От редактора

Современные криобанки генетических ресурсов лабораторных животных основаны на замораживании преимплантационных эмбрионов и семени. Криобанки создают и используют в сочетании с современными репродуктивными технологиями, такими как редеривация, культивирование in vitro и трансплантация эмбрионов. В ИЦиГ СО РАН 13 линий мышей и крыс редеривированы, создан криобанк, в котором хранятся 32 линии мышей и крыс. Проведены успешные эксперименты по переводу в криобанк других лабораторных животных, помимо мышей и крыс. Были криоконсервированы эмбрионы двух видов хомячков рода Phodopus (джунгарского и Кэмпбелла); их жизнеспособность была подтверждена успешным развитием после размораживания в условиях in vitro и in vivo (рождение потомства после трансплантации реципиенту). Было продемонстрировано стимулирующее влияние гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора при культивировании преимплантационных зародышей этих двух видов мохноногих хомячков. Кроме того, семя хомячков джунгарского (Phodopus sungorus) и Кэмпбелла (Phodopus campbelli), котов домашнего (Felis catus) и амурского (Prionailurus bengalensis euptilurus), а также красной рыси (Lynx rufus) было заморожено и криоконсервировано. Исследования с примене­нием методов флуоресцентной окраски SYBR Green/PI и последующей конфокальной микроскопии показали, что более 40 % замороженного семени амурского кота сохраняет жизнеспособность в процессе криоконсервации. Таким образом, впервые была продемонстрирована возможность успешного замораживания семени дикого представителя семейства кошачьих Prionailurus bengalensis euptilurus. В статье дан обзор этих работ, а также обсуждаются перспективы развития криобанка и применения репродуктивных технологий для сохранения различных лабораторных видов млекопитающих.

В работе исследовано развитие в культуре in vitro эмбрионов мышей линий ICR, HT1AN/Icgn, HT1AC/Icgn и C57BL/6J-Ay , а также крыс линии OXYS/Icgn при воздействии гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF) и эпидермального фактора роста (EGF). Заро­дыши как мышей, так и крыс вначале замораживали, согласно стандартному протоколу программного замораживания с использованием глицерина и сахарозы в качестве криопротек­торов, а после размораживания культивировали в среде R1ECM (rat 1-cell embryo culture medium) в течение либо 24 ч (мыши), либо 72 ч (крысы). Эффекты факторов роста на мышах изучали на 8-клеточных, а на крысах – на 2-, 4-клеточных зародышах. Воздействие GM-CSF приводило к возрастанию процента развивающихся эмбрионов у мышей обеих линий (HT1AC/Icgn и C57BL/6J-Ay ); в то же время какого-либо эффекта воздействия EGF на зародыши мышей обнаружено не было. На крысах ситуация была обратной. Воздействие EGF приводило к ускорению разви­тия до стадии бластоцисты у крыс линии OXYS/Icgn, но какого-либо эффекта воздействия GM-CSF на зародыши крыс не было. При совместном культивиро­вании 4-клеточных эмбрионов мышей линии HT1AN/Icgn с более поздними стадиями развития (зародышами на стадии морулы) линии ICR, наблюдается ускорение развития. Результаты представленных экспериментов свидетельствуют о видовой специфике воздей­ствия факторов роста на эмбрионы мышей и крыс, а также демонстрируют, что совместное культивирование эмбрионов более поздних стадий (морулы) мышей с более ранними (4-клеточные зародыши) оказывает стимулирующее влияние на последние.

Выбор криопротектора, способа оттаивания эмбрионов влияет на эффективность процесса криоконсервации. Cпособ замораживания и оттаивания эмбрионов, нацеленный на сохраение бластомеров, был подобран на мышах линии ICR. В работе получали эмбрионы мышей линии ICR, а также крыс линий GC и OXYS на стадии дробящихся зародышей на третий день после спаривания и производили их замораживание по стандартной программе в пластиковых соломинах. На мышах ICR cравнивали влияние проникающих (этиленгликоль, глицерин) и не проникающих (сахароза) криопротекторов в их комбинации на выживание эмбрионов после замораживания. В этом же эксперименте сравнивали более быстрый (10 с на водяной бане при 37 °С) и более медленный (40 с при комнатной температуре, затем 40 с на водяной бане при 30 °С) способы оттаивания зародышей. Жизнеспособность эмбрионов мышей и крыс после процедур криоконсервации оценивалась путем их культивирования in vitro. Наши данные, полученные на мышах, свидетельствуют о том, что «медленное» оттаивание лучше подходит для выживания эмбрионов, чем «быстрое» оттаива- ние; добавление сахарозы к основному криопротектору (этиленгликолю или глицерину) улучшает показатели развития эмбрионов in vitro после оттаивания, особенно когда криопротектором является глицерин. Именно этот способ замораживания–оттаивания эмбрионов (глицерин с сахарозой в качестве криопротекторов, «медленное» оттаивание) был использован при работе с крысами линий GC и OXYS, при этом 68–83,3 % всех зародышей успешно пережили криоконсервацию, из них 64,7–66,6 % – успешно развивались в культуре.

