DENEY HAYVANLARININ FİZYOLOJİK ÖZELLİKLERİ Dr. S. Arzu Vardar Trakya Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji AD İÇERİK Fizyolojik özelliklerin araştırma öncesi değerlendirilmesi Fizyolojik özelliklerin monitorizasyonu Toplam kan miktarının fizyolojik önemi Enjeksiyon bölgesi ve o bölgelere yapılabilecek en fazla ilaç ya da madde hacmi Alınan ve çıkarılan sıvı miktarının fizyolojik önemi Türlere göre genel özellikler FIZYOLOJIK ÖZELLIKLERIN ARAŞTIRMA ÖNCESI DEĞERLENDIRILMESI Mutlaka bilimsel koşullarda yetiştirilmiş deney hayvanı kullanılmalıdır. •Böylece genetik ve çevresel olarak benzer özellikte hayvanlarla çalışılmış olur Hasta deney hayvanı belirlenmeli ve araştırma dışı bırakılmalıdır. cerrahi girişim öncesi hematolojik ve biyokimyasal değerlendirme bilinmelidir. Önemli Genel fizyolojik özelliklerin varyasyon gösterebileceği bilinmelidir. Veriler genel eğilimi temsil etmektedir. Sıçanların temel fizyolojik özellikleri (Baker et al. 1979-Weihe 1987) Yaşam Uzunluğu Ağırlık Erişkin 2-3,5 yıl Doğumda 5-6 g Erkek 300-800g Dişi 250-400o Tüylenme 9 gün Göz açılması 12-14 gün Kulak kanalının açılması 12-14 gün Testislerin inmesi 15-50gün Rektal ısı 38-39 C Kalp hızı 320-480 atım Kan basıncı Diastolik 60-90 mmHg Sistolik 75-120 mmHg Solunum hızı 85 -110 soluk/dk Tidal Volum 1.6 lt Günlük yiyecek ihtiyacı 5g/100g Günlük su ihtiyacı 8-10 ml/100g Günlük idrar çıkışı 5.5 ml/100g İdrar ozmolaritesi 1660 mOsm/kg Su İdrar pH 7,5-8,5 Plazma volümü 3,08-3,67 ml/100g Eritrosit 7-10 x 10 6 /mcl Farelerin temel fizyolojik özellikleri (Fox et al., 1984) Yaşam Uzunluğu Ağırlık Erişkin Genellikle Doğumda Erkek Dişi Hamilelik süresi Yavru sayısı Doğum ağırlığı Göz açılması Sütten kesme süresi Kalp hızı Kan basıncı Diastolik Sistolik Solunum hızı Tidal Volum Dakika volümü Eritrosit Pıhtılaşma zamanı PTT Protrombin zamanı 1-3 yıl 5-6 g 20-40g 18-35 g 21-22 gün 4-12 1,0-1,5 g 12-13 gün 21 gün 310-840 atım/dk 102-110 mmHg 133-160 mmHg 163 soluk/dk 0,18 (0,09-0,38) ml 24 (11-36) ml/dak 8,7-10,5 x 10 6 /mcl 2-10 dak 55-110 sn 7-19 sn Büyük deney hayvanlarının sıvı ve besin alımı, anestezi öncesi 8-12 saat önce kesilmelidir. Tavşan ve daha küçük deney hayvanlarının işlem öncesi aç bırakılması önerilmemektedir. FIZYOLOJIK ÖZELLIKLERIN MONITORIZASYONU Solunum sistemi: Solunum hızı Tidal volüm Mukozaların rengi Kardiyovasküler sistem: Kalp atım hızı ölçümü İnvaziv ya da noninvaziv kan basıncı ölçümü İnvazif olarak kalp işlevinin incelenmesi Çeşitli yöntemler kullanılabilir – Örn: Langendorff Yöntemi Sol ventrikül basınç gelişimi Kalp hızı Vücut sıcaklığı Küçük laboratuvar hayvanları anestezi sırasında çok hızlı ısı kaybetmektedir. Ortam sıcaklığı sabit tutulmalı ve ısıtıcı pedler kullanılmalıdır. Isı kontrol sistemi