. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), г. Москва
.
.
На сегодня одной из ключевых научных проблем остаётся разработка эффективного метода введения организма млекопитающего в искусственный гипобиоз.
Проявление подобного состояния у эволюционно развитого организма демонстрируется следующими явными факторами: его жизнеспособность поддерживается без выраженных признаков жизнедеятельности, с низким уровнем метаболизма и стабилизированным теплообменным гомеостазом.
Наряду с поиском наиболее оптимального метода введения млекопитающего в гипобиоз, рассматривается возможность разрешения и других проблемных вопросов, напрямую связанных с данным подходом: установление границ предельной продолжительности такого искусственного гипобиоза.
Достижение состояния гипобиоза — с целью выживания при критических ситуациях (катастрофы, военные действия) или в агрессивной среде обитания (Океан, Космос) — на сегодня может быть востребованным, и связано, прежде всего, с запросами подводных исследований и бурно развивающейся космонавтикой.
Так специалисты в области космической медицины указывают на перспективность использования гипобиоза при продолжительных космических перелётах. Например, лететь на соседнюю с Землёй планету Солнечной системы Марс необходимо порядка 180 дней, и это только в одну сторону.
.
.
Но всё же, наибольший практический интерес на сегодня представляет использование гипобиоза прежде всего в медицинских целях.
Известно, что благодаря гипобиозу уменьшается потребление кислорода и значительно возрастает выживаемость при различных травмах. Так гипобиоз может спасти жизнь человека при кровопотерях, глубоком шоке, кислородном голодании. Что особо актуально для различных техногенных катастроф и военных ситуаций.
К тому же, всё это может оказаться очень полезным для дальнейшего развития реаниматологии и отработки совершенно новых подходов к практическому спасению человека в отделениях реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ).
.
.
Но в настоящее время недостаточно изучены многие аспекты моделирования обратимой гипотермии даже на мелких лабораторных животных. Проблемы с искусственной гипотермией грызунов прежде всего возникают из-за отсутствия надёжного технического обеспечения.
Разработанная нами эффективная гипотермическая установка для моделирования гипотермии вплоть до 0°С с возможностью пролонгации изначально заданной прецизионной температуры целостного организма млекопитающего с целью индуцирования гипобиоза позволяет преодолеть трудности в данном вопросе.
Тем более, что осуществимость изготовления данного бюджетного агрегата в условиях любой исследовательской лаборатории, основанная на доступности конструкционных составляющих и простота последующей сборки, открывают широкие перспективы для целого ряда исследовательских задач в области изучения гипотермии и гипобиоза млекопитающих.
.
.
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
.
Итак. Известно, что, например, глубокая гипотермия является серьёзным фактором риска [6,16]. Основной проблемой такого гипотермического воздействия становится опасность летального исхода [17, 21]. Разработка обратимых методов охлаждения лабораторных животных до околонулевых положительных температур вплоть до 0°С и поиск таких режимов снижения температуры тела с последующим оживлением [х], при которых величина риска существенно снижена или даже совсем отсутствует, представляет значительный практический интерес для экспериментальной биологии и медицины [18, 22].
Неоднократно предпринимались попытки поставить на поток оживление млекопитающих после остановки дыхания и сердечной деятельности, обусловленных экспериментальной глубокой гипотермией [19]. Но как нам кажется, именно отсутствие соответствующей приборной базы (специального оборудования) и с нею связанной надёжной методики, являются серьёзным препятствием на пути масштабного осуществления подобных операций [20].
Стало понятным, что только с совершенствованием технического обеспечения охлаждения возможно дальнейшее снижение температуры биообъекта вплоть до 0°С и даже ниже. А потому исходным пунктом нашей работы по разработке соответствующей установки и универсальной методики моделирования на ней обратимой гипотермии мелких лабораторных животных с возможностью пролонгации заданной температуры охлаждения стали результаты предыдущих наших исследований, выполненные на кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии Сеченовского университета в 1980-годы в научной группе академика Кованова В.В. [3; 4].
Для целей форсированного охлаждения лабораторной крысы использовалась ледяная вода 0°С, поступающая из бункера-накопителя с гетерогенной смесью «лёд-вода». А для последующего согревания подопытного животного применялся обычный лабораторный термостат с имеющейся у него стандартной заводской функцией согревания воды, циркулирующей как рабочее тело через сам термостат и рабочую камеру с помещённым в неё животным [Рисунок 1].