Современные стандарты в исследованиях на лабораторных животных направлены на то, чтобы работать с лабораторными животными высокого качества, в частности со свободными от специфических патогенов (SPF) мышами и крысами. С другой стороны, вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ) широко используются в современной медицине для лечения бесплодия человека, а также для создания криобанков генетических ресурсов. В данной работе проведено сравнение массы тела, артериального давления (АД) и поведения в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ) трех групп крыс линии НИСАГ (наследственная индуцированная стрессом артериальная гипер­тензия): группа крыс, рожденных и выращенных в конвенциональном виварии, и двух групп из SPF-вивария (рожденных естественным путем и полученных путем применения репродуктивных технологий). Различий по величине АД между исследуемыми группами обнаружено не было, но выявлены различия в поведении крыс линии НИСАГ при разных условиях содержания. Время груминга, а также число актов дефекации и уринации за время теста было достоверно ниже у крыс обеих групп, родившихся в условиях SPF-вивария, по сравнению с крысами, рожден- ными в условиях конвенционального вивария. Поведение крыс линии НИСАГ, рожденных при помощи ВРТ, отличалось от поведения крыс линии НИСАГ, рожденных естественным путем. Тест ПКЛ выявил сниже­ние тревожности у первых. Результаты данного исследования свидетельствуют о том, что как условия содержания, так и приме­нение репродуктивных технологий влияют на поведение крыс линии НИСАГ, при этом гипертензия развивается во всех случаях.

«Водный лабиринт Морриса» является основным тестом для изучения пространственного обучения и памяти у лабораторных грызунов. Он входит в батарею тестов, обязательных для поведенческого фенотипирования мутантных и трансгенных мышей. В то же время проведение данного теста в условиях SPF-вивария весьма затруднено жесткими требованиями контроля патогенов. Другой проблемой при проведении теста является низкая контрастность белого животного на фоне забеленной поверхности воды, что делает невозможным его автоматическую трассировку. В Институте цитологии и генетики СО РАН и Институте автоматики и электрометрии СО РАН на базе EthoStudio была разработана уникальная установка, позволяющая автоматизировать трассировку мышей любого окраса в условиях SPF-вивария. Эта установка включала стенд для пластикового бака (110×40 см) для воды, цифровой видеокамеры и системы освещения. Воду для заполнения бака стерилизовали с помощью ультрафиолетового обеззараживателя Van Erp Blue Lagoon UV-C Tech 15000. Изображение животного покадрово обрабатывалось программой EthoStudio, и вычислялись такие параметры, как латентное время освобождения, пройденный путь, кумулятивное расстояние до платформы и время нахождения в секторах бака. С помощью созданной установки были изучены пространственное обучение и память у мышей линии C57BL/6 и созданной на ее базе линии C57BL/6/Kaiso с нокаутом гена, кодирующего метил-ДНК связывающий белок Kaiso. Было показано, что мыши этих линий способны обучаться находить платформу в водном лабиринте Морриса и помнят положение платформы, по крайней мере, в течение последующих четырех дней.

Фактор некроза опухоли (ФНО) – это цитокин, обладающий как патологической, так и гомеостатической функцией в централь­ной нервной системе (ЦНС). Показано участие ФНО в меха­низме таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и рассеянный склероз. Тем не менее роль ФНО в ЦНС в нормальных физиологических условиях изучена слабо. В Институте молекуляр­ной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН группой С.А. Недоспа­сова была создана линия мышей с нокаутом по ФНО (TNFKO) на основе генома линии C57Bl/6 (WT). В нашей работе мы сравнивали поведение половозрелых самцов TNFKO и WT в стандартной батарее тестов, включающей «открытое поле», «приподнятый крестообразный лабиринт» и «принудительное плавание». Мы показали, что дефицит ФНО не влияет на двигательную активность и исследовательское поведение мышей в тесте «открытое поле». Тем не менее в этом тесте мыши TNFKO больше времени проводили в центре арены по сравнению с мышами WT, но при этом имели выше уровень дефекаций и ниже длительность стоек. Этот результат свидетельствует о том, что легкий стресс в тесте «открытое поле» скорее дезориентирует мышей TNFKO, чем вызывает у них тревогу. Не было обнаружено различий по выраженности тревожности в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» и депрессивно-подобного поведе- ния в тесте «принудительное плавание» между мышами этих линий. Полученные данные позволяют предположить, что отсут­ствие данного цитокина влечет за собой изменения в нейрофункциональных взаимодействиях, что приводит к изменению у мышей ответа на легкий стресс в тесте «открытое поле».

