采用WBP全身體積描記系統(tǒng)評價肺病理變化

來源：上海塔望智能科技有限公司 2022年01月18日 14:28

呼吸系統(tǒng)是由呼吸道（鼻、咽、喉、氣管、支氣管）和肺泡所組成。人體透過外呼吸（肺呼吸）和內(nèi)呼吸（組織呼吸）完成新陳代謝的需要，與心血管系統(tǒng)有著密切的聯(lián)系。肺臟除了主管呼吸功能外還具有防御、免疫及內(nèi)分泌代謝功能。

而肺部炎癥（感染性/非感染性）可直接導(dǎo)致肺部多種病變，包括粘液的產(chǎn)生、炎癥細(xì)胞的集結(jié)和氣道高反應(yīng)(AHR)等。通過直接侵入性手段（如機(jī)械通氣）或間接的無創(chuàng)手段，如使用全身體積描記系統(tǒng)（Whole-Body Plethysmograph,WBP)測量氣道高反應(yīng)，可評估炎癥性肺病動物模型中，肺部炎癥的嚴(yán)重程度。雖然直接測量氣道高反應(yīng)被認(rèn)為是評估氣道力學(xué)的最準(zhǔn)確的方法，但從無創(chuàng)手段WBP中獲得的所有參數(shù)分析同樣可以得出令研究人員滿意的結(jié)果。

來自馬薩諸塞州波士頓波士頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)系的研究者Louis J. Vaickus等人曾發(fā)表過關(guān)于通過無創(chuàng)手段詳細(xì)檢測呼吸功能以評估肺病理變化的文章，相關(guān)成果發(fā)表在《The American Journal of Pathology》期刊。其研究團(tuán)隊直接采用了全身體積描記系統(tǒng)(WBP)對實驗鼠進(jìn)行了全面的呼吸參數(shù)檢測并進(jìn)行一系列的跟蹤治療研究，研究結(jié)果表明經(jīng)地塞米松（Dexamethasone)治療后，哮喘小鼠的肺功能獲得明顯改善?？傊?，詳細(xì)的WBP參數(shù)的測定助力于準(zhǔn)確地評價實驗動物的肺部病理變化和呼吸健康。該研究對于呼吸類藥物的開發(fā)及治療研究，有著重要的參考借鑒價值，并有助于指導(dǎo)各種深入性研究。

該研究團(tuán)隊使用了全身體積描記系統(tǒng)(WBP)比較了兩組經(jīng)蟑螂過敏原致敏(CRA)的小鼠的呼吸參數(shù)。其中一組在最后激發(fā)時使用了地塞米松(Dexamethasone)治療哮喘癥狀組(Dex-Asthma組)，另一組則為載體對照組（Asthma組）。

過敏原致敏：CRA，是為德國蟑螂Blattella germanica的凍干全身提取物。研究團(tuán)隊在無菌PBS溶液中重組了CRA，用酶聯(lián)免疫吸附法測定Blag1和Blag2組分的濃度。溶液濃度進(jìn)行了調(diào)整，使50µl溶液含有8µg合并的Blag1和Blag2。研究團(tuán)隊于免疫（第0天)和2次過敏原激發(fā)(第14天和第21天）通過氣管內(nèi)給藥，藥物CRA溶液隨即被實驗鼠吸入。免疫劑量為1：2稀釋儲備液，激發(fā)劑量則為1：4稀釋儲備液，分別含有4µg和2µg合并的Blag1和Blag2。

地塞米松和載體治療：在100µl無菌水中，對Dex-Na?ve組和Dex-Asthma組小鼠腹腔內(nèi)注射2.5mg/千克水溶性地塞米松。在Dex-Asthma組最終激發(fā)前2小時注射給藥(AHR測量前26小時)，AHR測量和犧牲2小時前再次注射給藥。在Dex-Na?ve組小鼠中，分別在AHR測量和犧牲26小時之前和2小時之前注射給藥。Asthma組小鼠接受了兩次與Dex-Asthma小鼠組同時進(jìn)行的100µl無菌水注射。

呼吸測量：在最后一次激發(fā)的后24小時，Dex-Asthma組和Asthma組小鼠被放置在無約束的全身體積描記器中，并暴露于25mg/ml PBS、或50mg/ml乙酰甲膽鹼的2分鐘霧化中，緊接著采用WBP全身體積描記系統(tǒng)進(jìn)行5分鐘的記錄。Na?ve組小鼠則與其他組小鼠在一天的同一時間進(jìn)行評估。所有呼吸參數(shù)由WBP同時采集、自動記錄和導(dǎo)出，過程中無人為操作和干預(yù)。

采用全身體積描記系統(tǒng)（Whole-Body Plethysmograph,WBP)長期跟蹤藥物治療效果，評價小鼠經(jīng)過敏原致敏和治療過程前后的詳細(xì)肺功能的變化。實驗主要采用了幾個指標(biāo)，即呼吸頻率、潮氣量、分鐘通氣量、呼氣時間、呼氣流量峰值、吸氣時間、吸氣流量峰值、吸氣間歇Penh。潮氣量（Tidal volume,TV）是平靜呼吸時每次吸入或呼出的氣量。每分鐘通氣量（minute ventilation volume, MV），是指每分鐘進(jìn)或出肺的氣體總量，為潮氣量與呼吸頻率的乘積。呼氣流量峰值（peak expiratory flow ,PEF），又稱最大呼氣流量，是指用力肺活量測定過程中，呼氣流量最快時的瞬間流速。Penh則是氣道阻力的間接評價指標(biāo)。

全身體積描記系統(tǒng)(WBP)所得出的呼吸參數(shù)顯示，Dex-Asthma組小鼠進(jìn)入了代償機(jī)制以維持高分鐘通氣量，而Asthma組小鼠在分鐘通氣量參數(shù)中表現(xiàn)出明顯的損傷，即便呼氣流量峰值PEF有所增加（103±5毫升/分鐘對比69±70毫升/分鐘）。WBP數(shù)據(jù)表明，Dex-Asthma組小鼠的氣體交換增強(qiáng)是由于氣道粘液產(chǎn)生的顯著減少所致。組織學(xué)切片定量形態(tài)計量學(xué)的其他研究進(jìn)一步證實了此藥物降低了氣道粘液的產(chǎn)生。

全身體積描記系統(tǒng)（Whole-Body Plethysmograph，WBP）作為無創(chuàng)檢測動物肺功能的一種經(jīng)典方式，避免了麻醉及氣管插管測試對動物造成的直接損傷，可以對各種肺部疾病模型動物的肺功能指標(biāo)進(jìn)行長期跟蹤研究。測量指標(biāo)如潮氣量、分鐘通氣量、呼氣峰值流速、吸氣峰值流速、呼吸頻率、Penh等。這些數(shù)據(jù)和臨床的數(shù)據(jù)可以建立直接的相關(guān)性，適用于各種肺部疾病及其藥物開發(fā)的研究。

塔望科技在同類進(jìn)口產(chǎn)品上升級整合，開發(fā)出集成化更高的全身體積描記系統(tǒng)，使操作最簡化。目前該系統(tǒng)已被用于睡眠呼吸研究、哮喘研究、藥物評價、毒性研究等。具有不同規(guī)格的體積描記器，適用于小鼠、大鼠、犬、猴等動物。

塔望科技全力支持研究者對肺部疾病的研究，若有需求可以聯(lián)系我們。

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