Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Биологические и зоотехнические особенности, усовершенствование и рациональное использование светлогорских мини-свиней
ВАК РФ 06.02.10, Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства
Автореферат диссертации по теме "Биологические и зоотехнические особенности, усовершенствование и рациональное использование светлогорских мини-свиней"
На правах рукописи
Биологические и зоотехнические особенности, усовершенствование и рациональное использование светлогорских мини-свиней
06.02.10 - частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
1 О НОЯ 2011
Москва-2011
4859628
Работа выполнена в лаборатории биомедицины Учреждения Российской академии медицинских наук Научный центр биомедицинских технологий РАМН
Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор
Каркищенко Владислав Николаевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Епифанов Виктор Геннадьевич доктор биологических наук, профессор Мурашев Аркадий Николаевич доктор биологических наук, профессор Тихонов Вилен Николаевич
Ведущая организация: Всероссийский научно-
исследовательский институт племенного дела
Защита диссертации состоится 5 декабря 2011 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.07 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени КЛ.Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 49 (тел./факс: 8-499-976-2492).
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке имени H.H. Железнова РГАУ-МСХА имрйЬ К.А. Тимирязева.
Автореферат разослан » 2011 года и размещен
на сайте Высшей аттестационной комиссии: www.vak.ed.gov.ru.
Ученый секретарь диссертационного совета
O.A. Калмыкова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Эксперименты с использованием лабораторных животных являются одним из ведущих методов познания в современной биологии, медицине, фармакологии и ветеринарии, а перенос полученных данных от животных на человека является наиболее сложным этапом любого экспериментального моделирования. В связи с этим поиск, оценка и выбор адекватного биологического объекта является краеугольным камнем методологии биомедицины.
Под моделью (лат. Modelus - норма, образец) подразумевается материальный или виртуальный объект, замещающий в процессе изучения объект-оригинал, сохраняя типичные для конкретного исследования черты. Животное-биомодель - лабораторное животное, используемое в эксперименте с целью построения демонстративных или любых других адекватных моделей функционирования человека и животных для последующего описания и анализа изучаемых процессов. Видовые различия при выборе биомодели могут быть настолько значимыми, что исказят искомые выводы до степени, неприемлемой для построения адекватной модели.
Свиньи в экспериментах использовались еще во времена Гиппократа. В последние десятилетия в развитых зарубежных странах в качестве крупного биологического экспериментального объекта все активнее используются мини-свиньи, их доля которых в экспериментах из года в год неуклонно растет [Каркищенко H.H., 2006, 2009; Тихонов В.Н., 2010]. Они постепенно вытесняют таких традиционных крупных лабораторных животных, как собаки и обезьяны. Этому способствует ужесточение биоэтических норм по отношению к лабораторным животным. Кроме того мини-свиньи оказались генетически наиболее близкими человеку животными, имеющими ряд сходных с человеком анатомо-физиологических показателей - строение и физиология сердечно-сосудистой, пищеварительной, выделительной, зубочелюстной систем. Они имеют сходную с человеком реакцию на стресс-факторы, состав крови, цифры артериального давления и многое другое. В настоящее время мини-свиньи в качестве валидной биологической модели человека в тестах на токсичность фармацевтических препаратов и других веществ приняты в Японии, ЕС, Канаде и США. Они внесены в руководство OECD 409 (Организация экономического сотрудничества и развитая) [Sveden О., 2006]. К этой организации в ближайшее время планирует присоединиться и наша страна.
Во всех развитых странах выведены и используются собственные
линии мини-свиней. В нашей стране создание мини-свиней было начато под руководством В.Н.Тихонова в 70-х годах XX века в Новосибирском институте цитологии и генетики АН СССР, а параллельно в НИЛЭБМ РАМН, ныне Научный центр биомедицинских технологий РАМН (НЦБМТ РАМН).
В качестве биологической модели отечественные светлогорские мини-свиньи недостаточно изучены. Они мало использовались для токсикологических, фармакологических исследований, оценки новых биологических и других технологий. Многие эксперименты в стране осуществляются на менее валидных биологических моделях, что, в конечном итоге, приводит к искажению результатов исследования. Валидность модели означает, что модель и моделируемый объект подобны, или модель правильно отражает действительность.
Поэтому крайне важным является изучение анатомо-морфологических, физиологических, иммуногенетических и зоотехнических особенностей светлогорских мини-свиней. Оптимизация их для биологических и медицинских исследований, отработка новых экспериментальных методов для доклинического изучения лекарственных средств и технологий является актуальной.
Целью работы является комплексное изучение биологических и зоотехнических особенностей светлогорских мини-свиней нового типа, позволяющее использовать их в качестве лабораторных животных и биологической модели человека при проведении научно-практических исследований в области сельского хозяйства, биологии и медицины.
