一种构建慢性缺氧动物模型装置的研制

范茂丹，史承勇，陈 彧，高 鉴，张轶男，周 磊*

（1.空军杭州特勤疗养中心疗养三区，杭州310002；2.联勤保障部队第903 医院，杭州310013）

0 引言

缺氧是导致临床多种疾病的重要致病原因[1-3]，而脑组织是缺氧的主要靶器官。因此，构建与人类脑组织缺氧机制及临床表现相似的动物模型是研究脑缺氧疾病致病机制的重要基础。

目前，建立脑组织缺氧模型的手段主要有2种[4-6]：一是异物栓塞法或结扎法阻断实验动物相关动脉，建立局部缺血性缺氧模型；二是将实验动物放置在密闭空间中吸入氮氧混合气体，建立缺氧模型。然而，物理性阻断实验动物血流使脑组织缺氧，实质上是一种缺血缺氧模型；而将实验动物放置在密闭容器中缓慢输入氮氧混合气体使实验动物脑组织缺氧，引入了氮气这个变量。这两者与临床单纯缺氧的病理过程不尽相同。上述2种方法在建模过程中均引入了其他影响因素，无法保证实验动物单纯缺氧状态，影响实验结果。针对上述问题，本课题组设计了一种构建慢性缺氧动物模型的装置。

专 利：国家实用新型专利（ZL 201821785594.1）

作者简介：范茂丹（1983—），女，主管护师，主要从事老年病护理方面的研究工作，E-mail：327933002@qq.com。

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

1 结构设计

构建慢性缺氧动物模型装置主要由水槽箱、缺氧箱、动物平台、方槽、金属手柄杆、测氧仪等部件组成。水槽箱、缺氧箱均由透明有机玻璃加工制成。水槽箱底部设置有动物平台，动物平台为透明圆形平台，平台下方有数根可伸缩支脚，用于调节平台的高度。水槽箱的两端有供金属手柄杆插入的凹槽，用于固定缺氧箱位置。缺氧箱的两端分别向外垂直延伸出金属手柄杆，内部设置有放置碱石灰和测氧仪的方槽。方槽配有滑盖，滑盖上贯通开设有数个透气孔。装置结构示意如图1 所示，实物如图2 所示。

图1 构建慢性缺氧动物模型装置结构示意图

2 使用方法

使用本装置时根据实验需要首先将水倾入水槽箱至预先标定高度。其次将实验动物放置在动物平台，伸缩支脚将平台降至水面上方高度。然后将金属手柄杆插入水槽箱两侧凹槽内以固定缺氧箱，达到水封效果。随着实验动物的呼吸，缺氧箱内的氧气体积分数逐渐下降。之后在缺氧箱顶部的方槽内放置碱石灰，用于吸收在建模过程中实验动物呼吸产生的二氧化碳及水蒸气。最后用测氧仪实时监测缺氧箱内氧气体积分数，从而获取不同程度的慢性缺氧动物实验模型。

图2 构建慢性缺氧动物模型装置实物图

3 应用效果

选取SD 大鼠10 只（4月龄），体质量（220±10）g，购于海军军医大学实验动物中心，动物许可证号：SYXK（沪）2018-0005。应用随机数表法分为对照组（5 只）和缺氧组（5 只）。缺氧组大鼠利用构建慢性缺氧动物模型装置建模：在缺氧箱中放置10 h 后，取腹主动脉血1 ml，肝素抗凝后10 min 内用i-STAT 血气分析仪（美国雅培公司）进行血气分析。对照组大鼠于笼中放置10 h 后，取腹主动脉血1 ml 进行血气分析，具体操作同缺氧组大鼠。2 组大鼠腹主动脉血血气分析结果见表1。与对照组相比，缺氧组大鼠腹主动脉血中氧分压、血氧饱和度明显下降，二氧化碳分压明显上升，差异有统计学意义（P＜0.05）。

表1 2组大鼠腹主动脉血血气分析结果（±s）

表1 2组大鼠腹主动脉血血气分析结果（±s）

注：1 mmHg=133.322 Pa；*表示与对照组相比，P<0.05

组别 pH 值 氧分压/mmHg 二氧化碳分压/mmHg血氧饱和度/%对照组（n=5） 7.41±0.35 85.53±4.95 39.25±1.76 96.70±0.65缺氧组（n=5） 7.38±0.27 56.71±4.53* 50.53±2.08* 71.96±5.70*

4 创新点

（1）缺氧箱与水槽箱之间无物理连接，利用水封法保证实验过程中缺氧箱内密闭状态，气密性非常好。

（2）在缺氧箱顶部设有放置碱石灰的方槽，用于吸收实验动物呼吸产生的二氧化碳及水蒸气，同时，方槽上方开设了有数个透气孔的滑盖，既能让碱石灰与二氧化碳、水蒸气充分接触，又能定期更换碱石灰，保证了二氧化碳和水蒸气的吸收效果，有效避免了二氧化碳和水蒸气对建模的影响。

（3）在缺氧箱内设有放置测氧仪的方槽，能够实时监测实验动物的缺氧程度，从而根据不同实验目的获取不同程度的缺氧动物模型。

（4）水槽箱、缺氧箱由透明有机玻璃加工制成，在建模过程中便于观察实验动物的行为表现及呼吸状态变化。

5 结语

阻断法是造成颈内动脉物理性阻断血流后永久性闭塞，使实验动物脑组织缺氧，达到脑组织缺氧及行为学改变的一种建模方法[7]。密闭容器法是将实验动物放置在密闭容器中缓慢输入氮氧混合气体，使实验动物脑组织缺氧，达到脑组织缺氧及行为学改变的一种建模方法[8]。这2种方法在建模过程中均引入了其他影响因素，无法保证实验动物单纯缺氧状态，不符合临床单纯缺氧的病理过程。本文设计的构建慢性缺氧动物模型装置利用水封法保证实验过程中缺氧箱内的密闭状态，从而实现氧气逐渐消耗的慢性缺氧过程，符合临床慢性缺氧的病理过程，且本装置结构简单、造价低廉、操作方便、可重复使用，可在教学及科研中推广使用。但本装置在设计中尚有不足，如随着实验动物在建模过程中消耗缺氧箱中的氧气，局部空间的压力逐渐降低。而局部空间压力降低会对含气的空腔脏器产生不同程度的牵张作用，导致呼吸、循环系统生理功能的改变，影响机体缺氧时的病理变化。下一步将设计增加监测及平衡缺氧箱中局部压力的相关部件，进而更好地建立常压缺氧动物模型，从而更加符合实际临床慢性缺氧的病理过程。