.
Рисунок 1. Гипотермическая установка для моделирования обратимой глубокой гипотермии 0°С мелких лабораторных животных, разработанная на кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии Сеченовского университета в 1980-годы в научной группе академика Кованова В.В.
.
Было продемонстрировано, что в случае форсированного охлаждения крыс проточной ледяной водой 0°С и последующим оптимальным их согреванием проточной тёплой водой, удаётся добиться 100% выживаемости животных после глубокого охлаждения вплоть до 0°С (так называемая «Гипотермическая яма») [Рисунок 2].
.
Рисунок 2. «Гипотермическая яма» со 100%-ой выживаемостью животных после глубокого охлаждения до 0°С, полученная в эксперименте на кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии Сеченовского университета в 1980-годы в научной группе академика Кованова В.В.
.
При этом необходимо отметить, что метод принудительной (искусственной) конвекции в экспериментах по гипотермии ранее никем не применялся. Одновременное охлаждение/согревание сразу всей поверхности высшего млекопитающего, в том числе и головы животного, проточной ледяной/тёплой водой стало инновационным прорывом в области искусственной гипотермии.
Дело в том, что во время экспозиции организма млекопитающего в проточной ледяной воде, гипотермия за счёт лучшего теплосъёма со всей его поверхности развивается более интенсивно, чем в погружной ванне с непроточной ледяной водой, как это было принято ранее в исследовательской практике. Так как известно, что текущая вода обеспечивает более интенсивный теплообмен, из-за чего при её движении процесс теплосъёма более эффективен, чем в неподвижной воде [22].
Кроме того, в таком неэффективном случае, с непроточной водой, между животным и окружающим его неподвижным хладагентом (водой) непосредственно на самой поверхности тела образуется тонкая прослойка несколько нагретой воды (некое «тепловое одеяло»), которая значительно препятствует тепловым потерям из организма в окружающую среду [24].
В дальнейшем, при передаче опыта обратимой глубокой гипотермии другому научному подразделению по их просьбе, мы предложили коллегам использовать для охлаждения животного вместо ледового бункера-накопителя охлаждающий/согревающий термостат, что в результате значительно упростило весь ход нашего совместного эксперимента [7] [Рисунок 3].
.
Рисунок 3. Обратимая глубокая гипотермия крысы, разработанная в 1980-х годах профессором Тельпуховым Владимиром Ивановичем и биофизиком Щербаковым Павлом Васильевичем в лаборатории академика АМН СССР Кованова Владимира Васильевича, была реконструирована в 2015 году в Институте биофизики клетки (ИБК РАН) Пущино при содействии непосредственно самих авторов данной методики по старым их наработкам. Основана на принудительной (искусственной) конвекции, вызванной работой перекачивающего насоса охлаждающего/согревающего термостата
.
Но при разработке последней бюджетной гипотермической установки мы снова вернулись к изначальному варианту, предусматривающему бункер-накопитель льда («Ледовый бункер») вместо охлаждающего термостата [3; 4]. Так как это полностью исключало необходимость приобретения этого дорогостоящего прибора. Лёд для заполнения бункера производили в промышленном льдогенераторе, который по стоимости несоизмеримо меньше, чем охлаждающий/согревающий термостат. [Рисунок 4].
.
Рисунок 4. Работающие в паре льдогенератор и бункер-накопитель («Ледовый бункер») произведённого льда
.
Ещё в самых первых своих исследованиях для осуществления искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ) под водой мы предложили совершенно уникальный способ подводного дыхания мелких лабораторных животных, настраивая работу дыхательного контура по известному в реаниматологии полуоткрытому типу (выдыхаемый газ уходит в атмосферу) [25].
Через одну трубку стандартного тройника дыхательного контура воздух поступал в лёгкие животного, а через другую, расположенную своим концом над поверхностью водяного зеркала в рабочей гипотермической камере, выдыхаемая смесь вместе с излишками поступающего воздуха отводились (выдавливались) непосредственно в атмосферу. При этом желательно, чтобы трубка выдыхаемого газа должна быть зауженной или иметь дроссельное отверстие в своём начале или конце для создания некоторого пневматического сопротивления на выходе из дыхательного контура.