Задачи работы:
- изучить зоотехнические, иммуногенетические, физиологические и анатомические особенности светлогорских мини-свиней в процессе роста и постнатального развития;
- установить уровень гомозиготности в стаде, провести исследования для устранения проявляющихся признаков инбредной депрессии;
- установить связь групп крови мини-свиней с живой массой и другими продуктивными качествами;
- изучить стессоустойчивость мини-свиней в стаде и связь этого признака с группами крови;
- изучить параметры ультразвуковой вокализации у светлогорских мини-свиней и схожесть с таковой у человека;
- изучить анатомо-физиологические особенности мини-свиней и их валидность для экспериментальных стоматологических исследований;
разработать методику использования мини-свиней для доклинического изучения фармакокинетики и биоэквивалентности.
Научная новизна исследований. Впервые проведены комплексные научные исследования, посвященному совершенствованию светлогорских мини-свиней и использованию их в биологических экспериментах. Изучены зоотехнические, морфо-физиологические и биохимические параметры светлогорских мини-свиней, характеризующие их пригодность для использования в качестве лабораторных животных. Впервые был определен иммуногенетический статус этих животных и относительная связь групп крови со стрессустойчивостью и некоторыми продуктивными качествами.
Впервые проведено доклиническое сравнительное изучение мини-свиней и собак по фармакокинетической активности лекарственных средств. Разработана методика высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) для определения препаратов в плазме крови мини-свиней. Установлено, что мини-свиньи светлогорской популяции являются наиболее адекватными лабораторными животными для фармакокинетических исследований.
Впервые установлено, что процессы, происходящие у мини-свиней при заживлении ран полости рта, а также после установки временных протезов и непосредственно имплантата, максимально схожи с таковыми у человека.
В результате исследований кровоостанавливающих средств нами впервые получены приоритетные данные, свидетельствующие о том, что мини-свиньи являются адекватными и оптимальными биологическими объектами для доклинической оценки и изучения эффективности кровоостанавливающих средств.
Впервые нами был обнаружен феномен ультразвуковой вокализации (УЗВ) у светлогорских мини-свиней. Способность человека и мини-свиней генерировать ультразвуковые колебания в сопоставимых диапазонах частот позволяет использовать информативные параметры УЗВ для экстраполяции результатов исследований лекарственных средств на лабораторных животных в отношении человека.
С использованием светлогорских мини-свиней нами впервые разработана методика оценки влияния предельных физических нагрузок на живой организм, с целью доклинического исследования адаптогенной активности тех препаратов, которые предназначены для применения человеку в критических ситуациях (военная, спортивная, космическая медицина и др.).
Теоретическая и практическая значимость. Результаты работы служат теоретической основой для использования мини-свиней в качестве биологической модели человека при проведении научных исследований. Разработанная методика по доклиническому изучению фармакокинетической активности и биоэквивалентности фармакологических средств на мини-
свиньях, является максимально приближенной к человеку и решает проблему качественной доклинической оценки лекарственных препаратов.
Для проведения экспериментов по зубной имплантации, а также моделированию заживления слизистой оболочки в полости рта мини-свиньи оказались лучшими биологическими объектами из всех ранее изученных. В силу максимального анатомо-физиологического сходства с зубочелюстным аппаратом человека по созданной нами методике с использованием мини-свиней возможна апробация новых технологий протезирования имплантатов, моделирование дефектов в челюстно-лицевой области, что весьма важно для развития практической и теоретической стоматологии. Результаты, полученные с использованием мини-свиней, объективно и полно отражают развитие процессов в полости рта после хирургического вмешательства.
Значительную теоретическую и практическую значимость представляют данные, полученные при создании методики оценки влияния запредельных физических нагрузок на живой организм с использованием мини-свиней. При моделировании нагрузок у мини-свиней наблюдаются схожие с человеком отклонения в физическом и эмоциональном состоянии, гематологических и биохимических показателях крови, ЭКГ, температуре тела, других физиологических параметров. Использование данной модели с высокой достоверностью позволяет оценить адаптогенную эффективность лекарственных препаратов.
Установленные сходства и различия информативных параметров ультразвуковой вокализации человека и светлогорских мини-свиней позволяют использовать УЗВ как инструмент при моделировании разнообразных психоэмоциональных состояний, включая стрессорное воздействие, а также для исследования эффектов нейролептической и антидепрессантной активности фармакологических средств. Полученные данные позволяют осуществлять экстраполяцию результатов исследований от мини-свиней в отношении человека. УЗВ может служить мерой оценки текущего состояния животных и, вероятно, является важной коммуникативной особенностью, которая должна приниматься во внимание при анализе различных социальных аспектов (спаривание, кормление, агрессия, защита и т.д.).
Созданная нами методика оценки эффективности и безопасности имеет важное практическое значение для доклинического изучения кровоостанавливающих препаратов.
Результаты исследований были использованы при издании коллективной монографии «Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях» под ред. Н.Н.Каркищенко, С.В.Грачева. М.: Профиль-2С, 2010,358 стр.
