Лабораторные животные.
Эксперименты на животных проводятся во многих сферах научных исследований:
медицинские, военные, космические, тестировании новых препаратов, косметика,
бытовая химия, промышленные соединения, в образовании. В целом в мире в
экспериментах задействованы более 100 млн. лабораторных животных в год.
Результаты исследований именно на животных имеют решающее значение для
заполнения пробелов в знаниях о здоровье и болезнях как человека, так и
животных. Ряд исследований на животных привели к значимым результатам для
диагностики и лечения заболеваний людей.
Эксперимент с использованием лабораторных животных и других живых объектов
является одним из ведущих методов познания в современной медицине,
фармакологии, ветеринарии, биологии. Качество лабораторных животных во
многом определяет результат эксперимента. Постоянно возрастают требования к
качеству лабораторных животных. Поэтому важнейшей задачей лабораторного
животноводства является организация их производства и содержания,
обеспечивающих необходимое качество и стандартность животных. Проведение
экспериментов на живых объектах должно обеспечивать эффективное
использование животных в научных целях, уменьшение их количества,
соблюдение принципов гуманного обращения.
Морские свинки.
Морская свинка - это спокойное, миролюбивое животное, удобное для проведения
многих экспериментов.
Морская свинка одомашнена инками в Южной Америке. В 16 веке завезена
испанцами в Европу (отсюда название заморская свинка, позже измененное на
морскую свинку).
Выведено много пород морских свинок, в основном декоративные породы,
различающихся размерами тела, окраской, длинной и типом шерстяного покрова.
Длина тела чаще всего 25 – 35 см, хвост отсутствует, висячие уши, широкая тупая
морда. Взрослый самец морской свинки весит 1000—1500 г, а самка — 800—1200
г. Природная окраска коричневато-сероватая, с более светлым брюшком, окраска
может варьировать от вида к виду. Продолжительность жизни морской свинки, по
сравнению с другими животными, составляет от 4 до 8 лет, при должном
содержании. Уже в возрасте 1,5 – 2 месяцев эти грызуны достигают половой
зрелости, хотя физиологическая зрелость наступает несколько позже (примерно в 3
месяца). После спаривания, спустя 60 – 70 дней рождаются 3- 5 детенышей с
наиболее развитым головным мозгом, так как констатируется высокая степень
морфологического и биохимического развития коры и других участков головного
мозга. При рождении, детеныши морской свинки с первых дней могут
самостоятельно находить пищу и питаться, но параллельно питаются молоком
матери (период лактации самки 28 – 35 дней).
Морская свинка (Cavia porcellus) является одним из самых универсальных
модельных объектов, применяемых в биологии и экспериментальной медицине. Ее
используют как базовую модель для изучения болезни Меллера – Барлова (цинги),
так как организм морской свинки утратил способность осуществлять синтез
витамина С. Поэтому полученные данные с высокой точностью можно
экстраполировать на человека. Морская свинка – классический модельный объект
при изучении развития аллергических реакций разного характера. Анафилаксии у
этих животных проявляются по механизму аналогичному для организма человека.
Некоторые инфекционные заболевания, к примеру дизентерия и колибактериоз,
связанные с поражением желудочно–кишечного тракта логичнее проводить именно
на морских свинках, в виду того, что их микрофлора резко отличается от
микрофлоры других лабораторных грызунов. При экспериментальном введении
штамма вирусов, с целью его культивирования некоторым грызунам, необходимо
прибегать к сложным методам инвазии – интрацеребрально, перорально и др., этим
можно навредить животному и сильно стрессировать его. Наряду с этим морской
свинке достаточно внутрикожно (в лапку) ввести необходимый штамм, это
позволит не причинять животному стресс и сильную боль. Система комплимента
этих грызунов имеет колоссальную активность на ряду со всеми млекопитающими,
поэтому именно их сыворотку используют для частного получения сухого
комплимента, который используют в лабораторной диагностике некоторых
венерических заболеваний. Эритроциты морской свинки тоже являются одним из
незаменимых компонентов в диагностике вируса гриппа путем постановки реакции
гемагглютинации («склеивание» эритроцитов путем прочного связывания между
его рецептором(антителом) на поверхности и антигеном вируса). Организме этих
грызунов лишь на 1,2% подвержен возникновению спонтанных и индуцированных
новообразований. Этому способствует очень высокие концентрации ферментаингибитора опухолей – аспарагиназы.
