية الشهيقيه (EIP)، كما يشار إلى مدة الكبح6. إطالة أمد هذا التوقف بمادة مهيجة مقترن إغلاق المزمار الحيوان، مما تسبب في فترة قابلة لقياس للكبح في الجزء الأول من انقضاء6،7.
ميزة هامة أخرى للتعاون الميداني هو أنه يوفر معلمتين من معلمات تم التحقق من صحتها وبلا منازع حساسة لإعاقة تدفق الهواء. واحد يسمى التدفق في حجم الزفير منتصف المد وهو مختصر EF508،،من910. وهو تدفق الهواء في منتصف الطريق حجم كل نفسا المد والجزر أثناء انتهاء الصلاحية. EF50 يستخرج من تتبع تدفق الصدر ويمكن قياسه وهكذا دون قاعة استقبال (أي، في تكوين رأس السحب). يسمى مقاومة مجرى الهواء محددة واحدة أخرى وهو مختصر sRaw11،،من1213. يتطلب تحديد sRaw المتزامنة تسجيل تدفقات الآنف والصدر للحيوان كما أنها محسوبة من وقت التأخير بين هذه الآثار التنفسية منفصلة عند نقطة الصفر التدفق في نهاية الهام. كان مسترسلة والأساس المنطقي الذي يصف الأساس الذي يتعلق بهذا التأخير sRaw سابقا11. ببساطة، تسبق التغيرات في حجم الرئة الحركة الجوية حيث تدرج ضغط بحاجة إلى تطوير في النظام لتدفق الهواء بالسيارة. في الحيوانات صحية التنفس بهدوء، هذا التأخير عادة صغير جداً. ومع ذلك، يتأثر بدرجة مقاومة مجرى الهواء التدرج الضغط المطلوب لاستيعاب تدفق معين (مثلاً، تدفق كافية لتوفير التهوية الكافية). أثناء برونتشوكونستريكشن، على سبيل المثال، تدرج الضغوط اللازمة لاستيعاب تدفق معين أكبر، مما يعني أن الحيوان إلى العمل بجد للتنفس. يعني تدرج أكبر من الضغط في القفص الصدري للحيوان أيضا أن جزء أكبر من التدفق الداخل للدائرة الخلفي سبب الضغط/ضغط الهواء داخل الصدر، الذي هو الجزء من مجموع الصدري التوسع/سحب هو للخروج مرحلة مع تدفق الآنف. وبالتالي زيادة التأخير بين العمق والدوائر الجبهة المقاومة المتزايدة بسبب برونتشوكونستريكشن ومما يزيد من sRaw. تدرج الضغط الذي يدفع تدفق الهواء الداخل للرئة يتأثر أيضا بحجم الغاز الصدر الأولى (TGV). في أكبر القطار فائق السرعة، على سبيل المثال، التوسيع/سحب الصدر بحاجة لإنشاء تدرج لوني معين من الضغط أكبر (ببساطة لأن تشريد الحجم المطلوب لإنشاء تدرج لوني معين لضغط أكبر)، مما يعني ضمناً أيضا أن وقد الحيوان إلى العمل بجد للتنفس. مرة أخرى، هذه عمليات تشريد إضافية والصدر هي تلك المطلوبة لفك ضغط الهواء في الصدر، ومن ثم الخروج من مرحلة مع تدفق الآنف. لذا، القطار فائق السرعة زيادة سيؤدي أيضا إلى زيادة التأخير بين الدوائر ومما يزيد sRaw. كما يمكن أن يرى، برونتشوكونستريكشن وزيادة القطار فائق السرعة يؤدي جهدا أكثر أهمية لرسم الهواء الداخل للرئة. هذا هو، في جوهره، معنى sRaw الفسيولوجية. وهي تمثل العمل المطلوب للتنفس5،14.
وبالتالي من المهم أن نفهم أن تؤثر العوامل المميزة اثنين sRaw: مقاومة مجرى الهواء والقطار فائق السرعة. وفي الواقع، يمكن التعبير عن sRaw كمنتج لمقاومة مجرى الهواء والقطار فائق السرعة11. يمكن تعديل الحيوانات واعية القطار فائق السرعة في الإرادة، وفيما يتعلق بالتكيف على التهوية لبيئة معينة. في ظل هذه الظروف، حيث الحالة الفسيولوجية الطبيعية للحيوان غير معدلة، من المستحيل وهكذا نتبين ما إذا كان إجراء تغيير في sRaw نابع من تغيير في مقاومة مجرى الهواء، من تغيير القطار فائق السرعة، أو من مزيج من الاثنين. ومن ثم فمن المستحسن لاستكمال تقييم التعاون الميداني مع قياسات الغازية أكثر ميكانيكا الجهاز التنفسي و/أو أحجام الرئة، مثل تلك المقدمة من1،FOT15.