б
Реализация результатов исследований. Теоретические положения, подходы и разработки, представленные в работе, могут быть использованы и уже используются в различных научных и учебных организациях, занимающихся экспериментальным биомоделированием. В крупнейшем биомедицинском центре страны - НЦБМТ РАМН, в результате проведенной нами работы и обоснования использования светлогорских мини-свиней в ряде исследований в качестве экспериментального животного, основная доля биологических и медицинских экспериментов проводятся именно с их использованием. С помощью разработанной методики для оценки влияния запредельных физических нагрузок на живой организм с использованием мини-свиней изучаются изменения, возникающие в организме при попадании в экстремальные ситуации (спортсмены, военная и космическая медицина и ДР-)-
Методика анализа фармакологических средств в плазме крови светлогорских мини-свиней внедрена в НЦБМТ РАМН, филиале «Клиническая фармакология» НЦБМТ РАМН и Институте клинической фармакологии ФГУ «НЦ ЭСМП» Росздравнадзора. По результатам изучения фармакокинетики и биоэквивалентности препаратов составлены итоговые отчеты, которые представлены и утверждены в Росздравнадзоре с целью разрешения медицинского применения и проведения клинических исследований.
Результаты стоматологических исследований с использованием светлогорских мини-свиней апробированы в клинических условиях, внедрены и успешно применяются в отделении клинической и экспериментальной имплантологии ФГУ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии», который является головным учреждением страны по проблемам стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.
Методика, созданная с использованием светлогорских мини-свиней для испытания эффективности гемостатических средств, внедрена в НЦБМТ РАМН и отделе экспериментальной патологии НИИ скорой помощи им. Н.В.Склифосовского. Результаты работы по изучению эффективности гемостатических средств были апробированы на больных и внедрены в практику в клинике ГОУ ВПО РостГМУ Минздравсоцразвития России, хирургических отделений ГУЗ ОБ № 2 и БСМП № 2 (г. Ростов-на-Дону). Препарат «Гемостоп» успешно применяется для остановки массивных и паренхиматозных кровотечений в нестационарных условиях у людей.
Основные положения, выносимые на защиту:
- зоотехнические, иммуногенетические и другие биологические особенности светлогорских мини-свиней;
- связь иммуногенетических показателей групп крови с продуктивными качествами и стрессчувствительностью мини-свиней;
- селекционно-технологические приемы, способствующие повышению продуктивности мини-свиней, новые научно-обоснованные параметры продуктивности;
- использование светлогорских мини-свиней в доклинических исследованиях лекарственных средств;
- применение мини-свиней для использования в стоматологических экспериментах.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на: заседаниях Ученого совета НЦБМТ РАМН (2005-2011гг.); Международной научно-практической конференции «Биомедицина и биомоделирование», Москва, Московская область - Светлые горы 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011; Международной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 140-летию РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева. Москва 2006; Международной научно-практической конференции «Проблемы клинической фармакологии и моделирования в фармакологии и биомедицине», Ростов-на-Дону, 2006; Международной научно-практической конференции «Современные проблемы интенсификации производства свинины», Ульяновск 2007; Международной научно-практической конференции «Современные достижения науки и практики», Краснодар 2007; Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию зоотехнической науки Белоруссии, Жодино 2009; Международной научно-практической конференции «Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины», Томск 2009; на II Евразийском конгрессе по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика - 2010», Москва 2010.
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликованы: коллективная монография «Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских экспериментах» (2009); статьи в научных журналах «Биомедицина», «ТаврШский науковий В1сник», «Главный зоотехник», «Фармация», «Доклады ТСХА», в тематических сборниках Международных научно-практических конференций. По материалам диссертации опубликованы 38 научных работ, в том числе 1 коллективная монография, 13 работ в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации.
Диссертация изложена на 318 стр. компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 7 глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов,
приложения и списка литературы, включающего 411 отечественных и зарубежных источников.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Научно-исследовательская работа проводилась в период 2004-2011 гг. в Научном центре биомедицинских технологий РАМН (НЦБМТ РАМН). Ряд научных опытов проведены в творческом сотрудничестве с научными сотрудниками филиала «Клиническая фармакология» НЦБМТ РАМН, ФГУ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии», хирургических отделений ГУЗ ОБ № 2 и БСМП № 2 (г. Ростов-на-Дону), Всероссийского научно-исследовательского института племенного дела.
Основным объектом исследований служили светлогорские мини-свиньи разного пола и возраста в общем количестве 410 голов, а так же органы и ткани, полученные от этих животных. На начальных этапах в экспериментах использовались мелкие лабораторные животные - мыши и крысы (более 1000 голов). Данные, полученные с их использованием, служили для планирования экспериментов с крупными лабораторными животными. В исследованиях так же использовались беспородные собаки (12 животных) и обезьяны макака-резус (6 голов). Полученные в результате экспериментов данные были апробированы в клинических условиях. Общая схема эксперимента представлена на рис.1.