Морская свинка очень чувствительна к разного рода антибиотикам, в силу
сходства иммунной системы грызуна и человека, можно установить, будет ли
препарат вызывать аллергическую реакцию у человека. Органы морских свинок,
используют в физиологических и фармацевтических исследованиях (слюнная
железа морских свинок богата индукторами регенерации тканей, клетки красного
костного мозг – «станция кроветворения», на данный момент наиболее
культивируемые клетки системы крови). Морская свинка – донор уникальных
компонентов системы крови и незаменимый объект используемый на
доклинических испытаниях многих антибиотиков.
Крысы.
Лабораторная крыса была выведена из серой крысы (Rattus norvegicus).
Крысы - социальные животные, они избегают открытые пространства и
используют мочевые метки для маркировки территории. Обоняние и слух у них
развиты сильно, при этом крысы особо чувствительны к ультразвуку; дневное
зрение - слабое, но у некоторых пигментированных линий при неярком свете
зрение достаточно острое. Активность крыс повышается в ночные часы. Молодые
животные очень любопытны и часто устраивают социальные игры.
Область использования: токсикологические исследования, изучение вопросов
питания, стандартизация гормональных препаратов, различные исследования, а
также изучение опухолей и инфекционных заболеваний.
Самая знаменитая аутбредная линия крыс – Wistar, от которых произошло
большинство современных линий лабораторных крыс. На данный момент крысы
Вистар являются наиболее популярными крысами в лабораторных исследованиях.
Они характеризуются широкой головой, длинными ушами и имеют длину хвоста,
которая всегда короче длины тела. Масса тела взрослого животного 200 — 400 г;
Возраст полового созревания: 60 — 70 дней; Длительность беременности 21 — 23
дня; Количество особей в помете 6 — 12.
Область использования: токсикологические исследования, изучение вопросов
питания, стандартизация гормональных препаратов, различные исследования, а
также изучение опухолей и инфекционных заболеваний.
Мыши.
Лабораторные мыши (Mus musculus L.) происходят от серой домовой мыши,
которая принадлежит к отряду грызунов (Rodentia), семейству мышевидных
(Muridae).
В качестве лабораторных животных, мыши наиболее часто используются в
лабораторной
практике.
Лабораторные мыши используются для проведения бактериологических,
токсикологических, мутагенных и канцерогенных исследований, в стандартизации
гормональных препаратов, вакцин и сывороток, а также в различных генетических
и
молекулярно-биологических
исследованиях.
Мыши обладают чрезвычайно высоким обменом веществ, высокой
интенсивностью
роста
и
развития,
малым
размером
тела.
Мыши отличаются большой плодовитостью, непродолжительным сроком
беременности, способностью выкармливать свое потомство в короткие сроки.
Содержание грызунов.
Грызунов следует содержать при температуре от 20°С до 24°С. При групповом
содержании температура в клетках со сплошным дном чаще бывает выше
комнатной, и даже при хорошо работающей вентиляции может превышать ее на
6°С. Материал для строительства гнезд и домики позволяют животным
самостоятельно контролировать микроклимат. Особое внимание следует уделять
поддержанию температуры в барьерных системах и там, где содержатся животные,
лишенные шерстного покрова. Относительная влажность в помещениях для
содержания грызунов должна поддерживаться в диапазоне от 45% до 65%.
