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Medicina

더블 챔버 Plethysmography 여 의식 생쥐에 호흡기 기능의 평가

Published: July 10, 2018
doi:
10.3791/57778
, , , , , , ,
1Institut Universitaire de Cardiologie et de Pneumologie de Québec,Université Laval, 2SCIREQ Scientific Respiratory Equipment Inc.

Summary

현재 문서의 목적은 더블 챔버 plethysmography 여 의식 쥐에 호흡 기능을 평가 하는 권장된 절차에 대 한 자세한 설명을 제공 하는 것 이다.

Abstract

어 볼륨 변경 의식 주제 본문 상자 내에서 자발적으로 호흡에 의해 만들어진 plethysmography, 비 접촉 뿐만 아니라 실험 동물에서 인간에서 호흡 기능의 일부 기능을 평가 하는 기술의 기초에 있습니다. 현재 문서는 작은 동물에서 이중-챔버 plethysmography (DCP)의 응용 프로그램에 초점을 맞추고. 그것은 성공적으로 자연스럽 게 비-침략 적 방식으로 동물을 호흡 하는 의식, 호흡 기능을 평가 하는 자세한 단계별 절차 및 방법론에 배경 정보를 제공 합니다. DCP 반복된 방식으로 동시에, 또한 선택한 기간 동안 aerosolized 물질에 의해 유도 된 변화를 식별에 관해서는 여러 동물의 호흡 기능을 모니터링 하는 데 사용할 수 있습니다. 제어 및 알레르기 생쥐 실험 관련 장점과 단점을 토론으로 기술의 유틸리티 설명, 설명 뿐만 아니라 관련된 결과 매개 여기 사용 됩니다. 전반적으로, DCP는 기준선에서와 aerosolized 물질 도전 후 의식 작은 동물의 호흡 기능을 평가 하기 위해 신뢰할 수 있는 유효 하 고 이론적으로 소리 정보를 제공 합니다.

Introduction

모델 인간의 호흡기 질병에 작은 동물의 증가 사용은 양적 그 동물의 호흡 시스템의 기능을 평가 하는 기술의 개발을 촉구 했다. 현재, 강제 진동 기술 (FOT) 작은 동물1,2호흡 역학을 평가 하는 가장 정확한 방법으로 인식 된다. 그러나, 형질 불확정성 원리에 의해 설명 했 듯이, 측정 정밀도 FOT와에서 얻은 거래에서 noninvasiveness3에 손실에 대해. 실제로, FOT 측정 기계 환기; 뿐만 아니라 마 취, 기관 절제술 또는 구강 삽 관 법을 필요로 하는 높은 제어 실험 조건 하에서 인수 실제 지금까지 시나리오입니다.

실험 요구 되어 마 취 에이전트의 사용 또는 동물의 자연 생리 상태에서 거의 비슷하게 편차에 대 한 호출의 경우에 이중-챔버 plethysmography (DCP)는 여겨질 수 있다. 그것의 이름이 나타내는 대로, DCP 설치 후방 약 실에서 두 개의 연결 된 엄밀한 챔버 분리 가능한 밀폐 동물의 머리 (또는 코), 그것의 가슴에서 전면 챔버에 내장의 구성 되어 있습니다. 설치, 내 동물 의식 하 고 구속 되 고 하는 동안 자연스럽 게 숨을 쉰 다. 약 실의 벽 확장 하거나 철회 수 없습니다, 때문에 공기는 동물의 출입의 주변 공기의 압축/압축 풀기의 결과로 후방 챔버 내부 반대 파형 하지만 해당 생성 합니다. 전면 챔버에 하나 후면 챔버에 흉부 모션에 관련 된 비 강 흐름으로 인해 파형 따라서 구분 하 고 동시에 캡처할 수 있습니다. DCP 설치 디자인에 따라 이러한 파형 각각 시간의 기능으로 챔버 압력 또는 공기 챔버의 출입에 변경 내용을 기록 하 압력 변환기 또는 pneumotachographs를 사용 하 여 인수 수 있습니다. 후자의 접근은 요즘 더 일반적 이다.

동물의 호흡 주파수 plethysmography 기술의 종류에 의해 정확 하 게 결정 될 수 있다, 하는 동안 상황이 동일 하지 않습니다 해 볼륨과 관련 된 환기 매개 변수 (예를 들어, 분 환기의 결정에 대 한 내쉬는 숨의 볼륨, 등)입니다. 전체-바디 plethysmograph (WBP) 기술, 어디 동물의 해 일 볼륨 상자 신호4,5에서 추정 된다, 반대로 DCP 기술 해 일 볼륨의 정확한 평가 제공 합니다. 이 호흡 시 폐 볼륨에 있는 변화에 비례 동물의 흉부 운동 후면 챔버에 직접 인수 관련 있다.

이러한 정확한 ventilatory 매개 변수 (예를 들어, 해 일 볼륨, 호흡 주파수 및 분 환기), 뿐만 아니라 몇 가지 장애 호흡 사이클의 모양에 사용할 수 있습니다 제어 하는 신경 측면을 조사 하는 호흡기 드라이브 또는 호흡기 반사입니다. 해당 응용 프로그램의 특정 한 예 상부 기도 감각 신경6에 흡입된 물질의 자극 잠재력의 평가 것입니다. 여기, 만료의 개시에 일시 중지의 기간 끝 inspiratory 일시 중지 (EIP), 또한6을 제동 하는 기간 이라고 라는 매개 변수를 사용 하 여 결정 됩니다. 이 일시 중지는 자극성 물질에 의해의 연장 만료6,7의 첫 번째 부분에서 브레이크의 측정 기간을 일으키는 동물의 glottis의 폐쇄와 연결 됩니다.