Принято считать, что диаметр эндотрахеальной трубки желательно подбирать как можно более соответствующим поперечному размеру трахеи конкретной крысы [26, 27].
Но во всех своих экспериментах нами было подмечено, что даже в случае применения эндотрахеальной трубки меньше необходимого диаметра, утопления животного при проведении искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ) под водой с использованием именно полуоткрытого контура вообще не происходит [3; 4].
Дело в том, что при проведении ИВЛ под водой по полуоткрытому контуру давление на выходе из самой эндотрахеальной трубки превалирует над внешним давлением, создаваемым 10–20 сантиметровым столбом воды над крысой, погружённой на дно гипотермической камеры. Поэтому, омывающая животное жидкость в коаксиальный промежуток между эндотрахеальной трубкой и трахеей животного не проникает.
Особый интерес для исследований гипотермии представляют температурные значения, соответствующие холодовому наркозу («обратимое подавление чувствительности и движений, которое, например, у крыс развивается при температуре тела 15 °С» [1]) как пути введения млекопитающих в состояние гипобиоза [13].
Кроме того, было известно, что индукция гипотермии всего тела специфически воздействуют на опухоли, вызывая их регрессию [28], а это открывает потенциальные возможности применения гипобиоза в онкологи. Что так же явилось для нас важным стимулом. Поэтому для целей тестирования гипотермической установки мы выбрали данную температуру пролонгации 15 °С.
Необходимо отметить, что во всех предыдущих наших работах, связанных с достижением крысой гипотермии, применялась общая ингаляционная анестезия диэтиловым эфиром, получаемая путём использования пропитанного эфиром ватного шарика, расположенного в обычном лабораторном эксикаторе соответствующих размеров, в который помещалось и само подопытное животное [4; 5; 11] [Рисунок 5].
.
Рисунок 5. Общая ингаляционная анестезия диэтиловым эфиром, получаемая путём использования пропитанного эфиром ватного тампона в замкнутом объёме (рисунок взят из свободного доступа в Интернете)
.
Известно, что данный простой метод индукции обеспечивает 5-10-минутную анестезию и вполне достаточен для интубации трахеи мелких лабораторных грызунов, в том числе лабораторной крысы.
Но в настоящее время работа с диэтиловый эфиром приобрела свои сложности, так как обусловлена определёнными ограничениями, связанными с тем, что данное вещество относится к прекурсорам, оборот которых в Российской Федерации ограничен и в отношении которых устанавливаются меры контроля в соответствии с законодательством Российской Федерации и международными договорами Российской Федерации, список IV (Постановление Правительства РФ от 02.07.2015 N 665 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации в связи с совершенствованием контроля за оборотом наркотических средств, прекурсоров наркотических средств и психотропных веществ»)
Сегодня для анестезии крыс в качестве подходящей альтернативы диэтиловому эфиру стали применяться современные ингаляционные препараты для наркоза изофлуран и севоран [9, 10, 14, 15].
При этом применение севофлурана вызывает наилучшие нейропротекторные эффекты у крыс, в связи с чем нами был выбран для отработки гипотермической установки изофлуран, а на перспективу, связанную с изучением индуцирования гипобиоза, севоран, который так же успешно применяется в ветеринарии [9,10].
.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
.
Для достижения крысой гипотермии заданного значения и пролонгации данной температуры, а также для последующего согревания экспериментируемого животного нами была разработана специальная гипотермическая установка [Рисунок 6].
.
Рисунок 6. Общий вид бюджетной гипотермической установки
.
Основными узлами данной технологической установки являлись три замкнутых гидравлических контура.
Первый замкнутый гидравлический контур включал в себя бункер-накопитель гетерогенной смеси «лёд-вода» («Ледовый бункер»), соединённый с помощью гибких патрубков в виде силиконовых шлангов (для циркуляции с помощью отдельного насоса ледяной воды 0°С) к открытому сосуду «корытного» типа, который мы назвали «Захолаживающая гипотермическая камера №1» [Рисунок 7].
.
Рисунок 7. «Захолаживающая гипотермическая камера №1»
.
В эту камеру помещалось подопытное животное (крыса) для его форсированного охлаждения ледяной водой 0°С до конкретной, заранее заданной температуры. В первом замкнутом гидравлическом контуре был теплоизолирован только «Ледовый бункер» [Рисунок 8].