Так как грызуны очень чувствительны к ультразвуку и используют его для
общения, необходимо свести к минимуму посторонние звуковые сигналы в данном
диапазоне. Ультразвук (свыше 20 кГц), издаваемый лабораторным оборудованием,
в том числе капающими кранами, колесиками тележек и компьютерными
мониторами, может стать причиной аномального поведения и нарушений
репродуктивного цикла у животных. Рекомендуется периодически измерять
уровень шума в помещениях для содержания животных в широком диапазоне
частот и в течение длительного времени. Социальные животные должны
содержаться постоянными и гармоничными группами. Следует избегать
нарушения стабильных и гармоничных групп, так как это может вызвать очень
сильный стресс у животных.
Клетки и материалы, используемые для обогащения среды, должны позволять
животным проявлять нормальное поведение и снижать вероятность возникновения
конфликтных ситуаций.
Подстил и материалы для создания гнезд, а также укрытия - важные компоненты
среды обитания грызунов, используемых для разведения, поддержания колонии
или в эксперименте. Они должны присутствовать в клетке постоянно, за
исключением случаев, когда это противоречит ветеринарным соображениям или
нарушает благосостояние животных.
Кролики.
Кролик является широко распространенным лабораторным животным для медикобиологических исследований, и, используются, как биологическая тест-система для
изучения различных заболеваний человека и животных, как генетических, так и
приобретенных.Существует более 40 пород кроликов, но для научных целей
используются следующие породы кроликов: Новозеландский, Американский
голландец, Калифорнийский и Фламандский гигант. В России в лабораторной
практике чаще всего используется кролики породы шиншилла (советская
шиншилла), за рубежом – новозеландский белый кролик.
Область использования: кролики чрезвычайно широко используются в медикобиологических экспериментах. Они являются прекрасной моделью для
физиологических, токсикологических и фармакологических исследований.
Кролики незаменимы при производстве и контроле вакцин и сывороток, при
проведении проверок на бешенство. Кролики самые чувствительные животные к
токсинам стафилококков. Применяются для проверок активности гормональных
препаратов, являются классическим объектом для изучения функций яичников. В
онкологии используются как модель в изучении ряда опухолей (карцинома БроунПирса, дегтярного рака кожи). Широко используются в бактериологических и
иммунологических
исследованиях.
Условия содержания.
В природных условиях кролики (Oryctolagus cuniculi) живут колониями. При
содержании в неволе им необходимо предоставлять достаточно пространства с
обогащенной средой, нехватка которого может привести к утрате нормальной
двигательной активности и возникновению скелетных аномалий. Кроликов следует
содержать при температуре от 15°С до 21°С. Температура в ограждениях со
сплошным дном, где содержится группа кроликов, чаще всего бывает выше
комнатной и даже при хорошо работающей системе вентиляции может превышать
ее на 6°С. Материал для строения гнезд и/или домики дают животным
возможность самостоятельно контролировать микроклимат. Особое внимание
следует уделять показаниям температуры в барьерных системах. Молодых
кроликов и самок следует содержать гармоничными группами. Одиночное
содержание допустимо, если его причинами являются благосостояние животного
или ветеринарные соображения. Взрослые некастрированные самцы могут
проявлять территориальную агрессию, поэтому их не следует держать вместе с
другими некастрированными самцами. В тех случаях, когда невозможно групповое
содержание, животные должны находиться как можно ближе друг к другу, в
пределах видимости.
Подходящими материалами для обогащения среды обитания кроликов являются
грубые корма, блоки сена или палочки для жевания, а также конструкции,
позволяющие укрыться. В напольных загонах для группового содержания следует
предусмотреть размещение разделительных барьеров и сооружений-укрытий,
позволяющих животным наблюдать оттуда. При разведении кроликов следует
обеспечивать гнездовым материалом и родильными ящиками.
Кошки.
Домашняя кошка произошла от африканской дикой кошки (Felis silvestris libyca),
ведущей одиночный образ жизни. В отличие от своего предка домашняя кошка
легко
обучается
социальному
поведению.
Хорошее социальное взаимодействие с человеком способствует созданию
темперамента, подходящего для использования животного в исследованиях.