DCP의 또 다른 중요 한 장점은 그것 공기 흐름 방해에 민감한 두 검증 되 고 확실 한 매개 변수를 제공 합니다. 하나는 중반 갯벌 내쉬는 숨의 볼륨에는 흐름 이라고 이며 약식된 EF508,,910. 만료 동안 각 갯벌 호흡의 중간 볼륨에 공기입니다. EF50 흉부 흐름 추적에서 추출 되 고 따라서 전면 챔버 (즉, 머리 아웃 구성에서) 없이 측정 될 수 있다. 다른 하나는 특정 기도 저항 이라고 하 고 약식된 sRaw11,,1213. SRaw의 결정 그것은 이러한 별도 호흡 추적 영감의 끝 없는 흐름 시점 사이의 시간 지연에서 계산 된 동물의 비 강 및 흉부 흐름의 동시 녹음을 해야 합니다. 근거는이 지연 sRaw에 관한 기초를 설명 하는 expatiated 이전11. 간단히 말하면, 폐 볼륨의 변화 앞에 공기의 움직임 압력 기울기 드라이브 공기 흐름 순서로 개발 필요가 있기 때문. 조용히 호흡 건강 한 동물,이 지연은 일반적으로 매우 작습니다. 그러나, 주어진된 흐름 (예를 들어, 적절 한 환기를 제공 하기에 충분 한 흐름)을 수용 하는 데 필요한 압력 기온 변화도 기도 저항의 정도 의해 영향을 받습니다. 기관지, 하는 동안 예를 들어 주어진된 흐름을 수용 하는 데 필요한 압력의 그라데이션이 큽니다, 동물 호흡 열심히 하는 의미는. 동물의 흉부에 압력의 큰 그라데이션 또한 후면 챔버의 송수신 흐름의 큰 부분은 총 흉부 확장/철회 하는 부분의 흉부 내 공기의 압축/압축 때문은 의미 비 강 흐름 단계 밖 으로입니다. 기관지 인 증가 저항 후면 및 전면 챔버 사이의 지연을 증가 따라서 그리고 그로 인하여 증가 sRaw. 압력 공기는 폐의 출입의 그라데이션 또한 초기 흉부 가스 볼륨 (TGV)에 의해 좌우 된다. 큰 TGV에 예를 들어 압력의 주어진된 그라디언트를 생성 하는 데 필요한 흉부의 확장/철회 크면 (단순히 압력의 주어진된 그라디언트를 생성 하는 데 필요한 볼륨 변위 큽니다 때문에), 이것 또한 그 의미는 동물 호흡 열심히 있다. 다시, 이러한 추가 흉부 치환은 흉부에 공기 압축/압축 하는 데 필요한 것 들 되며 따라서 위상 비 강 흐름. 그래서, 증가 TGV 챔버 사이의 지연을 증가 하 고 그로 인하여 증가 sRaw. 볼 수 있듯이 기관지와 증가 TGV 공기는 폐의 출입을 더 중요 한 노력에 결과. 이것은, 본질적으로, sRaw의 생리 적인 의미입니다. 5,14호흡에 필요한 작업을 나타냅니다.

그것은 이렇게 두 가지 요인 sRaw 영향을 이해 하는 것이 중요: 기도 저항 및 TGV. 사실, sRaw 기도 저항 및 TGV11의 제품으로 표현할 수 있습니다. 의식이 있는 동물 그들의 환기는 주어진된 환경에 적응으로 자유로이 그들의 TGV를 수정할 수 있습니다. 여기서 동물의 자연 생리 상태는 변경 하지, 이러한 조건 하에서 그것 불가능 따라서 sRaw에 변화 기도 저항에는 변경, TGV에 변화 또는 둘의 혼합에서 유래 여부를 분별 합니다. 따라서, 호흡 역학 FOT1,15제공 하 폐 볼륨의 더 침략 적인 측정 DCP 평가 보완 하는 것이 좋습니다.

날짜 하려면, DCP는 다양 한 연구 응용 프로그램에서 사용 되었습니다. 기술과 사용할 수 있는 또는 머리 챔버 없이 양적 의식 작은 동물 호흡 기능에 제약 에이전트, 알레르기 증상, irritants 또는 다른 중재자와 같은 다양 한 물질의 효과 정확 하 게 평가 16,,1718. 앞 상공으로 aerosolized 물질 또는 다양 한 가스 농도 (hypoxia, hypercapnia, 등)19을 제공 하는 간단한 챔버를 사용할 수 있습니다. 편리 하 게, 그것 수반이 노출의 급성 효과 측정할 수 있습니다. 사실, DCP의 일반적인 용도 중 하나는 호흡기 질환20,,2122,23, 의 다른 모델에 aerosolized methacholine에 응답의 정도 평가 하는 24 , 25.

DCP 기술은 겉보기 간단 하지만 몇 가지 실용적인 과제 수 잠재적으로 미숙한 사용자를 낙담 하거나 정확성과 결과의 재현성에 악영향. 현재 종이 의식, 제 지, 저절로 호흡 쥐 DCP에 의해 성공적으로 레코드 호흡기 기능으로 권장된 절차에 대 한 자세한 설명을 제공합니다. 설명은 명시 된 장비 ( 테이블의 자료를 참조 하십시오). 유틸리티 및 DCP의 값은 기준선에서 테스트 하는 쥐의 2 개의 긴장 및 aerosolized methacholine 응답 폐 알레르기 염증의 일반적인 모델에도 시연 했다.

