Найти тему

Крыса-акванавт: подводное дыхание при гипобиозе

Оглавление

«Мы разработали интубационную трубку собственной конструкции для искусственной вентиляции лёгких у мелких лабораторных животных, полностью погруженных в воду, и провели глубокую гипотермию в условиях продолжительного многочасового эксперимента»

( Клатратный анабиоз продолжается / П.В. Щербаков, В.И. Тельпухов // Химия и жизнь — XXI век. — 2016 — № 8. — С. 16-19. )

-2
— Только применение оригинального интубационного устройства конструкции Щербакова П.В. / Тельпухова В.И. (смотрите в конце Щербаков и др. 1988, 1989) для проведения искусственной вентиляции лёгких мелких лабораторных животных, находящихся полностью в подводном положении, позволило осуществить обратимую глубокую гипотермию целостного организма крысы в условиях продолжительного многочасового эксперимента
— Только применение оригинального интубационного устройства конструкции Щербакова П.В. / Тельпухова В.И. (смотрите в конце Щербаков и др. 1988, 1989) для проведения искусственной вентиляции лёгких мелких лабораторных животных, находящихся полностью в подводном положении, позволило осуществить обратимую глубокую гипотермию целостного организма крысы в условиях продолжительного многочасового эксперимента

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

В НАЧАЛЕ СЛАВНОГО ПУТИ (РУКОВОДСТВО К ДЕЙСТВИЮ)

GE Healthcare (США) — это один из наиболее крупных и авторитетных производителей лабораторного оборудования, который покрывает порядка 70% запросов от медицинских, исследовательских и здравоохранительных учреждений по всему миру.

В частности, они выпускают ветеринарный аппарат ИВЛ Rodent Ventilator насос положительного давления (согласно методу искусственной вентиляции легких по Старлингу), применяется для работы с морскими свинками, крысами, мышами и маленькими птицами.

Если же вы не являетесь счастливым обладателем этого их замечательного агрегата, но всё-таки имеете твёрдое желание во что бы то ни стало провести свои собственные опыты, связанные с изучением глубокой гипотермии мелкого лабораторного животного, например, той же крысы — идите тогда по пути, который в своё время выбрали мы сами.

Тем более, что по большому счёту — это просто раскрученная безделица, которая стоит на сегодня в нашей стране неоправданно очень больших денег — порядка 1 миллиона рублей! Да и не забывайте о том, что к данному аппарату ИВЛ обязательно надо будет ещё приобрести дорогущую оснастку этой же раскрученной фирмы. Без наличия которой вы просто ничего не сможете сделать.

В первую очередь вам понадобится у них купить — 1) дыхательный контур; 2) Y-образный тройник дыхательного контура; 3) эндотрахеальную трубку для оральной интубации, — без чего невозможно будет приступить даже к начальному этапу экспериментов.

— Ветеринарный аппарат ИВЛ Rodent Ventilator, подходит и для лабораторной крысы
— Ветеринарный аппарат ИВЛ Rodent Ventilator, подходит и для лабораторной крысы

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

НО ГОЛЬ НА ВЫДУМКИ ХИТРА (ПОШАГОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ)

Оптимистическое вступление :

Наше оригинальное интубационное устройство для проведения искусственного дыхания (ИВЛ) у грызунов под водой — также представляет из себя стандартную механическую сборку, но только самодельную, состоящую из: 1) эндотрахеальной трубки для оральной интубации; 2) Y-образного тройника дыхательного контура; 3) дыхательного контура.

Характерным отличием нашего устройства является то, что проведение искусственного дыхания (ИВЛ) даже на поверхности, в отличие от общепринятого протокола осуществляется обязательно — только по контуру открытого типа.

Пусть с использованием хоть и известной самой по себе данной методики ИВЛ, но на практике применяемой довольно-таки редко — это когда по одной трубке контура воздух поступает в лёгкие животного, а по другой выдыхаемая смесь ещё не доходя до аппарата ИВЛ сразу же выбрасывается в атмосферу.

