XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение

Животные играют важную роль в экспериментальном моделировании различных состояний для изучения, диагностики и лечения заболеваний. Использование животных в научных исследованиях позволяет создавать контролируемые условия, в которых можно изучать болезнь и ее проявления. Благодаря достаточно высокой степени гомологии между организмами, результаты экспериментов на животных могут быть перенесены на человека, что делает животных необходимым звеном в изучении причин и механизмов развития разных патологий.

Сирийский хомяк – это представитель отряда Грызуны (Rodentia), который широко используется в исследованиях разных областей науки. Это животное нашло применение в научных работах, как универсальный модельный объект для изучения различных аспектов медицины, физиологии, онкологии, иммунологии и других научных направлениях

Актуальность

Сирийский хомяк привлекает внимание ученых своей легкостью в разведении, небольшим размером, коротким жизненным циклом и возможностью легко контролировать его условия содержания. Благодаря этим характеристикам, он стал часто используемым объектом для проведения исследований в области биологии и медицины.

Морфофункциональные особенности организма

Сирийский золотистый хомяк (Mesocricctus auratus) относится к семейству Хомяковые (Cricetidae) и был впервые описан в 1839 году. Это животное выбирают для лабораторных экспериментов из-за его короткого жизненного цикла, небольшого размера и предрасположенности к некоторым заболеваниям.

Сирийские хомячки имеют мягкий и густой мех золотистой окраски, покрывающий верхнюю часть тела, короткие конечности, маленькие уши и хвост. В природе этот вид ведет не семейный образ жизни, а в неволе животное способно прожить до 2,5 лет.

Золотистый хомяк является одним из крупных представителей своего семейства и обычно во взрослом состоянии достигает длины 14-18 см и весит от 110 до 140 г, самки обычно крупнее самцов. Эти животные являются довольно спокойными, легко привыкают к человеку, что дает преимущества при постановке экспериментов.

Продолжительность беременности самок составляет 18-20 дней и в помете обычно рождается от 12 до 20 голых и слепых детенышей со средним весом 7 г. Уже через 3 недели животные свободно отрываются от матери и способны существовать отдельно [1,2,3].

В отличие от других лабораторных грызунов, хомяки имеют защечные мешки, которые могут быть использованы для изучения влияния лекарственных форм, микроскопирования и оценки микроциркуляции [7,16].

Сирийские хомячки обладают чувствительностью к болезням, это выражается в неспособности их иммунной системы реагировать на определенные антигены, что позволяет в целях исследования моделировать различного рода инфекции. Однако стоит отметить, эти животные редко болеют спонтанными заболеваниями [6].

В основном золотистых хомяков используются как объект для исследования определенных болезней: рак, атеросклероз, гипертония, ишемическая болезнь сердца, диабет. Кроме того, этот вид используются при изготовлении фармакологических препаратов и разработки новых методов лечения выше перечисленных заболеваний [4,5].

Историческая справка применения организма

Сирийские хомяки как модельные объекты широко использовались в лабораториях с 1930 годов из-за своей восприимчивости к Leishmania Spp. В то время они были единственными доступными лабораторными животными для исследования инфекционных заболеваний, в то время как китайские хомячки плохо воспроизводились в неволе и импортировались с Дальнего Востока.

Ранее, золотистые хомячки успешно использовались для моделирования туберкулеза и бруцеллеза. Наибольшее использование хомяков пришлось на 80-е годы прошлого века, когда было использовано более 500 000 животных.

В 2007 году только в США было использовано свыше 170 000 хомяков. Количество хомяков, используемых в настоящее время, значительно ниже. Это вероятно, связано с наличием и более широким использованием генно-инженерных мышей [1,4,7].

Однако на сегодняшний день, золотистые хомячки (Mesocricetus auratus) остаются широко используемыми лабораторными животными и ценными объектами для изучения многих инфекционных заболеваний [5].