Protocol

다음 절차는 동물 케어 (CCAC)에 캐나다 위원회의 지침에 따라 퀘벡 심장 폐 연구소 동물 관리 위원회에 의해 승인 되었다. 1입니다. 준비 연구 (중요) 어떤 실험을 수행 하기 전에 적절 한 승인을 (예를들면, IACUC) 및 교육 (예: 동물 처리)를 얻을. 숙지는 장비 및 운영 소프트웨어. 사용자 설명서를 읽고 하 고, 필요한 경우, 사이트의 수를 정의 입력 신호, 분석기, 및 매개 변수를 구성 파일을 만듭니다.참고: 높은 샘플링 속도 (2 KHz)를 선택 해야 합니다. 관심의 매개 변수에 대 한 분석기 설정을 구성 합니다. 도구 모음 및 다음 분석기에서 조정 을 선택 합니다. 호흡을 제대로 구분 하는 값을 흐름 임계값을 조정 (마우스: 0.5 mL/s) Ti + 테 호흡 속도 계산 하기 위해 선택. 압 (760 mm Hg)에 대 한 값을 설정 하 고 유효 숨을 inspiratory 내쉬는 숨의 볼륨의 최대 편차를 지정 (마우스: 20%). 수용의 한계를 조정 계산 매개 변수 필드에서 설정 을 클릭 합니다.참고: 다음 설정 설명된 마우스 실험을 위해 사용 되었다: 영감 시간, 170에 50 ms; 만료 시간, 40 ~ 180 ms; 호흡, 450 30 bpm;의 주파수 특정 기도 저항, 0 ~ 15 cmH2O·s; 3 소수점의 정밀도 가진 midexpiratory 흐름. 완료 되 면, 적용 및 닫기를 대화 창을 종료를 선택 합니다. 도구 모음 메뉴에서 조정 다시 및 다음 저장 설정 원하는 데이터 저장 률으로 이동 합니다. 적용 및 닫기 창을 종료를 클릭 합니다.참고: 모든 10에서 평균 s는 일반적으로 사용 됩니다. 운영 소프트웨어 명령 및 각각에 대해 원하는 타이밍의 순서를 정의 하는 프로토콜을 만듭니다. 예를 들어 그림 1에 표시 됩니다. 실험에 어로 졸에 의해 물질의 관리를 포함 하는 경우 테스트할 농도 따라 희석 하 고 적절 한 솔루션을 준비 합니다. 동물 조용한 지역 주택 룸에서 원격에서 작동 합니다. 환경 변화에 적응을 동물 허용. 동물의 무게 하 고 적절 한 구속 크기를 선택 합니다. (중요) 동물 restrainer 및 이전 실험의 시작 절차에 적응 실험 디자인, 여러 새 환경 순응 세션 기간 증가 따라 (예를 들어, 5-30 분) 필요할 수 있습니다.참고: 적응 하지 않는 동물 연구에서 제거 되어야 합니다. 각 새 환경 순응 세션 다시 열기;에서 진행 restrainer 내 동물 삽입 장치를 수직으로 들고 하는 것은 도움이 될 수 있습니다. 일단 동물 위치에, 다시 플런저를 삽입 하 고 부드럽게 과도 한 힘을 적용 하지 않고 장소에 그것을 잠글. (중요) 동물 일반적으로 통풍을 시각적으로 확인 하십시오. 필요한 경우, 잠금 장치를 이동 하 여 위치를 조정 합니다. 동물의 네어스는 restrainer의 내부 벽에 대하여 휴식 하는 주 둥이로 코 콘 외부 돌기는 다는 것을 확인 하십시오. 흉부 챔버의 후면 패널을 분리, 삽입 restrainer 고무 흉부 챔버에 개방을 통해 동물을 포함 하 고 챔버를 닫습니다. 머리 챔버를 연결 하 고 바이어스 흐름을 제공 합니다. 0.5 L/min의 흐름을 사용 하 여 마우스에 대 한. 5 분 동안 긴장을 동물 허용. 동물 진정 되 면, 비 강 및 흉부 흐름 신호의 녹음을 시작 합니다. 컴퓨터 화면에서 확인 하는 자취 부드러운 고 그들은 일반 호흡 패턴; 표시 그림 2에서 예제를 참조 하십시오.참고: 경우에 프로토콜을 포함 하는 물질의에 어로 졸 관리, 염 분 도전 새 환경 순응 절차에 포함할 수 있습니다. 각 세션의 끝에, 흉부 실과 restrainer에서 동물을 제거 하 고 주택 케이지 및 객실 그것을 반환 합니다. 장비 실험 당일 실험 세션을 시작 하 고 적절 한 구성 파일을 로드 합니다.참고: 실험에 대 한 원하는 프로토콜 포함 되어 있는지 확인 합니다. 도구 모음 메뉴에서 실행 을 이동 합니다. 실험 및 동물의 정보를 입력 합니다. 완료 되 면, 윈도우의 하단에서 실행 버튼 클릭 합니다. 시스템의 교정과 진행 합니다. 각 사이트를 보정 하 고 신호를 별도로 입력 한다. 바이어스 흐름 발전기, 배관의 조각을 통해 머리 챔버에 연결 켜고 흐름 속도 조정할. 모자 머리 챔버의 최고 오프닝을 닫습니다. 흉부 챔버의 후면 패널을 분리, 단단히 머리와 몸 챔버는 밀폐를 만들 여 고무 내부 보정 도구를 삽입 합니다. 그런 다음 닫고 흉부 챔버의 후면 패널에 재연결 합니다. 흉부 챔버의 측면 포트 출장 확인 합니다. 소프트웨어 도구 모음 메뉴에서 조정 하 고 보정로 이동 합니다. 입력 1 (흉부) 이동한 보정 흉부 교류 신호에 대 한 보정 대화 상자를 선택 합니다. (중요) 교정 대화 창에 나열 된 매개 변수 즉, 물리적 스트레스 낮은 값을 적용, 적절 한 설정을 표시 하는 확인 하십시오: 0; 높은 값을 적용 하는 물리적 스트레스:-20 mL/s; 샘플: 통합. 완료 되 면, 낮 은 샘플 창에서 클릭 하십시오. 