Каизо является метил-ДНК связывающим белком и участвует в эпигенетической регуляции экспрессии генов. С помощью домена «цинковые пальцы» Каизо связывается с метилированной ДНК и привлекает к ней репрессионные комплексы за счет взаимодействия BTB/POZ домена, например, с корепрессором NCoR в комплексе с гистоновой деацетилазой, что приводит в конечном итоге к репрессии транскрипции. Были получены мыши с нокаутом гена Kaiso (KO) в геноме линии C57BL/6 (WT). В данной статье мы сравнивали поведенческие особенности половозрелых самцов мышей WT и KO в классической батарее тестов «открытое поле», «приподнятый крестообразный лабиринт» и «принудительное плавание». Мы показали, что нокаут по гену Kaiso приводит к повышению двигательной и исследовательской активностей в тесте «открытое поле». Мыши КО больше времени проводили в центре по сравнению с животными WT. Не было установлено влияние нокаута по гену Kaiso на тревожность мышей в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт». В то же время нокаут по гену Kaiso оказывал выраженный антидепрессантный эффект в тесте «принудительное плавание»: мыши КО в отличие от животных WT не демонстрировали депрессивно-подобного замирания. Полученные данные являются первым свидетельством участия белка Каизо в регуляции функции нервной системы и поведения. Мыши КО являются новой и перспективной моделью для изучения генетических, молекулярных и нейробиологических механизмов эпигенетической регуляции функции нервной системы и поведения.

Фактор некроза опухолей (TNF) является мультифункциональным цитокином, который играет важную роль в гомеостазе. При повышенных концентрациях этот цитокин может вызывать различные патофизиологические процессы, в частности негативно влиять и на разные звенья репродуктивного процесса. В физиологических концентрациях TNF обеспечивает поддержание баланса между апоптозом и выживаемостью мужских гамет. Широкое применение системной блокировки TNF при лечении ряда аутоиммунных заболеваний ставит вопрос о возможных последствиях такой терапии для репродуктивных функций человека. В данной работе у мышей с нокаутом TNF (TNF-/-) были исследованы: поведенческие взаимодействия самцов с самками, сперматогенез, фертильная эффективность самцов и особенности эмбрионального развития потомков. Результаты репродуктивного фенотипирования мышей с нокаутом гена TNF показали, что данный цитокин вовлечен в регуляцию полового поведения, сперматогенеза, пре- и постимплантационного развития потомков. Полный генетический нокаут гена TNF снижает репродуктивную эффективность мышей, что выражается в меньшем числе жизнеспособных эмбрионов при внутрилинейных скрещиваниях особей TNF-/- по сравнению с таковыми при скрещиваниях животных дикого типа TNF+/+. Причиной меньшей плодовитости является увеличение доимплатационных эмбриональных потерь при внутрилинейных скрещиваниях мышей линии TNF-/-. В свою оче­редь доимплантационные потери у самок TNF-/- могут быть обусловлены азоспермией у самцов этого генотипа. Кроме того, исследованные генотипы различаются по чувствительности репродуктивной функции к стимулирующему влиянию самок. Взаимодействие с самками увеличивало концентрацию сперматозоидов в эпидидимисах самцов обеих генетических линий, при­чем наиболее выраженно – у особей с нокаутом по гену TNF, что приводило к увеличению в эпидидимисах незрелых форм сперма­тозоидов. Полученные данные свидетельствуют о том, что сниженная экспрессия TNF может быть одной из причин бесплодия, а также указывают на возможные механизмы этого явления.

Воспалительные процессы в кишечнике приводят к нарушениям различных систем организма, в частности к изменению работы центральной нервной системы. Несмотря на то что механизмы такого влияния пока не известны, показано, что воспаление кишечника ассоциировано с тревожностью и депрессией. В данной работе мы использовали генетическую модель животных, которая связана как с воспалением кишечника, так и с нервной системой. Такой моделью послужили мыши с двойной мутацией в генах Kaiso и Mucin-2. Ген Kaiso кодирует транскрипционный фактор, который экспрессируется как в кишечнике, так и в мозге. А ген Mucin-2 кодирует белок, который служит основой для синтеза протеогликана кишечной выстилки. Mucin-2 является основным протеогликаном кишечника и выпол- няет множество функций, включая барьерную и защитную. Мы протестировали животных с мутацией в гене, кодирующем транскрипционный фактор Kaiso, в тестах на социальное поведение, но не обнаружили отличий от контрольных животных. Однако животные с двойной мутацией как в гене Kaiso, так и в гене протеогликана кишечника Mucin-2 показали достоверные отличия в социальном поведении: снижение агрессии и увеличение садок на самца-интрудера. Эти результаты говорят о том, что гомеостаз кишечной выстилки может иметь влияние на работу центральной нервной системы животного. На данный момент остается неиз- вестным, является ли влияние двух генов на поведение мышей синергическим или вклад в поведение животных дает только мутация в гене Mucin-2. Дальнейшие исследования помогут ответить на этот вопрос.