Но главной особенностью нашего устройства является то, что непосредственно на Y-образном тройнике или внутри шланга выдыхаемого газа обязательно должно находиться дроссельное отверстие — для создания на выходе пневматического сопротивления (зачем это нужно, читайте в конце).

Сразу необходимо отметить, что предлагаемое нами уникальное дыхательное устройство (пока ещё даже сейчас обладающее патентной чистотой и потому не имеющее аналогов в мире) расширяет функциональные возможности в том числе и обычной эндотрахеальной трубки заводского изготовления — применяемой для оральной интубации грызунов и работающей в паре с соответствующим стандартным Y-образным тройником дыхательного контура.

Если уж паче чаяния вы имеете в своём арсенале такую заводскую трубку, а тем более с тройником в придачу и решили ими воспользоваться для своих подводных экспериментов, но уже в сочетании с нашим дроссельным устройством — то совместное применение всех этих узлов позволит значительно разнообразить процесс искусственной вентиляции лёгких ещё и дополнительными опциями.

— При таком подходе открываются следующие возможности: 1) проводить эффективную ИВЛ животного в его подводном положении; 2) автоматически удалять накапливающуюся в верхних дыхательных путях слизь на протяжении всего многочасового опыта.

В случае же отсутствия у вас готовых — промышленных эндотрахеальной трубки и Y-образного тройника дыхательного контура, — можно изготовить самодельную эндотрахеальную трубку для оральной интубации грызунов и Y-образный тройник дыхательного контура уже нашей конструкции.

Но даже и тогда — все вышеперечисленные дополнительные возможности всё равно сохраняются.

Итак. В предлагаемой эксклюзивной модели подводного устройства — по-любому, что с использованием заводских эндотрахеальной трубки и Y-образного тройника дыхательного контура, что с самодельными ими, — на протяжении всего многочасового опыта предусмотрена возможность постоянной аспирации накапливающейся в верхних дыхательных путях слизи. Которая образуется в результате раздражения и механического растяжения этой самой трубкой стенок гортани и трахеи животного.

Эвакуация слизи будет производиться через боковой отвод и далее по шлангу наружу — без необходимости прекращения вами искусственной вентиляции лёгких, как это обычно и происходит во всех длительных «сухих» экспериментах.

К тому же данная конструкция интубационного агрегата полностью исключает обтурирование просвета дыхательных путей в процессе всего эксперимента, что было подтверждено собственными многочисленными многочасовыми экспериментами.

1. Наш аппарат ИВЛ для крысы :

С этим девайсом нам очень даже повезло. В своих экспериментах по проведению искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ) лабораторных крыс, погруженных под воду в разных наших конструкциях рабочих камер по-разному — всё же на достаточную глубину (вплоть до 20 см), — был задействован старенький аппарат ЭПМ-2 (СССР). Оставшийся ещё с прежних легендарных времён существования персонального научного подразделения академика Кованова В.В., в которое мы имели честь входить когда-то.

Данный агрегат значительно отличается абсолютно от всех современных аппаратов ИВЛ для грызунов, причём, как это не парадоксально, в лучшую сторону — именно своей простой и надежнейшей конструкцией.

Так как выполнен он безо всяких там «архитектурных излишеств» — в виде процессоров и другой навороченной электроники. Имеющей свойство выходить из строя в самый неподходящий для экспериментатора момент (законы Мерфи). В этом же механическом монстре всё очень просто — «просто, как всё гениальное»!

— Аппарат ИВЛ ЭПМ-2 (СССР)
— Аппарат ИВЛ ЭПМ-2 (СССР)

2. Наш дыхательный контур для крысы :

В своих экспериментах при проведении искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ) крыс под водой мы настраивали работу дыхательного контура по открытому типу, известному, но не так широко применяемому в медицинской практике методу.