SOLUNUM ve KALP HIZI için; ilk bilinmesi gereken, insana oranla çok yüksek olduğu Türe göre değişir ancak hemen tamamında solunum ve kalp hızı insanın 3-4 katıdır. Sıçan Solunum hızı Kalp hızı 85 -110 soluk/dk 320-480 atım Fare Solunum hızı Kalp hızı 163 (150-250) soluk/dk 310-840 atım/dk Tavşan Solunum hızı Kalp hızı 32-65 soluk/dk 150-300 atım/dk Hamster Solunum sayısı Kalp hızı 74 (33-127) soluk/dk 280-412 atım /dk Kobay Solunum hızı Kalp hızı 42-104 soluk/dk 230-380 atım/dk Kan ve sıvı kayıpları fizyolojiyi etkiler Toplam kan miktarı özellikle deneyi planlarken bilinmelidir. Alınacak kan miktarı, türe, seçilen hayvanın yaşına ve beden büyüklüğüne göre belirlenir. Basitçe hayvan ağırlığının % 5-7’si olarak hesaplanabilir. TOPLAM KAN MİKTARI 250 gr’lık erişkin bir sıçan için, En az 250 x 5/100 = 12,5 ml En çok 250 x 7/100 = 17.5 ml KAN PARAMETRELERİ ve KRİTİK KAN ALMA MİKTARLARI (ml) Erişkin ortalama volüm Öldürülmeden alınabilecek en fazla volüm Sakrifikasyonda alınabilecek en fazla volüm Tür Hemoglobin Hematokrit g/dl Fare 10.2-16.6 32-54 1.5 0,3 1,0 Sıçan 11.1-18.0 36-52 15.0 1,5 10,0 Tavşan 9.9-19.3 30-53 150.0 20,0 100,0 Ayrıca kanın diğer fizyolojik özellikleri hakkında da bilgi sahibi olunmalıdır. En önemlisi hematokrit düzeyi Deney hayvanlarında eritrosit sayısı fazla ve htk yüksek olduğu için insanda olduğundan daha az serum elde edilir. ENJEKSİYON BÖLGESİ ve YAPILABİLECEK İLAÇ YA DA MADDE HACMİ Verilecek ilaç ya da madde hacmi fizyolojik dengeleri etkilememelidir. Maksimum sıvı hacmi ve enjeksiyon şekli iyi belirlenmeli. Deney hayvanına serum verilecekse, ense ya da sırt bölgesinden subkutan ve yavaş uygulanır. UYGUN ENJEKSİYON BÖLGELERİ VE VERİLEBİLECEK SIVI MİKTARLARI (ml) Tür Subkutan İntra-muskuler İntra-peritonal İntra-venöz İntra-dermal Fare 1-3 0.05 2-3 0,2 0.05 Sıçan 5-10 0.03 5-10 0,5 0.05 Tavşan 30-50 0.5-1.0 50-100 1-5 0.1 GÜNLÜK İDRAR MİKTARLARI Hayvanların sağlıklarını takip etmede en iyi ipucudur. En önemli nokta idrar ölçümünün güvenli yapılıp yapılmadığıdır. Bu amaçla idrar özel metabolik kafeslerde toplanabilir. Metabolik kafes GÜNLÜK TÜKETİLEN SU MİKTARI ve Fizyolojik Önemi Türe ve büyüklüğe göre farklıdır. Günlük su tüketimindeki azalma ya da artış hayvanın sağlığı konusunda şüphe duyulmasına neden olur. Ancak en önemli nokta şişelerin su akıtıp akıtmadığının iyice kontrol edilmesidir. İÇME SUYUNA MADDE KONACAK İSE İçme suyu + madde (dozun alındığından kesinlikle emin olmak gerekir) Genel bilgiler incelenmeli ve ya bir hafta önce ve sonrasında hayvanların içtikleri su miktarı ölçülmelidir. Verilen madde suyun tadını değiştirebilir. GÜNLÜK YEM TÜKETİMİ FİZYOLOJİYİ ETKİLER Tüketilen yem miktarı değişikliği sağlıksızlık göstergesidir. Bazı maddeler yem içine katılabilir. Tavşanlarda