Pulmonary Fibrosis (PF)
Pulmonary Fibrosis (PF),即肺纤维化,是一种由多种病因引起的,以巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等炎症细胞在肺泡的堆积,以及纤维结缔组织的发展为主要特点,并最终导致患者正常肺组织结构改变的一种慢性进行性肺间质疾病。简言之,PF是指纤维细胞增殖,以及大量细胞外基质聚集,伴随炎症损伤、肺组织结构破坏为特征的一种病理变化。
随时间推移,PF患者的肺部组织逐渐变得厚且僵硬、瘢痕累累,血液中氧气供应减少、持续性呼吸急促、呼吸困难,肺功能也严重受损,生命受到极大威胁。据不完全统计,全球已有超500万患者受肺纤维化影响,尚无治愈方法。
近年来PF发病率呈逐年上升趋势,尽管已有不少肺纤维化相关研究,但病因与发病机制都颇为复杂,当前已知病因多达140余种,而其它各种特发性病因则不计其数。除了与年龄、遗传等因素相关,暴露于环境污染物和某些药物,也会增加PF患病风险。
药物治疗通常包括糖皮质激素与免疫抑制剂等,虽然在延缓疾病进展、减轻临床症状方面有疗效,但不良反应也较为常见且严重, 而且已发生纤维化的肺组织无法用通过现有药物疗法进行逆转。
在人类疾病动物模型研究中,建立合适的肺纤维化动物模型,对于更深入探索与理解肺纤维化的发病机制与病因、以及开发新的治疗药物与疗法,都具有重要意义与参考价值,从小鼠、大鼠等小动物到灵长类等大动物,目前已有多种PF动物研究模型,而小鼠仍然是目前研究肺纤维化的最常用种属。
Cystic Fibrosis (CF)
Cystic Fibrosis (CF),即囊性纤维化,是因囊性纤维化跨膜传导调节因子CFTR基因突变,导致CFTR蛋白功能缺陷、或缺失所致的罕见遗传性疾病,全球有近十万患者受其困扰与影响,迄今无法治愈。
CF患者的多个器官系统都会受影响,主要表现为外分泌腺的功能紊乱、粘液腺增生、分泌液粘稠、汗液氯化钠含量增高等。临床上有肺脏、气道、胰腺、肠道、胆道、输精管、子宫颈等的腺管被粘稠分泌物堵塞所引起一系列症状,而以呼吸系统损害最为突出:患者肺部会形成异常厚的粘液,粘液阻塞气道而造成肺损伤、呼吸困难。虽然身体多个器官系统受损,但并发症和严重的肺部感染,才是造成大多数患者死亡的主要原因。
在人类疾病动物模型研究中,CF研究通常会选用CFTR蛋白缺失或突变的小鼠,而雪貂和猪等其它动物种属也逐渐受到更多关注与重视。
DSI Solutions
肺纤维化和囊性纤维化,是两种截然不同的疾病,而所选动物模型,往往决定了相应研究的关键评估指标。PF动物模型中能观察到因肺部组织硬化而导致的肺顺应性降低,CF模型则会因阻塞而影响气道阻力等参数。
DSI Buxco麻醉动物肺功能检测平台的PFT系统与RC系统,都适用于肺纤维化和囊性纤维化相关研究。除了直接测量肺阻力和肺顺应性等常见的评估指标,也可同时衍算获得其它肺功能相关参数,为您的科研实验提供一站式、更全面、更系统的肺功能评估指标与参考。
RC-气道阻力与肺顺应性检测系统
RC系统适用于检测麻醉状态下实验动物的气道阻力、动态肺顺应性与静态肺顺应性等肺力学相关参数。通过直接测量麻醉状态下实验动物的肺通气量、肺内压,衍算得到气道阻力(Rl)与动态肺顺应性(Cdyn)等参数,实时监测、实时显示、实时分析。集成雾化给药系统、智能化控制呼吸机,可实现深呼吸、屏住呼吸以及呼吸末正压(PEEP)等模式。可附加静态顺应性监测功能、或附加心率、血压监测功能等。一键式全自动校准,避免了人工日常校准的繁琐工作及不确定性。可加热温床以维持麻醉动物体温从而获得更精准的实验数据。支持颈部气管插管与食管插管等方式,适合长期纵向研究。
适用种属:小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、猴或其它大动物。
主要参数:
PFT-肺功能检测系统
与人类肺功能检测指标类似,DSI Buxco PFT系统是目前全球检测指标最全面的实验动物肺功能检测系统。在实验动物麻醉状态下进行一系列成组实验的数据自动分析与检测,检测每只动物仅需5分钟,实时显示数据,可通过叠层图片进行重复试验数据比对包括功能残气量检测(FRC)、用力呼出量(FEV)、用力呼气流速(FEF)、用力肺活量(FVC)、准静态肺顺应性、气道阻力以及动态肺顺应性、肺容积(TLC)、肺活量(VC)等直接生理指标。FRC检测要求动物保持自主呼吸状态,其它测试均可在使用呼吸机辅助呼吸或动物自主呼吸状态下进行。实验中动物需中度麻醉,系统全自动进行检测。为慢性肺阻塞(COPD)、急性肺损伤、肺间质疾病等研究的理想工具。