— Через одну трубку контура воздух поступал в лёгкие животного, а через другую выдыхаемая смесь отводилась (выдавливалась) в атмосферу, не доходя до самого аппарата.

При этом трубка выдыхаемого газа обязательно была заужена (в чём и состоит суть данного нашего изобретения, но об этом чуть ниже).

-6
— Вот так выглядят стандартные дыхательные контуры с Y-образным тройником
— Вот так выглядят стандартные дыхательные контуры с Y-образным тройником

— Из силиконовых трубок разных диаметров, имеющихся в свободной продаже, можно подобрать необходимый размер для изготовления уже своего дыхательного контура под конкретный аппарат ИВЛ мелких лабораторных животных
— Из силиконовых трубок разных диаметров, имеющихся в свободной продаже, можно подобрать необходимый размер для изготовления уже своего дыхательного контура под конкретный аппарат ИВЛ мелких лабораторных животных

3. Наш тройник дыхательного контура для крысы :

Широко известный среди медиков стандартный тройник для инфузионной системы (3-х ходовой кран) — это и есть, по сути, уже готовый Y-образный тройник дыхательного контура, — который мы использовали в лаборатории В.В. Кованова для проведения искусственного дыхания крысы, находящейся в подводном положении.

Для полной доводки устройства подводного дыхания крысы необходимо установить — спереди 3-х ходового крана саму эндотрахеальную трубку для оральной интубации. А на боковом отведении этого же тройника — через которое будет отводится газовая смесь из лёгких в атмосферу, — сделать капиллярное сужение для создания пневматического сопротивления.

Данное дроссельное отверстие может находиться, без разницы — или непосредственно на самом боковом отводе крана, или же быть на конце шланга выдыхаемого газа, который при этом обязательно должен располагаться над поверхностью водяного зеркала.

 — Тройник  для  инфузионной системы (3-х ходовой кран)
— Тройник для инфузионной системы (3-х ходовой кран)
— Принцип действия тройника (3-х ходового крана) для инфузионной системы
— Принцип действия тройника (3-х ходового крана) для инфузионной системы
— Подключение к стандартному 3-х ходовому крану, например, венозного катетера, выполняющего в данной сборке уже роль эндотрахеальной трубки для оральной интубации крысы
— Подключение к стандартному 3-х ходовому крану, например, венозного катетера, выполняющего в данной сборке уже роль эндотрахеальной трубки для оральной интубации крысы

4. Наша эндотрахеальная трубка для оральной интубации крысы :

Для осуществления искусственной вентиляции лёгких под водой, животное интубировали по методике Щербакова П.В. / Тельпухова В.И. (смотрите в конце Щербаков и др. 1988, 1989), что в дальнейшем полностью предотвращало попадание воды в лёгкие.

Диаметр эндотрахеальной трубки для оральной интубации крысы выбирается соизмеримым с размером трахеи данного животного (наружный диаметр трубки может быть 2,5–3 мм при её длине 3–5 см).

Вообще-то сам диаметр трахеи у лабораторного животного зависит как от видовой принадлежности, так и от его массы, но в тоже время известно, что выбор диаметра эндотрахеальной трубки равным просвету трахеи приводит к раздражению из-за растяжения стенок гортани и трахеи. А значит к повышенной саливации и гиперсекреции желёз слизистой оболочки верхних дыхательных путей.

Именно этот факт склоняет многих экспериментаторов к выбору меньших по сравнению с трахеей линейных размеров для дыхательных трубок.

Наша самодельная эндотрахеальная трубка для крысы — это укороченный пластиковый катетер (или даже металлическая медицинская игла) соответствующего диаметра с затупленным кончиком.

Но всё же, несмотря на то, что диаметр эндотрахеальной трубки желательно подбирать как можно более соответствующим поперечному размеру трахеи конкретной крысы, даже в случае применения трубки меньшего диаметра — утопления животного при ИВЛ под водой всё равно не происходит.

