XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Серая крыса (Rattus norvegicus) — это первый вид млекопитающих, который стал объектом научных исследований. Крысы размножаются почти круглый год, и их численность может очень быстро расти. Данный вид грызунов неприхотлив, обладает небольшими размерами, а также отличается простым уходом. Вследствие схожести в геномах, а именно на 90%, крысы активно применяются в молекулярно-биологических и медицинских исследованиях [1].

Последние 30 лет исследователи предпочитали использовать модели мышей из-за доступных технологий. Теперь, когда те же технологии доступны и для крыс, ученые смогут выбрать наиболее подходящую модель, основанную на биологии. Несмотря на то, что эти виды внешне похожи, крысу и мышь разделяют миллионы лет эволюции, и между ними существуют существенные различия.

Как модель человеческого заболевания крыса предлагает множество преимуществ перед мышью и другими организмами. Фактически, крысы когда-то были наиболее широко используемым организмом в медицинских исследованиях, и успешное выделение крысиных стволовых клеток, полученных из эмбрионов, быстро расширит их возможности. Крыса является отличной моделью сердечно-сосудистых заболеваний, особенно инсульта и гипертонии, и существует множество генетических групп, которые идеально подходят для этих исследований.

Морфофунциональные особенности организма.

Физиологию крыс легче отслеживать, и со временем накопился объем данных, на воспроизведение которого на мышах потребуются годы. Более того, во многих случаях физиология больше похожа на соответствующее состояние человека. В исследованиях познания и памяти крыса превосходит другие модели, поскольку у этого животного очень тщательно изучены физиологические системы, участвующие в обучении и памяти. Крыса более умна, чем мышь, и способна выполнять более широкий спектр задач, важных для когнитивных исследований [4].

Размер животного расширяет возможности его использования в качестве модели заболевания не только из-за способности выполнять хирургические процедуры, но и из-за пропорционального размера важных субструктур в органах, который влияет как на то, какая часть органа вовлечена в экспериментальное поражение, и эффекты расстояния введения лекарств в определенные анатомические области [1]. Это особенно важно для центральной нервной системы.

Наличие эталонного генома у данного модельного объекта в сочетании с глубоким секвенированием нескольких популярных инбредных линий также обеспечивает богатые данные о вариациях последовательностей у этих видов [2].

Крыса является основной моделью для механистических исследований воспроизводства человека. В моделях диабета крысиная модель во многих отношениях больше похожа на человеческое заболевание, включая способность факторов окружающей среды модифицировать болезнь. Для исследований лекарств размер крысы позволяет проводить серийные заборы крови. Все вышеперечисленные факторы дают представление о глубине и диапазоне использования этой модели животного [3].

Историческая справка применения организма.

Несмотря на негативное положение в дикой природе, лабораторная крыса, пожалуй, является архетипическим модельным организмом. Сегодня лабораторные крысы обязаны своей популярностью в качестве модельного организма во многом благодаря их широкой доступности, низким затратам на разведение, короткому репродуктивному циклу и способности процветать в условиях неволи [6].

Широко использовались и до сих пор используются крысы в таких областях, как нейробиология, физиология и токсикология. Данный модельный объект составляет 13,9% всех животных, используемых в исследованиях, уступая только мышам, на долю которых приходится 60,9% [7].

Первым известным документально подтвержденным экспериментом, проведенным на этих животных, было исследование последствий адреналэктомии, опубликованное в 1856 году во Франции. В 1863 году исследование пищевых качеств белков было проведено на крысах разной окраски. Крысу впервые использовал в психологических исследованиях Адольф Майер, известный американский психиатр. После 1893 года американский невролог Генри Герберт Дональдсон начал использовать крыс в биомедицинских экспериментах, проводимых в Чикагском университете [7].

Современные области применения в исследованиях.

В настоящий момент крысы применяются в идентификации генов заболеваний человека, что может позволить разработать новые терапевтические подходы. Например, в результате исследований на крысиной модели артрита было обнаружено, что человеческий ген NCF4 связан с артритом [6]. Другим важным примером является ген SHANK3: мутации в этом гене приводят к расстройству нервного развития, известному как синдром Фелана-Макдермида; на сегодняшний день не существует фармацевтических соединений, воздействующих на основные симптомы этого заболевания человека. Была создана модель крыс с дефицитом Shank3, которая показала нарушения, аналогичные тем, которые наблюдаются при синдроме Фелана-Макдермида. Было выявлено, что дефицит мутантной крысы можно было улучшить путем интрацеребровентрикулярного введения окситоцина, подразумевая, что экзогенное введение окситоцина может иметь терапевтический потенциал у человека [8].

