小鼠肺功能表型分析 在体 内 肺部弥散能力

以下实验的总体目标是学习如何使用经过校准的气相色谱仪来测量小鼠肺部的弥散能力。该方法通过向麻醉小鼠的肺部注入含有氖气和一氧化碳的气体，使气体在肺内停留九秒后回收。从肺部抽出的气体随后被稀释至两毫升，并注入气相色谱仪中进行分析。

通过测量氖气和一氧化碳在肺部的不同摄取量来计算弥散能力。该指标可用于评估多种肺部疾病模型中肺功能的损失情况。与其他现有小鼠肺功能检测方法相比，该技术的主要优势在于操作简便、可重复性高，并且其测量结果可直接与人类的类似检测结果进行比较。

该方法可用于追踪多种肺部病理状态下肺组织结构的变化。本方案首先设置仪器配备的气相色谱模块，以检测氮气、氧气、氖气和一氧化碳的峰信号。在本应用中，仅需使用氖气和一氧化碳的数据。

该仪器使用分子筛色谱柱，并以氦气作为载气。这台特定的气相色谱仪配备0.8毫升色谱柱，每次分析使用2毫升样品，以确保在开始前充分清洗色谱柱。每次进行一系列测量时，均需使用2毫升直接来自气体采样袋的气体对仪器进行校准。

首先出现的峰是氖气，然后是氧气和氮气，但本实验步骤中不检测这两种气体。最后出现的是一氧化碳峰，整个气相色谱的检测时间略短于一分钟。

首先，使用氯胺酮和赛拉嗪对小鼠进行麻醉。通过脚趾夹捏后无反射性运动来确认麻醉效果。接下来，为保护眼睛，涂抹兽用眼膏，然后使用斯图登套管对小鼠进行气管切开。

对成年小鼠使用18号套管针，对非常年幼的小鼠使用20号套管针。接着，启动节拍器，使其每秒钟发出一次可听见的滴答声。对于六周龄以上的小鼠，使用3毫升注射器从混合气体袋中抽取0.8毫升气体。

如果小鼠年龄小于四周，使用 0.4 毫升气体，然后将注射器连接至气管插管并迅速充气使肺膨胀。开始在心中默数 1 到 10，与节拍器的滴答声同步。当数到 10 时，迅速抽出 0.8 毫升的气体体积。

通过加入室内空气将呼出的气体稀释至2毫升，并称重至少15秒。尽可能快速地充气和排空肺部非常重要。快速充气较为容易，但要精确快速地抽出0.8毫升气体则需要稍加练习，然后将整个样品注入气相色谱仪中。

进行分析时，在将样品从动物体内取出以及转移至气相色谱仪的过程中，必须注意避免样品污染。当气相色谱仪正在检测样品时，可通过用手指小心封住进样口来防止污染。用气袋中的混合气体再次向小鼠肺部注入 0.8 毫升气体，然后以与第一个样品相同的方式处理该样品。

根据两次测量的平均值计算 DFCO。下标 C 指的是校准气体，下标 nine 指的是从动物采集的样本。在 nine 秒呼吸暂停之后。

来自C57黑鼠的名义对照DFCO值约为0.77。在一项使用PR8流感模型的研究中，在弹性蛋白酶处理21天后的肺气肿模型中，第6天和第8天观察到功能进行性丧失。DFCO轻度降低，但在博来霉素诱导的肺纤维化模型中变化更为显著。

博来霉素引起的纤维化通路在所有病理模型中导致了最大的一氧化碳弥散量（DFCO）变化。这一点非常重要，因为弥散能力也是人类肺纤维化的可靠指标。CFTR基因在囊性纤维化中起着关键作用，在一项针对缺乏该基因的小鼠研究中，DFCO显著降低。

在这些基因敲除小鼠中，真菌感染进一步降低了弥散功能（DFCO）。一种常用的肺损伤模型由脂多糖（LPS）引起。在暴露于LPS的小鼠中，从第1天到第4天，肺功能呈进行性时间依赖性下降，通过DFCO测定进行评估；DFCO的测量可在低至两周龄的小鼠中成功实施。

由于肺的体积较小，仅需0.4毫升的较小充气量即可。使用该较小体积测得的深呼气末肺容积（DFCO）能够显示肺成熟过程中预期的增加。一旦掌握该技术，每只小鼠仅需几分钟即可完成操作，然后再进行其他肺功能测量或评估。

进行此操作时，务必快速完成充气和放气步骤，并在转移样品时小心操作，以防止污染。