一種構(gòu)建慢性缺氧動物模型裝置的研制

范茂丹，史承勇，陳 彧，高 鑒，張軼男，周 磊*

（1.空軍杭州特勤療養(yǎng)中心療養(yǎng)三區(qū)，杭州310002；2.聯(lián)勤保障部隊第903 醫(yī)院，杭州310013）

0 引言

缺氧是導(dǎo)致臨床多種疾病的重要致病原因[1-3]，而腦組織是缺氧的主要靶器官。因此，構(gòu)建與人類腦組織缺氧機(jī)制及臨床表現(xiàn)相似的動物模型是研究腦缺氧疾病致病機(jī)制的重要基礎(chǔ)。

目前，建立腦組織缺氧模型的手段主要有2種[4-6]：一是異物栓塞法或結(jié)扎法阻斷實驗動物相關(guān)動脈，建立局部缺血性缺氧模型；二是將實驗動物放置在密閉空間中吸入氮氧混合氣體，建立缺氧模型。然而，物理性阻斷實驗動物血流使腦組織缺氧，實質(zhì)上是一種缺血缺氧模型；而將實驗動物放置在密閉容器中緩慢輸入氮氧混合氣體使實驗動物腦組織缺氧，引入了氮氣這個變量。這兩者與臨床單純?nèi)毖醯牟±磉^程不盡相同。上述2種方法在建模過程中均引入了其他影響因素，無法保證實驗動物單純?nèi)毖鯛顟B(tài)，影響實驗結(jié)果。針對上述問題，本課題組設(shè)計了一種構(gòu)建慢性缺氧動物模型的裝置。

專 利：國家實用新型專利（ZL 201821785594.1）

作者簡介：范茂丹（1983—），女，主管護(hù)師，主要從事老年病護(hù)理方面的研究工作，E-mail：327933002@qq.com。

通信作者：周 磊，E-mail：zhoulei_venus@hotmail.com

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

構(gòu)建慢性缺氧動物模型裝置主要由水槽箱、缺氧箱、動物平臺、方槽、金屬手柄桿、測氧儀等部件組成。水槽箱、缺氧箱均由透明有機(jī)玻璃加工制成。水槽箱底部設(shè)置有動物平臺，動物平臺為透明圓形平臺，平臺下方有數(shù)根可伸縮支腳，用于調(diào)節(jié)平臺的高度。水槽箱的兩端有供金屬手柄桿插入的凹槽，用于固定缺氧箱位置。缺氧箱的兩端分別向外垂直延伸出金屬手柄桿，內(nèi)部設(shè)置有放置堿石灰和測氧儀的方槽。方槽配有滑蓋，滑蓋上貫通開設(shè)有數(shù)個透氣孔。裝置結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示，實物如圖2 所示。

圖1 構(gòu)建慢性缺氧動物模型裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2 使用方法

使用本裝置時根據(jù)實驗需要首先將水傾入水槽箱至預(yù)先標(biāo)定高度。其次將實驗動物放置在動物平臺，伸縮支腳將平臺降至水面上方高度。然后將金屬手柄桿插入水槽箱兩側(cè)凹槽內(nèi)以固定缺氧箱，達(dá)到水封效果。隨著實驗動物的呼吸，缺氧箱內(nèi)的氧氣體積分?jǐn)?shù)逐漸下降。之后在缺氧箱頂部的方槽內(nèi)放置堿石灰，用于吸收在建模過程中實驗動物呼吸產(chǎn)生的二氧化碳及水蒸氣。最后用測氧儀實時監(jiān)測缺氧箱內(nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)，從而獲取不同程度的慢性缺氧動物實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