Области применения в исследованиях

В настоящее время сирийский хомяк чаще всего используется в качестве модели инфекционных заболеваний. Иммунные реакции хомяка на многие инфекционные антигены аналогичны и схожи с человеком, поэтому эта модель полезна для изучения постбактериальных, вирусных, паразитарных инфекции и оценки эффективности воздействия лекарств, вакцин против этих патогенов [8].

Более того, в ряде исследований было задокументировано, что как моделью для анализа вирусных инфекций, золотистые хомяки имеют более высокую степень сходства с людьми в отношении симптомов, патогенеза и иммунных реакций, чем мышиные модели [9,10].

Сирийские хомяки применяются в моделировании нескольких химически индуцированных видов рака, таких как рак щечного мешка полости рта. Модели хомячков демонстрируют фенотипы рака, не наблюдаемые у мышей и в некоторых случаях похожих на раковые заболевания людей. Однако стоит отметить, что идеальных моделей рака у грызунов не существует, генетически модифицированные модели у хомяков могут дополнять модели мышей и расширять набор моделей рака у животных, доступных для разработки новых методов лечения рака [6].

Золотистые хомяки используются в качестве животной модели для оценки атеросклероза, вызванного питанием. Преимущества этой модели включают низкую скорость синтеза эндогенного холестерина. Ранние исследования показали, что хомяки, которых кормили диетами с высоким содержанием холестерина и насыщенных жиров, реагировали аналогично людям с точки зрения метаболизма липопротеинов и морфологии поражения аорты [11].

Кроме того, при моделировании на сирийских хомяках коронарных атеросклеротических поражений, вызванных гиперлипидемической диетой, были выявлены морфологические изменения: разрастание субэндотелиального матрикса, формирование липидных отложений в гладкомышечных клетках и макрофагах. Как и в атеросклеротических бляшках человека, на поздних стадиях коронарного поражения у хомяков наблюдалось прогрессирующее накопление внеклеточного холестерина, отложение кальция и некроз. Это делает хомяка подходящей моделью для изучения атеросклероза и атерогенной роли липопротеидов на рецепторы низкой липопротеидной плотности [12, 13].

Сахарный диабет является метаболическим заболеванием и повышает риск развития атеросклероза. Моделирование этой патологии на сирийских хомяках может осуществляться использованием стрептозотоцина (STZ), фруктозы и диеты с высоким содержанием жира (15%) [14, 15].

Защечные мешки хомячка могут использоваться для изучения ишемии реперфузионной травмы. В литературе описаны методики хирургического прерывания и затем восстановления кровотока в защечном мешке для выявления патофизиологических механизмов сохранения жизнеспособности тканей и сосудов [7,16].

В настоящее время на золотистом хомяке исследовано более 70 различных вирусов. Одним из самых распространенных примеров является Вирус Западного Нила. В данный момент это заболевание является наиболее интенсивно изучаемым у сирийских хомяков. Золотистые хомяки могут быть легко инфицированы в результате укуса комара и перорально, при переливании крови, или использовании зараженным иглой. У инфицированных хомяков развиваются виремия, наблюдается проявление симптомов заболевания, сходных с симптомами заражения человека [17,18].

Заключение

Сирийский хомяк представляет собой универсальный модельный объект для научных исследований и проведения экспериментов в разных научных областях. Благодаря индивидуальным особенностям, он продолжает оставаться необходимым объектом для получения и расширения знаний в биологии и медицине.

Использование хомяков для доклинических исследований дает возможность изучить широкий спектр патологий, используя лишь один вид животного.

Списокисточников

1. Miedel E.L. Biology and Diseases of Hamsters / E.L. Miedel, F.C. Hankenson // Laboratory Animal Medicine. – 2015. – Vol.3. – P.209-245.

2. Jia Y. Syrian hamster as an ideal animal model for evaluation of cancer immunotherapy / Y. Jia, Y. Wang, L.S.C Dunmall [et al.] // Front Immunol – 2023, – Vol.14.

3. Sokolov V.E. Sex pheromone of Syrian hamster (Mesocricetus auratus) female and problem of men-made pheromones / V.E. Sokolov, A.V. Surov, N.Yu. Vasilieva [et al.] // International Therioiogical Congress – 1985. –Vol.4.

