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【摘 要】 基于该装置本身,为了达到充分利用动物模型模拟体力活动不足状态的目的,设计一种改良式新型装置,延长原有实验时间,拓展装置功能,同时方便新型实验的进行。“体力活动不足大鼠尾部悬吊装置(tail-suspended,TS)”模拟人体状态以便较准确的模拟体力活动不足的状态。本文就现有大鼠尾部悬吊装置做出改进并予以说明,对于新型装置的优点及实验应用的全面性开展相关综述。
【关键词】 体力活动不足 生理学 模型
【Abstract】 Based on characteristics of itself, to make full use of the animal model of simulated insufficient physical activity status, design an improved new device, extend the time of the original experiment, expanding device function, but also convenient for more new experiments. "Insufficient physical activity in the rat tail suspension device (tail - suspended, TS)", ordering to simulate the human condition more accurate simulation of insufficient physical activity. The existing rat tail suspension device make improvements and, for the advantage of the new device to carry out the experiment of comprehensive develop related were reviewed.
【Key Words】 Lack of physical activity; Physiology ; Models
1 项目概要
1.1 研究对象
“体力活动不足”已被WHO公认为人类健康第四大杀手,如久病卧床的患者、久坐上班族。我们若能准确地模拟出体力活动不足人群的肌肉及心肺功能的状态,将为这一健康难题产生积极的推动作用。现代生活方式改变,人们的体力活动水平及能量需求降低,静坐时间远远超过站立时间。为更好地理解研究静坐少动人群的生理状态变化,本装置以静坐少动人群为研究对象。
1.2 研究背景
18世纪,医生就意识到长时间坐着不动与全身健康存在着一定的关系,直到体力活动不足与慢性疾病风险具有高度相关性的公布,体力活动不足才真正引起大众的重视,研究致力于在前人研究的基础下,推陈出新,改变当代研究中应用的最早期动物模型(如图4),建立一种大鼠尾部悬吊新型动物模型。
1.3 研究目的与意义
研究改进Morey-Holton和Wronski的大鼠尾部悬吊装置,该方法是模拟失重影响的实验方法之一,但前人试验时间一般仅能维持数周,由于悬吊时间长,大鼠尾部软组织严重损伤。我们对装置进行改进,目的建立一种能模拟长期失重影响的大鼠模型。悬吊组大鼠整体机能与对照组相似,用于对长期失重生理影响进行研究。
2 项目实施的主要内容
2.1 研究过程
2.1.1 提出构想,查阅大量相关文献资料,进行团队讨论与早期构型设计,并进行早期的草图制作。
2.1.2 查阅解剖学及生理学知识,探讨原有大鼠尾部悬吊装置优缺点,进行了装置修改与设计,寻求材料工程专业人员协助进行材料的选择与构思指导,希望在后期能够打破原有装置的局限性。
2.1.3 完成最终设计,进行对照,总结研究过程经验与不足并明确改良装置的优缺点。
2.2 该装置为四个部分
2.2.1 饲养结构:悬吊式鼠笼,最终设计规格:380x325x180mm,盖体采用不锈钢网盖结构;聚丙烯(PP)塑料笼盒,使装置本身兼顾稳定性更加轻便。(如图1)
2.2.2 连动结构
(1)圆形不锈钢轨道,增加活动范围,根据要求改变轨道形状,同时采用阻力较小的材料。
(2)悬吊绳保护套设计,改变传统的悬吊绳与大鼠尾部直接接触缠绕设计,在尾部加之医用脱脂棉及医用纱布制成的轻便保护套,减轻了悬吊绳与大鼠尾部直接摩擦。
(3)选用不锈钢掛环,便于连接固定结构,且材质轻便,减轻大鼠悬吊压力。(如图2)
2.2.3 固定结构:吊架和连接装置,选用轻质、光滑的纳米合成材料。
2.2.4 底板结构:防滑易清洁的底板,由金属网及亚克力材质抽屉组成,有利于大鼠的活动,同时不利大鼠前爪抓握,减少因为抓握而产生附加重力,对大鼠尾部产生更大的应力。
3 项目取得成果展示及说明
结果讨论:
(1)尾部悬吊大鼠仅利用其前肢移动的方式,改良装置偶尔发生尾部表皮损伤,但实验结束时,尾部能保持完整。
(2)本模型属于实验用器材领域,适合各方开展大鼠模拟失重研究,笼体成正方体,侧面为半透明聚丙烯塑料,笼底为表面覆盖金属网的亚克力抽屉,方便清洁等优点。
4 项目存在的问题及建议
通过大家的努力,我们解决了模型实验设计难题,咨询了生物力学老师和模型制作相关技术人员,并在指导老师的帮助下对设计构想进行了修改,在设计整体模型方案的过程中,不断学习、采集意见,至今,这份设计方案依然不尽完美,还需要很长一段时间内共同修改。 5 小结
在为期近一年的研究,我们对专业知识、团队讨论研究、开展医学实验模型设计的步骤安排有了进一步的理解。通过这一研究,对专业知识运用、将早期构想转化为实践技能有着重要意义,得到了项目指导老师、广大同学的热心帮助,若是没有大家的帮助,我们很难顺利完成整个研究,在此致以感谢。
参考文献
[1]陈杰,一种模拟失重影响的大鼠尾部悬吊模型[J],空间科学学报,1993-7-2(02)
[2]张广良,方岩,马进,等.四周尾部悬吊致大鼠立位耐力不良[J].现代生物医学进展,2016-01-20
[3]李琦,基于大鼠尾部悬吊实验的三维有限元模型建立与分析[J],技术与方法-数字化医学-基础医学,2009-09-24(39)
[4]付重建,郁冰冰,杨连甲,等.尾悬吊大鼠骨和骨髓中骨钙素的变化[J].航天医学与医学工程,2005,16(4):260-263.