Половое поведение относится к числу биологически высокозначимых форм поведения. Особый интерес вызывает начальный этап, половое возбуждение, поскольку именно оно запускает весь комплекс событий и остается наименее изученным элементом данного поведения. Половые дисфункции возникают вследствие возрастной инволюции, стрессорных воздействий, побочного действия психотропных веществ, являются симптомами различных неврологических и психических расстройств. При моделировании и изучении различных патологий на животных и эффектов психотропных средств исследование полового поведения представляется актуальным и важным этапом. В данной работе с помощью оригинальной, разработанной ранее модели половой активации самцов было проведено фенотипирование животных с наследственно обусловленной предрасположенностью к каталепсии и изучена взаимосвязь каталепсии с выраженностью половой активации. Показана взаимосвязь главного гена предрасположенности к каталепсии с выраженностью половой мотивации, но не гормональной составляющей полового возбуждения (повышением уровня тестостерона в плазме крови при предъявлении рецептивной самки). У мышей линии ASC (Antidepressant Sensitive Catalepsy), предложенных как модель депрессии, выявлено снижение уровня половой мотивации, в то время как у крыс линии ГК (генетическая каталепсия), в которой на данном этапе селекции преобладают высоковозбудимые животные, соответствующие по проявлениям маниакальному полюсу биполярных расстройств, наблюдается повышение выраженности половой мотивации. Результаты исследования хорошо согласуются с клиническими данными о снижении либидо у больных депрессией и гиперсексуальности пациентов с биполярным расстройством.

Обонятельная рецепция является одним из важнейших механизмов взаимодействия организма с окружающей средой. У животных с ночной активностью, к которым относятся мыши, первичное восприятие и вторичная переработка запаховых стимулов позволяют ориентироваться в социальной среде, избегать хищников и отвергать опасные кормовые объекты. Эффективность обонятельной перцепции варьирует в зависимости от физиологического состояния организма, в частности она может изменяться при активации механизмов иммунной защиты. В данной работе методом функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) исследовано влияние активации врожденного иммунитета на нейрональную реакцию при восприятии и дифференцировке социально значимых (2,5-диметилпиразин, 2-гептанон) и социально незначимых (1-гексанол и изопрен) запаховых стимулов мышами линии CD1. Для стимуляции механизмов врожденного иммунитета подопытным животным за три часа до помещения в томограф внутрибрюшинно вводили бактериальный липополисахарид (ЛПС) в дозе 500 мкг/кг. Томографическое исследование выполняли на животных, находящихся под уретановым наркозом. Запаховую стимуляцию выполняли с помощью разработанной в лаборатории установки для дозированной подачи летучих органических соединений. Подача ольфакторных стимулов вызывала активацию нейронов в центрах первичного восприятия и вторичной обработки запаховой информации. Тип запахового стимула влиял на величину нейрональной реакции в обонятельной луковице, но не влиял на параметры ответа в других исследованных областях мозга. Активация врожденного иммунитета приводила к увеличению площади нейронального отклика как в обонятельной луковице – центре первичного реагирования, так и в областях вторичной обработки запаховой информации. Повышение нейрональной активности может иметь адаптивное значение как механизм, обеспечивающий рост обонятельной чувствительности, которая играет ключевую роль в идентификации потенциальных источников заражения.

Гипертоническая болезнь относится к одному из наиболее распространенных заболеваний человека. Эта болезнь приводит к таким серьезным нарушениям, как инфаркт миокарда, инсульт. Благодаря развитию спектроскопии ядерно-магнитного резонанса показано, что у людей с артериальной гипертензией наблюдается снижение жизнеспособности нейронов различных отделов головного мозга. Трансляция в клиническую практику методов спектроскопии ядерно-магнитного резонанса требует накопления эмпирических данных об изменениях нейрометаболизма в условиях строго контролируемого эксперимента. В частности, представляет интерес сравнение метаболомных параметров у лабораторных животных с нормальным и повышенным артериальным давлением, содержащихся в стандартных условиях, на одинаковой диете. В представленной работе исследованы метаболиты коры головного мозга и гипоталамуса самцов крыс гипертензивной линии НИСАГ (ISIAH) и нормотензивной линии Wistar в возрасте 8–9 нед. У животных, находящихся под газовым наркозом (изофлюран), проводили методом протонной спектроскопии ядерно-магнитного резонанса (1Н МРС) измерение метаболитов в коре головного мозга и гипоталамусе. Обработка первичных данных с помощью анализа Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA) позволила выделить основную дискриминирующую ось (Y1), вариации которой отражали преобладание возбуждающих нейрометаболитов (глутамина и глутамата) над тормозными (ГАМК и глицином). Значения оси Y1 в коре головного мозга были выше у крыс линии Wistar по сравнению с линией НИСАГ, что указывает на снижение возбудимости коры головного мозга у гипертензивных животных. В гипоталамусе, наоборот, величина оси Y1 была выше у крыс линии НИСАГ, чем у крыс линии Wistar. При этом преобладание возбуждающих нейрометаболитов положительно коррелировало с уровнем среднего артериального давления, что хорошо согласуется с представлением об активации каудальных отделов гипоталамуса у гипертензивных животных.

