Статья: Обзор подходов к моделированию расстройств аутистического спектра у животных и изучение эффективности моделей в биомедицинских исследованиях (обзор проблемы) (2024)

Цель работы — изучить реабсорбцию белков в почках озерных лягушек (Pelophylax ridibundus) при гиперволемии, дегидратации и действии аргинин-вазотоцина (АВТ), антидиуретического гормона амфибий. Использовали методы иммуногистохимии, конфокальной микроскопии и автоматизированного анализа флуоресцентных сигналов. На фиксированных препаратах почек регистрировали свечение в проксимальных канальцах рецептора эндоцитоза мегалина и введенных белков — лизоцима и зеленого флуоресцентного белка (GFP). Рассчитывали интенсивность сигналов, число флуоресцентных канальцев и эндоцитозных везикул, а также процент колокализации белков с мегалином. Дегидратация и инъекции АВТ приводили, как правило, к снижению показателей реабсорбции. Данные сопоставлены со сходными эффектами гипернатриемии, а также с показателями крови и функции почек, продемонстрированными ранее у лягушек в аналогичных экспериментальных условиях. Можно полагать, что у лягушек увеличение концентрации осмотически активных веществ в крови и первичной моче, а также уменьшение скорости клубочковой фильтрации приводит к снижению захвата и скорости внутриклеточного транспорта белков в клетках проксимальных канальцев.

Интенсивность исследований и применения природного биологически активного вещества муцина улиток в фармакологии и косметологии сегодня позволяет говорить о его масштабной отраслевой потребности в ближайшем будущем. В связи с этим актуальна разработка высокопроизводительных методов получения улиточной слизи, предполагающих многократную экстракцию секрета на протяжении жизни моллюска без причинения вреда его физиологическому состоянию. В работе предложен и исследован способ нетравмирующего воздействия на моллюсков, позволяющий стимулировать секреторную функцию животных и повысить производительность получения муцина. На примере улиток вида Helix pomatia с помощью разработанного и изготовленного опытного образца устройства для получения муцина в лабораторных условиях подтверждена возможность применения пульсирующего светодиодного излучения в видимом диапазоне спектра в качестве нетравмирующего воздействия, повышающего производительность получения секрета. Установлен наиболее эффективный режим светового воздействия. Показана эффективность сочетания пульсирующего светового воздействия с другим нетравмирующим фактором — механическим воздействием текстуры опорной поверхности на ногу моллюска. Приведены фото, иллюстрирующие основные конструктивные и исполнительные узлы (корпус, крышка-шасси, плата контроллера, светодиодный светильник, опорная пластина с ребристой поверхностью) экспериментального устройства для получения муцина.

Для обеспечения комфортного содержания лабораторных яванских макак, которые играют важную роль в доклинических исследованиях, необходимо уделить внимание нескольким ключевым аспектам. Важно обеспечить подходящее для данного вида животных размещение, устанавливать и контролировать оптимальные параметры микроклимата мест содержания, составлять сбалансированный по необходимым нутриентам рацион кормления, подбирать и предоставлять различные виды среды обогащения, а также учитывать особенности репродуктивной системы для успешного воспроизводства животных и получения здорового потомства.

Поиск публикаций выполняли в базах данных PubMed и Google Scholar. В обзор включали публикации, доступные для поиска на 09.07.2024 г. В результате настоящего обзора были обозначены и обобщены данные литературы по лабораторным яванским макакам, которые описывают условия размещения животных; допустимые параметры микроклимата в местах содержания (температура, влажность, кратность воздухообмена, освещенность и цикл освещения); предоставление различных видов обогащения среды; характерное поведение макак в популяции; особенности репродуктивной системы самцов и самок; половое поведение животных в период садки, включая оптимальный период для их спаривания; период беременности и родов; особенности макак в уходе за потомством. При анализе данных литературы были собраны основные рекомендации по содержанию яванских макак с учетом всех зоотехнических потребностей при их размещении и воспроизводстве.