[5]常惠,尾部悬吊大鼠心肌细胞凋亡易感性升高的机制[J],2013-5-1
[6]卢锦东,谢平金.骨质疏松大鼠造模法研究进展[J].辽宁中医药大学学报,2015-05-06,14:37
[7]杨扬,尾吊大鼠恢复负荷后肌萎缩和骨丢失的差异响应[J].成都医学院学报,2015-04-28
[8]任宁涛,张恒,李洁,雷伟,等.模拟失重对雄性大鼠背根神经节尼氏小体形态和胶质细胞源性神经营养因子的影响[J].解放军医学院学报,2015-02-04
[9]Society for Maternal-Fetal Medicine. ACOG Practice Bulletin No.144: Multifetal gestations: twin, triplet, and higher-order multifetal pregnancies [J]. Obstet Gy-necol, 2014,123(5): 1118-1132.
[10]Ohshima H, Mukai C,Bone metabolism in human space flight and bed rest study [J]. Clin Calcium, 2008, 18(9): 1245-1253
[11]Tsuji H,Cawthorn C,Ecarot B. Abnormal modulation of serum osteocalcin by dietary phosphate and 1,25-di-hydroxyvitamin D3 in the hypophosphatemic mouse[J].Bone Miner Res,2013,11( 9) : 1234-1240.
作者简介:宋思琦(1995—),女,漢族,河北唐山市人,大学本科,单位:成都体育学院运动人体科学专业,运动人体科学。
【关键词】 体力活动不足 生理学 模型
【Abstract】 Based on characteristics of itself, to make full use of the animal model of simulated insufficient physical activity status, design an improved new device, extend the time of the original experiment, expanding device function, but also convenient for more new experiments. "Insufficient physical activity in the rat tail suspension device (tail - suspended, TS)", ordering to simulate the human condition more accurate simulation of insufficient physical activity. The existing rat tail suspension device make improvements and, for the advantage of the new device to carry out the experiment of comprehensive develop related were reviewed.
【Key Words】 Lack of physical activity; Physiology ; Models
1 项目概要
1.1 研究对象
“体力活动不足”已被WHO公认为人类健康第四大杀手,如久病卧床的患者、久坐上班族。我们若能准确地模拟出体力活动不足人群的肌肉及心肺功能的状态,将为这一健康难题产生积极的推动作用。现代生活方式改变,人们的体力活动水平及能量需求降低,静坐时间远远超过站立时间。为更好地理解研究静坐少动人群的生理状态变化,本装置以静坐少动人群为研究对象。
1.2 研究背景
18世纪,医生就意识到长时间坐着不动与全身健康存在着一定的关系,直到体力活动不足与慢性疾病风险具有高度相关性的公布,体力活动不足才真正引起大众的重视,研究致力于在前人研究的基础下,推陈出新,改变当代研究中应用的最早期动物模型(如图4),建立一种大鼠尾部悬吊新型动物模型。
1.3 研究目的与意义
研究改进Morey-Holton和Wronski的大鼠尾部悬吊装置,该方法是模拟失重影响的实验方法之一,但前人试验时间一般仅能维持数周,由于悬吊时间长,大鼠尾部软组织严重损伤。我们对装置进行改进,目的建立一种能模拟长期失重影响的大鼠模型。悬吊组大鼠整体机能与对照组相似,用于对长期失重生理影响进行研究。
2 项目实施的主要内容