Методом 1Н магнитно-резонансной спектроскопии исследовали спектр основных метаболитов в дорзальной области гиппокампа у взрослых самцов крыс после длительного отбора на усиление и отсутствие агрессивно-оборонительных реакций по отношению к человеку, а также у неселекционируемых крыс, разводимых в условиях вивария. Показано, что у ручных и неселекционированных самцов проценты всех исследуемых нейрометаболитов (от общего количества) достоверно не отличаются, тогда как по отдельным метаболитам найдены различия между агрессивными и ручными или между агрессивными и неселекционированными животными. У ручных самцов процент ГАМК, N-ацетиласпартата и компонентов, содержащих холин, выше, а фосфорилэтаноламина, наоборот, ниже, чем у агрессивных. Возможно, у ручных крыс из-за повышенного содержания ГАМК, одного из основных тормозных нейромедиаторов мозга, понижена интенсивность процесса возбуждения, в отличие от агрессивных. У агрессивных животных процент глутамина, аспартата, фосфорилэтаноамина и лактата выше, а NAA и креатинина с фосфокреатинином, наоборот, ниже, чем у неселекционированных. Повышенный процент аспартата, одного из основных трансмиттеров возбуждения в мозге, у агрессивных крыс также может способствовать более интенсивному процессу возбуждения, по сравнению с неселекционированными, в то время как более высокий уровень глутамина у крыс с агрессивным поведением относительно неселекционированных может быть показателем метаболического нарушения в цикле глутамат–глутамин, связывающем нейрональные и глиальные клетки, а также понижения активности глутаминазы, расщепляющей глутамин до глутаминовой кислоты (предшественника ГАМК) и аммиака. Понижение процента NAA наряду с повышением процента глутамина у агрессивных крыс может свидетельствовать об ухудшении энергетического метаболизма относительно неселекционированных животных. Найденные различия по содержанию нейрометаболитов в гиппокампе у неселекционированных и длительно селекционированных на агрессивное поведение крыс позволяют предполагать существование различных нейробиологических механизмов проявления агрессивности у этих животных.

Одними из компонентов пыли с доказанными токсическими эффектами на дыхательную и кардиоваскулярную системы являются различные соединения тяжелых металлов. Известно, что при воздействии тяжелых металлов на дыхательную систему происходит понижение температуры тела животного, которое считается адаптивной реакцией, уменьшающей интенсивность проникновения токсиканта. Для изучения вклада растворимых и нерастворимых форм ксенобиотиков в развитие гипотермического ответа в данной работе проводили сравнение изменения температуры тела мышей в ответ на интраназальное введение коллоидного раствора наночастиц оксида платины (PtO-НЧ) и истинного раствора соли платины (K2[PtCl 4]). Значение генетической изменчивости было исследовано на 6 инбредных (BALB/cJ, C57BL/6J, AKR/OlaHsd, DBA/2JRccHsd, C3H/HeNHsd, SJL/J) и 2 аутбредных линиях (SCID и CD1) мышей. Наиболее выраженное снижение температуры в ответ на интраназальное введение ирританата продемонстрировали мыши линий BALB/cJ и SCID, при этом амплитуда падения температуры тела (Δtтела) в ответ на введение PtO-НЧ была больше, чем на K2[PtCl 4]. Механизм снижения температуры тела при интраназальном введении ксенобиотика определяли путем сравнения Δtтела для интраназального, внутривенного и перорального введения PtO-НЧ. Ни внутривенное, ни пероральное введение наночастиц не вызывало значимого изменения tтела животного, что вкупе с данными по динамике снижения температуры (max Δtтела ~ 80–100 мин) позволяет предположить опосредованный нервной системой механизм регуляции изменения tтела, который может реализоваться за счет активации афферентных волокон тройничного нерва. Корреляции данных по max Δtтела в ответ на интраназальное введение PtO-НЧ и ряда известных фенотических характеристик (phenome.jax.org) использованных нами линий подтверждают это предположение.

Болезнь Альцгеймера (БА) – самое распространенное нейро­де­генеративное заболевание, которое становится причиной деменции на фоне атрофических изменений мозга. Заболеваемость БА растет по мере увеличения продолжительности жизни и постарения населения развитых стран. Эффективных методов профилактики БА нет, что обуслов­лено неполнотой знаний патогенеза заболевания и отсутствием его адекватных биологических моделей. Недавно мы показали, что перспективной моделью БА являются прежде­временно стареющие крысы OXYS, ускоренное старение мозга которых происходит на фоне характерных признаков заболе­вания: дегенеративных изменений и гибели нейронов, снижения плотности синапсов, дисфункции митохондрий, гиперфосфорилирования тау-белка, повышения уровня амилоида бета (Aβ1–42) и образования амилоидных бляшек. Выясняя природу их раз­вития, в настоящей работе исследовали методом RNA-seq транскриптом префронтальной коры мозга крыс OXYS в период манифестации признаков БА (возраст 5 мес.) и их активной прогрессии (возраст 18 мес.), используя в качестве контроля одновозрастных крыс Вистар. У крыс OXYS и Вистар в возрасте 5 мес. в префронтальной коре мозга значимо (p < 0,01) различался уровень мРНК более 900 генов, в возрасте 18 мес. – более 2000 генов, основная часть которых связана с нейрональной пластичностью, фосфорилированием белка, Са2+ гомеостазом, гипоксией, иммунными процессами и апоптозом. В возрастной период с 5 до 18 мес. у крыс Вистар изменялась экспрессия 499 генов, у крыс OXYS – более 5500 генов. Из них только 333 гена были общими для крыс OXYS и Вистар, что свидетельствует о различиях в механизмах и скорости возрастных изменений мозга при нормальном темпе старения и развитии характер­ных для БА нейродегенеративных процессов.