4. Пухова И. У. Экспериментальная профилактика развития модели нефропатического амилоидоза у сирийских хомяков : специальность 14.03.03 "Патологическая физиология" : диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / И. У. Пухова. – Владикавказ. – 2010. – 80 с.

5. Мартынюк А. В. Модуляция метастатической активности клеток сирийского хомяка экзогенными онкогенами семейства Ras : специальность 14.00.14 : диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук / А.В. Мартынюк. – Москва. – 2006. – 161 с.

6. Wang Z. Golden Syrian Hamster Models for Cancer Research / Z. Wang, R.T. Cormier // Cells. – 2022. – Vol.11. – № 15.

7. Рыбакова А.В. Использование хомяков в биомедицинских исследованиях / А.В. Рыбакова,  М.Н. Макарова // Международный вестник ветеринарии. – 2017. – № 3. – С.148-157.

8. Miao J. Syrian Hamster as an Animal Model for the Study on Infectious Diseases / J. Miao, L.S. Chard, Z. Wang [et al.] // Front Immunol. – 2019. – Vol.10.

9. Ogg M. Ribavirin protects Syrian hamsters against lethal hantavirus pulmonary syndrome–after intranasal exposure to Andes virus Viruses / M. Ogg, C.B. Jonsson, J.V. Camp [et al.] – 2013. – Vol.5. – № 11.

10. Prescott J. Long-term single-dose efficacy of a vesicular stomatitis virus-based Andes virus vaccine in Syrian hamsters / J. Prescott, B.L. DeBuysscher, K.S. Brown [et al.] // Viruses. – 2014. – Vol.6. – № 2.

11. Dillard A. Use of hamster as a model to study diet-induced atherosclerosis / A. Dillard, N.R. Matthan, A.H. Lichtenstein // Nutr Metab (Lond). – 2010. – Vol.7.

12. Sima A. Experimental obstructive coronary atherosclerosis in the hyperlipidemic hamster / A. Sima, A. Bulla, N. Simionescu // J Submicrosc Cytol Pathol. – 1990. – Vol.22. – № 1.

13. Lin X. Dietary-Induced Elevations of Triglyceride-Rich Lipoproteins Promote Atherosclerosis in the Low-Density Lipoprotein Receptor Knockout Syrian Golden Hamster / X. Lin, P. Ma, C. Yang // Front Cardiovasc Med. – 2021. – Vol.8.

14. Taghibiglou C. Mechanisms of hepatic very low density lipoprotein overproduction in insulin resistance. evidence for enhanced lipoprotein assembly, reduced intracellular ApoB degradation, and increased microsomal triglyceride transfer protein in a fructose-fed hamster model / C. Taghibiglou, A. Carpentier, S.C. Van Iderstine,// J. Biol. Chem. - 2000. –Vol.275. –P.8416–8425.

15. van Heek M. Ezetimibe, a potent cholesterol absorption inhibitor, normalizes combined dyslipidemia in obese hyperinsulinemic hamsters / M. van Heek, T.M. Austin, C. Farley [et al.] // Diabetes.-2001. –Vol.50. –P.1330–1335.

16. Калатанова, А.В. Оценка местнораздражающего действия оральнодиспергируемых лекарственных средств для ветеринарного применения при введении в защечные мешки сирийских хомяков / А.В. Калатанова, О.И.Авдеева, А.А.Мужикян [и др.] // Материалы международной научно-практической конференции «Перспективы и актуальные проблемы развития высокопродуктивного молочного и мясного скотоводства». – Витебск, ВГАВМ. – 2017. – С.75-79.

17. Komar N. West Nile viral encephalitis // Rev Sci Tech. – 2000. – Vol.19. – № 1. – P.166-176.

18. Sbrana E. Oral transmission of West Nile virus in a hamster model / E. Sbrana, J.H. Tonry, S.Y. Xiao [et al] // Am J Trop Med Hyg. – 2005, – Vol.72, – № 3. – P.325-329.