устройство для моделирования острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии у мелких лабораторных животных

Формула изобретения

Устройство для моделирования острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии, включающее емкость и размещенный внутри емкости поглотитель углекислого газа, отличающееся тем, что емкость выполнена герметичной и с возможностью размещения в ней мелкого лабораторного животного, внутри емкости размещен компенсатор давления, выполненный в виде эластичного резинового баллона, сообщающегося с атмосферным воздухом, из которого предварительно полностью откачан воздух, при этом к емкости подключен датчик давления для регистрации давления дыхательной смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области экспериментальной физиологии. Устройство может быть использовано для моделирования состояния нарастающей острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии у мелких лабораторных животных (мышь, крыса и т.п.).

Известны устройства для моделирования острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии - гипоксикаторы. Гипоксикаторы используются для гипоксической тренировки спортсменов или профилактики некоторых заболеваний дыхательной и сердечнососудистой систем человека. Наиболее простые из них представляют собой системы возвратного дыхания с частичным поглощением в рамках дыхательного цикла кислорода и полным поглощением выделяемого углекислого газа сорбентом (обычно натронной известью). В более совершенных гипоксикаторах используется принцип мембранного разделения газов для создания гипоксических смесей определенного состава. Гипоксикаторы всех типов снабжены герметичной маской, через которую человек вдыхает из баллона газовую смесь, обедненную кислородом. Стабилизацию компонентов газовой смеси в баллоне обеспечивает полимерная полупроницаемая мембрана, не пропускающая кислород, но селективно пропускающая углекислый газ, который удаляется во внешнюю среду. В результате человек получает гипокислородную смесь без развития гиперкапнии при сохранении нормального давления вдыхаемой смеси газов (нормобария). Таким образом, у человека формируется кратковременная острая экзогенная нормобарическая гипоксия без гиперкапнии (Л.П.Фефилатьев, Л.П.Бровко, Н.И.Волков. Интервальная гипоксическая тренировка и технические средства ее реализации в спорте //Современные достижения спортивной науки. - С.-Петербург. - 1994. - С.76). К недостаткам гипоксикаторов относят сложность их в эксплуатации и значительную стоимость, что ограничивает возможность их использования в эксперименте. Кроме того, данные устройства адаптированы исключительно для людей.

Целью изобретения явилось создание устройства, позволяющего воспроизводить условия острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии у мелких лабораторных животных.

Предложенное устройство для моделирования острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии включает емкость и размещенный внутри емкости поглотитель углекислого газа и отличается тем, что емкость выполнена герметичной и с возможностью размещения в ней мелкого лабораторного животного, внутри емкости размещен компенсатор давления, выполненный в виде эластичного резинового баллона, сообщающегося с атмосферным воздухом и из которого предварительно полностью откачан воздух, при этом к емкости подключен датчик давления для регистрации давления дыхательной смеси.

Сущность предложенного устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен его общий вид. Емкость 1, содержащая поглотитель углекислого газа 2 (натронная известь), снабжена герметизирующей пробкой 3, через которую проходят две стеклянные трубки. На наружном конце одной трубки 4 закреплен датчик давления 5. К внутреннему концу другой трубки 6 герметично прикреплен компенсатор внутриемкостного давления 7, представляющий собой эластичный резиновый баллон, объем которого без растяжения его стенок не превышает 20% объема емкости 1. Животное 8 помещают внутрь емкости 1. Емкость 1 закрывают пробкой 3, предварительно удалив воздух из компенсатора внутриемкостного давления 7 через наружный конец трубки 6. Животное 8, находящееся внутри емкости 1, потребляет кислород и выдыхает углекислый газ, избыток которого сорбируется поглотителем углекислого газа 2. В связи с прогрессирующим уменьшением содержания кислорода в емкости 1 обнаруживается тенденция понижения барометрического давления дыхательной смеси. Вместе с тем, реального понижения барометрического давления не возникает в связи с поступлением атмосферного воздуха внутрь компенсатора внутриемкостного давления 7. При этом наблюдается увеличение объема резинового баллона компенсатора 7. Величина давления дыхательной смеси внутри емкости 1 регистрируется датчиком давления 5.

На фиг.2 представлены диаграммы, отражающие продолжительность жизни мышей в условиях острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии, смоделированной с помощью предложенного устройства, а также в условиях острой экзогенной гипоксии без гиперкапнии, смоделированной с помощью устройства, не оснащенного компенсатором внутриемкостного давления. В последнем случае давление газовой смеси в емкости снижается, при этом постепенно формируется состояние гипобарической гипоксии.

Испытания устройства были проведены на 20 животных, которых делили на две группы по 10 в каждой.

Мышей первой группы помещали в индивидуальные стеклянные емкости объемом 0.25 л, содержащие по 25 г натронной извести. Каждую емкость герметично закрывали пробкой с двумя стеклянными трубками. Через наружный конец одной трубки из компенсатора внутриемкостного давления (эластичного резинового баллона), присоединенного к внутреннему концу данной трубки, полностью откачивали воздух, после чего на наружном конце другой трубки фиксировали датчик давления (ртутный манометр), позволяющий осуществлять контроль давления внутри емкости в процессе эксперимента.

Мышей второй группы помещали в аналогичные емкости с 25 г натронной извести. Данные емкости герметично закрывали пробками, не оснащенными компенсаторами внутриемкостного давления. К наружному концу единственной стеклянной трубки, проходящей через пробку, также присоединяли датчик давления.

С момента герметизации емкостей наблюдали за уровнем внутриемкостного давления газовой смеси, за состоянием мышей. В опытах регистрировали продолжительность жизни животных обеих групп.

Было отмечено, что в емкостях, снабженных компенсатором внутриемкостного давления, давление не изменялось на протяжении всего опыта. Одновременно наблюдали увеличение объема компенсатора, обусловленное поступлением в него атмосферного воздуха. Продолжительность жизни мышей в этой группе составила 38±3 мин.

Продолжительность жизни мышей второй группы составила 31±2 мин, что достоверно меньше (р<0,05) по сравнению с первой группой. Отмечено, что во время нахождения животного в емкости без компенсатора давление газовой смеси внутри нее постепенно снижалось. На момент гибели мышей второй группы давление внутри емкости было ниже атмосферного на 76±8 мм ртутного столба, что объективно подтверждает факт наличия внутриемкостной гипобарии.

Из опытов следует, что понижение давления внутри емкости (гипобария) негативно влияет на функциональное состояние животных. Следовательно, предложенное устройство обеспечивает адекватное решение задач в условиях экспериментов, связанных с необходимостью моделирования острой экзогенной нормобарической гипоксии без гиперкапнии.

Предложенное устройство не требует редких и дорогостоящих компонентов и может быть использовано в любой научной лаборатории. Устройство позволяет экспериментатору наблюдать за состоянием животного в процессе развития данного вида гипоксии, а также проводить скрининг веществ, обладающих антигипоксическим эффектом.