EMMSLink WBP 动物呼吸生理检测分析系统——临床前动物哮喘模型研究的得力之选

2023-11-22 14:55:54, 玉研仪器上海玉研科学仪器有限公司

2023年5月2日是第25个“世界哮喘日”，今年的主题是“全面关爱每一位哮喘患者（Asthma Care for all）”，旨在促进所有国家指定和实施有效的哮喘管理计划。

哮喘是一种常见的慢性气道炎症疾病，主要特征包括易复发、可逆性气流阻塞和支气管痉挛等，常表现为喘息、咳嗽和呼吸困难。当前哮喘是无法根治的，哮喘患者可能需要每天使用吸入剂对哮喘加以控制，影响患者的生活质量甚至是威胁到生命健康。中国学者在《柳叶刀》曾发文报告中国20岁及以上人群哮喘患病率为4.2%，总数达4570万，庞大的患者群体导致疾病负担过重。

无论是在国际上还是在国内，对哮喘的研究一直广受研究学者的重视，与哮喘相关的研究是当下非常热门的课题。由此，建立与哮喘相关的动物模型也至关重要，它有利于探索哮喘的发生发展规律，评价控制哮喘发作药物的效果，为临床研究提供有力的数据支撑。

2021年韩国毒理学研究所呼吸道疾病产品功效评估国家中心Mi-Kyung Song等在 Toxicology 杂志上发表了一篇名为“Causal relationship between humidifier disinfectant exposure and Th17-mediated airway inflammation and hyperresponsiveness”的研究论文。在该研究中，实验者使用小鼠模型研究了加湿器消毒剂中的成分聚六亚甲基胍磷酸盐（PHMG-P）对诱发哮喘气道炎症的作用，并比较了PHMG-P诱发的哮喘气道炎症与卵清蛋白（OVA）诱发的过敏性哮喘的特征。结果显示，反复暴露于低剂量PHMG-P会诱发哮喘样症状，并且与典型的过敏性哮喘表现出不同的作用模式。

在评估PHMG-P小鼠哮喘模型严重程度的过程中，实验者分别对对照组、PHMG-P干预组和OVA干预组小鼠进行气道高反应性的测试，分别获得三组实验小鼠的气道缩窄指数（Penh），用以表征诱发哮喘引起的气道缩窄程度。该指标的检测使用的是英国EMMS公司生产的WBP呼吸生理检测分析系统。

产品简介

EMMSLink WBP 动物呼吸生理检测分析系统采用全身体积描记法进行清醒动物的呼吸功能检测，可在动物清醒状态下自主呼吸自由活动时测定动物气道高反应和呼吸生理功能的变化情况，并且搭配雾化给药系统，可在检测进行中进行药物吸入激发气道反应，能够用于哮喘、高原病、各种气道炎症引起的气道高反应、呼吸机能生理学以及药物毒理学、药效评价等研究方向的基础生理数据采集，可有限应用于 COPD、肺纤维化等呼吸疾病研究。

该分析系统功能强大，可以直接在活体动物实验中得到与人类生理指标相类似的一系列生理数据，十分有利于基础研究的方案设计和等价分析。该系统所采用的检测方法得到国际学术界的广泛认同，有利于进行具有更高质量和学术价值的医学研究。

产品特点

性能优益、功能强大

EMMSLink WBP系统不仅能够检测动物平静呼吸时的F（呼吸频率）、AV(累积气量)、MV(分钟气量)、TV(潮气量)、Ti(吸气时间)、Te(呼气时间)等表征动物呼吸体征的参数，还能检测Penh(气道缩窄指数)以反映动物气道反应性，可辅助对哮喘、气道炎症等疾病的评估、EF50(呼气50%时的流速)可反映气道的通畅性，对气道阻塞性疾病具有参考意义，还可选配RQ(呼吸熵)、MR(代谢率)、VO2(耗氧量)、VCO2(二氧化碳生成量）等检测模块对动物的运动代谢展开研究。除此之外，EMMSLink主机在采样频率和运算速度上的性能也及其优异。

检测参数包括但不限于:

模块化设计、可扩展性强

EMMSLink WBP系统采用模块化设计，多个通道之间可采用串并联的方式相连接，可实现高通量动物平静呼吸肺功能生理参数的检测，最高通量可达60通道。EMMSLink®主机不仅能在WBP系统中使用，还可兼容有创气道阻力检测RC、HOP等系统，实现一机多用，为后续课题开展节省经费。

全自动校准、实时生成报告

eDacq软件具备一键全自动校准功能，避免了人工日常校准的繁琐工作及不确定性，各通道可同时进行校准，并且随着通道数越多，校准效率越高，无需单个通道逐一校准，校准结果以报告的形式呈现，可实时汇报系统故障的准确位置，方便实验人员检查维修。

除此之外，该软件可自定义多种数据表格和图形形式，并可查看输出原始数据，并输出常用的统计分析数据报告，还可以根据研究者实验需求灵活设置Protocal，简化实验流程，提高实验效率，另有电子签名设置可保证实验数据的安全性和真实性，符合 GLP 标准。

独立分布式雾化给药设计

独立雾化给药系统具有气溶胶湿度控制功能，可将药物雾化为 2.5~4 或 4~6 微米的气溶胶颗粒并控制在较低湿度，雾化速率步进0.1%，设置调节精度更高，避免沾染动物皮毛造成二次肠胃给药的问题，全新的whirlpool涡旋气流设计避免气溶胶挂壁产生液滴。多通道统一雾化头雾化给药，保证了各个通道的药物雾化粒径的一致性。