디스플레이 창에서 생성 된 신호는 일정을 확인 하 고 클릭 닫기. 플라스틱 커넥터와 튜브의 조각을 사용 하 여 흉부 챔버의 측면 포트를 통해 20 mL 주사기를 연결 합니다. (중요) 높은 샘플 창에서 선택한 즉시 가능한 일정 유량에 2 s 동안 챔버 공기의 20 mL를 주입 합니다. 생성 신호 디스플레이 창 완전히 나타나는지 확인 합니다. 화살표 아이콘을 사용 하 여 신호 중심 이며 영 선 주위 대칭 여부를 확인 합니다. 다음, 닫기를 클릭 합니다. 제거 AC 오프셋 샘플 창에서 클릭 하 여 0에서 오프셋을 제거참고: 높은 값 보정 필요 하다 면 칠 수 있습니다. 권장된 범위 내 결과 환산 입력 범위 인지 확인 합니다 (마우스: ±420 mL/s ±280). (중요) 값이 허용 가능한 범위 밖에 있는 경우 교정 단계를 반복 합니다. 흉부 챔버 (단계 1.3.3.6)로 비슷한 방식으로 머리 챔버를 보정. 이 시간 입력 2 (코)를선택 합니다.참고: (중요) 높은 값을 적용 하는 물리적 스트레스에 대 한 값 설정 해야 합니다 + 20 mL/s. 이 후방 약 실에 관하여 전면 챔버에 흐름의 극성을 변경 됩니다. 따라서, 동물 호흡 할 때 두 흐름 신호 위상, sRaw을 계산 하는 데 사용 하는 지연 이외에 거의 있을 것 이다. 2. 폐 기능 측정 동물의 무게 그리고 그들의 몸 무게를 참고. restrainer 내 동물을 삽입 하 고 흉부 plethysmograph 챔버 (단계 1.2.3.1 1.2.3.5) 안에 배치. 적어도 5 분 동안 긴장을 동물 허용. 첫 번째 단계를 선택 하 여 명령 프로토콜을 시작 하 고 실행을 클릭 합니다. 동물의 호흡 신호는 일반 및 부드러운 (그림 2) 컴퓨터 화면에서 확인 합니다. 소프트웨어는 자동으로 흡입 하 여 호흡으로 계산 된 매개 변수를 표시합니다. 동물의 매개 변수 안정적인 지 확인 합니다. 최대 10 분 동안 초기 조건 하에서 호흡 패턴을 기록 합니다. 에 어로 졸에 의해 시험 물질의 관리와 관련 된 프로토콜에 대 한 수행 다음과 같이 합니다. 필요에 따라 분무기 타임 및 듀티 사이클을 조정 합니다.참고: 이 문서에서 설명 하는 예제에는 분무기 10 5% 듀티 사이클에서 운영 했다 s. 차량 도전 (예: 염 분)을 수행 하 고 응답을 기록. 필요한 경우, 단계 (예를 들어, 농도 두 배로) 고조에 분무기에 농도 변경 하 여 시험 물질의 농도 증가 하는 동물을 노출 합니다. 각 관리 후 응답을 기록 합니다. 실험 세션의 끝에 자동으로 수행 하지, 녹음을 중지 하 고 주택 케이지 및 룸 동물을 반환 합니다. 경우에 필요 하 고, 다른 실험 세션을 실행 하려면 도구 모음 메뉴에서 실행 을 선택 합니다. 세션, plethysmograph 챔버를 청소 하 고 물으로 분무기를 헹 굴.참고: 알코올의 사용은 plethysmograph에 돌이킬 수 없는 손상을 발생할 수 있습니다. 연구 시간이 지남에 반복된 평가 포함 하는 경우 각 선택한 timepoint에 전체 측정 시퀀스를 반복 합니다.참고: 그것은 현명 하 게 호흡 역학 폐 볼륨1,15의 몇 가지 정확한 측정 연구를 보완 하기 위해 권장 됩니다. 3. 데이터 분석 참고: 소프트웨어는 자동으로 실험 파일을 저장 하 고 실험적인 세션이 닫힐 때 기록 된 매개 변수를 내보냅니다. 각 동물 및 실험적인 그룹에 대 한 관심의 매개 변수에 대 한 기준 평균을 계산 합니다.참고: 표 1 그들이 제공 하는 정보의 종류에 따라 분류 하는 일반적인 파라미터의 수를 보여 줍니다. 때, 특정 시점 (예를 들어, 최대 또는 최소 값), 평균, 또는 풀 타임 코스;를 사용 하 여 각 농도에서 관심의 매개 변수에 aerosolized 물질의 효과 평가 기준선에 정규화도 여겨질 수 있다. 그룹 수단과 테이블 또는 그래픽 형식 오류를 사용 하 여 결과 보고 합니다. 결과 통계적으로 분석 합니다.참고: 현재 연구에서와 양방향 ANOVAs 반복 측정 다른 DCP 판독 (sRaw와 EF50), 뿐만 아니라 다른 FOT 판독 methacholine, 알레르겐-집 먼지 진드기 (HDM)-그리고 그들의 상호 작용의 효과 평가 하는 데 사용 했다 (RN, G 및 H), 마우스의 두 변종에. Sidak의 여러 비교 테스트 다음 methacholine는 알레르기 마우스 컨트롤 마우스에서 다의 농도 결정 하기 위해 사용 되었다. 동일한 테스트 기도 방해 (sRaw와 EF50)와 환기 패턴 (BF, TV, 뮤직 비디오 및 EIP)의 해독에 일, HDM와 기준선 (즉, methacholine 전에)에 그들의 상호 작용의 효과 평가 하기 위해 사용 되었다. 피어슨의 상관 관계 sRaw DCP와 RN 는 FOT 얻은 얻은 사이의 상관 관계를 평가 하기 위해 사용 되었다. 모든 통계 분석 및 그래프 (예를 들어, GraphPad Prism) 대체 표준 통계 소프트웨어를 사용 하 여 수행 했다. p ≤ 0.05 null 가설을 거부 하기에 충분 한으로 간주 되었다.