Доклиническую оценку специфической активности инфузионных растворов проводят на крупных лабораторных животных, использование которых в скрининговых исследованиях затруднено в связи с большими материальными и временными затратами. В настоящее время коллективом авторов (Шперлинг И. А. и др.) разработана модель острой кровопотери на крысах, в которой критериями специфической активности инфузионных растворов рассматриваются расчетные показатели: приведенный ударный объем крови (ПУдОК) и показатель эффективности инфузии (ПЭИ). Данные показатели рассматриваются в качестве косвенных аналогов ударного объема сердца — основного показателя функции сердечной деятельности. Динамика данных показателей позволяет комплексно оценить эффективность механизмов поддержания гемодинамики при острой кровопотере и ее восполнении в скрининговых исследованиях на мелких лабораторных животных. В связи с этим проведено исследование с целью определения возможности использования приведенного ударного объема крови и показателя эффективности инфузии в качестве критериев оценки специфической активности инфузионных растворов на модели острой кровопотери у крупных лабораторных животных. Содержание животных и все манипуляции с ними одобрены локальным этическим комитетом. У наркотизированных (внутримышечно золетил 100; ингаляционно изофлуран) самцов свиней (массой около 50 кг) проводили эксфузию крови через яремную вену в объеме 45–50% объема циркулирующей крови (ОЦК) (исходя из ОЦК, равного 7% массы животного) со скоростью 50 мл/мин до установления стойкой артериальной гипотензии. Далее животные были распределены на 2 группы по 10 особей: контрольную (без инфузии) и опытную (восполнение ОЦК реополиглюкином, который вводили в яремную вену через 15 мин после окончания эксфузии крови). В динамике эксперимента регистрировали частоту сердечных сокращений (ЧСС) и среднее артериальное давление (АДср), проводили ЭхоКГ, измерение ударного объема (УО) крови, рассчитывали ПУдОК и ПЭИ. Статистический анализ полученных данных выполняли с помощью программного обеспечения Statistica 10.0. Сравнительный анализ позволил установить тесную корреляционную связь между исследуемыми показателями гемодинамики (ПУдОК и ПЭИ) и УО, измеренным с помощью ЭхоКГ. На основе полученных результатов дополнительно разработаны прогностические признаки благоприятного и неблагоприятного течения периода острой кровопотери. Рассмотренные в настоящем исследовании расчетные показатели (ПУдОК и ПЭИ) являются корректными индексами, отражающими гемодинамику при острой кровопотере и эффективность ее компенсации вливанием инфузионных растворов. Данные показатели не требуют фактического подтверждения УО крови, являющегося одним из ключевых показателей эффективности деятельности сердца, и могут быть использованы в экспериментах по оценке специфической активности инфузионных растворов на модели острой кровопотери у крупных лабораторных животных, в частности, свиней.

Гематологический анализ, или общий анализ крови, направленный на оценку качественного и количественного состава крови позволяет учитывать широкий спектр показателей. Это один из наиболее простых и часто используемых анализов, позволяющий осуществить мониторинг здоровья лабораторных животных, а также оценивать ход эксперимента. С его помощью можно получить характеристику всех форменных элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов, оценить их процентное соотношение, форму и вид, обнаружить патологические формы клеток, клеток-предшественников или различные включения. Данный вид анализа может указать на ранние изменения состояния здоровья организма, определить такие состояния, как анемия/полицитемия, тромбоцитопения/тромбоцитоз и лейкопения/лейкоцитоз, которые могут быть симптомами какого-либо заболевания или выступать в качестве самостоятельных патологий. Именно поэтому в каждом научном центре необходимо иметь референтные интервалы гематологических показателей крови здоровых лабораторных животных, учитывающие критические преаналитические, аналитические и постаналитические особенности. Целью данной работы являлось установление референтных интервалов гематологических показателей крови как самцов, так и самок мышей, песчанок, хомяков, крыс, морских свинок и кроликов, как широко используемых тест-систем в биомедицинских исследованиях. Возраст всех животных соответствовал диапазону половой зрелости, в исследование были включены самцы и небеременные и нерожавшие самки без учета фазы менструального цикла. Данные, используемые в работе, были получены от интактных животных за временной период январь—июнь 2024 г. в АО «НПО «ДОМ ФАРМАЦИИ». Вся работа была поделена на два этапа: оценка показателей на гематологическом анализаторе и подсчет лейкоцитарной формулы в ходе микроскопического анализа. В цельной крови животных посредством гематологического анализатора регистрировали такие показатели, как общее число эритроцитов, гематокрит, концентрация гемоглобина, средний объем эритроцитов в общем объеме пробы, среднее содержание гемоглобина в эритроците, средняя концентрация гемоглобина в эритроците, общее число тромбоцитов, общее число лейкоцитов, число лимфоцитов и гранулоцитов. При подсчете лейкоцитарной формулы регистрировались такие показатели, как содержание палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов, эозинофилов, моноцитов, базофилов и лимфоцитов. При сравнении полученных интервалов с референтными значениями из источников литературы было показано, что в целом диапазоны рассматриваемых показателей схожи, но присутствуют и различия. Наибольшие различия были связаны с количеством эритроцитов, тромбоцитов, моноцитов, лимфоцитов, нейтрофилов и концентрацией гемоглобина. Референтные интервалы, рассчитанные в ходе исследования, могут быть полезным инструментом мониторинга состояния здоровья лабораторных животных в ходе проведения доклинических экспериментов.

