Ученые иногда в шутку называют лабораторных крыс и мышей «младшими научными сотрудниками». Хотя какие тут шутки? Число открытий, которые совершены при участии этих грызунов, вряд ли поддается подсчету. Причин, по которым зверьки заняли столь важное место в науке, немало. Они не только плодовиты и неприхотливы в содержании, но и по своим генетическим характеристикам очень похожи на людей — некоторые гормоны у крысы и человека имеют сходство до 80 процентов. К тому же непродолжительный срок их жизни позволяет за достаточно короткий период получить информацию о том, как те или иные факторы отражаются на нескольких поколениях. Экспериментальные исследования на грызунах проводятся и у нас в стране. Корреспондент «Р» отправилась в Институт физиологии НАН и узнала, как там мелкие зверьки, ставшие символом приближающегося Нового года, помогают нашим ученым в их нелегком деле.
Более половины всех нынешних лабораторных линий крыс произошло от первой популяции. Кстати, род вивария НАН ведется с 1962 года.
В Институте физиологии НАН используются крысы линии Вистар — это симпатичные альбиносы с широкой головой, длинными ушами, они имеют длину хвоста всегда меньше длины тела. Наши ученые работают с собственной разводкой вивария, но следует понимать, что этой линии грызунов уже больше ста лет — впервые для использования сугубо в биологических и медицинских исследованиях они были выведены в 1906 году Вистаровским институтом в Филадельфии (Пенсильвания). По сути, это была первая в истории науки линия крыс, выведенная в качестве модельного организма: в то время лаборатории использовали преимущественно домовых мышей. Более половины всех нынешних лабораторных линий крыс произошло от первой популяции. Кстати, род вивария НАН ведется с 1962 года.
На данный момент именно крысы Вистар считаются наиболее популярными в лабораторных исследованиях, ведь эти животные специально адаптированы под условия хронических и острых экспериментов — в сфере токсикологии, изучения вопросов питания, онкологии, гематологии, проблем старения, тератологии, инфекционных заболеваний и других.
Кстати, эксперименты на животных позволяют провести не только лабораторные, но и морфологические исследования (т.е. исследования тканей органов под микроскопом). Но важно при этом понимать: у нас все опыты на крысах проводятся согласно правилам биоэтики.
— Ход всех исследований рассматривается и утверждается на комиссии по биоэтике института, — поясняет заведующая многопрофильной диагностической лабораторией Елена Калиновская.
Грызуны на особой диете
Питание матери до и во время беременности, а также во время кормления грудью может в дальнейшем сказываться на здоровье ее ребенка. Такой тезис сегодня пытаются проверить сотрудники многопрофильной диагностической лаборатории института на экспериментальных крысах. Они исследуют влияние избыточного потребления с пищей жиров животного происхождения и то, какие механизмы, приводящие к развитию заболеваний, при этом запускаются. Например, аспирантка Анастасия Басалай исследует влияние потребления самками крыс с пищей трансжиров. Она предположила, что если беременную самку перекармливать трансжирами, это в итоге скажется на адаптации ее потомства к социальной среде, на поведении крысят, на их когнитивных способностях. Для эксперимента Анастасия отобрала 20 неполовозрелых самок крыс линии Вистар в возрасте 1,5 месяца. Животных разделили на две группы: первая получала стандартный рацион вивария до, во время беременности и в период лактации, вторая в то же время содержалась на диете, богатой трансжирами, в частности маргарином.
— Цель моей работы — изучение влияния избыточного содержания трансжиров в рационе самок крыс линии Вистар на особенности поведенческих реакций у потомства, — объяснила Анастасия Басалай. — Исследования последних лет показали, что помимо метаболических и эндокринных эффектов рацион матери оказывает влияние на формирование и функционирование нервной системы ее будущего ребенка, а следовательно, может обуславливать развитие у него расстройства психики и поведенческие нарушения.
В дальнейшем эксперименты проводили уже с родившимися крысятами, у которых исследовали поведенческие реакции, способности к запоминанию и обучению. В зависимости от того, чем кормили матерей, крысят также разделили на опытную и контрольную группы.
Поле экспериментов
Для изучения поведения крысят используется серия экспериментальных тестов. Тесты выполняются на специализированных установках, которые в зависимости от эксперимента могут быть представлены освещенной ареной, разделенной на сектора, резервуаром, наполненным водой, с погруженной платформой, либо крестообразным лабиринтом, который находится на высоте 60 сантиметров от пола. Выбор методики эксперимента зависит от поставленных целей и задач.
Для эксперимента Анастасия БАСАЛАЙ отобрала 20 неполовозрелых самок крыс линии Вистар в возрасте 1,5 месяца.
С помощью теста «Открытое поле» ученые изучают исследовательскую и двигательную активность, а также уровень тревожности у животных. Установка представляет собой хорошо освещенную круглую арену с высокими стенками, разделенную на центральные и периферические квадранты. В начале эксперимента животное помещают в центр арены и в течение первых трех минут оценивают характер его действий — пересечение центральных и периферических квадрантов, количество стоек, актов груминга (вылизывания) и помета. Важно понимать, что крысы — это животные, для которых не характерно пребывание в открытых освещенных местах, в связи с этим они испытывают дискомфорт, и модель их поведения при прохождении теста в зависимости от уровня тревожности меняется.
А вот с помощью водного лабиринта Морриса исследуется пространственная память крысят. Этот лабиринт представляет собой резервуар, наполненный водой, с погруженной платформой. Задача животного в этом эксперименте — найти платформу для спасения. В первый день эксперимента животные обучаются ее поиску. Поначалу это просто — она возвышается над водой, и крысенку дается четыре попытки для того, чтобы найти платформу и запомнить ее расположение. Во второй день эксперимента платформа уже находится под водой, и для оценки развития пространственной памяти измеряется время от погружения животного в воду до нахождения им скрытой платформы.
Так вот, результат эксперимента таков: в лабиринте Морриса крысятам, чьи матери получали трансжиры, понадобилось больше времени, чтобы найти скрытую платформу. Это говорит о нарушении пространственной памяти и процессов обучения. А результаты теста «Открытое поле» у тех же крысят, в свою очередь, показали повышение уровня тревожности и двигательной активности.
Для изучения поведения крысят используется серия экспериментальных тестов.
— Таким образом, на сегодняшний день можно сделать предварительный вывод о том, что у крысят, матери которых потребляли избыточное количество трансжиров до, во время беременности и в период лактации, наблюдаются нейроповеденческие нарушения — повышение уровня тревожности, ухудшение пространственной памяти и способности к обучению, — констатирует Анастасия Басалай.
Эксперимент далеко еще не закончен. Далее сотрудники Института физиологии НАН планируют провести исследование тканей головного мозга крысят опытной и контрольной групп под микроскопом. Это позволит выяснить механизм развития выявленных нарушений.
— Своей работой мы сможем помочь медикам в профилактике и коррекции когнитивных и поведенческих нарушений в детском возрасте, — уверена Анастасия Басалай.
Многими знаниями о своем организме, его функционировании мы обязаны именно крысам. По сути, мы должны быть благодарны этим грызунам за то, что с их помощью можем лучше понять некоторые проблемы, связанные со здоровьем человека.
kasiakova@sb.by
