Способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных

 

Изобретение относится к патологической физиологии и может найти применение в экспериментальной и клинической медицине, а также в биологии. Способ включает разогревание животных с помощью горячей воды, автоматическое поддержание температуры теплоносителя на постоянном уровне, непрерывный контроль за температурой животных, фиксацию животных, разогревание животных под наркозом. Разогревание осуществляется путем погружения животных в горячую воду в резервуар термобани ТБ-110, измерение ректальной температуры животных проводится с помощью дифференциальной термопары (медь-константан), подключенной к микровольтметру-микроамперметру постоянного тока типа Ф116/2, путем установления соответствия между ректальной температурой (градусы) и показаниями прибора (микровольты). Фиксация животных осуществляется с помощью станка-фиксатора, угол наклона которого обеспечивает погружение животных в горячую воду до уровня шеи с сохранением при этом адекватности дыхания, в качестве препарата выбора для наркоза использован диэтиловый эфир. Способ обеспечивает равномерное, глубокое и быстрое разогревание животного организма, непрерывное точное измерение ректальной температуры, позволяет извлекать животных из термобани на высоте развития теплового удара, что обеспечивает их 100% выживаемость в ранние и отдаленные сроки после общей гипертермии. 3 ил.

Изобретение относится к области патофизиологии и может найти применение в области экспериментальной и клинической медицины, а также в биологии.

Уже известен способ экспериментального моделирования общей гипертермии, в котором острое перегревание животных (крыс) проводилось при 45^oC в воздушном термостате с принудительной вентиляцией (объем рабочей камеры 0,064 кубического метра). В термокамере относительная влажность воздуха составляла 60-68%, атмосферное давление 744-760 мм рт. ст., содержание ₂ и CO₂ соответственно 20,5% и 0,10%. Измерение температуры нагреваемых животных производилось ректальным ртутным термометром с ценой деления 0,1^oC. Перегревание проводилось при строгом соблюдении времени нагрева как ориентира стадии гипертермии, то есть до определенной температуры (Усай Л.И. Энергетический обмен головного мозга в условиях длительного воздействия на организм высокой температуры внешней среды: Автореф. дисс. канд. мед. наук. - Смоленск, 1990. - 23 с.) Недостатками известного способа являются: 1) разогревание животных с помощью горячего воздуха; 2) невозможность непрерывного контроля за температурой тела животного; 3) невозможность поддержания постоянной температуры теплоносителя за счет принудительной вентиляции; 4) отсутствие анестезиологического обеспечения; 5) отсутствие фиксации животных.

Указанные недостатки обусловлены, главным образом, тем, что экспериментальное моделирование общей гипертермии проводилось в воздушной среде.

Известен также способ экспериментального моделирования общей гипертермии, в котором нагревание проводилось в специальной камере, смонтированной из фанеры. Животных (крыс), фиксированных в станке, помещали в камеру, в верхней стенке которой были вмонтированы патроны с электрическими лампочками (6 штук). Электрическая вилка включалась в розетку городской сети. Регуляция температуры воздуха в камере производилась путем включения-выключения электрических лампочек. Температура воздуха в камере измерялась чувствительным ртутным термометром, который вводился в камеру через отверстие в боковой (левой) стенке, в непосредственной близости от поверхности кожи животного. Температура воздуха в камере колебалась в пределах от 48,0-55,0^oC, а экспозиция животных в условиях этой температуры была в пределах от 30 до 55 минут (Байбурин М.Б. Изменение чувствительности организма к острой кровопотере при гипотермии и гипертермии: Автореф. дисс. канд. мед. наук. - Томск, 1974. - 29 с.).

Недостатками известного способа являются: 1) разогревание животных с помощью горячего воздуха; 2)непостоянство температуры теплоносителя; 3) невозможность непрерывного контроля за температурой тела животных; 4) высокая температура теплоносителя;
5) длительность процесса разогревания;
6) отсутствие анестезиологического обеспечения.

Указанные недостатки обусловлены, главным образом, тем, что экспериментальное моделирование общей гипертермии проводилось в воздушной среде.

Из известных способов экспериментального моделирования общей гипертермии наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ экспериментального моделирования общей гипертермии в водной среде, предлагаемый В.С. Соловьевым (1987).

