ایجاد مدل حیوانی هیپوکسی

بروزرسانی مطلب در تاریخ: آبان ماه ۱۴۰۱

القای مدل بیماری هیپوکسی در حیوانات آزمایشگاهی یکی از انواع القای مدل های بیماری حیوانی میباشد که به بررسی بیماری هیپوکسی، عدم تعادل اکسیژن، علل و درمان این بیماری میپردازد. ایجاد مدلهای بیماری یکی از روش های پر اهمیت در آزمایشگاه پژوهش های حیوانات آزمایشگاهی میباشد.

هیپوکسی چیست؟

مدل حیوانی هیپوکسی از نظر کمی به اندام، بافت و حتی نوع سلول مربوط می شود. حالت هیپوکسیک نشان دهنده عدم تعادل اکسیژن و به خطر افتادن عملکرد پایه بافت است. عدم تعادل اکسیژن می تواند ناشی از کمبود اکسیژن یا تقاضای بیش از حد اکسیژن باشد. عملکرد پایه به معنای انجام اعمال طبیعی اندام های بدن یا سلول ها مانند ضربان عضله قلب یا پتانسیل عمل نورون ها است.

هیپوکسی می تواند گذرا، حاد یا مزمن باشد. شرایط هیپوکسیک با کمبود مداوم اکسیژن رخ می دهد. بافت‌های مختلف بدن تحمل و نیازهای اکسیژن متفاوتی دارند. به طور متوسط، بافت‌ها در حالت استراحت از ۵ تا ۶ میلی‌لیتر O2 در هر دسی لیتر خون استفاده می‌کنند. هیپوکسی را می‌توان به‌عنوان سناریویی تعریف کرد که بافت این مقدار اکسیژن را دریافت نکند. هیپوکسی به عنوان بخشی از آسیب شناسی بسیاری از بیماری ها، مانند ایسکمی، بررسی می شود.

هیپوکسی حاد و متوسط می تواند در طول تکثیر طبیعی سلول و گسترش بافت رخ دهد، در حالی که هیپوکسی شدید و مزمن می تواند در بسیاری از شرایط پاتولوژیک که معمولاً شامل سرطان، بیماری های قلبی عروقی و ایسکمی است، رخ دهد.

نحوه القای مدل حیوانی هیپوکسی

برای القای مدل های حیوانی هیپوکسی، رت های نر جوان از نژاد Sprague-Dawley درون قفس های پلاستیکی شفاف به مدت ۷ روز نگهداری می شوند. داخل این محفظه ها محیطی تحت فشار طبیعی جوی و FiO2 کاهش یافته با استفاده از ژنراتور هیپوکسی ایجاد می شود. FiO2 به درصد یا کسر اکسیژن موجود در یک مخلوط گاز اشاره دارد. هوای اتاق دارای ۲۱٪ اکسیژن است.

لوله ای از ژنراتور به سمت محفظه های بسته حرکت می کند و سوراخ هایی در بالای قفس ها ایجاد می شود که اجازه خروج CO2 را می هد. FiO2 به تدریج از ۲۱ به ۹ درصد کاهش می یابد و PaO2 حاصل اندازه گیری می شود. PaO2، فشار نسبی اکسیژن شریانی است که تنها با فشار اکسیژن استنشاقی (PIO2)، PaCO2 و ساختار ریه ها تعیین می شود.

برای دریافت مشاوره رایگان در مورد القای انواع مدل های حیوانی  با هیستوژنوتک تماس بگیرید

محیط FiO2 در محفظه با استفاده از دستگاه های اندازه گیری اکسیژن مرتبا سنجش می شود. نرخ جریان مولد هیپوکسی مناسب برای دستیابی به سطح FiO2 مورد نظر باید قبل از قرار دادن حیوانات در اتاقک ها تعیین شود. میزان جریان مولد هیپوکسی معمولاً بین ۰.۵ تا ۰.۷۵ لیتر O2 در دقیقه برای هر قفس مناسب است.

نحوه ایجاد مدل هیپوکسی in-vitro در کشت سلولی

تکثیر و زنده ماندنی سلولی در شرایط هیپوکسیک بسته به نوع سلول بسیار متفاوت است. بنابراین، باید تعداد سلول ها طوری را تنظیم نمود تا از میزان سلول ها و پروتئین های کافی برای آزمایش ها مطمئن بود.

در یک آزمایش استاندارد کشت سلولی، سلول‌ها در انکوباتورهایی نگهداری می‌شوند که داری شرایط پایدار زیر هستند:

• دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد
• غلظت ۲۱ درصد حجمی O2 غنی‌شده با ۵ درصد CO2
• رطوبت حاصل از تبخیر آب

درصد حجمی اکسیژن در انکوباتور به دلیل فشار نسبی CO2 و بخار آب به ۱۸.۶٪ (۱۳۲.۵ میلی متر جیوه) می رسد. بنابراین، ۱۸.۶٪ O2 و فشار نسبی آن در انکوباتور به عنوان استاندارد در نظر گرفته می شود. برای القا مدل هیپوکسی in-vitro از دو روش کلی می توان استفاده کرد:

• استفاده از دارو ها و ترکیبات شیمیایی برای ایجاد شرایط هیپوکسیک در محیط کشت

• استفاده از محفظه های مخصوص ایجاد هیپوکسی در محیط کشت

استفاده از دارو ها برای ایجاد مدل هیپوکسی in-vitro

با استفاده از دارو هایی نظیر دفروکسامین مزیلات (DFO) و ترکیباتی مثل کلرید کبالت می توان شرایط هیپوکسیک را در محیط کشت تقلید نمود.