В кратком обзоре изложены взгляды на проблему стресса и артериальной гипертонии. Известно, что стресс является одним из существенных факторов риска заболеваний сердечно- сосудистой системы. Повышение артериального давления – типичное проявление острой стрессовой реакции. В связи с этим существует гипотеза о том, что состояние хронического стресса может быть причиной развития гипертонической болезни. Имеется несколько работ, в которых описано наличие ассоциации артериальной гипертонии с психологическим стрессом у людей. Показано, что артериальной гипертонии сопутствует повышение тонуса симпатической нервной системы. Но, с другой стороны, есть много популяционных работ, в которых не было обнаружено ассоциаций между разными видами хронического стресса и гипертонией. Таким образом, вопрос остается далеким от разрешения. Даже в тех случаях, когда удавалось получить заметный гипертензивный эффект в экспериментальных работах с применением эмоционального стресса, возникали трудности с объяснением механизмов формирования стресс- индуцированной гипертонии. Для прояснения ситуации одним из авторов данной статьи была начата селекция крыс на повышенную реакцию артериального давления при действии эмоционального стресса, в результате чего была получена инбредная линия крыс со стойкой стресс-индуцированной артериальной гипертонией. В обзоре приведена краткая история создания генетической модели стресс-индуцированной артериальной гипертонии – линии крыс НИСАГ (ISIAH). Дан ретроспективный обзор основных исследований, проведенных на крысах линии НИСАГ, в которых показана роль генетически обусловленных особенностей функционирования главных систем нейроэндокринной регуляции стресса и артериального давления в формировании гипертензивного статуса у крыс линии НИСАГ.

Глиобластомы являются крайне «агрессивным» типом опухолей головного мозга. Средняя продолжительность жизни пациентов с этим диагнозом составляет 9–12 мес. Для поиска эффективных подходов к терапии и диагностике этого заболевания требуется разработка адекватных экспериментальных моделей. В данной работе для описания динамики роста и морфологии клеток глиобластомы U87, ортотопически ксенотрансплантированной мышам иммунодефицитной линии SCID, мы использовали ряд методов магнитно-резонансной томографии (МРТ). Сравнение эффективности визуализации развивающейся опухоли с помощью Т1- и Т2-взвешенных изображений, полученных на сверхвысокопольном томографе Bruker BioSpec (11,7 Т), показало, что вследствие сильной продольной намагниченности магнитного поля томографа Т1-взвешенные изображения не дают необходимого контраста патологической ткани относительно здоровой в отличие от Т2-взвешенных изображений. Использование Т1-взвешенных изображений совместно с внутривенным введением наночастиц парамагнетика – оксида марганца (MnO) значительно усилило контраст опухоль/нормальная ткань на МРТ изображениях. Исследование динамики роста опухолевых клеток с помощью Т2-взвешенных изображений показало, что развитие опухоли начинается не раньше чем через 3 недели после интракраниального введения культуры клеток U87, при этом опухолевые клетки демонстрируют экспоненциальный рост. Таким образом, были отработаны и охарактеризованы методы Т1-, Т2-взвешенной и MnO-усиленной МРТ на модели ортотопической ксенотрансплантации клеток глиобластомы человека U87 иммунодефицитным животным SCID, которая может быть использована в качестве in vivo экспериментальной модели для проверки новых противоопухолевых препаратов и схем лечения онкологических заболеваний головного мозга человека.

Одной из ключевых проблем трансляционной медицины является обоснованность выбора экспериментальной модели заболеваний. Холангиокарцинома, или рак желчных протоков, занимает второе место по встречаемости среди злокачественных заболеваний печени. Существует прямая связь между раком желчных протоков и глистной инвазией печени, вызванной трематодами семейства описторхид. Недавно мы продемонстрировали, что при экспериментальном описторхозе, вызванном инвазией Opisthorchis felineus, на фоне диметилнитрозамина у золотистых хомячков Mesocricetus auratus возникает холангиокарцинома. Однако до сих пор нет описания данной экспериментальной модели с точки зрения возможности ее использования для исследования холангиокарциномы человека.