Краткая характеристика технической сущности способа-прототипа: экспериментальное моделирование общей гипертермии у собак и кроликов производили с помощью гипертермического прибора 22ПГ-01М конструкции лаборатории спецмедтехники. В основу работы прибора положен принцип обратной связи между температурой тела животного и температурой теплоносителя - воды. Перед опытом животное фиксировали на специальном гамачке и под наркозом вводили (вшивали) датчики гипертермического прибора. В ходе опыта тело животного в приборе накрывалось полиэтиленовой пленкой, которая располагалась сверху трубок, подающих нагретую в теплообмене воду, голова при этом оставалась снаружи в ходе всего опыта. Через отверстия в трубках вода температурой 43^oC под давлением 1 атм разбрызгивалась мелкими брызгами над поверхностью тела перегреваемого животного на протяжении пяти часов опыта. Начальная температура воды 43^oC, а к концу первого часа при ректальной температуре 42^oC снижалась до 40-40,5^oC и в дальнейшем сохранялась на этом уровне. Точность поддержания температуры составляет 0,1-0,2^oC. Животные нагревались под тиопентал-натриевым наркозом (50 мг/кг). (Соловьев В.С. Физиологические механизмы неспецифической резистентности, обеспечиваемые кровью и кровообращением при нагревании организма: Автореф. дисс. д-ра мед. наук. - Томск, 1987. - 41 с.).

Наиболее существенными недостатками известного способа являются:
1) травматичность измерения температуры тела животных;
2) длительность процесса разогревания;
3) невозможность применения гипертермического прибора для мелких лабораторных животных, на что указывает сам автор;
4) трудоемкость изготовления прибора для разогревания.

Указанные недостатки обусловлены тем, что в опыте моделирование общей гипертермии использованы крупные животные (кролики и собаки).

Целью настоящего изобретения является создание способа экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных, аналогичного клинической модели общей гипертермии, чтобы на его примере изучить патогенез общего перегревания, как экстремального фактора внешней среды.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе:
1) разогревание животных проводится в водной среде с помощью горячей воды;
2) температура теплоносителя автоматически поддерживается на постоянном уровне на протяжении всего процесса нагревания;
3) осуществляется непрерывный контроль за температурой животных;
4) животные в ходе процесса разогревания фиксированы;
5) разогревание животных проводится под наркозом.

Согласно изобретению отличительными признаками от прототипа являются:
1) разогревание путем погружения животных в горячую воду в резервуар термобани ТБ-110;
2) измерение температуры животных с помощью дифференциальной термопары (медь-константан), подключенной к микровольтметру-микроамперметру постоянного тока типа Ф 116/2, путем установления соответствия между ректальной температурой (градусы) и показаниями прибора (микровольты);
3) использование станка-фиксатора, угол наклона которого в 60 градусов обеспечивает погружение животных в горячую воду до уровня шеи с сохранением при этом адекватности дыхания;
4) использование диэтилового эфира в качестве препарата выбора для наркоза.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом станка-фиксатора, схемой работы дифференциальной термопары и экспериментально полученной таблицей соотношения показаний микровольтметра-микроамперметра постоянного тока (микровольты) со значением ректальной температуры животного (градусы).

На фиг. 1 изображен чертеж конструкции станка-фиксатора, используемого в данном способе моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных.

На фиг. 2 изображена схема принципа работы дифференциальной термопары (медь-константан).

На фиг. 3 представлена экспериментально полученная таблица соотношения показаний микровольтметра-микроамперметра постоянного тока (микровольты) со значением ректальной температуры животного (градусы).

Предлагаемый способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных осуществляется следующим образом.

Разогревание мелких лабораторных животных производится в резервуаре стандартной термобани ТБ-110 с рабочим объемом 300х300х250 мм, заполненном дистиллированной водой, при погружении объекта исследования в горячую воду до уровня шеи.

Конструкция ТБ-110 предусматривает автоматическое поддержание температуры нагрева воды и равномерное перемешивание ее слоев, что позволяет считать в эксперименте температуру теплоносителя величиной постоянной.

Температурный режим нагрева среды подбирался экспериментально и составил 45^oC, так как более высокие температуры плохо переносились животными, а более низкие приводили к возрастанию ректальной температуры до уровня, соответствующего гипертермии (40^oC и выше) на 1^oC, более чем за 5 минут.

Разогревание животных производится под легким эфирным наркозом, с целью подавления выраженной двигательной активности и стресс-реакции на погружение в горячую воду. В начале опыта животных помещают в эксикатор с концентрированными парами диэтилового эфира, где спустя 3-4 минуты наступает хирургическая стадия наркозного сна. Наркозный сон поддерживается на протяжении всего периода нагревания вдыханием паров диэтилового эфира, налитого на кусочек ваты, помещенной в колпачок-маску из пластикового аптечного стаканчика. После достижения необходимой ректальной температуры (43,5^oC) нагревание животных и подачу эфира прекращают.

Попытки использовать другие виды наркоза, такие как тиопентал Na и гексенал в дозе 50 мг/кг при внутрибрюшинном введении, успехом не увенчались, так как данные препараты приводили к угнетению дыхательной функции и гибели животных в момент нагревания или в ближайшем постгипертермическом периоде.

Уровень гипертермии, при котором прекращают перегревание, определяется ректальной температурой 43,5^oC (стадия теплового удара), так как за этой температурной границей следует гибель животного организма в момент общей гипертермии или же в ранние сроки постгипертермического периода.

