[實(shí)用新型]用于研究人類呼吸系統(tǒng)疾病的魚類體外膜交換呼吸系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922482952.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN211607875U
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭茜;趙曉赟;陳冬艷;王慧泉;王子琦;張國(guó)新;馮雪;魏翼彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開大學(xué);天津市胸科醫(yī)院
• 主分類號(hào): A01K61/10
• 分類號(hào): A01K61/10;A01K63/00;A01K63/04
• 代理公司: 天津市科航尚博專利代理事務(wù)所(普通合伙) 12234
• 代理人: 劉希望

本發(fā)明公開了一種用于研究人類呼吸系統(tǒng)疾病的魚類體外膜交換呼吸系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、膜交換系統(tǒng)、飼養(yǎng)缸和多種氣源；所述膜交換系統(tǒng)包括交換倉(cāng)和交換膜；所述交換膜置于預(yù)混合水的交換倉(cāng)中；所述多種氣源與交換膜進(jìn)氣口相連通；交換膜膜內(nèi)為氣腔，膜外為預(yù)混合水；所述交換倉(cāng)中飼養(yǎng)液通過(guò)管道與多個(gè)飼養(yǎng)缸進(jìn)水口相連通；所述多種氣源上設(shè)有多種傳感器和控制閥；控制系統(tǒng)分別與多種傳感器和控制閥電連接。本發(fā)明通過(guò)控制系統(tǒng)的精確控制，調(diào)節(jié)喂養(yǎng)斑馬魚飼養(yǎng)液中酸堿度和各氣體溶解度，進(jìn)行物質(zhì)組分的精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)，維持斑馬魚的特定穩(wěn)態(tài)環(huán)境，檢測(cè)記錄，模擬建立人類在低氧血癥、高氧血癥、低碳酸血癥、高碳酸血癥等呼吸疾病下病理生理學(xué)研究數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于研究人類呼吸系統(tǒng)疾病的魚類體外膜交換呼吸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人口老齡化的發(fā)展、環(huán)境污染的加劇、煙草泛濫、藥物和毒物的濫用、呼吸系統(tǒng)傳染病的肆虐等，由于呼吸系統(tǒng)疾病、其他相關(guān)系統(tǒng)疾病導(dǎo)致的呼吸系統(tǒng)異常的發(fā)病率呈逐年上升的趨勢(shì)，累積患者數(shù)量也迅速增加，慢性呼吸疾病的患者比例和數(shù)量均在迅速增長(zhǎng)，呼吸慢病死亡率已位居世界疾病死因排行的第三位，醫(yī)療負(fù)擔(dān)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)日益嚴(yán)重。

由于誘發(fā)性動(dòng)物模型與臨床試驗(yàn)相比，具有更強(qiáng)的操控性、直觀性及易于重復(fù)的優(yōu)點(diǎn)，能更精準(zhǔn)的從解剖形態(tài)學(xué)、組織病理學(xué)、基因和分子生物學(xué)等多角度研究呼吸系統(tǒng)疾病。所以，尋求一種簡(jiǎn)易、穩(wěn)定，更接近人類發(fā)病特征的動(dòng)物模型迫在眉睫。

斑馬魚基因組與人類基因組吻合度87％，具有高度同源性，作為模式生物的優(yōu)勢(shì)很突出，用斑馬魚復(fù)制的疾病模型在人類疾病研究中起重要作用。斑馬魚作為一個(gè)模式動(dòng)物，因其胚胎體外受精、體外發(fā)育，胚體透明、易于觀察，繁殖量大、生長(zhǎng)速度快、樣本充足等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，受到眾多研究領(lǐng)域的科學(xué)家的青睞。在國(guó)際上，斑馬魚模式生物的使用正逐漸拓展和深入到生命體的多種系統(tǒng)(神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等)的發(fā)育、功能和疾病的研究中，并已應(yīng)用于小分子化合物的大規(guī)模新藥篩選。斑馬魚顯微操作簡(jiǎn)單，已經(jīng)具備成熟的基因過(guò)表達(dá)和抑制表達(dá)的策略。各器官和系統(tǒng)發(fā)生發(fā)育過(guò)程相似，其許多突變體和人類基因突變產(chǎn)生的表現(xiàn)型相似。因此斑馬魚可用于建立基因功能研究、人類疾病基因型/表型的研究、以重大疾病治療為目標(biāo)的藥物篩選和鑒定的動(dòng)物模型。

由于魚類用鰓進(jìn)行氣體交換，沒(méi)有像人類一樣的呼吸系統(tǒng)，故在呼吸疾病研究領(lǐng)域的應(yīng)用寥寥無(wú)幾，導(dǎo)致斑馬魚至今還無(wú)法廣泛用于呼吸系統(tǒng)疾病的研究。如果能夠改變斑馬魚養(yǎng)殖液中的O2分壓、CO2分壓或者H+濃度、HCO3—濃度，則也可相應(yīng)改變斑馬魚體內(nèi)的O2、CO2分壓或者H+、HCO3—濃度，模擬實(shí)現(xiàn)諸如高氧、缺氧、高CO2、低CO2、高碳酸血癥等人類呼吸系統(tǒng)疾病的病理生理學(xué)過(guò)程。這相當(dāng)于給斑馬魚構(gòu)建了一個(gè)體外的人工膜肺，因此也可以利用斑馬魚構(gòu)建各種呼吸系統(tǒng)的疾病模型并進(jìn)行相應(yīng)研究了。

所以，建立一種能利用斑馬魚造模來(lái)模擬人類呼吸疾病的設(shè)備，并具有智能度高、操作簡(jiǎn)單、使用方便，非專業(yè)人士也能短期掌握等特點(diǎn)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。當(dāng)然，該裝置并不局限于斑馬魚的研究，如有需要，其它水生動(dòng)植物也同樣可以在該系統(tǒng)提供的特定環(huán)境中飼養(yǎng)，并開展相關(guān)的科學(xué)研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述所存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種不改變魚類生理解剖結(jié)構(gòu)，改變斑馬魚飼養(yǎng)液中的O₂分壓、CO₂分壓、N₂分壓、H⁺濃度和HCO₃^—濃度，調(diào)節(jié)喂養(yǎng)斑馬魚飼養(yǎng)液中酸堿度和各氣體氣體濃度，進(jìn)行飼養(yǎng)液物質(zhì)組分的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，維持斑馬魚的特定穩(wěn)態(tài)環(huán)境，檢測(cè)記錄，模擬建立人類在低氧血癥、高氧血癥、低碳酸血癥、高碳酸血癥等呼吸疾病下病理生理學(xué)研究數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過(guò)與臨床實(shí)驗(yàn)相比，具有更強(qiáng)操控性、直觀性和易于重復(fù)性的誘發(fā)性動(dòng)物模型，來(lái)更精準(zhǔn)地從解剖形態(tài)學(xué)、組織病理學(xué)、基因和分子生物學(xué)等多角度研究呼吸系統(tǒng)疾病，簡(jiǎn)易、穩(wěn)定，更接近人類發(fā)病特征的的魚類體外膜交換呼吸系統(tǒng)。