Мочекаменная болезнь (уролитиаз) характеризуется образованием минерализованных конкрементов в мочевыводящих путях и является одним из самых распространенных заболеваний современного человека. Физико-химические реакции, составляющие основу патогенеза формирования камней, а также роль регулирующих молекул в данном процессе до конца не изучены, что затрудняет разработку эффективных лекарственных препаратов для лечения и профилактики данной патологии и в то же время обусловливает актуальность исследования возможных моделей уролитиаза на лабораторных животных. В данной работе представлены результаты моделирования мочекаменной болезни у самцов крыс и кроликов при помощи введения этиленгликоля (ЭГ) с питьевой водой. ЭГ обладает литогенным действием, поскольку в результате его метаболизма синтезируется большое количество оксалат-ионов, которые, соединяясь с ионами кальция в моче, образуют нерастворимые соли. Возможность формирования патологии исследовали в следующих режимах дозирования индуктора: введение крысам 1% ЭГ в течение 28 дней (n=20) и 1,5% ЭГ в течение 9 дней (n=20); кроликам 1,5% ЭГ в течение 28 дней (n=16) и 4% ЭГ в течение 13 дней (n=16). В рамках данной работы у всех экспериментальных животных регистрировали потребление воды, массу тела, проводили ежедневное клиническое наблюдение, в сыворотке крови оценивали уровень альбумина, общего белка, кальция, фосфора, мочевины, креатинина, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы, щелочной фосфатазы и лактатдегидрогеназы, в пробах мочи исследовали содержание кристаллов, креатинина, мочевины, белка и кальция. Почки крыс и кроликов подвергались гистологическому исследованию. На основании полученных данных проведена оценка эффективности формирования уролитиаза у крыс и кроликов в исследованных режимах, по результатам которой наиболее удачным признано введение 1% ЭГ крысам в течение 28 дней. При необходимости использовать кроликов в качестве тест-системы следует помнить о слабой выраженности отклонений лабораторных параметров от физиологической нормы.

Катехол-О-метилтрансфераза (KОМТ) является одним из основных ферментов млекопитающих, участвующих в метаболизме катехоламинов, таких как дофамин, норадреналин. Процесс метаболизма катехоламинов важен для регуляции нормального функционирования нервной системы, включая эмоции и реакции на стресс. Участие KОМТ в функционировании нервной системы делает животных с инактивированным геном comt удобной моделью для изучения психических расстройств. С помощью CRISPR/Cas9-технологии была создана новая линия мышей с нокаутом гена comt. Измерение концентрации нейромедиаторов и их метаболитов в стриатуме и префронтальной коре у мышей с нокаутом гена comt и мышей дикого типа проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием внутреннего стандарта 2,3-дигидроксибензойной кислоты, не встречающейся в нативной ткани, в концентрации 100 нг/мл. У гомозиготных мышей с нокаутом гена comt наблюдалось отсутствие гомованилиновой кислоты — конечного продукта метаболизма дофамина в префронтальной коре и стриатуме, в то время как уровень промежуточного продукта 3,4-дигидроксифенилуксусной кислоты был выше. Уровень норадреналина в префронтальной коре оказался выше, тогда как в стриатуме достоверных различий между нокаутными мышами и мышами дикого типа не обнаружено. Несмотря на соответствующие изменения в метаболитах катехоламинов, концентрации серотонина и дофамина значительно не различались между группами мышей с нокаутом гена comt и мышей дикого типа.