Регулирующие стандарты. Исследования выполнялись согласно Национальному стандарту РФ ГОСТ Р 53434-2009 «Принципы надлежащей лабораторной практики», Федеральному закону от 12.04.2010 № 61-ФЗ «Об обращении лекарственных средств», Руководству по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях под редакцией Н.Н.Каркищенко и С.В.Грачева, Руководству по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ под редакцией Р.У.Хабриева. Эксперименты на животных проводились в соответствии с правилами, принятыми Европейской Конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных научных целей (European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and other Scientific Purposes (ETS 123). Strasbourg, 1986). Все исследования выполнялись согласно утвержденному плану НЦБМТ РАМН, разработанному и утвержденному письменному протоколу, в соответствии со Стандартными операционными процедурами исследователя (СОП). Протоколы каждого эксперимента были рассмотрены и одобрены биоэтической комиссией НЦБМТ РАМН.
Содержание животных во время экспериментов производилось в
одинаковых условиях в виварии лаборатории биомедицины, в индивидуальных станках, их кормили 2 раза в день согласно рациону, принятой НЦБМТ РАМН, доступ к воде - вволю. Экспериментальные животные содержались в контролируемых условиях окружающей среды (20-24°С и 60-70% относительная влажность, 12 часовой цикл освещения и 12-ти кратная смена объема воздуха в час).
Зоотехнические параметры животных - промеры, расчет индексов, крупноплодность, многоплодие, сохранность, молочность изучали по общепринятой методике.
Определение групп крови мини-свиней было проведено по общепринятым методикам, с постановкой реакции агглютинации и гемолиза [Воробьев Э.Г., 1993] с использованием 47 реагентов групп крови по 10 основным системам А, В, D, Е, F, G, Н, К, L, М.
Взятие крови на разных этапах эксперимента проводились разными способами: из ушной и хвостовой вены, глазного орбитального синуса, сердца, краниальной полой вены, в зависимости от характера эксперимента.
Взятие мочи у мини-свиней осуществляли с помощью пункции мочевого пузыря (уроцистоцентез).
Стрессочувствительность определяли галатановым способом.
Электрокардиограмму снимали на диагностической системе «Валекта» (Россия) по четырем точкам с конечностей. Продолжительность записи зависела от характера исследования.
Биохимические показатели проводились с использованием автоматического биохимического анализатора Chem Well+ (США). Кровь центрифугировали 6 мин при 4000 об. и температуре 8°С.
Гематологические показатели крови проводились с помощью автоматического гематологического анализатора MINDRAY ВС-3200 (Китай). Кровь отбирали в обработанные ЭДТА капилляры объемом 20 мкл.
Тест принудительного бега (нагрузочный тест) осуществлялся с помощью горизонтальной беговой дорожки Torneo Т-203 (Россия). Над бегущей лентой нами была сооружена металлическая клетка для животных. Бег мини-свиней стимулировался с помощью электрического тока, подведенного к задней стенке клетки. Во время бега фиксировали время и дистанцию при постоянной скорости ленты тредбана 9 км/час. До, во время и в конце нагрузок брали кровь для биохимического и гематологического анализа, регистрировали показатели артериального давления, ЭКГ, содержание кислорода в крови с помощью портативного пульсоксиметра MD 300 I (Китай), температуру тела ректально, количество дыхательных движений в 1 минуту.
►TS S о
9
а
S в S о о ta
S
О о
ё а
sc
Для изучения эффективности гемостатов при паренхиматозных кровотечениях после обработки операционного поля выполнялась срединная лапаротомия, выделялась шейка желчного пузыря, визуализировались пузырный проток и пузырная артерия, которые раздельно перевязывались и пересекались. Выделялся желчный пузырь, производилась типичная холецистэктомия от шейки. Для изучения эффективности средства при наружных кровотечениях пересекались бедренная вена и артерия одной из конечностей.
Для исследования фармакокинетики проводили опыт по открытой рандомизированной перекрестной схеме. Каждое животное получало однократно испытуемый препарат, а через 18 дней - препарат сравнения. После приема препарата отбирали пробы крови и мочи. Исследуемые препараты вводили перорально, внутрижелудочно зондом согласно плану рандомизации. Отбор крови и мочи осуществлялся до введения и спустя 1; 1,5; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 12; 24; 48 и 72 часа после приема препарата. Отбирали пробы крови, отделяли плазму центрифугированием.
Для проведения экстракции к 1 мл плазмы добавляли 5 мл дихлорметана, экстрагировали, затем центрифугировали 10 мин. при 4500 об/мин. Органический слой упаривали досуха. К сухому остатку добавляли 250 мкл подвижной фазы, фильтровали и аликвоту (100 мкл) использовали для хроматографирования. Хроматографический анализ проводили на хроматографе «Gilson» с УФ-спектрофотометрическим детектором при длине волны 215 нм. Использовалась хроматографическая колонка LC-18-OB 4,5*150.
Для изучения особенностей течения раневого процесса было выделено 3 зоны хирургических вмешательств в пасти животных: два на уровне жевательных групп зубов справа и слева, а также резцов нижней челюсти. Количество животных - 6 голов возраста -1,5 года, масса 30-35 кг.
