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[技术] 动物模型 | 慢性间歇低氧动物模型

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发表于 2022-12-22 09:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征( obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS) 在人群中具有较高的患病率,被认为是心血管疾病的独立危险因素,它能够增加高血压、脑卒中、冠心病、心力衰竭及心源性猝死等心脑血管疾病及事件的风险,因而其与心血管病关系近年来日益受到研究者的关注。OSAHS 以慢性间歇性低氧( chronic intermittent hypoxia,CIH) 为核心病理特征,表现为睡眠中长期并反复出现缺氧-复氧,CIH是OSAHS导至心脑血管并发症的主要因素。实现CIH的方式主要为间歇吸 入低氧混合气体与间歇通气阻断法。
动物的选择
用于CIH 相关心血管疾病研究的动物模型以啮齿类动物为主,主要包括大鼠、小鼠。主要源于它们的昼夜习性规律,昼伏而夜动,睡眠时间与人的工作时间较吻合,适于睡眠疾病的研究。另外,考虑造模过程中动物缺氧箱等设备的空间需求,大鼠、小鼠体积较小,更方便操作。其中大鼠又包括 Sprague Dawley(SD) 大鼠、Wistar大鼠等,小鼠常用 C57BL/6J小鼠等,其他研究者也曾选用豚鼠,非啮齿类动物如新西兰大耳白兔等。
造模方法




一、间歇吸入低氧气体模型
间歇吸入低氧混合气体模型是目前最常用的CIH模型制备方法。
模型的建立:将动物置于间歇低氧实验舱内,其舱壁设有通气孔以保证舱内气压相对稳定,并维持舱内温度22-24℃,湿度40-50%, CO2浓度通常<0. 03%,供给常规饲料及饮用水。CIH处理前, 先将动物置于对照舱间歇给予空气3天左右,使其适应环境避免影响结果。CIH处理时,自动控制 系统周期性向舱内充入低氧混合气体或纯氮气使舱内氧浓度降至一定程度,然后给予纯氧或压缩空 气使舱内的氧浓度恢复正常并维持一段时间。
模型的评估:评估该模型建立成功与否釆用PaO2或SaO2监测,观察到周期性降低及恢复正常水 平时认为模型成功,应避免SaO2过低引起动物死亡或SaO2不能恢复正常水平造成持续低氧而非间歇 低氧。可将脉氧饱和度监测仪固定在大鼠尾部及腿部持续监测SaO2,但对于C57BL/6J小鼠等体积较小的动物持续监测上述部位SaO2有一定难度,可将监测仪固定于小鼠背部去毛区域进行监测或将麻醉小鼠股动脉置管后分别在缺氧与复氧的情况下抽血进行血气分析。




二、间歇通气阻断模型
1
特殊面罩通气阻断法
给麻醉的SD大鼠戴上特殊面罩,其配备了两条通气管,可通过程序自动控制电子阀门以调节通气与否,其中一条与大气相通,另一条可供给空气流,避免重复呼吸。当 管道均开放时大鼠可吸入空气,当两条管道皆关闭时能模拟上气道阻塞。单次阻塞15秒,60次/h, 持续5h的间歇低氧可周期性地引起呼吸努力增加及SaO2降低(74. 1±1.6%)。迄今相关研究有关于 CIH下间充质干细胞在炎症反应以及血管内皮损伤中作用的研究,以及CIH对大脑氧分压影响的研究。
2
头部密闭通气阻断法
将SD大鼠头部置于与其大小相适应的圆锥形实验舱内,舱壁上置有压力 及CO2传感器,且设有时间依赖性调节的空气入口。当空气进入的同时舱顶部的阀门打开,以保证气 体流通以及舱内压力的平衡。通气阻断时,入口自动阻断气体供应并关闭舱顶部的阀门,使头部处 于完全密闭的舱内。而对照组则使用相同的实验装置,不同的是阀门始终处于开放状态。利用该模 型建立单次阻塞5秒,60次/h,6h/天,28天的间歇低氧可周期性引起呼吸努力、CO2水平显著增加 以及SaO2降低(85±1%),目前该模型已用于研究间歇低氧对SD大鼠血管内皮功能的影响。
3
上气道弹性膜通气阻断法
将SD大鼠置于空气流通的实验舱内,在其上气道易塌陷部位置入特 殊装置,该装置与电脑控制系统及压力供给系统连接。其原理类似于上气道的Starling阻力模型, 当程序指令给予压力时,可使装置内的弹性膜突出从而阻塞气道,当停止给予气流压力后膜回到初 始状态从而解除对上气道的阻塞恢复通气。利用该模型建立单次阻塞15秒,60次/h的间歇低氧能 周期性引起呼吸努力增加3倍左右以及SaO2周期性下降,目前该类模型已用于研究间歇低氧导至的内皮功能紊乱在早期炎症起始中的作用。
4
口鼻气囊通气阻断法
将小鼠麻醉后仰卧位并固定于特殊装置,口鼻部正对弹性气囊,充气时 气囊可紧贴小鼠口鼻部造成通气阻断,放气时可解除阻塞。控制系统周期性给予气囊正负压使其充 气与放气,造成小鼠间歇性通气阻断,该系统配备多个弹性气囊,可对多只小鼠同时进行间歇低氧。食道内压力传感器持续监测6h发现单次阻塞6秒,120次/h的间歇低氧可以引起胸内负压的周期性 增加(10.0±2.2) cmH20,脉氧饱和度监测仪持续监测6h发现单次阻塞5秒,120次/h的间歇低氧 可引起SaO2周期性降低(86.4±1. 9)%与恢复(97. 9±0. 3)%,而单次阻塞10秒可使SaO2在(76. 6±2. 0)% 与(97.9±0, 2)%间周期性变化。但是,当单次阻塞8或10秒时,某些小鼠由于缺氧在实验过程中死亡或在6h实验结束之后SaO2不能恢复至正常水平。目前,尚未见该类模型应用于CIH对机体的影响及机制研究。
总结
总之,迄今CIH模型的复制方法仍存在一定的局限性,理想的模型应综合现有模型的优点,尽 可能避免所存在的缺陷,如改进低氧舱利于气体均匀快速地分布;规范CIH模型的参数设置;建立 更方便有效的持续监测体内氧合状态的方法等。

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