Дело в том, что при проведении ИВЛ непосредственно под водой, благодаря дроссельному отверстию, создающему пневматическое сопротивление, давление на выходе из эндотрахеальной трубки в саму трахею превалирует над внешним давлением, создаваемым 10–20 сантиметровым столбом воды над крысой, погружённой на дно экспериментальной гипотермической камеры.

Потому-то омывающий животное рабочий хладагент (вода) в коаксиальный промежуток между заинтубированной эндотрахеальной трубкой и трахеей животного из-за разницы давлений вообще не проникает.

— Многие пластиковые катетеры, например, венозные вполне подходят для изготовления самодельной эндотрахеальной трубки для оральной интубации крысы
— Многие пластиковые катетеры, например, венозные вполне подходят для изготовления самодельной эндотрахеальной трубки для оральной интубации крысы
— Стандартный трёхходовой медицинский кран (так называемый «тройник») для соединения инфузионной/трансфузионной линии (магистрали), одноразовый. По сути, уже готовый Y-образный тройник дыхательного контура самодельного интубационного устройства, которое использовали в лаборатории В.В. Кованова для проведения искусственного дыхания крысы (по методике Щербакова П.В. / Тельпухова В.И.), находящейся в подводном положении (смотрите в конце Щербаков и др. 1988, 1989), Для полной сборки этого интубационного агрегата необходимо будет к переднему торцу 3-х ходового крана присоединить эндотрахеальную трубку в виде стандартного укороченного катетера, например, венозного соответствующего диаметра. А к заднему торцу этого же тройника надо будет присоединить шланг от аппарата ИВЛ, подводящего воздух. На боковое отведение 3-х ходового крана следует присоединить отводящий шланг с капиллярным сужением внутри и вывести эту выходную газовую магистраль из-под воды на поверхность для непосредственного выброса использованного газа в атмосферу
— Стандартный трёхходовой медицинский кран (так называемый «тройник») для соединения инфузионной/трансфузионной линии (магистрали), одноразовый. По сути, уже готовый Y-образный тройник дыхательного контура самодельного интубационного устройства, которое использовали в лаборатории В.В. Кованова для проведения искусственного дыхания крысы (по методике Щербакова П.В. / Тельпухова В.И.), находящейся в подводном положении (смотрите в конце Щербаков и др. 1988, 1989), Для полной сборки этого интубационного агрегата необходимо будет к переднему торцу 3-х ходового крана присоединить эндотрахеальную трубку в виде стандартного укороченного катетера, например, венозного соответствующего диаметра. А к заднему торцу этого же тройника надо будет присоединить шланг от аппарата ИВЛ, подводящего воздух. На боковое отведение 3-х ходового крана следует присоединить отводящий шланг с капиллярным сужением внутри и вывести эту выходную газовую магистраль из-под воды на поверхность для непосредственного выброса использованного газа в атмосферу

* * * * * * ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ * * * * *

-14

Уже ставшие классическими наши эксперименты по обратимой глубокой гипотермии крысы :

Л И Т Е Р А Т У Р А :

Щербаков, В.И. Тельпухов, А.В. Хохлов А.В. / Обратимая глубокая гипотермия целостного организма крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 1989. – Т. 107. – № 5. – С. 543-545.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Щербаков П.В., Тельпухов В.И., Хохлов А.В. / Выбор скорости согревания организма после экспериментальной глубокой гипотермии // Экспериментальное и клиническое обоснование методов криомедицины: Сб. науч. тр. / Редкол.: Сандомирский Б.П. (отв. ред.) и др. / – Харьков; Институт проблем криобиологии и криомедицины АН УССР, 1988. – С. 160-164.

-15

* * * * * * * * * * В ПРОДОЛЖЕНИЕ ТЕМЫ * * * * * * * * *

«Алчущим анабиоза: охлаждать высшее млекопитающее надо правильно и как этого делать не следует»

-16

____________________________________________________