.
Рисунок 8. Первый замкнутый гидравлический контур гипотермической установки, состоящий из «Ледового бункера» и «Захолаживающей гипотермической камеры №1»
.
Таким образом, первый тепловой контур объединял через гибкие патрубки в виде силиконовых шлангов одним температурным полем 0°С «Захолаживающую гипотермическую камеру №1» с «Ледовым бункером» и использовался для прецизионного охлаждения животного до изначально заданной температуры (в нашем случае 15°С).
Второй замкнутый гидравлический контур включал в себя ультратермостат, соединённый с помощью гибких патрубков в виде силиконовых шлангов (для циркуляции с помощью насоса самого ультратермостата постепенно нагреваемой им же воды) к открытому теплоизолированному сосуду «корытного» типа, который мы назвали «Стабилизирующая гипотермическая камера №2») [Рисунок 9].
.
Рисунок 9. «Стабилизирующая гипотермическая камера №2»
.
В эту камеру помещалось подопытное животное (крыса) для пролонгации у него достигнутой в «Захолаживающей камере №1» гипотермии, соответствующей заранее выбранному значению температуры (в нашем случае 15°С). Во втором замкнутом гидравлическом контуре была теплоизолирована «Стабилизирующая гипотермическая камера №2», ультратермостат, гибкие патрубки между ультратермостатом и самой «Стабилизирующей гипотермической камерой №2» [Рисунок 10].
.
Рисунок 10. Второй замкнутый гидравлический контур гипотермической установки, состоящий из «Стабилизирующей гипотермической камерой №2» и термостата, соединённых шлангами
.
Таким образом, второй тепловой контур объединял через гибкие патрубки в виде теплоизолированных силиконовых шлангов одним температурным полем 15°С «Стабилизирующую гипотермическую камеру №2» с ультратермостатом и использовался для прецизионной стабилизации температуры животного.
Кроме того, для стабилизации температуры в «Стабилизирующей гипотермической камере №2» применялся третий замкнутый гидравлический контур, внутри которого перемещалась ледяная вода 0°С, служащая через теплообменник-змеевик охладителем воды в ультратермостате для поддержания температуры второго замкнутого гидравлического контура 15°С [Рисунок 11].
.
Рисунок 11. Насос третьего замкнутого гидравлического контура для подачи ледяной воды 0°С из «Ледового бункера» в теплообменник-змеевик ультратермостата и далее обратно в «Ледовый бункер»
.
Данная система включала в себя бункер-накопитель гетерогенной смеси «лёд-вода» («Ледовый бункер»), соединённый с помощью гибких патрубков в виде силиконовых шлангов (для циркуляции с помощью отдельного насоса ледяной воды 0°С) со встроенным в ультратермостат стационарным теплообменником заводского исполнения в виде змеевика. В третьем замкнутом гидравлическом контуре были теплоизолированы гибкие патрубки между «Ледовым бункером» и теплообменником-змеевиком ультратермостата [Рисунок 12].
.
Рисунок 12. Третий замкнутый гидравлический контур гипотермической установки, состоящий из «Ледового бункера» и змеевика термостата
.
Таким образом, третий тепловой контур объединял через гибкие патрубки в виде теплоизолированных силиконовых шлангов одним температурным полем (0°С) «Ледовый бункер» со встроенным в ультротермостат заводским теплообменником-змеевиком.
«Стабилизирующая гипотермическая камера №2» позволяла пролонгировать состояние заданной гипотермии в строгих рамках предварительно заданной температуры (в нашем случае 15°С).
Для тестирования работоспособности разработанной гипотермической установки были проведены эксперименты на 10 крысах–самцах линии Вистар весом 200–250 г, содержащихся на обычном рационе в условиях вивария. Все опыты проводились под изофлурановым наркозом [Рисунок 13].
.
Рисунок 13. Оборудование для изофлуранового наркоза крысы
.
По достижении стадии аналгезии животное иммобилизовали на самодельном столике, представляющем из себя перфорированную металлическую пластину [Рисунок 14].
.
Рисунок 14. Столик для крысы в виде перфорированной металлической пластины
.