حتى الآن، استخدمت في DCP في التطبيقات البحثية المختلفة. التقنية يمكن استخدامها مع أو بدون إلى رئيس الدائرة كمياً ودقة تقييم تأثير المواد المختلفة، مثل وكلاء الأدوية، المواد المسببة للحساسية والمهيجات أو الوسطاء الآخرين، على وظيفة الجهاز التنفسي في الحيوانات الصغيرة واعية 16،،من1718. يمكن أيضا استخدام قاعة استقبال كدائرة لكشف المواد الضبوبيه أو الغاز متفاوتة تركيزات (نقص، هايبركابنيا، إلخ)19. مريح، فإنه يسمح لأحد شكل متزامن قياس الآثار الحادة للتعرض لهذه. في الواقع، أحد الاستخدامات الشائعة للتعاون الميداني لتقييم مدى الاستجابة ل methacholine الضبوبيه في نماذج مختلفة من أمراض الجهاز التنفسي20،21،،من2223، 24 , 25.
على الرغم من أن هذه التقنية DCP بسيط على ما يبدو، بعض التحديات العملية يمكن أن يحتمل أن يثني المستخدمين الذين تنقصهم الخبرة أو يخل بدقتها وإمكانية تكرار نتائج نتائج. تقدم هذه الورقة وصفاً مفصلاً للإجراءات الموصى بها لوظيفة الجهاز التنفسي السجل بنجاح بالتعاون الميداني في الفئران واعية، وضبط النفس، والتنفس تلقائياً. الوصف محددة للمعدات المعلنة (يرجى الرجوع إلى الجدول للمواد). فائدة وقيمة التعاون الميداني يتجلى أيضا في وضع نموذج موحد لالتهاب الحساسية الرئوية في سلالات اثنين من الفئران التي اختبرت في الأساس وردا على ميثاتشوليني الضبوبيه.
ومن الواضح له ما يبرره القدرة على قياس وظيفة الرئة في الحيوانات واعية في أبحاث الجهاز التنفسي. بشكل عام، التعاون الميداني نهج مثيرة لاهتمام تقييم الدالة التهوية الجهاز التنفسي في التنفس تلقائياً الحيوانات26وواعية. وبشكل أكثر تحديداً، التعاون الميداني، أو عن البديل خارج الرأس، غالباً ما الضربات توازن الصحيح بين نوعية المعلومات المقدمة، والمستوى المطلوب من اختزاع3 (الجدول 2). التقنية يمكن تكييفها لمختلف الأنواع (مثل الماوس، الجرذان، خنزير غينيا) أو أحجام الحيوانات ويمكن استخدامها في العديد من التطبيقات البحثية. أنها مفيدة بشكل خاص لتقييم العديد من الحيوانات في وقت واحد في تصميم دراسة موازية، لرصد وظيفة الجهاز التنفسي بطريقة متكررة، والتقاط حركية ردا على مر الزمن. وباﻹضافة إلى ذلك، التقنية واضحة، ويمكن تعلمها في الوقت مناسب نسبيا. في هذه الورقة، استخدم بروتوكول باستخدام قياسات DCP في الفئران كمثال لوصف جوانب التدريب العملي على هذا التقييد تقنية بليثيسموجرافي، وكذلك فيما يتعلق بمناقشة الخطوات الحاسمة، والمتعلقة النتائج.
عند العمل مع الحيوانات واعية، من الضروري مراقبة ظروف البيئة المحيطة (مثل غرفة هادئة مع عدد محدود من الناس أو نشاط) من أجل توليد النتائج استنساخه. نظراً ريسترينيرس تأتي في مختلف أبعادها، من المهم أن تبدأ مع حجم المناسبة حيث تكون حركات التنفس دونما قلاقل. كما أنها مفيدة وغالباً ما يلزم إلى تأقلم الحيوانات التجريبية الإعداد والإجراءات، ومن الأمور الثابتة في الفئران أن كبح يؤثر على وتيرة التنفس12. اعتماداً على التصميم التجريبي أو الظروف، قد تكون هناك حاجة دورات متعددة من المدد الإضافية. أخيرا، يسمح الوقت في بداية التجربة للحيوانات على التكيف مع تغير الغرفة والمناولة اللازمة هو نظر بسيطة التي ثبت أنها فعالة للتأكد من أن نمط التنفس الدوام العادية واسترخاء في الأساس. العمل تحت ظروف فيها الحيوانات بتكييف جيد ومريحة وهادئة أيضا سيكون مفيداً من حيث تقلب النتيجة ونوعية. كما أنه يحد أي إفراج عن الكاتيكولامينات، التي قد تزيد من عيار مجرى الهواء وتخفف من برونتشوكونستريكشن مستحث الناجمة عن الإجهاد.