Representative Results

DCP, 호흡기 기능의 반복 된 평가의 결과 3 일에 기준 조건 하에서 수행 (12, 13, 및 그림 1에 나와 있는 프로토콜의 14 일)와 알레르기 BALB/c 마우스 제어, 그림 3에에서 나와 있습니다 . 호흡의 패턴을 평가 하기 위해 선택한 매개 호흡 주파수 (그림 3A), 해 일 볼륨 (그림 3B), 분 환기 (그림 3C), 및 끝 inspiratory 쉼 (그림 3D) 포함. 기도 방해를 평가 하는 데 사용 하는 매개 변수 EF50 했다 (그림 3E)와 sRaw (그림 3 층). 각 선택한 매개 변수의 결과 알레르기 성 염증으로 인 한 영향 없음 명백한 두 그룹에서이 3 연속 일 동안 안정 했다. Methacholine에 응답의 정도 계속 되는 일에 DCP에 의해 평가 되었다 (12, 13, 및 그림 1에 나와 있는 프로토콜의 14 일) 제어 및 알레르기 BALB/c 마우스에서. 그림 4에 표시 된 결과 기도 방해, 즉 sRaw (그림 4A, B 와 C)에 민감한 두 개의 매개 변수에서 변경 내용을 표시 및 EF50 (그림 4D, E 및 F). 예상 대로 methacholine의 증분 농도 sRaw 점차적으로 증가 하 고 EF50 점차적으로 감소. 이러한 응답은 hyperresponsiveness의 존재를 증명 하는 테스트, 최종 농도에 특히 알레르기 염증에 의해 potentiated 했다. 결과 또한 두 개의 후속 평가 (즉, 13 및 14 일) 동안 관찰 하지로 응답의 과장된도 첫째 날 (12 일)에 국한 되었다 다는 것을 보여줍니다. 실험 프로토콜 (하루 15;의 마지막 날에 수행 FOT에 의해 호흡 역학의 평가의 결과 그림 1) 제어 및 알레르기 BALB/c 마우스에서 그림 5에 나와 있습니다. 이 실험은 DCP 평가 보완 하기 위해 연구에 포함 됐다. 2호흡 기능 평가 하는 FOT 더 정확한 접근 인식 됩니다. 강점 중 하나는 그것은 어떤 사이트 (항공 대 주변 항공 및 폐 조직 실시) 폐의 영향을 받는 테스트 개입 (예, 알레르기 및 methacholine) 지형 통찰력을 제공 하는 것입니다. 권장된 방법론 평가 FOT와 호흡 역학을 앞에서 설명한1했다. 여기, 3 FOT 매개 변수는 호흡 기계 알레르기 염증과 methacholine에 의해 유도 된 변화를 설명 하기 위해 사용 되었다. 이러한 매개 변수를 포함: 1 뉴턴 저항 (RN; 그림 5A), 매개 변수는 변화에 가치를 주로 반영 큰 전도 기도;의 저항 변화 2 조직 댐핑 (G; 그림 5B) 매개 변수는 변화에 가치를 주로 반영 유사 조직 저항; 그리고 3-조직 elastance (H; 그림 5C) 매개 변수는 변화 가치 주로 조직 강성2변화를 반영 합니다. 예상 대로 methacholine의 증분 농도에 대 한 응답에서 이러한 매개 변수 각각의 증가 했다. SRaw와 EF50 결과 전날 (일 14;에서 DCP와 일관성 그림 1), RN methacholine (그림 5A)에 의해 유도 된 변화 컨트롤 및 알레르기 쥐 사이 비교 했다. 사실, 하루 14 sRaw의 값 RN 의 값 하루 15 (그림 5D)에 상관. H methacholine에 의해 유도 된 상승 또한 컨트롤 및 알레르기 생쥐 (그림 5B) 사이 유사 했다. 그러나, G의 methacholine 유도 증가 알레르기 생쥐 (그림 5C)에서 상당히 큰 했다. 이 결과 하루 15, 두 일에 수행 DCP 평가 의해 인식 되지에서 알레르기 생쥐에서 유지 hyperresponsive 표현 형의 존재를 보여 줍니다. 전체 연구는 C57BL/6 마우스 반복 되었다. 12, 13, 및 프로토콜 (그림 1), 그리고 RN, FOT 평가의 14 일 날 15, sRaw의 연속 DCP 평가의 결과 그림 6에 나와 있습니다. 그 특정 마우스 부담 알레르기 쥐에서 관찰 과장된 methacholine 응답 3 연속 일 (그림 6A, B및 C) 동안 유지 되었다. 이 hyperresponsive 표현 형 또한 알레르기 생쥐 (그림 6E)에서 더 발음 되었다 methacholine에 의해 유도 된 상승 RN 에 의해 하루 15에는 FOT으로 묘사 했다. 이들은 BALB/c 마우스, 어디 일 12 ~ 14 (그림 4)에서 발생 하는 hyperresponsiveness의 진보적인 말기와 RN 의 methacholine 유도 상승에 차이의 부족 관찰로 얻은 결과 함께 뚜렷한 대조 하루 15 (그림 5A). 함께,이 결과 쥐의 2 개의 긴장 사이 methacholine 유도 반응에는 알레르기의는 시간 변화 효과 표시. 중요 한 것은,이 변형 차이 DCP는 FOT 모두에 의해 묘사 했다. Concordantly, sRaw 일 14에 DCP에 의해 측정의 값 RN BALB/c 마우스 (그림 5D) 관찰 되었다 날 15 (그림 6 층), FOT 측정의 가치와 상관 된다. 그림 1 . 