Зафиксированное в положении «на спине» животное, находящееся под изофлурановым наркозом, интубировали эндотрахеальной трубкой (ЭТТ), работающей в паре с полуоткрытым дыхательным контуром, что в дальнейшем, при дыхании крысы под водой на глубине порядка 10–20 см, полностью исключало попадание воды в коаксиальный промежуток между трубкой и трахеей, благодаря чему предотвращалось проникновение жидкости в лёгкие и как недопустимый результат, утопление животного [Рисунок 15].
.
Рисунок 15. Разработанный авторами уникальный способ подводного дыхания мелких лабораторных животных
.
Для регистрации электрокардиограммы (ЭКГ) устанавливались игольчатые электроды в первом стандартном отведении «правая передняя конечность — правая задняя конечность».
Температуру тела измеряли ректальным термометром с помощью калибровочной термопары. Температура проточной воды оценивалась по температуре в гипотермической камере на некотором расстоянии от тела крысы и измерялась с помощью калибровочной термопары.
Иммобилизованное на столике животное подключалось к аппарату ИВЛ и помещалось непосредственно на дно «Захолаживающей гипотермической камеры №1», предварительно заполненной ледяной водой 0°С и циркулирующей при помощи насоса через «Ледовый бункер», чтобы поддерживать в рабочей камере постоянную температуру воды 0°С. С момента погружения животного в воду начинался отсчёт эксперимента [Рисунок 16].
.
Рисунок 16. Отсчёт эксперимента начинался с момента погружения животного в ледяную воду 0°С
.
Помещённое в «Захолаживающую гипотермическую камеру №1» млекопитающее форсировано охлаждали проточной ледяной водой 0°С, подаваемой отдельным насосом из «Ледового бункера», до 15°С [Рисунок 17].
.
Рисунок 17. «Захолаживающая гипотермическая камера №1» с проточной ледяной водой 0°С, подаваемая насосом из «Ледового бункера»
.
При достижении ректальной температуры 15°С крысу вынимали из «Захолаживающей гипотермической камеры №1» и помещали в подготовленную воду «Стабилизирующей гипотермической камеры №2», в которой к этому времени была достигнута предварительно заданная температура 15°С благодаря перекачивающему насосу ультратермостата. При этом ИВЛ не останавливали [Рисунок 18].
.
Рисунок 18. «Захолаживающая гипотермическая камера №1» расположена на маленьком рабочем столике, «Стабилизирующая гипотермическая камера №2» находится ниже под столешницей маленького рабочего столика. Ультратермостат располагается ещё ниже под столешницей большого рабочего стола, образуя с помощью гибких патрубков в виде силиконовых шлангов гидравлическую связку с обеими камерами
.
После этого «Захолаживающую гипотермическую камеру №1» отключали от «Ледового бункера» за ненадобностью.
По истечении пролонгации фиксированной гипотермии 15°С в течение 1 часа в «Стабилизирующей гипотермической камере №2», ультратермостат переводили в имеющийся у него режим нагрева, и приступали к постепенному согреванию животного циркулирующей водой, поступающей из ультратермостата в «Стабилизирующую гипотермическую камеру №2» и обратно.
Согревание крысы продолжали до достижения ректальной температуры 28°С. После чего «Стабилизирующую гипотермическую камеру №2» отключали от ультратермостата. При этом не проводили никаких реанимационных мероприятий за исключением поддержания ИВЛ по полуоткрытому контуру.
Затем столик с зафиксированным на нём животным вынимали из «Стабилизирующей гипотермической камеры №2» и, не выключая ИВЛ, проводили высушивание крысы тёплым воздухом от бытового фена. Интубационную трубку вынимали, иммобилизацию прекращали, а воздушное согревание продолжали ещё некоторое время. Срок наблюдения за животным составлял 3 дня [Рисунок 19].
.
Рисунок 19. Окончательное согревание крысы тёплым воздухом от бытового фена
.
БЫЛИ ИСПОЛЬЗОВАНЫ
.
Для генерации водяного льда использовали «Автоматический ледогенератор серии VA-IM-50 VIATTO» производительностью 50 кГ/24 час (Китай) [Рисунок 20].
.
Рисунок 20. Ледогенератор серии VA-IM-50 «VIATTO» с разработанным авторами автоматом подачи готового льда
.