Для изучения остеоинтеграции зубных имплантатов у мини-свиней удаляли зубы, формировали костное ложе. В зубную лунку были подсажены винтовые титановые имплантаты. Зубную имплантацию проводили у 7 светлогорских мини-свиней с массой 40-45 кг. Животных выводили из эксперимента в сроки: через 1 мес. - 2 головы (установлено 10 имплантатов), через 3 мес. - 2 головы (установлено 16 имплантатов) и 6,5 мес. - 3 головы (установлено 8 имплантатов). Были использованы гистологические и рентгенологические методы исследования.
Ультразвуковые волны фиксировались с помощью специальных микрофонов системы Sonotrack (Нидерланды). Микрофоны устанавливались дистантно, на расстоянии 20-25 см от головы мини-свиней. Регистрацию ультразвуковых колебаний у каждого животного в состоянии покоя
осуществляли в течение 30 минут. После удаления физических артефактов (монотонных шумов), осуществляли спектральный анализ ультразвука с использованием процедуры быстрого преобразования Фурье в частотной полосе от 20 до 100 кГц с помощью пакета программ МАТЬАВ-5.5.
Для наркоза применяли тиопентал натрия 5% раствор в вену 15 мг/кг, золетил 100 8мг/кг, внутримышечно или внутривенно, при осмотре, и 10-15 мг/кг при хирургических и иных вмешательствах. Для премедикации также применяли золетил 100 внутримышечно в дозе 5 мг/кг. Инфильтрационную анестезию выполняли 3-4 мл 2% раствором лидокаина.
РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. ХОЗЯЙСТВЕННО-ПОЛЕЗНЫЕ ПРИЗНАКИ СВЕТЛОГОРСКИХ МИНИ-СВИНЕЙ И ИХ СВЯЗЬ С ИММУНОГЕНЕТИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
Популяция светлогорских мини-свиней долгое время была изолирована и разводилась «в себе». В поголовье чуть более 100 голов сложно было избежать нежелательного инбридинга. В 2005 г. были разработана система совершенствования светлогорских мини-свиней, включающая проведение их оценки по комплексу признаков, с целью снижения живой массы и размеров тела, увеличение поголовья, совершенствование технологии содержания животных во вновь оборудованном виварии с оптимальными зоогигиеническими условиями и кормления.
На первом этапе работы было проведено изучение имеющихся животных стада по продуктивным качествам. Были отобраны исходные животные с учетом их положительной сочетаемости. Предпочтение отдавали мини-свиньям с наименьшими размерами и массой тела, конституционально крепким с хорошим экстерьером и уравновешенным темпераментом, при отсутствии излишней грубости и изнеженности конституции, с лучшими репродуктивными способностями. Отбор проводился с учетом иммуногенетических характеристик по группам крови. На начальном этапе отобрали животных, которые превосходили средние показатели стада по многоплодию, сохранности, а так же имели низкую скорость роста и живую массу.
Животные (62 гол.) отвечающие требованиям отбора имели следующие показатели: средняя живая масса хряков - 41 кг, свиноматок - 47 кг, многоплодие составляло 5,8 поросят. Животные были аттестованы по 26 эритроцитарным антигенам 10 систем групп крови. Система группы крови А была представлена аллелями с частотой встречаемости: Аа - 0,15; Ао - 0,62; А. - 0,23. В-система - аллелью Ва с частотой 1,00. Диаллельная Б-система -
Db с частотой 0,98 и Da - 0,02. Полиаллельная Е-система представлена в популяции пятью основными аллелями: aeg - 0,17; bdg - 0,10; deg - 0,56; def - 0,17; bdf- 0,00. В светлогорской популяции концентрация аллеля bdgkmps, свидетельствующая об их высокой адаптивной ценности животных, составила 0,08. Диаллельная F-система представлена двумя аллелями: Fa -0,77; Fb-0,23.
Проведенный иммуногенетический анализ показал широкий полиморфизм по эритроцитарным антигенам групп крови. При этом высокий уровень гомозиготности (0,64) в популяции свидетельствовал о накоплении рецессивных форм в гомозиготном состоянии, что свидетельствовало о высокой степени инбридинга. Было принято решение о необходимости «пролития крови» и для скрещивания были выбраны гетгингенские мини-свиньи. Отобранных светлогорских маток скрещивали с геггингенскими хряками. Помесей первого поколения оценивали по экстерьеру, степени роста и развития. Помесей первого поколения после оценки их наследственных качеств снова скрещивали со светлогорскими мини-свиньями (рис. 2).
В результате проведенной работы несколько снизилась живая масса свиней при рождении и к отъему. Для дальнейшего закрепления желательных качеств использовали индивидуальный подбор и умеренный инбридинг на геттингенских хряков. Были отобраны абсолютно здоровые, конституционально крепкие животные. Получены несколько выдающихся хряков и свиноматок с кровностью геттингенских мини-свиней 28,14% и 15,63%.
