利用WBP全身體積描記系統評價肺病理變化

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

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

來自馬薩諸塞州波士頓波士頓大學醫學院病理學系的研究者Louis J. Vaickus等人曾發表過關于通過無創手段詳細檢測呼吸功能以評估肺病理變化的文章，相關成果發表在《The American Journal of Pathology》期刊。其研究團隊直接采用了全身體積描記系統(WBP)對實驗鼠進行了全面的呼吸參數檢測并進行一系列的跟蹤治療研究，研究結果表明經地塞米松（Dexamethasone)治療后，哮喘小鼠的肺功能獲得明顯改善。總之，詳細的WBP參數的測定助力于準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及治療研究，有著重要的參考借鑒價值，并有助于指導各種深入性研究。



該研究團隊使用了全身體積描記系統(WBP)比較了兩組經蟑螂過敏原致敏(CRA)的小鼠的呼吸參數。其中一組在最后激發時使用了地塞米松(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。研究團隊在無菌PBS溶液中重組了CRA，用酶聯免疫吸附法測定Blag1和Blag2組分的濃度。溶液濃度進行了調整，使50µl溶液含有8µg合并的Blag1和Blag2。研究團隊于免疫（第0天)和2次過敏原激發(第14天和第21天）通過氣管內給藥，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-Naïve組和Dex-Asthma組小鼠腹腔內注射2.5mg/kg水溶性地塞米松。在Dex-Asthma組最終激發前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-Naïve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小鼠組同時進行的100µl無菌水注射。

呼吸測量：在最后一次激發的后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全身體積描記系統進行5分鐘的記錄。Naïve組小鼠則與其他組小鼠在一天的同一時間進行評估。所有呼吸參數由WBP同時采集、自動記錄和導出，過程中無人為操作和干預。

采用全身體積描記系統（Whole-Body Plethysmograph,WBP)長期跟蹤藥物治療效果，評價小鼠經過敏原致敏和治療過程前后的詳細肺功能的變化。實驗主要采用了幾個指標，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。

全身體積描記系統(WBP)所得出的呼吸參數顯示，Dex-Asthma組小鼠進入了代償機制以維持高分鐘通氣量，而Asthma組小鼠在分鐘通氣量參數中表現出明顯的損傷，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數據表明，Dex-Asthma組小鼠的氣體交換增強是由于氣道粘液產生的顯著減少所致。組織學切片定量形態計量學的其他研究進一步證實了此藥物降低了氣道粘液的產生。

全身體積描記系統（Whole-Body Plethysmograph，WBP）作為無創檢測動物肺功能的一種經典方式，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進行長期跟蹤研究。測量指標如潮氣量、分鐘通氣量、呼氣峰值流速、吸氣峰值流速、呼吸頻率、Penh等。這些數據和臨床的數據可以建立直接的相關性，適用于各種肺部疾病及其藥物開發的研究。

塔望科技在同類進口產品上升級整合，開發出集成化更高的全身體積描記系統，使操作最簡化。目前該系統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，若有需求可以聯系我們。