独特的偏流供风

新技术多功能偏流仪在实验中可实时监控Bias flow，各通道自动调整恢复到设定气流值，气流变化可通过软件控制，也可手动设定，从而保证获得平滑干扰小的呼吸波形。

多规格体积描记箱

该系统有多种动物的体积描记箱可供选择，可检测动物种类包括小鼠、大鼠、豚鼠、雪貂、鸟、兔、猫、犬和灵长类动物。描记箱具备喂水和喂食功能，方便长时程跟踪检测。具有 Reference Chamber 对照腔，以实时动态降噪技术解决动物运动及电机对呼吸检测的噪声干扰，安静环境信噪比 60:1，嘈杂环境信噪比 7.6:1。可选配温度、湿度、压力等补偿功能，以更精确检测各种呼吸参数。

可集成跑步笼

该系统可选配集成跑步笼的SAES体描器以解决以往必须将运动和呼吸检测放置到不同仪器上测试的问题，可在动物自主或被驱动下进行不同强度运动的同时测定动物运动及代谢指标以及呼吸功能的变化情况，大大缩短了传统方式的实验时间，有利于更快速大量的数据采集。

WBP系统其他应用案例

格林-巴利综合征小鼠模型引起呼吸体征变化的研究

2022年7月由格拉斯哥大学Rhona McGonigal等在 JOURNAL OF CLINICAL INVESTIGATION 杂志上发表的“Schwann cell nodal membrane disruption triggers bystander axonal degeneration in a Guillain-Barré syndrome mouse model”研究中对格林-巴利综合征小鼠模型使用EMMS Link WBP系统检测小鼠的潮气量（TV）。神经元受损的对照小鼠表现出最严重的呼吸表型：腹部缩窄，呈黄蜂状（箭头），潮气量显著减少。与基线相比，受损的Glial小鼠的TV也显著降低。治疗组的呼吸波形图显示TV减少和呼吸频率增加。

肋骨骨折导致的胸廓缩小与呼吸功能受限的关系研究

2022年北京大学人民医院创伤救治中心邓玖旭博士等在“Respiratory Function Tolerance of Rats with Vaying Degrees of Thoracic Volume Reduction”文章中利用大鼠肋骨骨折造模，用以比较不同程度的胸廓缩小造成的呼吸功能受限，评价大鼠胸廓缩小的耐受性以及评估以胸腔容积受限程度作为衡量肋骨骨折严重程度的可行性。

在该研究中，实验人员通过WBP非侵入式无创动物呼吸生理检测分析系统测量完全清醒、限制较小的大鼠的呼吸功能，获得了吸气时间（Ti，s）、呼气时间（Te，s）、潮气量（TV，ml）、吸气峰值流量（PIF，ml/s）、呼气峰值流量（PEF，ml/s）、呼吸频率（f，次/min）和分钟通气量（MV，ml）等一系列参数。通过后期数据分析得出结论：移位的肋骨骨折会导致胸廓塌陷和胸廓容积减少，从而影响大鼠的潮气量；胸廓容积下降幅度越大，早期潮气量下降幅度越明显；胸廓容积可作为评估多发性肋骨骨折严重程度的客观参数。

部分用户名单

我武生物药业	河北神威药业研究院	南京凯斯艾（KCI）生物药业
广州医科大学	云南中医药大学	中国医学科学院药用植物研究所
上海睿智化学	山东省职业卫生与职业病防治研究院	军事医学科学院八所
华西二院	南京大学医学院	北京大学人民医院

部分国外用户名单

1. National Heart and Lung Institute, Imperial College, London

2. Defence Science and Technology Laboratory, Porton Down, Salisbury, Wiltshire, England

3. INRS (Institute National de Recheche et de Securite), France

4. Uppsala University, Uppsala, Sweden

5. National Oral Disability Centre, The Institute for Postgraduate Dental Education, Sweden

6. AstraZeneca R&D, Lund, Sweden

7. Primate lab, Sanofi Aventis, USA

8. Leicester School of Pharmacy, Faculty of Health and Life Sciences, De Montfort University, UK

9. Department of Infection, Immunity and Inflammation, University of Leicester, UK

10. Department of Bioscience, AstraZeneca R&D Charnwood, UK

关于玉研

上海玉研科学仪器有限公司是专业为动物实验、动物研究领域提供科学仪器和技术服务的公司。我们着力引进国外的先进科学仪器和实践经验，选择使用广泛、应用成熟、性能先进的实验仪器和实验方法，为国内实验室建设、研究课题进展提供科学、合理的解决方案。英国EMMS公司在动物呼吸系统研究方面具有20多年的生产开发经验，致力于呼吸系统临床前评估方案的优化。上海玉研仪器科学有限公司长期与EMMS公司保持友好合作关系，为国内外研究者带来技术革新。

相关文献

[1].McGonigal,R.,et al.,Schwann cell nodal membrane disruption triggers bystander axonal degeneration in a Guillain-Barré syndrome mouse model. The Journal of clinical investigation, 2022. 132(14).

[2].Li, J., et al., ActRIIB: ALK4-Fc alleviates muscle dysfunction and comorbidities in murine models of neuromuscular disorders. The Journal of Clinical Investigation, 2021. 131(4).

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[7].Wiegman, C.H., et al., Oxidative stress–induced mitochondrial dysfunction drives inflammation and airway smooth muscle remodeling in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2015. 136(3): p. 769-780.

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