В начале селекционной работы были заложены 3 генеалогические линии на основе геттингенских хряков в светлогорской популяции, определены несколько ветвей в каждой линии. В свою очередь, гетгингенские свиноматки были скрещены со светлогорскими хряками по той же схеме, в результате было сформировано семейство. Следующим этапом животных еще раз протестировали по группам крови. По системе А: частота встречаемости аллеля Ао снизилась в 2,5 раза, а аллеля А. -увеличилась в 2,5 раза. В D-системе изменения незначительны. Е-система: выявлен аллель bdf, который не встречался раньше, частота его Встречаемости составила 0,01. Частота встречаемости аллеля deg снизилась в 1,5 раза. Н-система: частота встречаемости аллеля НЬ увеличилась в 8 раз, а аллеля Н. - снизилась в 2,2 раза. К-система: частота встречаемости аллеля ае увеличилась в 2,6 раза, по остальным аллелям различия были незначительны. L-система: частота встречаемости аллеля adi увеличилась в 3,3 раза, а аллеля adiK снизилась в 3,5 раза. Полиаллельная М-система: выявлен аллель Md с частотой встречаемости 0,03, который раньше не встречался.
01/4 Г (25%) 3/4 С (75%)
як
1/8 Г (12,5%) V-/ 7/8 С (87,5%)
О*«?
П
® 9/16 Г (56,25%) 7/16 С (43,75%)
¿СГ
о
сОхвГг
I
^1/2 Г, 1/2 С
Яр
1/4 Г (25%) /Тк 3/4 С (75%) 4-7
5/8 Г (62,5%) /Ъ 3/8 С (37,5%) ^
■к» эхсГ
П
5/16 Г (31,25%)
О
^ 11/16 С (68,75%)1
I
о
Обозначения:
^^ - Геттингенские мини-свиньи (Г) ^ - Светлогорские мини-свиньи (С)
Рис. 2. Схема «прилития крови» с участием геттингенских мини-свиней.
По остальным системам изменения были незначительны. При этом уровень гомозиготности в популяции снизился и составлял 0,51. Проведенная работа существенно изменила имеющуюся генетическую структуру стада животных и сохранила широкий полиморфизм по эритроцитарным антигенам групп крови.
В настоящее время разведение ведется по 1 семейству (С8) и 4 основным линиям, в которых выделены несколько ветвей. Обозначения линий и семейства условные, самое большое поголовье животных в линии CMC (условно - Светлогорская Мини-Свинья). Показатели живой массы по линиям представлены в табл. 1. интенсивность и ритм роста живой массы у мини-свиней происходит неравномерно. Максимальная скорость весового роста приходится на первые месяцы постнатального онтогенеза (подсосный период), с возрастом она существенно снижается (табл. 1).
Таблица 1
Живая масса мини-свиней различных линий, кг_
линии и семейство пол возраст
при рождении 1 мес. 2 мес. 6 мес. 1 ГОД 2 года 3 года
CMC с? 0,53± 0,02 3,0± 0,26 4,00± 0,02 7,8± 0,34 26,3± 0,25 30,6± 0,32 36,6± 0,33
9 0,60± 0,05 3,1± 0,22 4,8± 0,58 10,4± 0,57 28,8i 0,22 35Д± 0,26 44,5± 0,22
СТ с? 0,53± 0,03 2,9± 0,16 3,9± 0,39 7,7± 0,75 21,3± 0,11 25,4± 0,14 34,4± 0,23
$ 0,59± 0,05 3,2± 0,19 4,7± 0,36 10,1± 0,50 26,5± 0,19 34,6± 0,42 43,3± 0,27
ВС с? 0,38± 0,05 3,3± 0,42 4,8± 0,33 10,4± 0,57 21,8± 0,23 25,5± 0,15 38,8± 0,32
$ 0,54± 0,07 3,3± 0,31 4,9± 0,45 10,6± 0,55 26,8± 0,22 38,1± 0,24 45,5± 0,29
СЗ с? 0,52± 0,03 2,9± 0,01 4,4± , 0,32 7,5± 0,28 22,1± 0,13 27,3± 0,32 29,9± 0,25
9 0,51± 0,04 2,8± 0,15 4,5± 0,48 9,6± 0,33 25,6± 0,32 27,8± 0,32 35,2± 0,38
С8 с? 0,52± 0,02 2,7± 0,20 3,4± 0,19 8,5± 0,36 23,2± 0,22 25,8± 0,13 34,8± 0,17
9 0,44± 0,04 2,6± 0,22 4,1± 0,44 9,4± 0,45 25,0± 0,50 27,3± 0,29 35,6± 0,11
Изучение продуктивных качеств свиноматок выявило, что по системе А лучшей жизнеспособностью обладали поросята, полученные от свиноматок с генотипом А а/., при этом многоплодие этих свиноматок по данной системе было самым низким (табл. 2,3). По системе Е у свиноматок с
генотипом ёе^е^ количество поросят к отъему у них было минимальным (сохранность 38,8). По системе Н животные с генотипом а/, превосходили по всем показателям свиноматок с генотипами а/Ь и ./.. По К системе хорошие показатели по многоплодию и сохранности поросят были у свиноматок с генотипами ае/ае, ае/Ы и аес1§/Ь£ По плодовитости была обнаружена достоверная разница между свиноматками с генотипами и К ае/ае.