圖2 構(gòu)建慢性缺氧動物模型裝置實物圖

3 應(yīng)用效果

選取SD 大鼠10 只（4月齡），體質(zhì)量（220±10）g，購于海軍軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心，動物許可證號：SYXK（滬）2018-0005。應(yīng)用隨機(jī)數(shù)表法分為對照組（5 只）和缺氧組（5 只）。缺氧組大鼠利用構(gòu)建慢性缺氧動物模型裝置建模：在缺氧箱中放置10 h 后，取腹主動脈血1 ml，肝素抗凝后10 min 內(nèi)用i-STAT 血氣分析儀（美國雅培公司）進(jìn)行血氣分析。對照組大鼠于籠中放置10 h 后，取腹主動脈血1 ml 進(jìn)行血氣分析，具體操作同缺氧組大鼠。2 組大鼠腹主動脈血血氣分析結(jié)果見表1。與對照組相比，缺氧組大鼠腹主動脈血中氧分壓、血氧飽和度明顯下降，二氧化碳分壓明顯上升，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 2組大鼠腹主動脈血血氣分析結(jié)果（±s）

表1 2組大鼠腹主動脈血血氣分析結(jié)果（±s）

注：1 mmHg=133.322 Pa；*表示與對照組相比，P<0.05

組別 pH 值 氧分壓/mmHg 二氧化碳分壓/mmHg血氧飽和度/%對照組（n=5） 7.41±0.35 85.53±4.95 39.25±1.76 96.70±0.65缺氧組（n=5） 7.38±0.27 56.71±4.53* 50.53±2.08* 71.96±5.70*

4 創(chuàng)新點

（1）缺氧箱與水槽箱之間無物理連接，利用水封法保證實驗過程中缺氧箱內(nèi)密閉狀態(tài)，氣密性非常好。

（2）在缺氧箱頂部設(shè)有放置堿石灰的方槽，用于吸收實驗動物呼吸產(chǎn)生的二氧化碳及水蒸氣，同時，方槽上方開設(shè)了有數(shù)個透氣孔的滑蓋，既能讓堿石灰與二氧化碳、水蒸氣充分接觸，又能定期更換堿石灰，保證了二氧化碳和水蒸氣的吸收效果，有效避免了二氧化碳和水蒸氣對建模的影響。

（3）在缺氧箱內(nèi)設(shè)有放置測氧儀的方槽，能夠?qū)崟r監(jiān)測實驗動物的缺氧程度，從而根據(jù)不同實驗?zāi)康墨@取不同程度的缺氧動物模型。

（4）水槽箱、缺氧箱由透明有機(jī)玻璃加工制成，在建模過程中便于觀察實驗動物的行為表現(xiàn)及呼吸狀態(tài)變化。

5 結(jié)語

阻斷法是造成頸內(nèi)動脈物理性阻斷血流后永久性閉塞，使實驗動物腦組織缺氧，達(dá)到腦組織缺氧及行為學(xué)改變的一種建模方法[7]。密閉容器法是將實驗動物放置在密閉容器中緩慢輸入氮氧混合氣體，使實驗動物腦組織缺氧，達(dá)到腦組織缺氧及行為學(xué)改變的一種建模方法[8]。這2種方法在建模過程中均引入了其他影響因素，無法保證實驗動物單純?nèi)毖鯛顟B(tài)，不符合臨床單純?nèi)毖醯牟±磉^程。本文設(shè)計的構(gòu)建慢性缺氧動物模型裝置利用水封法保證實驗過程中缺氧箱內(nèi)的密閉狀態(tài)，從而實現(xiàn)氧氣逐漸消耗的慢性缺氧過程，符合臨床慢性缺氧的病理過程，且本裝置結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、操作方便、可重復(fù)使用，可在教學(xué)及科研中推廣使用。但本裝置在設(shè)計中尚有不足，如隨著實驗動物在建模過程中消耗缺氧箱中的氧氣，局部空間的壓力逐漸降低。而局部空間壓力降低會對含氣的空腔臟器產(chǎn)生不同程度的牽張作用，導(dǎo)致呼吸、循環(huán)系統(tǒng)生理功能的改變，影響機(jī)體缺氧時的病理變化。下一步將設(shè)計增加監(jiān)測及平衡缺氧箱中局部壓力的相關(guān)部件，進(jìn)而更好地建立常壓缺氧動物模型，從而更加符合實際臨床慢性缺氧的病理過程。