폐 알레르기 염증을 유발 하 고 methacholine에 응답의 정도 평가 하기 위해 사용 되는 프로토콜. 이 연구는 여성 BALB/c와 C57BL/6 마우스의 나이의 7 ~ 9 주에 실시 되었다. 전체 연구를 통해 실시 하는 개입의 순서 (A) 패널에 표시 됩니다. 쥐의 절반 intranasally 폐 알레르기 염증을 유도 하 14 연속적인 일에 집 먼지 진드기 (HDM) 추출 물의 50 µ g에 노출 되었다. 나머지 절반은 염 분에 노출 제어로 사용 하 고. 호흡 기능 (12, 13, 14 일, 검은 동그라미) 3 개의 별도 경우에 이중-챔버 plethysmography (DCP)에 의해 평가 되었다 aerosolized 식 염 수와 도전을 포함 하는 새 환경 순응 세션 (일 11; 회색 원) 다음. 각 세션 동안 기준선 호흡 기능과 methacholine에 응답 했다 평가 패널 (B)에 표시 하는 자동화 된 프로토콜을 사용 하 여. 15 일에 강제 진동 기술 (FOT) 호흡 역학의 침략 적 평가 앞에서 설명한1로 수행 되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 그림 2 . 건강 한 BALB/c 마우스에서 대표적인 흐름 신호. 패널 이중-챔버 plethysmography 초기 조건 하에서 제어 마우스에 의해 얻은 전형적인 기록 추적을 표시 합니다. 흉부 흐름 상단 패널에서 표시 되 고 비 강 흐름 하단 패널에 표시 됩니다. 음수 값은 영감 중 고 양수 값은 만료 동안. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 그림 3 . 의식이 BALB/c 마우스에서 호흡 기능의 평가 반복. 초기 호흡기 기능 했다 제어 (오픈 기호) 및 알레르기 (고체 기호) 마우스에 더블 챔버 plethysmography (DCP) 12, 13, 및 그림 1에 나와 있는 프로토콜의 14 일에에 평가 됩니다. DCP 매개 변수 (A)에 주파수, 해 일 볼륨 (TV) (B), 분 환기 (MV) (C), 끝 inspiratory 포함 호흡 기능을 평가 하는 데 사용 일시 중지 (EIP) (D), 중반 갯벌 내쉬는 숨의 볼륨 (에서 흐름 EF50) 시내 (E), 그리고 (F) 특정 기도 저항 (sRaw). 각 마우스에 대 한 주파수, TV, 뮤직 비디오, sRaw와 EIP를 호흡의 값 평균 값 1.5 분 이상 기록 했다. EF50 값 최소 값이 녹음 기간 동안 얻은 했다. 결과 그룹 ± 표준 편차를 의미 하는 대로 표시 됩니다 (n = 5/그룹). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 그림 4 . 의식 BALB/c 마우스의 Methacholine bronchoprovocation 테스트. Methacholine 응답 12, 13, 및 그림 1에 나와 있는 프로토콜의 14 일에 제어 (오픈 기호) 및 알레르기 (고체 기호) 마우스에 더블 챔버 plethysmography (DCP)에 의해 평가 했다. DCP 매개 변수는 응답을 평가 하는 데 사용 포함 (C) (A) 특정 기도 저항 (sRaw)와 중반 갯벌 내쉬는 숨 볼륨 (EF50) (D) (F)를 통해 흐름. bronchoprovocation aerosolizing methacholine 10 DCP 머리 챔버에 의해 수행 되었다 증분 농도에서 s. 응답 후 각 농도 1.5 분 동안 모니터링 했다. 각 농도에서 각 마우스 sRaw의 값 평균 값 1.5 분 이상 기록 했다. EF50 값 최소 값이 녹음 기간 동안 얻은 했다. 결과 그룹 ± 표준 편차를 의미 하는 대로 표시 됩니다 (n = 5/그룹). 별표 기호 * 지정 통계적으로 유의 한 차이 (p 0.05). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 그림 5 . BALB/c 마우스에서 호흡 역학의 침략 적 평가. 기준선 및 methacholine에 호흡 역학 그림 1에 나와 있는 프로토콜의 하루 15에 강제 진동 기술 (FOT)에 의해 평가 되었습니다. 컨트롤 (오픈 기호)와 알레르기 (고체 기호) 마우스 12, 13, 그리고 14 일에 더블 챔버 plethysmography (DCP)에 의해 테스트 하는 것과 동일 했다. 호흡 기계를 평가 하는 데 사용 하는 매개 변수 했다 뉴턴의 저항 (RN) (A), 조직 elastance (H) (B)와 (C) (G)를 감쇠 하는 조직. bronchoprovocation nebulizing 부정사 위치에 마 취, tracheotomized, 마비, 그리고 기계적으로 송 풍 쥐의 endotracheal 튜브에 직접 methacholine의 증분 농도 의해 수행 되었다. 응답은 각 농도 후 5 분 동안 모니터링 했다. 각 농도에서 각 마우스에 대 한 각 매개 변수에 대 한 값이 녹음 기간 동안 얻은 피크 값이 이었다. 