Цель данной работы – изучение морфофункциональных и биохимических показателей у золотистых хомячков при формировании холангиокарциномы на фоне диметилнитрозамина и инвазии O. felineus. Эксперимент проводили в течение 30 нед при сочетанном действии 0,00125 % диэтилнитрозамина в питьевой воде и однократного введения 50 метацеркарий O. felineus. Показано, что при развитии холангиокарциномы (18 нед) увеличивается суммарное содержание базофилов, моноцитов и эозинофилов, относительное содержание гранулоцитов, содержание общего и прямого билирубина, а также уровень холестерина и АЛТ. При этом снижается относительное число лимфоцитов. Cогласно результа­там патоморфологического, морфометрического и биохими­ческого анализа, выбранная модель демонстрирует показатели, близкие к обнаруженным у пациентов, страдающих холангиокарциномой на фоне хронического описторхоза. Таким образом, данная модель может быть использована для тестирования противораковых препаратов, исследования механизмов образования холангиокарциномы и поиска молеку­лярных маркеров для ранней диагностики рака желчных протоков.

Орто-аминоазотолуол (ОАТ) является сильным гепатоканцерогеном для большинства линий мышей. Ранее было показано, что введение ОАТ активирует в печени этих животных арил-гидрокарбоновый рецептор (Ahr) и конститутивный рецептор андростанов (Car). Оба эти рецептора принимают непосредственное участие в процессе гепатоканцерогенеза. В данной работе были исследо- ваны влияние хронического введения ОАТ на уровни экспрессии мРНК Ahr, Car и их генов-мишеней Cyp1a1 и Cyp2b10, а также корреляция их экспрессии со степенью воспалительной реакции у линий мышей DD/He (DD) и CC57BR/Mv (BR), контрастных по чувствительности к гепатоканцерогенезу. Самцам мышей обеих линий в течение 2 мес. четырехкратно вводили масляный раствор ОАТ в дозе 225 мг/кг веса тела. Контрольные животные получали эквивалентное количество растворителя. Мышей забивали через 1 и 4 сут после последнего введения ОАТ. Экспрес­сию генов в печени определяли методом ПЦР в реальном вре­мени. Степень воспалительной реакции оценивали в те же сроки по концентрации фактора некроза опухоли альфа (ФНОα) в сыво­ротке крови. У резистентных мышей BR введение ОАТ инду­ци­ровало более выраженное и длительное повышение уров­ня экспрессии мРНК Cyp1a1, свидетельствующее о преимущест­венной активации Ahr у этих животных. В то же время у мышей чувствительной линии DD наблюдалось более выраженное повышение уровня экспрессии Cyp2b10, что указывает на преимущественную активацию Car. Также у мышей линии DD, в отличие от BR, наблюдалась сильная и длительная воспалительная реакция в ответ на введе­ние ОАТ. Полученные результаты дают основания полагать, что преобладание активации сигнального пути Ahr над активацией сигнального пути Car может быть фактором резистентности к ОАТ-индуцированному гепатоканцерогенезу.

Мышам линии nude подкожно прививали клетки карциномы человека А431 в двух удаленных друг от друга точках. Один из двух сформировавшихся ксенографтов использовали для лечения рекомбинантным вирусом осповакцины, а второй служил искусственным метастазом. В работе использовали аттенуированный рекомбинантный вирус осповакцины (ВОВ) VVdGF-GFP2, штамм Л-ИВП (GenBank accession number KP233807), с делециями двух генов вирулентности – вирусного ростового фактора и тимидинкиназы, в район которой был встроен ген зеленого флюоресцентного белка GFP2. Лечение проводили путем однократного введения внутрь опухоли рекомбинантного ВОВ в дозе 107 БОЕ/мышь. Вирус обнаруживался в клетках искусственного метастаза уже через двое суток после инфицирования, а через 8 сут достигал концентраций, сравнимых с инфицированной опухолью (~109 БОЕ/мл). Ультраструктурное исследование показало избирательное размножение рекомбинантного виру­са в опухолевых клетках. Адресное накопление GFP2 в узлах опухоли и метастаза продемонстрировано на УФО-изо­бражениях мышей, полученных с использованием In-vivo Multispectral Imaging System (Bruker, Германия). Полная деструкция ткани опухоли регистрировалась через 12 сут, а метастаза – через 20 сут после инъекции VVdGF-GFP2. В обоих случаях деструкция сопровождалась выраженным отеком и лейкоцитарной инфильтрацией ксенографтов. Рекомбинантный вирус индуцировал значимое уменьшение размеров опухоли и метастаза, к окончанию эксперимента (35-е сут) размер ксенографтов контрольных мышей в 10 раз превышал аналогичный параметр леченных (5000 против 500 мм3). Проведенное исследование показы­вает, что аттенуированный ВОВ даже при локальном периферическом способе введения не только способен разрушать ткань первичного опухолевого узла, но и обладает отчетливым антиметастатическим действием.