2.1 研究过程
2.1.1 提出构想,查阅大量相关文献资料,进行团队讨论与早期构型设计,并进行早期的草图制作。
2.1.2 查阅解剖学及生理学知识,探讨原有大鼠尾部悬吊装置优缺点,进行了装置修改与设计,寻求材料工程专业人员协助进行材料的选择与构思指导,希望在后期能够打破原有装置的局限性。
2.1.3 完成最终设计,进行对照,总结研究过程经验与不足并明确改良装置的优缺点。
2.2 该装置为四个部分
2.2.1 饲养结构:悬吊式鼠笼,最终设计规格:380x325x180mm,盖体采用不锈钢网盖结构;聚丙烯(PP)塑料笼盒,使装置本身兼顾稳定性更加轻便。(如图1)
2.2.2 连动结构
(1)圆形不锈钢轨道,增加活动范围,根据要求改变轨道形状,同时采用阻力较小的材料。
(2)悬吊绳保护套设计,改变传统的悬吊绳与大鼠尾部直接接触缠绕设计,在尾部加之医用脱脂棉及医用纱布制成的轻便保护套,减轻了悬吊绳与大鼠尾部直接摩擦。
(3)选用不锈钢掛环,便于连接固定结构,且材质轻便,减轻大鼠悬吊压力。(如图2)
2.2.3 固定结构:吊架和连接装置,选用轻质、光滑的纳米合成材料。
2.2.4 底板结构:防滑易清洁的底板,由金属网及亚克力材质抽屉组成,有利于大鼠的活动,同时不利大鼠前爪抓握,减少因为抓握而产生附加重力,对大鼠尾部产生更大的应力。
3 项目取得成果展示及说明
结果讨论:
(1)尾部悬吊大鼠仅利用其前肢移动的方式,改良装置偶尔发生尾部表皮损伤,但实验结束时,尾部能保持完整。
(2)本模型属于实验用器材领域,适合各方开展大鼠模拟失重研究,笼体成正方体,侧面为半透明聚丙烯塑料,笼底为表面覆盖金属网的亚克力抽屉,方便清洁等优点。
4 项目存在的问题及建议
通过大家的努力,我们解决了模型实验设计难题,咨询了生物力学老师和模型制作相关技术人员,并在指导老师的帮助下对设计构想进行了修改,在设计整体模型方案的过程中,不断学习、采集意见,至今,这份设计方案依然不尽完美,还需要很长一段时间内共同修改。 5 小结
在为期近一年的研究,我们对专业知识、团队讨论研究、开展医学实验模型设计的步骤安排有了进一步的理解。通过这一研究,对专业知识运用、将早期构想转化为实践技能有着重要意义,得到了项目指导老师、广大同学的热心帮助,若是没有大家的帮助,我们很难顺利完成整个研究,在此致以感谢。
参考文献
[1]陈杰,一种模拟失重影响的大鼠尾部悬吊模型[J],空间科学学报,1993-7-2(02)
[2]张广良,方岩,马进,等.四周尾部悬吊致大鼠立位耐力不良[J].现代生物医学进展,2016-01-20
[3]李琦,基于大鼠尾部悬吊实验的三维有限元模型建立与分析[J],技术与方法-数字化医学-基础医学,2009-09-24(39)
[4]付重建,郁冰冰,杨连甲,等.尾悬吊大鼠骨和骨髓中骨钙素的变化[J].航天医学与医学工程,2005,16(4):260-263.
[5]常惠,尾部悬吊大鼠心肌细胞凋亡易感性升高的机制[J],2013-5-1
[6]卢锦东,谢平金.骨质疏松大鼠造模法研究进展[J].辽宁中医药大学学报,2015-05-06,14:37
[7]杨扬,尾吊大鼠恢复负荷后肌萎缩和骨丢失的差异响应[J].成都医学院学报,2015-04-28
[8]任宁涛,张恒,李洁,雷伟,等.模拟失重对雄性大鼠背根神经节尼氏小体形态和胶质细胞源性神经营养因子的影响[J].解放军医学院学报,2015-02-04
[9]Society for Maternal-Fetal Medicine. ACOG Practice Bulletin No.144: Multifetal gestations: twin, triplet, and higher-order multifetal pregnancies [J]. Obstet Gy-necol, 2014,123(5): 1118-1132.
[10]Ohshima H, Mukai C,Bone metabolism in human space flight and bed rest study [J]. Clin Calcium, 2008, 18(9): 1245-1253
[11]Tsuji H,Cawthorn C,Ecarot B. Abnormal modulation of serum osteocalcin by dietary phosphate and 1,25-di-hydroxyvitamin D3 in the hypophosphatemic mouse[J].Bone Miner Res,2013,11( 9) : 1234-1240.
作者简介:宋思琦(1995—),女,漢族,河北唐山市人,大学本科,单位:成都体育学院运动人体科学专业,运动人体科学。