Однако кошкам не свойственна доминантная иерархия, и у них отсутствуют
механизмы постконфликтного примирения, поэтому формирование социальных
отношений может вызывать у них стресс. Визуальные признаки стресса у кошек
не
так
очевидны,
как
у
собак.
Так как кошкам свойственна территориальность и привязанность к
определенному месту обитания, переселение является для них стрессом. Кошки
прекрасно лазают, поэтому они активно используют возвышения (например,
полки) как места для наблюдения, а в случае группового содержания - как места,
где можно побыть в отдалении от сородичей. Кошек можно содержать в широком
диапазоне температур, если это не влияет на их благосостояние. В случаях когда
необходим точный контроль температуры в эксперименте, то рекомендуемым
является
диапазон
от
15°С
до
21°С.
Поскольку котята, не достигшие десятидневного возраста, имеют ограниченные
способности терморегуляции, для них следует предусмотреть дополнительный
местный подогрев. В связи с тем, что кошки переносят колебания относительной
влажности окружающей среды без каких-либо побочных эффектов, требований к
ее значениям не предусмотрено. Допускается содержание кошек в условиях
естественного освещения, однако если светлая часть суток обеспечивается
искусственным светом, то ее продолжительность должна составлять 10-12 часов.
При полном отсутствии естественного освещения следует обеспечить слабый
уровень ночного освещения (5-10 люкс), чтобы дать кошкам возможность
поддерживать зрительные способности, принимая во внимание характерное для
них
рефлекторное
вздрагивание
(startle
reflex).
Самки и стерилизованные животные в большинстве своем социальны и их, как
правило, содержат группами до 12 особей. Тем не менее при составлении групп
из двух и более кошек следует внимательно наблюдать за индивидуальной
совместимостью особей. Следует соблюдать особую осторожность при
перегруппировании кошек, добавлении в группу новой особи, при содержании в
группе некастрированных котов или при содержании кошек большими группами.
Для кошек, в норме содержащихся в группе, индивидуальное содержание может
стать значительным стрессирующим фактором, поэтому их не следует содержать
поодиночке более чем 24 часа подряд без достаточных на то оснований со
стороны
ветеринарии
и
благосостояния.
Кошек, постоянно проявляющих агрессию по отношению к другим кошкам,
следует содержать отдельно только в том случае, если им не подобран
совместимый компаньон. Уровень социального стресса у всех содержащихся
попарно или в группах животных следует оценивать, как минимум, один раз в
неделю, используя принятую поведенческую и/или физиологическую систему
учета уровня стресса. Особое значение это имеет для некастрированных котов.
Допустимо индивидуальное содержание кошек с котятами до четырехнедельного
возраста и кошек в последние две декады беременности. В течение этого времени
для самок, ранее содержащихся в группе, следует предусмотреть возможность
доступа к своим "согруппникам", например, путем соединения ограждений для
окота
с
ограждением
для
группового
содержания.
На развитие социального поведения у кошек большое влияние оказывает
социальный опыт, полученный в возрасте от 2 до 8 недель, поэтому крайне важно,
чтобы в течение этого периода животные имели социальные контакты, например,
со своими однопометниками, а также с человеком, и привыкали к особенностям
окружающей среды, с которыми им придется сталкиваться впоследствии.
Ежедневный контакт с человеком (приручение) в течение этой чувствительной
стадии развития является предпосылкой к социальному поведению взрослой
кошки. Было показано, что большое значение имеет даже короткий период
приручения в первый же день после рождения, поскольку новорожденные
животные уже могут реагировать на запахи и тактильную стимуляцию.
Ежедневно всем кошкам следует выделять время для игры и общения с
человеком, а также дополнительное время для регулярного ухода за собой.
Особое внимание следует уделять социальному обогащению среды обитания
кошек, содержащихся одиночно, путем предоставления им дополнительных
возможностей контакта с человеком.
Собаки.
В настоящее время известно свыше 600 пород собак.
Для обычных нужд экспериментальной лаборатории довольно часто используются
различные помеси от скрещивания нескольких пород собак, например дворняжки.
