Come respirano i topi

I mammiferi respirano attraverso i polmoni

"Se, grazie a uno speciale accorgimento, gli esseri umani potessero respirare acqua anziché aria, si potrebbero superare i gravi ostacoli ai tentativi di penetrare in profondità nell'oceano e di viaggiare nello spazio. Supponiamo di preparare una soluzione isotonica con una composizione salina simile a quella del plasma sanguigno e di caricarla di ossigeno a una pressione superiore al normale. Un mammifero può respirare una soluzione di questo tipo? Ho eseguito i primi esperimenti, con topi come animali da esperimento, all'Università di Leida nel 1961. Dopo l'agitazione iniziale, i topi si sono calmati e non sembravano essere particolarmente in difficoltà. Facevano movimenti lenti e ritmici di respirazione, apparentemente inspirando ed espirando il liquido. È risultato evidente che il fattore decisivo che limitava la sopravvivenza dei topi non era la mancanza di ossigeno, ma la difficoltà di eliminare l'anidride carbonica alla velocità richiesta. -Johannes A. Kylstra".

Cosa respirano gli animali

AbstractAlternazioni dello stato cerebrale simili a quelle del sonno si verificano spontaneamente nei ratti sottoposti ad anestesia con uretano e sono strettamente collegate a cambiamenti respiratori simili al sonno. Sebbene i ratti siano un modello comune per la fisiologia del sonno e della respirazione, abbiamo cercato di determinare se cambiamenti simili dello stato cerebrale e della respirazione si verificano nei topi sotto uretano. Abbiamo effettuato registrazioni di potenziale di campo locale dall'ippocampo e misurato l'attività respiratoria mediante registrazioni EMG nei muscoli intercostali, genioglosso e addominali. Analogamente ai risultati ottenuti nei ratti adulti, i topi anestetizzati con uretano hanno mostrato un'alternanza quasi periodica di stati cerebrali spontanei tra modelli disattivati che assomigliano al sonno a onde lente (SWS) e modelli attivati che assomigliano al sonno con movimento rapido degli occhi (REM). Queste alternanze sono state associate a un aumento della frequenza respiratoria, della variabilità respiratoria, a una depressione dell'attività inspiratoria del muscolo genioglosso e a un aumento dell'attività muscolare addominale legata all'espirazione quando si confrontano gli stati disattivati (simili a SWS) con quelli attivati (simili a REM). Questi risultati dimostrano che l'anestesia con uretano induce costantemente alternanze di stati cerebrali simili al sonno e cambiamenti correlati nell'attività respiratoria in diverse specie di roditori. Essi aprono la possibilità di utilizzare la tecnologia dei topi transgenici per l'avanzamento e la traduzione delle conoscenze sulle alternanze del ciclo del sonno e sul loro impatto sulla respirazione.

Cosa espirano gli animali

Modelli di respirazione perinatale e sopravvivenza nei topi nati prematuramente e a termine Sanja C. Ramirez1†, Jenna E. Koschnitzky1†, Tiffany M. Youngquist1, Nathan A. Baertsch1, Charles V. Smith1 e Jan-Marino Ramirez1,2*

Sebbene siano stati pubblicati i risultati di alcuni studi sui modelli di respirazione precoce nei neonati umani (Fisher et al., 1982; Mortola, 2019), gli esempi di respirazione precoce nell'uomo non sono facilmente manipolabili a livello sperimentale, come sarà necessario per chiarire i meccanismi di controllo critici. Abbiamo quindi esaminato gli effetti della somministrazione di LPS a topi gravidi, prima sul parto pretermine e sulla sopravvivenza a breve termine dei neonati, poi sui modelli di respirazione e sulle transizioni dei cuccioli. Abbiamo confrontato i modelli respiratori precoci di topi partoriti a termine da madri di controllo con i modelli esibiti da topi partoriti prematuramente con taglio cesareo e con topi partoriti prematuramente in risposta alla somministrazione di LPS alle madri. L'obiettivo di questi studi era determinare se i cuccioli di topo nati prematuri presentassero anomalie respiratorie simili a quelle osservate nei neonati umani prematuri e se queste anomalie potessero essere esacerbate dall'infiammazione materna. Nel fare ciò, abbiamo identificato modelli di respirazione, distinti dalla normale eupnea e dall'ansimare, che si esprimevano solo durante la prima ora di vita. Uno di questi schemi, caratterizzato da respiri molto ampi e di lunga durata, era predittivo di morte ed era più diffuso nei cuccioli nati prematuramente in risposta all'infiammazione materna.

Struttura e funzione dei polmoni di ratto

AbstractLa misurazione degli effetti di farmaci, mediatori e agenti infettivi su vari modelli di malattie polmonari e la valutazione della funzione polmonare nel topo intatto hanno il potenziale per far progredire significativamente le nostre conoscenze sulle malattie polmonari. Tuttavia, le piccole dimensioni del topo rappresentano una sfida significativa per la valutazione della funzione polmonare. A causa del compromesso tra precisione e non invasività, i dati ottenuti possono avere un'incidenza incerta sulla risposta meccanica del polmone. Ciononostante, di recente sono stati compiuti notevoli progressi nello sviluppo di misure valide e utili della funzione polmonare del topo. Questi progressi, che hanno portato alla nostra attuale capacità di misurare sofisticati indici di funzione polmonare negli animali da laboratorio, porteranno probabilmente a importanti approfondimenti sui meccanismi delle malattie polmonari.

Modelli meccanici di base del polmoneLa misurazione della funzione del polmone, in particolare la valutazione della meccanica polmonare, viene tipicamente effettuata nel contesto di un modello del polmone [18-20]. Il modello più semplice è un tubo collegato a un soffietto (Figura 2A). Questo modello funziona bene per una singola frequenza respiratoria, ma presenta notevoli limitazioni quando si considerano i cambiamenti nella meccanica polmonare che si verificano con le variazioni della frequenza respiratoria. Questo perché le proprietà resistive ed elastiche del polmone dipendono sostanzialmente dalla frequenza respiratoria. Ad esempio, la resistenza del polmone diminuisce all'aumentare della frequenza nell'intervallo associato alla respirazione normale [21]. Per modellare questo tipo di comportamento meccanico, è necessario includere nel modello gruppi di molle e vaschette in grado di simulare il comportamento viscoelastico (Figura 2B). Questi modelli di base ci permettono di sviluppare espressioni matematiche che possono essere utilizzate per valutare quantitativamente la meccanica polmonare. I parametri dei modelli, cioè i valori resistivi ed elastici dei loro singoli componenti, costituiscono gli endpoint che utilizziamo per valutare sperimentalmente la funzione polmonare.Figura 2Due modelli meccanici comuni e di base del polmone. A: Un modello omogeneo ventilato costituito da un singolo palloncino elastico (elastanza E) servito da un singolo tubo resistivo al flusso (resistenza R). B: Un modello omogeneo, sempre con una singola via aerea (resistenza R