결과 그룹 ± 표준 편차를 의미 하는 대로 표시 됩니다 (n = 5/그룹). 패널 (D) (sRaw) DCP로 당일 14과 RN 측정 FOT에 의해 하루 15에 특정 기도 저항 사이의 상관 관계를 보여 줍니다. 오픈 기호 대표 기준선에 값 하 고 단단한 기호 methacholine 컨트롤 (원) 또는 알레르기 (사각형) 쥐에 대 한 테스트의 높은 농도에서 최대 값을 나타냅니다. 삽입 된 결정 (r2) 계수를 보여줍니다. 별표 기호 * 통계적으로 유의 한 차이 (p ≤ 0.05)를 지정 한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 그림 6 . 호흡 기능과 C57BL/6 쥐에서 침략 호흡 역학. 특정 기도 저항 (sRaw)의 12 (A), 13 (B), 그리고 (C) 14 일에 더블 챔버 plethysmography (DCP) 기준에 및 제어 (오픈 기호) 및 알레르기 (고체 기호) 마우스 methacholine에 의해 평가 되었다는 그림 1에 나와 있는 프로토콜입니다. 뉴턴의 저항 (RN) 기준에서 methacholine에 하루 15 (D)에 강제 진동 기술 (FOT)에 의해 평가 됐다. bronchoprovocations DCP를 FOT, 각각 그림 4 및 그림 5 에 설명 된 대로 수행 했다. 결과 그룹 ± 표준 편차를 의미 하는 대로 표시 됩니다 (n = 5/그룹). 패널 (E) sRaw DCP 하루 14에 RN 15 당일 FOT 측정 측정 간의 상관 관계를 보여 줍니다. 오픈 기호 대표 기준선에 값 하 고 단단한 기호 methacholine 컨트롤 (원) 또는 알레르기 (사각형) 쥐에 대 한 테스트의 높은 농도에서 최대 값을 나타냅니다. 삽입 된 결정 (r2) 계수를 보여줍니다. 별표 기호 * 통계적으로 유의 한 차이 (p ≤ 0.05)를 지정 한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 매개 변수 단위 설명 정보 F bpm 호흡 주파수 환기의 패턴 TV mL 해 일 볼륨 MV mL 분 환기 Ti ms Inspiratory 시간 테 ms 내쉬는 숨 시간 PIF mL/s 피크 inspiratory 흐름 PEF mL/s 피크 내쉬는 숨 흐름 EV mL 내쉬는 숨의 볼륨 NTV mL 비 강 해 일 볼륨 네빌 mL 코 내쉬는 숨의 볼륨 EIP ms 끝 inspiratory 일시 중지 EEP ms 최종 내쉬는 숨 쉼 dT ms 시간 지연 공기 흐름 방해 sRaw cmH2O·s 특정 기도 저항 sGaw 1/cmH2O·s 특정 기도 전도도 EF50 mL/s 중반-갯벌 내쉬는 숨의 볼륨 흐름 Sr % 성공률 품질 관리 N 올바른 호흡의 수 표 1입니다. 더블 챔버 plethysmography에서 얻은 일반적인 파라미터의 목록. 매개 변수는 호흡 기능 평가 하는 동안 제공 하는 정보의 성격에 따라 분류 되었다. 장점 제한 사항 · 의식이 있는 동물 · 주변 환경을 제어 필요성 · 정확한 환기 매개 변수 · 동물의 이전 새 환경 순응 · 공기 흐름 방해 (sRaw, EF50)의 확실 한 인덱스 · 비 강 및 흉부 흐름을 밀폐 요구 사항 · 다양 한 종 및 동물의 크기에 · 일부 결과 매개 변수에 대 한 절대 값 변화 · 많은 연구 응용 프로그램에서 사용 · sRaw 저항 하지 진정한 측정 · 간단한 기술 · 위 항공의 존재 · 변화에 민감한 · 보완 하는 침략 적 평가와 측정 표 2입니다. 이점 및 제한 더블 챔버 plethysmography와 관련 된 목록입니다. 더블 챔버 Plethysmography 강제 진동 기술 의식의 동물의 상태 변경 되지 않은 취 (그리고 일반적으로 마비) 동물의 위치 직 립 부정사 동물의 내게 필요한 옵션 챔버 내 국한 액세스 가능 동물 통합 측정 장치 코 또는 목 기관 절제술 또는 구강 삽 관 법 동물의 기도 트리 그대로 부분-상부 기도 세그먼트 제외 (행위 즉, 비 강, 인 두 및 후 두) 결과 매개 변수에서 가져온 폐 볼륨 변수-동물에 의해 채택 하는 자연 스러운 볼륨 표준화-제어 모집 훈련 및 긍정적 최종 내쉬는 숨의 압력을 사용 하 여. 결과 매개 변수를 평가 하는 주파수 변수-동물에 의해 채택 하는 자발적 호흡 주파수 -지정된 주파수에서 미리 정의 된 웨이브폼을 사용 하 여 제어 결과 매개 변수를 상부 기도 세그먼트에서 기여 예상 우회 에 어로 졸 전달 사이트 챔버 내부에 머리 기도에 직접 흡입된 복용량에 상부 기도 세그먼트의 효과 /에 어로 졸 증 착 패턴 예상 방지 -현재 연구의 결과에 따라 변화를 감지 하는 능력 관찰 관찰 현재 연구의 결과에 따라 기술-의 내재 변동성 SRaw 기준선에 대 한 변동 계수의 변동: 7.5-20.6% 초기에 RN 에 대 한 변형 계수의 변동: 3.6-13.4% 표 3입니다. 더블 챔버 plethysmography 및 강제 진동 기술 사이 비교.