主要测试:
快速流量检测。
波义耳定律(Boyle’s Law)功能残气量检测。
准静态压力容积检测。
流量容积曲线检测:深吸气量、用力肺活量、用力呼出量。
适用种属:小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、猴或其它大动物。
主要参数:功能残气量、适应度、无效区、每次呼吸最大压力变化、每次呼吸最大容积变化、封闭时间等。
参考案例 - PF研究与RC应用
特发性肺纤维化(IPF),是一种慢性纤维增生性肺疾病,目前尚无治疗方法。虽然病因尚未明确,但以往不少研究发现,TGF-β信号异常与IPF发病机制呈相关性。为进一步理解TGF-β信号通路,及其在肺纤维化发病机制中的作用与影响,来自美国多个组织机构的一项联合研究,对此展开了深入探索。
团队运用DSI Buxco麻醉动物肺功能检测平台,检测了肺纤维化小鼠的气道阻力与肺顺应性等相关指标,探索了当TβRII失活时,对小鼠胚胎肺形态的影响,以及肺纤维化小鼠的肺上皮细胞对TGF-β信号转导的应答反应等。首次证明了TGF-β信号通路在肺纤维化发病机制中的特殊作用。
原文刊登于JCI 《Journal of clinical investigation》,近期影响因子得分10.054,欢迎阅读与借鉴:
https://www.jci.org/articles/view/42090
案例参考 -CF研究与PFT应用
囊性纤维化(CF)患者的气道,以非溶解性中性粒细胞炎症为特征,当受到病原体刺激后,活化的中性粒细胞将释放出非浓缩染色质形成网状支架,对病原体进行包围与限制,这一过程被称为中性粒细胞胞外诱捕网NETs(neutrophil extracellular traps)的形成。NETs能网罗、杀伤病原体,从而参与机体自身免疫应答、维护机体健康。不少体内外实验研究已证实,NETs不仅可捕获、清除细菌、真菌、寄生虫和螺旋体等病原体,甚至还能捕获人类免疫缺陷病毒等。
近些年的研究表明,NETs的产生,更科学地说,其实是一把双刃剑,在感染性肺部疾病中,NETs可发挥抗感染免疫功能,但在形成时间、部位及数量上存在异常的NETs,则易造成自身组织和器官损伤。当NETs形成过多或异常时,可能会引发、或加重某些非感染性肺部疾病,如囊性纤维化与急性肺损伤等。因而进一步研究NETs,及其与肺部疾病间的关系,对于疾病预防和治疗都具有重要意义。
来自德国的科研团队,运用DSI Buxco麻醉动物肺功能检测平台,测量和评估了CF小鼠的肺功能相关指标,团队将CF患者气道黏液中NETs的游离DNA结构特征,与CF小鼠模型中的,做了定量、分析与比对。结果表明,CF气道的中性粒细胞炎症,与NETosis(中性粒细胞的炎性细胞死亡方式)中大量的游离DNA特性相关,这些游离DNA可能与CF患者的肺功能下降有关。在CF晚期,NETs也似乎呈现弊大于利的趋势。
虽然论证其因果关系的实验数据还有待进一步挖掘,但对于CF和其它与中性粒细胞炎症相关的慢性肺病来说,采用合理手段干扰NETs的形成,或许能成为一种有效的新型治疗策略。原文刊登于Hindawi旗下的Mediators of inflammation,近期影响因子得分3.758,欢迎阅读与借鉴:
https://www.hindawi.com/journals/mi/2015/408935
访问官网,获取更多参考资料
https://www.datasci.com/resources/bibliography-search
https://www.datasci.com/resources/whitepapers
https://www.datasci.com/solutions/respiratory/lung-fibrosis
https://www.datasci.com/products/buxco-respiratory-products/finepointe-resistance-and-compliance
https://www.datasci.com/products/buxco-respiratory-products/pulmonary-function-testing
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