В качестве ледового бункера-накопителя применяли пластиковую «Бочку для полива» объёмом 170 литров, покрытую теплоизолированным пористым каучуком [Рисунок 21].
.
Рисунок 21. «Ледовый бункер», изготовленный из пластиковой «Бочки для полива» объёмом 170 литров
.
Согревание крысы осуществляли при помощи лабораторного жидкостного термостата «MLW U2C» объёмом 4 литра с нагревателем 1.7 квт и с внутренней заводской трубкой-змеевиком для внешнего дополнительного контура теплообмена (ГДР) [Рисунок 22].
.
Рисунок 22. Лабораторный жидкостный термостат «MLW U2C» объёмом 4 литра с нагревателем 1.7 квт
.
Ларингоскопию и интубацию трахеи экспериментального животного осуществляли при помощи ларингоскопа для новорождённых в комплектации с самым малым прямым клином, расточенным под размеры ротоглотки крысы: «Ларингоскоп ЛЭМ-02/Л (неонотальный - рукоятка+2 клинка м.823» (Россия) [Рисунок 23].
.
Рисунок 23. Интубация трахеи экспериментального животного при помощи ларингоскопа для новорождённых в комплектации с самым малым прямым клином, расточенным под размеры ротоглотки крысы
.
Искусственную вентиляцию лёгких (ИВЛ) крысе проводили аппаратом для работы с грызунами «UGO BASILE 7025-30 Rodent Ventilator» (Италия) [Рисунок 24].
.
Рисунок 24. Аппарат ИВЛ для работы с грызунами «UGO BASILE 7025-30 Rodent Ventilator»
.
Анестезию крысе проводили аппаратом для анестезии мелких лабораторных животных «R540 RWD Life Science» (Китай) [Рисунок 25].
.
Рисунок 25. Аппарат для анестезии мелких лабораторных животных R540 RWD Life Science
.
ЭКГ крысы регистрировали на кардиографе: «Компьютерный электрокардиограф КРП-01 (система персонального дистанционного мониторирования пациента СПДМ-01-РД вариант исполнения КРП-01 с программой ПК-1 для Windows и Android)» (Россия) [Рисунок 26].
.
Рисунок 26. Регистрация ЭКГ крысы на кардиографе: «Компьютерный электрокардиограф КРП-01 (система персонального дистанционного мониторирования пациента СПДМ-01-РД вариант исполнения КРП-01 с программой ПК-1 для Windows и Android)»
.
Ректальную температуру измеряли при помощи USB электротермометра с калибровочной термопарой: «Датчик температуры DS18B20 водонепроницаемый длиной 3 метра» и «USB-термометр многоканальный RODOS-5Z» (Россия)
.
— Датчик температуры DS18B20 водонепроницаемый длиной 3 метра
.
Температуру в гипотермической рабочей камере измеряли при помощи USB электротермометра с калибровочной термопарой: «Датчик температуры DS18B20 водонепроницаемый длиной 3 метра» и «USB-термометр многоканальный RODOS-5Z» (Россия)
.
— USB термометр многоканальный RODOS-5NZ
.
Температуру в гипотермической стабилизационной камере измеряли при помощи USB электротермометра с калибровочной термопарой: «Датчик температуры DS18B20 водонепроницаемый длиной 3 метра» и «USB-термометр многоканальный RODOS-5Z» (Россия)
.
— Схема подключения датчиков DS18B20 к USB термометру многоканальному RODOS-5Z
.
Для мониторинга ЭКГ крысы, её ректальной температуры, температуры воды в двух гипотермических камерах, видеонаблюдения за состоянием животного во время всего эксперимента и за ходом самого эксперимента были задействованы три компьютера с операционной системой Windows, информация с которых отображалась на соответствующие три монитора [Рисунок 27].
.
Рисунок 27. Мониторинг ЭКГ крысы, её ректальной температуры, температуры воды в двух гипотермических камерах и видеонаблюдение за состоянием животного во время всего эксперимента и за ходом самого эксперимента
.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
.
В данном исследовании, посвящённом тестированию гипотермической установки, разработанной для моделирования гипотермии мелкого лабораторного животного и индуцирования гипобиоза, мы не использовали никаких медикаментозных воздействий и реанимационных мероприятий при достижении и пролонгации заданного значения температуры.
