СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ХРОНИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ Российский патент 2020 года по МПК G09B23/28 

Изобретение относится к медицине, а именно к биохимии и физиологии, и может быть использовано с целью оценки влияния нормобарической хронической гипоксии, а так же для исследования влияния противогипоксических препаратов.

Человек и животные могут испытывать состояние гипоксии при различных условиях, например, подвергаться воздействию окружающей среды с низким содержанием кислорода, ткани могут получать недостаточно кислорода во время падения доступного кислорода в скелетных мышцах при нагрузках, при патологических процессах.

Известно изобретение устройства для моделирования острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии у мелких лабораторных животных [Патент РФ на изобретение № RU2291498, от 10.01.2007]. Устройство выполнено в виде герметичной емкости с поглотителем углекислого газа. Моделирование гипоксии в таких условиях позволяет оценить влияние недостатка кислорода, но не учитывает влияния углекислого газа, хотя отсутствие углекислого газа в естественной среде убывания кислорода невозможно. В связи с этим данное устройство не подходит для моделирования естественных условий нормобарической гипоксии с нарастанием углекислого газа в вдыхаемом воздухе.

Известен способ моделирования гипоксии с гиперкапнией у животного [Патент РФ на изобретение № RU 2251158, от 27.04.2005]. Данный способ моделирования подразумевает моделирование гипоксии с гиперкапнией путём естественного изменения газового состава воздуха, циркулирующего с помощью аппарата ИВЛ, но при этом не проводится измерений состава воздуха, животные должны находиться под наркозом или в обездвиженном состоянии. Следует также отметить, что для проведения подобных исследований необходимо соответствующее дорогостоящее оборудование.

Известен способ моделирования острой нормобарической гипоксии с гиперкапнией [Авсеенко Н.Д. Изменение кислотно-основного состояния под влиянием гипоксического фактора внешней среды и возможная фармакокоррекция / Ю.А. Бёлозерцев, В.Н. Рогожникова, В.Н. Наумкина и др. // Материалы конф.: Экологическая патология. Вопросы биохимии, фармакологии, клиники. – Чита, 1995. – С. 237-238.]. Сущность способа заключается в том, что условия эксперимента создавали для крыс массой 100 – 140 г помещая их в гермокамеру объёмом 1000 мл на 40 мин. Такой способ направлен на выявление увеличения процента выживаемости животных, что означает высокую смертность животных при эксперименте. Так же, данный способ подразумевает развитие острой (однократной) гипоксии, что может оказаться недостаточным для развития устойчивых метаболических изменений.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка оптимального способа моделирования нормобарической хронической гипоксии.

Для моделирования нормобарической хронической гипоксии животных помещали в герметичную ёмкость объёмом 1200 мл наполненную воздухом. Гипоксию моделируют в условиях атмосферного давления (нормобарическая), без подъема на высоту. Постепенное снижение концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе достигается за счёт естественного поглощения кислорода. Ёмкость оснащена двумя трубками, подсоединёнными к многоканальному газоанализатору МАГ-6-П-К (О₂, СО₂). Одна трубка для входящего потока воздуха, вторая трубка для выходящего потока воздуха. Трубки присоединены к ёмкости с противоположных сторон, с целью избежать перемешивания потоков. В целом, ёмкость и газоанализатор образуют герметичный замкнутый объём, оснащённый датчиком уровня кислорода (интервал измерения 0-100%) и камерой для содержания лабораторного животного. Длительность нахождения животного в гермокамере определяется индивидуально для каждого животного при каждом сеансе по показателю газоанализатора. Сеанс прекращается при снижении уровня кислорода в вдыхаемом воздухе до 10%, содержание углекислого газа при этом не учитывается. Для моделирования хронической гипоксии проводится 14 сеансов (ежедневно по 1 сеансу в одно и то же время суток).

Особенность способа заключается в постепенном снижении концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе в результате жизнедеятельности животного; длительность содержания животных в условиях гипоксии во время эксперимента регулируется по показателю уровня кислорода во вдыхаемом воздухе, а не по времени, что обеспечивает единообразие условий эксперимента по моделированию гипоксии.

С целью подтверждения эффективности способа для моделирования гипоксии проводили эксперимент на 16 половозрелых самцах сток Wistar, массой 200-220 г. Контролем служили животные, находившиеся в камере с вентиляционными отверстиями.

О развитии гипоксии свидетельствует динамика активности цитохромоксидазы в митохондриях семенных пузырьков, головки и хвоста эпидидимиса. Статистическую обработку данных проводили с помощью программы StatSoft STATISTICA 10. Уровень различий считали статистически значимым при вероятности ошибки p<0,05

Результаты исследования представлены в таблице:

Активность цитохромоксидазы (Me [Q1; Q2]):

Ткань Контроль Нормобарическая хроническая гипоксия Семенные пузырьки 0,17 [0,14; 0,18] 0,039 [0,035; 0,048]* Головка эпидидимиса 0,14 [0,13; 0,274] 0,06 [0,042; 0,08]* Хвост эпидидимиса 0,119 [0,083; 0,142] 0,038 [0,022; 0,043]*

* - уровень значимости p < 0,01 в группе НХГ относительно контроля.

Из приведённых данных видно, что данная модель гипоксии приводит к развитию адаптационных изменений, что подтверждается снижением активности цитохромоксидазы в исследуемых образцах тканей самцов крыс. Постоянные «тренировки» пребывания в гипоксических условиях привели к снижению потребностей тканей к кислороду.

К преимуществам разработанного способа стоит отнести отсутствие смертности животных во время эксперимента, что было показано в проведенном эксперименте.

Изобретение относится к медицине, а именно к биохимии и физиологии, и может быть использовано для моделирования нормобарической хронической гипоксии. Для этого ежедневно в течение 14 дней лабораторных животных помещают в среде убывания кислорода в условиях нормального атмосферного давления с прекращением сеанса при снижении концентрации кислорода до 10% во вдыхаемом воздухе. Способ позволяет оптимизировать моделирование нормобарической хронической гипоксии без подъема на высоту при отсутствии смертности животных во время проведения эксперимента за счет индивидуального определения длительности нахождения в гермокамере каждого животного по газоанализатору. 1 табл.

Способ моделирования нормобарической хронической гипоксии, включающий ежедневные в течение 14 дней сеансы нахождения лабораторных животных в среде убывания кислорода в условиях нормального атмосферного давления, отличающийся тем, что сеанс прекращали при снижении концентрации кислорода до 10% во вдыхаемом воздухе.