Однако в ряде исследований могут проводиться опыты на восточноевропейских
(немецких) овчарках, русских европейских лайках, среднеазиатских овчарках,
южнорусских овчарках и таксах.
С целью стандартизации собак, используемых в экспериментальных целях, была
выведена для лабораторных нужд порода бигль (английская гончая).
Бигль — собаки относительно небольших размеров с массой тела 10—20 кг,
которые характеризуются спокойным нравом, выносливостью. Они имеют
короткую шерсть, легко переносят пребывание в клетках, хорошо размножаются,
устойчивы к шумовому фактору и другим стрессовым воздействиям, оказывающим
неблагоприятное действие на собак других пород. У них редко выявляются
врожденные пороки.
Использование собак в эксперименте.
В лабораторной практике используют инбредных и неинбредных биглей, на
которых проводят исследования по самым разнообразным аспектам
экспериментальной медицины (хирургии и трансплантологии, фармакологии и
токсикологии, иммунологии и физиологии и т.д.). В Чехословакии выведены две
линии таких собак. Собаки линии А имеют массу 15—20 кг, они предназначены
для исследований, связанных с хирургическими вмешательствами; собаки линии К
массой 10—15 кг используются для исследований в области физиологии и
фармакологии. Производство биглей обходится дорого, их используют лишь в
случаях, требующих максимальной точности. В Англии до 70 % экспериментов на
собаках выполнены на биглях, однако у нас в стране они еще не получили
распространения. Установлено, что у биглей показатели кислотно-щелочного
равновесия указывают на уменьшенное содержание в крови щелочных резервов по
сравнению с собаками других пород; активность лактатдегидрогеназы крови выше,
чем у человека.
Из чистопородных собак в последние годы все чаще используются в научном
эксперименте боксеры. Боксеры — сильные и выносливые собаки средних
размеров с короткой шерстью. Собаки этой породы чувствительны к лимфоме,
эмоциональному стрессу, деформациям позвоночного столба, дессиминированной
лимфосаркоме (она напоминает болезнь Ходжкина). Грануломатозный колит
возникает у боксеров в возрасте от двух месяцев до двух лет (как у самок, так и
самцов) и рассматривается, как модель болезни Уиппла и болезни Крона,
поскольку имеет с ними общие патогенетические механизмы.
Нелающая собака — одна из древних пород собак, родиной которых является
африканское Конго. Это небольшие собаки массой около 30 кг, имеющие шерсть
светлокоричневого цвета. Характерная особенность этой породы собак —
наследственная гемолитическая анемия, вызванная дефицитом ряда ферментов.
Заболевание проявляется в возрасте от 4 до 7 месяцев. Продолжительность жизни
собак этой породы около 3 лет.
Следует иметь в виду, что чистопородные и линейные собаки требуют более
тщательного ухода, чем нелинейные, многие из них хуже переносят хронические
опыты. Многолетняя практика экспериментальной биологии и медицины
показывает, что реактивность нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой систем,
органов пищеварения, дыхания и выделения собаки на изменения внешней среды и
воздействия фармакологических агентов во многом напоминает реактивность
человеческого организма. Все это позволяет широко использовать собак для
выяснения разнообразных вопросов физиологии, фармакологии и патофизиологии.
Для биологических и физиологических исследований в научных лабораториях
лучше всего использовать выносливых, неприхотливых к пище, физически хорошо
развитых собак.
Предназначенные для научных опытов собаки обязательно должны пройти
необходимый карантин, ветеринарный осмотр, им необходимо сделать
профилактические прививки против бешенства и дегельминтизацию.
Собака является классическим биологическим объектом для изучения физиологии
и токсикологии центральной нервной системы и высшей нервной деятельности с
помощью метода условных рефлексов (выработка секреторных и двигательных
временных связей) и электроэнцефалографии, для изучения функций опорнодвигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы, пищеварения, выделения и
др. Велико значение опытов на собаках как высокоорганизованных животных по
изучению влияния на организм различных факторов внешней среды:
ионизирующего излучения, пребывания в космических кораблях и спутниках,
голодания и т. д. Собака наиболее подходит для воспроизведения длительных
хронических опытов.