Перед началом охлаждения температура животного составляла 29,4°С. В качестве рабочей температуры были заданы 15°С, соответствующие холодовому наркозу крыс, необходимому для индуцирования у животного искусственного гипобиоза.
При форсированном охлаждении крысы ледяной водой 0°С, поступающей в рабочую камеру из ледового бункера, удалось получить глубину гипотермии 15°С через Х минут [Рисунок 28].
.
Рисунок 28. Форсированное охлаждение крысы до 15°С ледяной водой 0°С
.
Перед охлаждением частота сердечных сокращений (ЧСС) составляла 390 ударов в минуту. В начальной стадии охлаждения развивалась брадикардия до 296 в минуту, и к моменту гипотермии 15°С на Х минуте сердечные сокращения достигали Х ударов в минуту. При этом вплоть до 15°С с последующей пролонгацией гипотермии на этом уровне в течение одного часа, не наблюдалось ни аритмий типа бигеминии или тригеминии, ни фибрилляций.
В процессе согревания наблюдалось увеличение ЧСС до Х в минуту. При возвращении в область нормотермии о восстановлении сердечной деятельности с явной насосной функцией свидетельствовал естественный цвет радужной оболочки глаз. Отмечалось 100% выживание животных (Рисунок 29).
.
Рисунок 29. По истечении пролонгации фиксированной гипотермии 15°С в течение 1 часа и последующего согревания отмечалось 100% выживание животных
.
Итак. В 1980-годы на кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии Первого Московского государственного медицинского университета (ПМГМУ) им. И.М. Сеченова был совершён прорыв в области гипотермии целостного организма млекопитающего.
Был разработан уникальный способ подводного дыхания мелких лабораторных животных. Что позволило проводить эффективную гипотермию сразу всего целостного организма млекопитающего с последующим согреванием. Результаты тех исследований не потеряли актуальности и в настоящее время [19].
Кроме того, впервые в мировой экспериментальной практике был предложен метод принудительной (искусственной) конвекции в экспериментах по глубокой гипотермии целостного организма, основой которого являлось захолаживание лабораторного животного сразу по всей его поверхности (включая голову) проточной ледяной водой.
Благодаря принудительной (искусственной) конвекции, вызванной работой перекачивающего насоса ультратермостата, удалось значительно улучшить теплоотдачу по сравнению с общепринятым классическим охлаждением (согреванием) животного в погружной ванне с непроточной ледяной (тёплой) водой.
Таким образом, предлагаемая новая методика была основана на прошлых авторских оригинальных изысканиях [4; 5; 7]. Эффективное обратимое угнетение жизненно-важных функций мелкого млекопитающего захолаживанием вплоть до 15°С, пролонгация этого изначально заданного уровня гипотермии в течение одного часа с последующим восстановлением путём согревания животного до нормальных температур, может быть осуществлено на разработанной нами простой в изготовлении гипотермической установке. Которая в состоянии быть собрана в условиях любой биофизической лаборатории самими заинтересованными экспериментаторами [Рисунок 30].
.
Рисунок 30. Простая в обслуживании бюджетная гипотермическая установка в состоянии быть собрана в условиях любой биофизической лаборатории самими заинтересованными экспериментаторами
.
При этом конструкционные особенности данного лабораторного агрегата позволяют варьировать глубиной охлаждения во всём диапазоне околонулевых положительных температур вплоть до 0°С и пролонгировать полученную гипотермию. А благодаря возможному подбору низкотемпературных теплоносителей (незамерзающих при начальных отрицательных значениях), наличие которых представлено сегодня значительным разнообразием на рынке продаж, предоставляется возможность использовать околонулевой диапазон отрицательных температур, что открывает новые горизонты для последующих криоразработок.
.
.
___________________________________________________________
* * * * * * * * В ПРОДОЛЖЕНИЕ ТЕМЫ * * * * * * * *
___________________________________________________________
.
Был предложен оригинальный способ подводного применения стандартного полуоткрытого контура искусственной вентиляции легких (ИВЛ), что впервые позволило осуществить глубокую гипотермию мелких лабораторных животных (крыс), находящихся полностью в подводном положении в условиях продолжительного многочасового эксперимента.
.
.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
.
НАУЧНОЕ ОТКРЫТИЕ «КЛАТРАТНЫЙ АНАБИОЗ»
.
.