Наиболее часто рассматриваемые области изучения с применением крысы в качестве модельного объекта в настоящий момент времени – это инфекционные заболевания, онкологические образования, иммунологические и трансплантационные исследования, ожирение, нейропсихологические расстройства (аутизм и депрессия), а также старение [9].

Заключение.

Обобщив вышесказанное, можно выявить значительное увеличение частоты биомедицинских исследований на крысах, а также определить их ценность для понимания этиологии заболеваний человека и предложения новых методов лечения. Полученная информация в области экспериментов с участием N. norvegicus может сформировать новые возможности определения общих закономерностей функционирования систем, а также повысит уровень осведомленности о дифференцировке различных тканей и клеток совместно с их видоспецифичными особенностями.

Список литературы

1. Алешин-Козырев, Г. Н. Биометрические показатели Rattus Norvegicus / Г. Н. Алешин-Козырев, В. Д. Скоркина, Д. О. Стасюк // Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы : Сборник статей XVIII Международной научно-практической конференции, Пенза, 02–03 ноября 2023 года. – Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2023. – С. 941-944. – EDN DNKMIW.115:19

2. Исследование изменения паттерна экспрессии избранных генов у крыс Rattus norvegicus в условиях болезни Паркинсона / В. А. Хотина, Д. А. Каширских, В. Ю. Гланц, В. Н. Попов // Прикладные информационные аспекты медицины. – 2018. – Т. 21, № 4. – С. 165-170. – EDN MJDDYD.115:12

3. Калашникова, А. С. Экология серой крысы (Rattus norvegicus Berkenhout) в осенне-зимний период в Г. Перми / А. С. Калашникова // Экологическая безопасность в условиях антропогенной трансформации природной среды : Сборник материалов всероссийской школы-семинара, посвященной памяти Н.Ф. Реймерса и Ф.Р. Штильмарка, Пермь, 21–22 апреля 2022 года. – Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет, 2022. – С. 88-92. – EDN MSMDKA.112:27

4. Ориентировочно-исследовательское поведение самцов серых крыс (Rattus norvegicus norvegicus) при освоении новой территории / В. Е. Соколов, К. Л. Ляпунова, Н. Мешкова, А. В. Суров // Зоологический журнал. – 1980. – Т. 59, № 5. – С. 755-761. – EDN TBSAKB.115:11

5. Павлова, Н. Д. Половой диморфизм у декоративных Крыс Rattus norvegicus F. Domestica / Н. Д. Павлова, И. В. Сергеева, К. В. Олькиницкий // Междисциплинарные подходы в биологии, медицине и науках о Земле: теоретические и прикладные аспекты : Материалы симпозиума XVIII (L) Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, приуроченной к 50-летию КемГУ, Кемерово, 26 апреля 2023 года / Науч. редактор Ф.Ю. Кайзер. Том Выпуск 24. – Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2023. – С. 429-430. – EDN STMPRS.116:32

6. Bakhareva, S. O. Distribution of the gray rat (Rattus norvegicus) on territories of the Siberian Federal district / S. O. Bakhareva, A. A. Kadochnikova // Инновационные тенденции развития российской науки : Материалы XV Международной научно-практической конференции молодых ученых, Красноярск, 23–25 марта 2022 года. – Красноярск: Красноярский государственный аграрный университет, 2022. – P. 577-579. – EDN KMVKZV.116:32

7. Bondarenko, V. S. Bioinformatics analysis of cis-regulatory elements in Mbl1 and Mbl2 genes in Rattus norvegicus / V. S. Bondarenko, M. Yu. Obolenska // Biopolymers and Cell. – 2015. – Vol. 31, No. 1. – P. 63-71. – DOI 10.7124/bc.0008CE. – EDN TNRGGD.115:09

8. Extended-release Buprenorphine, an FDAindexed Analgesic, Attenuates Mechanical Hypersensitivity in Rats (Rattus norvegicus) / E. D. Alamaw, B. D. Franco, K. Jampachaisri [et al.] // Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. – 2022. – Vol. 61, No. 1. – P. 81-88. – DOI 10.30802/aalas-jaalas-21-000081. – EDN BWMVKN.116:34

9. Ummatov, A. M. Population structure and methods of limiting the number of rats (Rattus norvegicus Berk., Rattus Turk) / A. M. Ummatov, Z. S. Abdukadirova // Theoretical & Applied Science. – 2021. – No. 8(100). – P. 108-112. – DOI 10.15863/TAS.2021.08.100.21. – EDN FPZZJE.115:17