Для изучения вопросов трансплантации органов собаки в большинстве случаев
оказываются более выгодными и более выносливыми, чем кошки, обезьяны,
свиньи и лабораторные грызуны.
Собак легко интубировать. Они относительно легко переносят оперативные
вмешательства и выживают после сложных оперативных вмешательств.
Самые разнообразные эксперименты проводят на собаках при решении ряда
научных вопросов и для обучения студентов по биологии, хирургии, физиологии,
патофизиологии, фармакологии, токсикологии и другим дисциплинам.
Большинство применяемых в настоящее время лекарственных веществ прошли
фармакологические исследования на собаках по выявлению их влияния на
центральную нервную систему, органы пищеварения, выделения и т.д.
Собаки являются ценными лабораторными животными для наложения фистул
внутренних органов, воспроизведения различных неинфекционных заболеваний.
Собак также используют для воспроизведения ряда инфекционных заболеваний
(бешенство, лейшманиозы, трипанозомозы, пироплазмоз собак). Щенятам легко
прививают корь, коклюш, лептоспирозы, чуму собак. Собаки используются для
моделирования острого панкреатита, глистных инвазий, заболеваний печени и
почек.
Для онкологов должны представлять особый интерес сведения о том, что
клинические и морфологические признаки рака молочной и поджелудочной желез
у человека и собак весьма близки. Спонтанные гемобластозы собак являются
удобной моделью для экспериментальной оценки противоопухолевой терапии.
Условия содержания.
В связи с существованием высокого риска агрессии собак следует содержать
только в социально гармоничных группах. Собак можно содержать в широком
диапазоне температур без ущерба для их благосостояния. В случаях, когда
необходим точный контроль температуры, рекомендуемым является диапазон от
15°С
до
21°С.
Щенки до десятидневного возраста обладают ограниченными способностями к
терморегуляции, поэтому следует предусмотреть локальный подогрев места
щенения. Собак приемлемо постоянно содержать в условиях естественного
освещения.
Если светлая часть суток обеспечивается искусственным освещением, то ее
продолжительность
должна
составлять
10-12
часов.
В случаях, когда естественное освещение полностью отсутствует, следует
обеспечить слабый уровень ночного освещения (5-10 люкс), чтобы дать собакам
возможность поддерживать зрительные способности, и принимая во внимание
характерное
для
них
рефлекторное
вздрагивание
(startle
reflex).
Известно, что шум, издаваемый стаями собак, может быть настолько сильным,
что причиняет вред людям и может повлиять на состояние здоровья и
физиологию самих собак. По этой причине важно предусмотреть меры снижения
уровня шума в помещениях для содержания собак. Этого можно достигнуть, если
при планировании помещения для содержания собак принять во внимание их
поведенческие нужды. Большая часть шума производится самими собаками,
другими его источниками могут быть процедуры по уходу и звуки, проникающие
извне. В связи с этим стоит, насколько возможно, ограничивать любой шум,
способный стимулировать лай собак. Проникновение внешних шумов можно
снизить за счет правильно выбранного места для строительства помещения для
содержания собаки соответствующего архитектурного дизайна. Уровень шума,
возникающий внутри помещений, может быть снижен путем применения
звукопоглощающих материалов и конструкций.
Индивидуальное содержание собак даже в течение короткого промежутка
времени может вызвать у них серьезный стресс. Поэтому их не следует содержать
поодиночке более чем 4 часа подряд без достаточных на то оснований со стороны
ветеринарии и с точки зрения благосостояния животных. Решение о возможности
одиночного содержания собак в экспериментальных целях более 4 часов должно
приниматься после консультации с персоналом по уходу за животными и
ответственным лицом, наделенным консультативными полномочиями по
вопросам
благополучия
животных.