من المهم أن نفهم أن هناك حاجة لفصل مغلقة بأحكام قدر الإمكان تدفقات الآنف والصدر. اعتماداً على نظام أو الأنواع التي شملتها الدراسة، يمكن أن تختلف إليه الختم في الشكل، وكذلك كما هو الحال في فعاليتها. في DCP نحن المبينة في هذا التقرير، يتم إنشاء الختم بين آنف الحيوان والجهاز تقييدي. عند تقييم وظيفة الجهاز التنفسي بالتعاون الميداني، من الضروري أيضا توفير تدفق تحيز كافية ومستمرة، كما سيؤدي إلى انخفاض في مستوى الأكسجين المتاحة للحيوان في آثار كبيرة. آخذا في الاعتبار رفاه الحيوان في ريسترينير يحد من الميل لتسرب الهواء التي تم إنشاؤها بواسطة الانفعالات ومما يزيد من جودة البيانات. كونتراستينجلي، كسر في الختم سيؤدي إلى رفض مجموعات البيانات أو التقليل من بعض المعلمات.
وبالإضافة إلى ذلك لتمكين تسجيل منفصلة لإشارة تدفق الآنف، رئيس الدائرة يستخدم عادة لفضح الحيوان للمواد الضبوبيه. كما هو موضح في هذه المقالة، وهذا يمكن أن تستخدم لإجراء اختبار برونتشوبروفوكيشن لإظهار درجات متباينة من القدرة على الاستجابة. في مثل هذه التجارب، وضبط التركيزات المختبرة قد يلزم تبعاً للأنواع، والسلالة، أو جنس من الحيوانات دراستها. وتظهر النتائج الحالية كما ثبت سابقا8،،من910،27، أن التغييرات الناجمة عن ميثاتشوليني في sRaw ارتباطاً جيدا مع القياسات FOT الغازية لمقاومة مجرى الهواء. كما تبين النتائج أن تقنية DCP ليست حساسة كأصل أرض لقدرتها على الكشف عن الخلل في الجهاز التنفسي وتحديد استجابة غيرت المترجمة داخل المقصورات السفلي من الرئة (أنسجة الرئة و/أو الخطوط الطرفية الصغيرة) . نظراً للخطوط الجوية للحيوان سليمة، وجود الخطوط الجوية العليا، التي تستأثر بالجزء الأكبر من مجموع مقاومة الجهاز التنفسي لتدفق الهواء28، يمكن أن تؤثر على توزيع الهباء الجوي والترسيب بالإضافة إلى إخماد المساهمة من الخطوط الجوية السفلي لقياس. ويلخص الجدول 3 الاختلافات الأخرى بين أسلوب التعاون الميداني و FOT. وأخيراً، في حين أنه سيكون من الممكن نظرياً لتقدير مقاومة مجرى الهواء الكلي للحيوان (بما في ذلك الخطوط الجوية العليا) من قياس sRaw، عموما ينصح لاستكمال تقييم التعاون الميداني مع أسلوب قياس الغازية مثل FOT29 للحصول على قياسات مباشرة للميكانيكا الجهاز التنفسي مفصلة. حسب أهداف الدراسة، يمكن أيضا النظر في قياسات مقاومة مجرى الهواء العلوي30،،من3132.
الاستنتاج
نظراً لمحدودية درجة اختزاع، هو DCP أسلوب الذي يمكن أن تفي بحاجة مهمة في أبحاث الجهاز التنفسي. أنها قادرة على تقديم قراءات دقيقة لنمط التهوية في الحيوانات واعية التزامن مع بعض الفهارس بلا منازع لإعاقة تدفق الهواء. المعلومات التي تم الحصول عليها تكمل أيضا حقاً من اتباع نهج أكثر الغازية.
The authors have nothing to disclose.
SML مدعومة سنهم من “المعاهد الكندية للبحوث الصحية”، مغ مدعومة منحة من “شبكة الصحة التنفسية” فرقس (Fonds de بحوث كيبيك – الصحة) والماليزي باحث من فرقس.
مساهمة المؤلفين
وساهمت جميع المؤلفين مفهوم المخطوطة و/أو الفيديو. SML و LD جمع البيانات. أسهم SML، دينار، الماليزي، مارك ألماني، DB وع لتحليل البيانات، وتوليد الأرقام وكتابة المخطوطة. الماليزي، AR، كوالا لمبور وملغ شاركوا في إعداد البرنامج النصي الفيديو. كان يؤديها المسرحية الماليزي، كوالا لمبور وملغم.
Acetyl-β-methylcholine chloride | Sigma-Aldrich | A-2251 | Methacholine |
Phosphate buffered saline | Multicell | 311-506-CL | PBS 10X |
House dust mite extract | GREER | 290902 | HDM |
DCP complete system | SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES | ||
iox software | SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES | ||
Aerogen Aeroneb nebulizer | SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES | ||
flexiVent FX complete system | SCIREQ Inc. /emka TECHNOLOGIES |