К отъему самая низкая сохранность поросят была у свиноматок с генотипом аес!^аес^ - 35,1%. По системе Ь высокие показатели многоплодия и сохранности поросят были у животных с генотипом асНкЛ^.
Таблица 2
Многоплодие свиноматок с различными группами крови_
количество поросят у 1 свиноматки
система генотип количество всего при рождении В Т.Ч. живых
свиноматок свиноматок, гол М±т СУ,% М±т
о/. 11 7,3±0,48 21,5 6,0±0,55 30,1
А а/. 5 6,4±0,б7 23,4 б,4±0,67 23,4
В а/а 19 6,9±0,85 26,1 5,8±0,84 37,1
О ЫЪ 18 б,9±0,46 27,9 5,8±0,52 37,8
б 7,0±0,58 20,1 5,8±0,87 36,9
ае^еГ 4 6,5±1,26 38,8 6,5±1,26 38,8
Е йеГ 4 8,5±0,65 15,2 5,5±1,32 47,6
а/Ь 10 7,0±0,60 27,1 5,7±0,74 41,4
а/а 8 7,0±0,73 29,6 5,9±0,77 36,8
ЫЪ 13 6,9±0,55 28,7 5,5±0,66 43,1
а/Ь 6 7,0±0,73 25,6 6,3±0,67 25,9
в а/. 13 7,1±0,58 29,6 5,9±0,65 39,5
./. 5 6,8±0,66 21,8 5,4±0,92 38,3
ае<1я/ае<1$. 73 5,7±0,33 10,1 5,0±0,58 20,1
К ае/ае 5 8,3 ±0,66 13,9 6,3±1,77 48,6
ае/М 6 7,0±0,93 32,6 6,7±0,76 27,8
аесШ 6 6,0±1,53 44,2 4,3±1,33 53,5
6 6,2±0,31 12,1 5,8±0,48 20,2
ь айНс/Ьс^ 4 8,0±0,58 14,4 6,5±1Д6 38,8
ас11/Ъс51 5 7,2±1,07 33,2 4,8±1,32 61,5
м а/. 5 6,8±0,86 28,2 6,4±0,51 17,8
./. 14 7,0±0,51 27,4 5,6±0,64 43,1
Выявляли генотипы тех животных, которые дают здоровое потомство с минимальной живой массой (табл.4). По системе А минимальная крупноплодность была у свиноматок с генотипом а/. - 0,58 кг. К отъему у поросят, полученных от свиноматок с генотипами о/, и а/., живая масса была минимальной.
Таблица 3
Сохранность поросят по генотипам групп крови свиноматок
количество сохранность поросят, %
ев г
е генотип свиноматок, при от рождения до от рождения от 1 до 2
гол рождении 1 мес до 2 мес. мес.
А о/. И 82,2 73,9 58,9 79,6
а/. 5 100 93,8 93,8 100
В а/а 19 84,1 76,8 66,7 86,8
Б Ь/Ь 18 84,1 75,4 66,7 88,5
Е б 82,9 82,9 64,1 74,1
4 100 100 100 100
¿е&ПеХ 4 64,7 47,1 38,8 82,5
Р а/Ь 10 81,4 77,1 71,4 92,6
а/а 8 84,3 72,9 68,6 94,1
в Ъ/Ь 13 79,7 72,5 65,2 90
а/Ь 6 90 82,9 68,6 82,8
н а/. 13 83,1 76,1 70,4 92,6
./. 5 79,4 73,5 67,6 92
к ае<]&'аес^ 3 87,7 82,5 35,1 42,6
ае/ае 3 75,9 60,2 60,2 100
аеМ 6 95,7 88,6 82,9 93,4
аед^М 3 71,3 66,3 58,8 88,8
ь 6 93,5 88,7 64,5 72,7
ас!й<Л^ 4 81,3 68,8 68,8 100
абШод! 5 66,7 63,9 61,1 95,7
м а/. 5 94,1 85,3 61,7 64,6
J. 14 80 72,9 68,6 94,1
По системе А минимальная крупноплодность наблюдалась у свиноматок с генотипом а/. - 0,58 кг. По системе В все животные гомозиготны - а/а. Эти показатели характеризуют все маточное поголовье в целом. По системе Е минимальная крупноплодность была у свиноматок с генотипом <1е^с1е£ К отъему у поросят, полученных от свиноматок с генотипами Ьс^с^ и ъ&ч^&щ, живая масса была минимальной.
По системе К минимальная крупноплодность была у свиноматок с генотипом аес!;?/аес^. К отъему живая масса поросят, полученных от этих свиноматок, так же была минимальной - 4,2 кг. Низкой живой массой обладали так же поросята, полученные от свиноматок с генотипами аеМ и
По системе Ь минимальная крупноплодность была у свиноматок с генотипом ЪсШ/Ьс{р. К отьему у поросят, полученных от свиноматок с генотипом живая масса была минимальной.
По системе М минимальная крупноплодность была у свиноматок с генотипом а/.. К отьему у поросят, полученных от свиноматок с генотипом ./., живая масса была минимальной.