Discussion

의식이 있는 동물에 폐 기능을 측정 하는 능력은 명확 하 게 호흡 연구에서 보증 됩니다. 일반적으로, DCP 의식에 저절로 동물26호흡 호흡 시스템의 환기 기능을 평가 하는 흥미로운 접근 이다. 좀 더 구체적으로, DCP, 또는 그것의 머리 밖으로 변형 종종 제공 된 정보의 품질과 침해3 (표 2)의 원하는 수준 사이의 올바른 균형을 친다. 기술은 다양 한 종 (예: 마우스, 쥐, 기니 피그) 또는 동물 크기에 맞게 수 있으며 많은 연구 응용 프로그램에서 사용할 수 있습니다. 특히 병렬 연구 설계, 반복 방식으로, 호흡 기능을 모니터링 하 고 시간이 지남에 응답의 활동을 캡처에 한 번에 수많은 동물을 평가 하기 위해 유용 합니다. 더하여, 기술은 간단 하 고 상대적으로 적시에 배울 수 있습니다. 현재 신문에서 마우스에 DCP 측정을 사용 하는 프로토콜으로 사용이 손-부분을 예를 들어 중요 한 단계를 토론으로 뿐만 아니라 plethysmography 기술을 제 지 및 관련 결과.

작업할 때 의식 동물, 재현 가능한 결과 생성 하기 위해서는 주변 환경 (예를 들어, 사람이 나 활동의 제한 된 수 조용한 방)의 조건을 제어 하 필수적 이다. 이후는 restrainers 다양 한 크기에와 서, 그것은 호흡 운동을 교란 되지 않는다 그래야 적절 한 크기와 시작 하는 것이 중요. 그것은 또한 도움이 되 고 자주 동물 실험 설정 및 절차에 적응 하는 데 필요한 그것은 잘 억제 호흡 주파수12영향을 쥐에 설립. 실험 설계 나 조건에 따라 증분 기간의 여러 세션을 필요할 수 있습니다. 마지막으로, 실험의 시작에 시간을 수 있도록 방 변경 하 고 필요한 처리를 조정 하는 동물에 대 한은 호흡 패턴 지속적으로 일반 고 기준에서 편안 하 게 되도록 효과가 입증 간단한 고려. 어디 동물 들이 편안 하 게 잘 적응 하 고 진정 하는 조건 하에서 작업 결과 가변성 및 품질 또한 유리할 것 이다. 그것은 또한 카 테 콜 아민, 수 기도 구경 증가 하 고 감소 유발된 기관지의 모든 스트레스로 인 출시를 제한 합니다.

그것은 가능한 한 밀폐로 비 강 및 흉부 흐름을 분리 하는 필요 다는 것을 이해 해야 합니다. 시스템 또는 공부 하는 종에 따라 씰링 메커니즘 효능에서 뿐만 아니라 모양에 변화할 수 있다. 우리는 여기에 설명 된 DCP에 인감 동물의 주 둥이 및 억제 장치 사이 만들어집니다. DCP에 의해 호흡 기능을 평가할 때 그것은 또한 충분 하 고 지속적인 바이어스 흐름을 제공 하기 위해 필수적인 동물을 사용할 수 있는 산소의 수준에 있는 감소에 중요 한 효과 발생. 고려는 restrainer에 동물의 동요에 의해 만들어진 공기 누출에 대 한 성향 제한 하 고 함으로써 데이터의 품질을 극대화. 반면, 물개에 있는 주요 거부 데이터 집합 또는 몇 가지 매개 변수는 과소 발생 합니다.

또한 비 강 흐름 신호의 별도 녹음 수 있도록, 머리 챔버는 일반적으로 사용 aerosolized 물질을 동물을 노출. 이 문서에서 볼 수 있듯이이 응답의 다른 정도 보여 주기 위해 bronchoprovocation 테스트를 수행 하려면 활용할 수 있습니다. 이러한 실험에서 시험된 농도의 범위 조정 필요할 수 종, 스트레인, 또는 동물의 성별에 따라서 공부. 이전 설명한8,,910,27, 현재 결과 sRaw의 methacholine 유도 변화 기도 저항의 침략 FOT 측정와 잘 상관 보여 줍니다. 결과 또한 DCP 기법으로 호흡 장애를 감지 하 고 폐 (폐 조직 또는 작은 주변 항공)의 더 낮은 구획 내에서 지역화 변경 된 응답을 식별 하는 능력에 대 한 FOT로 구분 하지 않습니다 입증 . 에 어로 졸 분포 및 증 착에서 기여를 저해할 뿐만 아니라에서 공기28총 호흡 저항의 가장 큰 부분을 차지, 상부 기도의 존재 영향을 미칠 수 동물의 항공 그대로 이기 때문에, 측정에 낮은 항공. 표 3 은 DCP 기술과 FOT 사이의 다른 차이점을 요약합니다. 마지막으로, sRaw의 측정에서 동물의 전체 기도 저항 (를 포함 하 여 위 항공)을 추정 하는 이론적으로 가능한 것, 하는 동안 그것은 일반적으로 권장와 같은 침략 적인 측정 기법을 사용 하 여 DCP 평가 보완 하기 위해 상세한 호흡 역학의 직접 측정을 얻기 위해 FOT29 . 연구의 목표에 따라 상부 기도 저항 측정 여겨질 수 있다 또한30,,3132.

결론 
때문에 침해의 제한 정도, DCP 호흡 연구에 중요 한 필요를 충족 할 수 있는 기술입니다. 그것은 의식 동물 공기 흐름 방해의 몇 가지 확실 한 인덱스 동시에 환기 패턴의 정확한 정보를 제공할 수입니다. 얻어진 정보 또한 진정으로 더 많은 침략 적 접근에서 그을 보완 합니다.

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

SML은 건강 연구의 캐나다 학회에서 재학 하 여 지원, MG는 FRQS의 호흡기 건강 네트워크에서 bursary 지원 됩니다 (Fonds de 검색 뒤 퀘벡-건강) YB FRQS에서 연구 학자 이며.

저자의 기여
모든 저자는 원고 및 동영상의 개념에 기여 했다. SML 및 LD 데이터 수집. SML, LD, YB, DM, DB와 AR 수치와 원고 쓰기의 세대 데이터 분석에 기여. YB, 아칸소, KL 및 MG 비디오 스크립트 준비에 참여 했다. 놀이 YB, KL 및 MG에 의해 수행 되었다.

Materials

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
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Mailhot-Larouche, S., Deschênes, L., Lortie, K., Gazzola, M., Marsolais, D., Brunet, D., Robichaud, A., Bossé, Y. Assessment of Respiratory Function in Conscious Mice by Double-chamber Plethysmography. J. Vis. Exp. (137), e57778, doi:10.3791/57778 (2018).
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