این روش به دلیل ارزان و سریع بودن از محبوبیت بالایی در بین محققین برخوردار است. استفاده از این داروها به آزمایشگر اجازه می دهد تا ظرف یا فلاسک کشت را چندین بار بدون تأثیر بر “شرایط هیپوکسیک” باز کند. استفاده از این دارو ها یا ترکیبات شیمیایی بسته نوع و رده سلولی دارد. برای به دست آوردن دوز بهینه این دارو ها و ترکیبات می توان از تست MTT استفاده نمود.

مطلب پیشنهادی: روش انجام آزمایش MTT

تائید مدل هیپوکسی در محیط های کشت

در طول هیپوکسی، فاکتور HIF تثبیت می‌شود و ژن‌های مختلفی مانند ژن‌هایی که در رگ‌زایی یا انتقال اکسیژن دخیل هستند را تنظیم می‌کند. تثبیت این پروتئین یکی از مشخصه های هیپوکسی است، بنابراین تشخیص HIF به طور معمول برای غربالگری هیپوکسی استفاده می شود. برای سنجش فاکتور HIF (HIF-1α) می توان از تست وسترن بلات استفاده نمود.

⭐ مطلب پیشنهادی: تکنیک وسترن بلات ⭐

استفاده از محفظه های مخصوص ایجاد هیپوکسی در محیط کشت

مدل هیپوکسی in-vitro معمولا در یک محفظه هیپوباریک که اساس آن کاهش فشار جزئی اکسیژن (pO2) در فشار معمولی اتمسفر است، ایجاد می شود این محفظه ها از جنبه هایی مشابه محفظه های القای مدل هیپوکسی در مدل حیوانی است ولی با توجه به اینکه در انکوباتور استفاده می شود از لحاظ اندازه کوچکتر است.

با این حال، همه انواع آزمایش‌ها را نمی‌توان با استفاده از محفظه های هیپوکسی انجام داد، زیرا با هر بار باز و بسته شدن درب، اکسیژن دوباره وارد محفظه می‌شود و در نتیجه هیپوکسی را کاهش می‌دهد که این عامل بر برخی سلول ها تاثیر می گذارد. راه حل این مساله استفاده از انکوباتور های بزرگ هیپوکسی است.

برای اطلاع از انواع آنتی بادی های موجود
و دریافت مشاوره رایگان در مورد مسیر های سیگنالینگ انواع آنتی بادی ها 
با ما تماس بگیرید
۰۲۱۶۶۱۲۱۹۸۸ 

هیپوکسی و تاثیر آن بر عملکرد های مغز و سایر ارگان ها

زمانی که اکسیژن رسانی به شدت کاهش یابد، عملکرد اندام ها به مرور کاهش می یابد. علائم هیپوکسی متوسط شامل بیقراری، سردرد و گیجی است. در موارد شدید، آسیب مغزی و کما ممکن است رخ دهد و اگر به سرعت درمان نشود ممکن است منجر به مرگ شود.

استفاده از انواع مدل های هیپوکسی برای تعیین اثرات هیپوکسی بر عملکرد مغز و آزمایش فرضیه ها در مورد مکانیسم های زمینه ای عملکرد آن ضروری است. هر دو مدل in vitro و in vitro هیپوکسی با محدود کردن میزان اکسیژن و یا اختلال در توانایی بافت ها در استفاده از اکسیژن ایجاد می شوند.

اختلال در تامین اکسیژن مغز باعث تغییرات متابولیکی قابل توجهی در سلول های عصبی و غیر عصبی می شود. هیپوکسی ابتدا به تغییر سریع در ترکیب لیپیدی غشاء و اختلال فعالیت های آنزیمی و سپس به تغییرات طولانی مدت شامل بیان ژن و تغییر سطح سنتز پروتئین ها منجر می شود.

جهت مطالعه دیگر مدلهای حیوانی دیگر روی مطالب زیر کلیک کنید

انتشار انتقال دهنده های عصبی به هیپوکسی حساس اند. در هیپوکسی انتشار استیل کولین کاهش می یابد و انتشار دوپامین و گلوتامات تسریع می شود. کاهش استیل کولین باعث اختلال در عملکرد ذهنی می شود، در حالی که آزادسازی بیش از حد دوپامین و گلوتامات به سلول ها آسیب می رساند. به نظر می رسد تغییرات اساسی در هموستاز کلسیم، به ویژه توانایی میتوکندری ها برای حفظ کلسیم، زمینه ساز این کمبودها است. هیپوکسی اغلب به عنوان عامل اصلی منجر به اختلال شناختی، تشنج و سایر ناتوانی های عصبی می شوند.

مطالب مرتبط: ایجاد مدل تومور سرطانی – ایجاد مدل صرع – ایجاد مدل آسیب نخاعی
خدمات مرتبط: پژوهش و مطالعه بروی حیوانات آزمایشگاهی – ایجاد انواع مدل های حیوانی