en iyi hiperkolesterolemi modeli yemlerine % 2 oranında kolesterol katılarak oluşturulur. DIŞKI ÖZELLİKLERİ DEĞİŞMİŞ İSE FİZYOPATOLOJİK DEĞİŞİM ??? Dışkı katı formda, çoğu pellet tarzındadır. Türlere göre renkleri farklı olabilir. Örn: Fare koyu kahve, tavşan yeşil. Dışkı sıvı forma dönerse hayvan gözetime alınmalı ve besinleri çok iyi kontrol edilmelidir. FİZYOLOJİK DEĞERLENDİRMEDE SİSTEMATİK ÖZELLİKLER DİKKATE ALINIR Tür bazında düşünme Soy bazında düşünme Her soy her çalışmaya uygun değilidir. Bazı soylarda kendiliğinden hastalık oluşur. SHR: Spontan hipertansiyon Çıplak fare (Nud mause): Timus yok DENEYSEL AMAÇLI OLARAK EN SIK KULLANILAN TÜRLERDEKİ FİZYOLOJİK ÖZELLİKLER Farelerin temel fizyolojik özellikleri (Fox et al., 1984) Yaşam Uzunluğu Ağırlık Erişkin Genellikle Doğumda Erkek Dişi Hamilelik süresi Yavru sayısı Doğum ağırlığı Göz açılması Sütten kesme süresi Kalp hızı Kan basıncı Diastolik Sistolik Solunum hızı Tidal Volum Dakika volümü Eritrosit Pıhtılaşma zamanı PTT Protrombin zamanı 1-3 yıl 5-6 g 20-40g 18-35 g 21-22 gün 4-12 1,0-1,5 g 12-13 gün 21 gün 310-840 atım/dk 102-110 mmHg 133-160 mmHg 163 soluk/dk 0,18 (0,09-0,38) ml 24 (11-36) ml/dak 8,7-10,5 x 10 6 /mcl 2-10 dak 55-110 sn 7-19 sn Sıçanların temel fizyolojik özellikleri (Baker et al. 1979-Weihe 1987) Yaşam Uzunluğu Ağırlık Erişkin 2-3,5 yıl Doğumda 5-6 g Erkek 300-800g Dişi 250-400o Tüylenme 9 gün Göz açılması 12-14 gün Kulak kanalının açılması 12-14 gün Testislerin inmesi 15-50gün Rektal ısı 38-39 C Kalp hızı 320-480 atım Kan basıncı Diastolik 60-90 mmHg Sistolik 75-120 mmHg Solunum hızı 85 -110 soluk/dk Tidal Volum 1.6 lt Günlük yiyecek ihtiyacı 5g/100g Günlük su ihtiyacı 8-10 ml/100g Günlük idrar çıkışı 5.5 ml/100g İdrar ozmolaritesi 1660 mOsm/kg Su İdrar pH 7,5-8,5 Plazma volümü 3,08-3,67 ml/100g Eritrosit 7-10 x 10 6 /mcl Tavşanların temel fizyolojik özellikleri (Harkness and Wagner; (1989); Williams, (1976); Weisbroth et al., (1974).) Yaşam Ağırlık 5-10 yıl Doğumda 30-100 g Erişkin 2,5-5 kg Büyüme hızı 15-20g/gün-8 haftaya kadar 100-150 g/hafta 26 hafta Hamilelik 31-32 gün Yavru sayısı 4-10 Vücut ısısı 38-40 C İskelet ağırlığı Total vücut ağırlığının % 7-8’i Kalp hızı 150-300 atım/dk Kan basıncı Diastolik 60-90 mmHg 90-130 mmHg Sistolik Kan volumü 45-75 ml/kg Solunum hızı 32-65 soluk/dk Tidal Volum 20 (4-6 ml/kg) ml Hct %30-50 Kobayın Temel Fizyolojik Yaşam Uzunluğu Ağırlık Doğum Kilosu Özellikleri Vücut Sıcaklığı Yaşam Süresi Noonan D. (1994) Besin Tüketimi Solunum hızı Kalp hızı Kan basıncı Kan volumü Tidal Volum Hb Dişi Erkek Diastolik Sistolik 5-10 yıl 900-1200 gr 700-900 gr 70-100 gr 37.2-39.5 4-5 yıl 6gr/100 gr/gün 42-104 soluk/dk 230-380 atım/dk 55-58 mmHg 80-94 mmHg 69-75 ml/kg 2.3-5.3 ml/kg 11-15 g/100 ml