Время нагрева каждой особи до уровня ректальной температуры 43,5^oC было индивидуальным, не зависело от исходной температуры тела, пола, массы животного и составляло не более 17 минут. Таким образом, темп повышения температуры тела животных выше, чем на 1^oC за 5 минут.

Измерение ректальной температуры проводится на всех этапах эксперимента: до начала опыта, в течение всего периода разогревания и в постгипертермическом периоде в течение 30 минут.

Термометрия осуществляется с помощью дифференциальной термопары (медь-константан), подключенной к высокочувствительному микровольтметру-микроамперметру постоянного тока типа Ф 116/2, что позволяет с высокой точностью измерять небольшие перепады температур.

Для снижения погрешности измерения, обусловленной высокой теплоемкостью и теплопроводностью дифференциальной термопары, использованы константановый и медный проводники одинакового сечения - 0,1 мм, концы которых спаяны между собой. Точность измерения достигается использованием двух отрезков термопары (медь-константан), термоэлектродвижущая сила (ТЭДС) которых направлена встречно. Медные концы дифференциальной термопары подключаются к измерительному прибору, при этом если спаи термопар находятся при одинаковой температуре, то ТЭДС равняется 0^oC.

Проверка и градуировка дифференциальной термопары осуществляется путем погружения одного из ее спаев в тающий лед (сосуд Дьюара), где температура составляет 0^oC, а другого в горячую воду определенной температуры, значение которой фиксируется точным ртутным термометром. При этом измеряется ТЭДС на выходе дифференциальной термопары.

При измерении ректальной температуры нагреваемых животных один из спаев дифференциальной термопары вводят в прямую кишку на глубину 3-4 сантиметра, а второй опускают в тающий лед (сосуд Дьюара). Таким образом, температурная разница между 0^oC и ректальной температурой выражается в микровольтах на шкале микровольтметра-микроамперметра. Таблица, составленная в ходе градуировки, позволяет точно сопоставить показания прибора (микровольты) и значение температуры в прямой кишке (градусы).

В ходе процесса разогревания животные с помощью марлевых вязок фиксируются в положении лежа на спине к ножкам станка-фиксатора за четыре конечности.

Станок-фиксатор представляет собой контур размером 150х200 мм, сделанный из металлической трубы диаметром 15 мм и превращенный в решетку путем наваривания сверху стальной проволоки сечением 5 мм. Решетка снабжена четырьмя ножками, также сделанными из трубы диаметром 15 мм, и закреплена под углом 60 градусов по отношению к ним. При этом части ножек (30 мм) выступают над поверхностью решетки для фиксации животного. Во избежание коррозии станок-фиксатор обработан краской.

Фиксация животных под углом 60^o в станке-фиксаторе обеспечивает адекватное дыхание и хорошее погружение в горячую воду - до уровня шеи. Горизонтальное положение станка-фиксатора не позволяет добиться хорошего погружения животных в воду, а вертикальное - затрудняет дыхание животных, ввиду того, что голова прижата к грудной клетке. Однако вполне приемлемо использовать и другой угол наклона станка-фиксатора при условии, что последний будет обеспечивать хорошее погружение животных в воду и адекватность дыхания.

После извлечения из горячей воды и до момента полного обсыхания и восстановления теплосохраняющей функции волосяного покрова во избежание переохлаждения животных согревают укутыванием.

Преимущества способа экспериментального моделирования общей гипертермии путем погружения животных в горячую воду заключаются в том, что осуществляется равномерное, глубокое и быстрое разогревание организма животного (темп повышения температуры выше чем 1^oC за 5 минут). Непрерывное в ходе всего опыта и точное (до десятых долей градуса) измерение ректальной температуры с помощью дифференциальной термопары (медь-константан) позволяет извлекать животных из термобани в критический момент - на высоте развития теплового удара (ректальная температура 43,5^oC), что обеспечивает их 100% выживаемость в ранние и отдаленные сроки после общей гипертермии.

Формула изобретения

Способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных, включающий разогревание животных с помощью горячей воды, автоматическое поддержание температуры теплоносителя на постоянном уровне, непрерывный контроль за температурой животных; фиксацию животных, разогревание животных под наркозом, отличающийся тем, что разогревание осуществляется путем погружения животных в горячую воду в резервуар термобани ТБ-110, измерение ректальной температуры животных проводится с помощью дифференциальной термопары (медь - константан), подключенной к микровольтметру-микроамперметру постоянного тока типа Ф116/2, путем установления соответствия между ректальной температурой (градусы) и показаниями прибора (микровольты), фиксация животных осуществляется с помощью станка-фиксатора, угол наклона которого обеспечивает погружение животных в горячую воду до уровня шеи с сохранением при этом адекватности дыхания, в качестве препарата выбора для наркоза использован диэтиловый эфир.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3