При профилактике и лечении многих инфекционных заболеваний необходимо принимать во внимание ослабление иммунной системы пациентов. Поэтому возникает потребность в моделиро­вании инфекций, в частности натуральной оспы, на иммунодефицитных организмах. Для решения данной задачи исследо­вана возможность использования аутбредных мышей иммунодефи­цитной линии SCID в качестве модельного объекта. При интраназальном заражении вирусом натуральной оспы (ВНО) этих мышей в дозе 5,2 log10 БОЕ (бляшкообразующая единица) не было обнаружено клинических признаков заболевания. При этом 50 %-я инфицирующая доза (ИД50) ВНО для животных, оцениваемая по регистрации наличия вируса в их легких через 4 сут после заражения, была равна 3,5 log10 БОЕ и была относительно близка к таковой у человека, теоретически определенной путем выявления клинической картины заболевания. У мышей, интраназально зараженных дозой 5,2 log10 БОЕ (50 ИД50) ВНО, было обнаружено размножение вируса только в органах респира­торного тракта. Величины его концентраций в легких и носу напоминали таковые у больных людей и известных модельных животных (Macaca cynomolgus и мышь ICR), респираторно инфицированных близкими дозами ВНО. Причем существу­ю­щие модельные животные значимо не отличались от мышей SCID по длительности присутствия вируса в легких. У мышей SCID, как и у человека и других модельных животных, были зарегистрированы сходные патоморфологические изменения в органах респираторного тракта воспалительно-некротического характера. Использование мышей SCID при оценке профилактической эффективности препаратов НИОХ-14 и ST-246 продемонстрировало адекватность полученных результатов таковым, описанным в научной литературе. Данное обстоятельство открывает перспективу применения мышей линии SCID в качестве экспериментальных объектов для моделирования натуральной оспы с целью разработки противовирусных препаратов, предназначенных для людей с выраженными иммунодепрессивными состояниями.

Нарушение синтеза основного протеогликана кишечника (муцин-2) у людей характерно как при развитии неспецифического язвенного колита, так и при болезни Крона. Такие морфологические изменения кишечного слизистого слоя могут повлиять на разнообразие кишечной микрофлоры. Использование антибиотиков для лечения бактериальных инфекций у людей и животных с нарушением синтеза муцина-2 может быть малоэффективным, а иногда и опасным из-за развития сепсиса или хронического воспаления. В работе на мышах с генетически детерминированным дефицитом муцина-2 (линия Muc2–/–) исследовали как применение трех антибиотиков (кларитромицин, амоксицилин и метронидазол) влияет на элиминацию патогенной инфекции у мышей. Для оценки эффективности антибиотиков измеряли количество патогенных (Helicobacter spp.) и симбиотических (E. coli) бактерий в кишечнике животных. Негативное влияние антибактериальной терапии на организм хозяина оценивали по выживаемости животных. Три антибиотика не способствовали устранению Helicobacter spp. у мышей с дефицитом муцина-2. Наряду с неэффективным лечением была отмечена гибель у 60 % животных данной линии. Мыши с нормальной функцией синтеза муцина-2 (C57BL/6J) имели 100 %-е выживание. Животные с нормальной функцией синтеза основного кишечного протеогликана не демонстрировали снижения массы тела. Helicobacter spp. был полностью устранен у этих животных. Таким образом, лечение инфекции Helicobacter spp. антибиотиками у животных с нарушением синтеза муцина-2 не только малоэффективно, но и вызывает гибель животного. Высокая восприимчивость к токсическому действию антибиотиков дает основание для использования мышей с дефицитом муцина-2 в качестве тест-объекта для оценки фармакологической безопасности новых средств антибактериальной терапии.

Для оценки эффективности спектроскопии протонного ядерно-магнитного резонанса (1H ЯМР) как метода метаболомного фенотипирования и метода детектирования ранних метаболических изменений при токсических воздействиях было проведено метаболическое профилирование печени крыс. Образцы тканей были взяты у трех групп крыс: группа К – контрольные животные; группа А – животные, получавшие многократно 15-процентный раствор алкоголя, прием которого не вызывал патологических изменений печени, но стимулировал пролиферацию гепатоцитов, и алкоголя в сочетании с растительным гепатопротекторным препаратом Рейши, Ganoderma lucidum, (группа А +Р). Как следует из полученных результатов, изменения концентрации метаболитов в печени, наблюдаемые в группе А, отражали типичную метабо- лическую реакцию на прием алкоголя и выражались в снижении содержания глицина, лейцина, изолейцина, валина, холина и лактата, а также в повышении уровня ТМАО. При приеме Рейши у крыс группы А +Р восстанавливалась концентрация глицина, валина и ТМАО. Кроме того, в группе А +Р было отмечено увеличение относительно контроля концентрации НАД, АТФ, УТФ, сукцината, пиранозы и ацетата. Индивидуальные вариации содержания валина, изолейцина, лейцина, лактата, холина и пиранозы коррелировали с числом двуядерных гепатоцитов как индикатором пролиферативной активности. Таким образом, исследование тканей печени методом спектроскопии ЯМР 1Н позволяет выявить ранние отклонения уровня метаболитов при хроническом потреблении небольших доз алкоголя и может быть перспективным подходом как для диагностического выявления алкогольного повреждения печени, так и для оценки эффективности применяемой лекарственной терапии.