Таблица 4
Крупноплодность, молочность свиноматок в зависимости от групп крови
система генотип количество свиноматок, гол живая масса 1 поросенка в разном возрасте, кг
при рождении в 1 мес. в 2 мес.
М±т СУ, % М±т СУ, % М±т Су, %
А о/. 11 0,60±0,03 17 2,6+0,22 31,3 4,5±0,59 43,6
а/. 5 0,58±0,07 26,9 2,9±0,19 20 4,4±0,39 19,9
В а/а 19 0,59±0,03 18,6 2,8±1,5 29,1 4,6+0,36 33,9
й Ь/Ь 18 0,58±0,03 18,9 2,6±0,16 29,9 4,6+0,34 34,6
Е 6 0,56±0,05 23,2 2,9±0,31 32,1 4,6±0,34 16,7
aeg/def 4 0,65±0,06 16,9 2,6±0,57 43,5 5,2+0,85 32,5
¿е^ с1еГ 4 0,53±0,04 13,4 2,8±0,22 19,1 5,1±0,58 22,7
а/Ь 10 0,59±0,03 18,6 3,1 ±0,2 26,7 5,0±0,39 24,8
а/а 8 0,60+0,04 18,3 2,7±0,25 29,2 4,6±0,36 21,7
в Ь/Ь 13 0,58±0,03 20,7 2,4±0,22 32,9 4,9±0,33 24,3
а/Ь 6 0,б1±0,04 15,7 2,6±0,11 12,2 4,7±0,45 23,2
а/. 13 0,57±0,03 15,8 2,8+0,18 28,3 5,0±0,32 22,8
./. 5 0,66±0,06 19,7 2,3±0,27 26,5 4,4±0,48 24,3
К аес1§/ае<^ 3 0,49±0,04 1,2 2,4±0,28 25,3 4,2±1,16 38,1
ае/Ы б 0,59±0,45 22 2,3±0,15 16,1 4,5±0,44 23,8
жИЫ 3 0,5±0,04 12 3,3 ±0,03 22,2 5,5±0,75 23,3
ь ай1/ ЬСЕ1 б 0,57±0,06 26,3 2,5 ±0,19 26,1 4,1±0,5 27,8
оШЬс^ 4 0,61±0,02 7,8 3,6±0,39 25,1 5,0±0,57 22,6
асШЬс§1 5 0,61±0,05 16,6 2,9±0,13 12,5 5Д±0,55 23,6
м а/. 5 0,52±0,05 21,5 2,6±0,23 24,3 5,1±0,28 12,2
./. 14 0,61±0,03 16,7 2,8±0,19 29,2 4,7±0,33 26,2
Различия по живой массе по всем генотипам статистически не достоверны.
В результате проведенного анализа были выделены желательные генотипы по отдельным группам крови светлогорских свиноматок: по системе А: генотип а/.; по системе Е генотипы: age/deg, bdg/deg; по системе К: генотип К ае№\ о системе Ь: генотип Ь а§1/Ьсй1; по системе М: генотип ./.. Животные с этими генотипами сочетают среднее многоплодие, полученные от них поросята имеют низкую живую массу к отьему и хорошую жизнеспособность.
В табл.5 приведены данные по живой массе и сохранности светлогорских мини-свиней в сравнении с другими породами. Светлогорские животные не уступают зарубежным и отечественным аналогам, а зачастую и превосходят их по сниженной живой массе и сохранности потомства.
Таблица 5
Живая масса и сохранность мини-свиней различных пород в разные __периоды роста* ___
возраст Корсиканские Юкатанские Синклер Б-1 Хенфорд-ские Гетгинген-ские Мини-сибс Светлогорские
Живая масса (кг)
при рождении - - - - 0,6 0,45 0,45
в2мес - 6 7 8 6 4,5 4
в б мес 26 18 19 34 25 15 13
в 1 год 45 35 37 50 37 30 25
в 3 года и старше 83 70 60 70 60 45 40
Количество поросят, гол.
при рождении 3-8 6-7 - 6 5,6-7,5 8-8,5 8
Сохранность %
2 месяца 84 | - 86 - - 91,8
* Данные по другим породам мини-свиней приведены по В.Н. Тихонову, 2010г.
При отборе и формировании групп животных для опытов необходимо учитывать чувствительность мини-свиней к стрессу. Наблюдения во время эксперимента и вскрытие погибших животных позволили заключить, что их гибель была обусловлена стрессом. Для оценки чувствительности к стрессу животных использовали галатановый тест. Учитывая установленный в исследованиях ряда авторов факт связи стрессчувствительности с сохранностью и генетическими системами А и Н, анализу подвергли подопытных животных разных линий с учетом их генотипов по указанным системам групп крови (табл.6).
Таблица б
Стрессочувствительность и сохранность поросят с различными комплексными генотипами А и Н групп крови
сочетание генотипов всего, голов в т.ч. стрессочувствительных сохранность к 2-м месс.
голов % голов %
НУ. А./. 18 4 22,2 16 88,9
Н./. Ао/. 12 2 16,7 11 91,7
Н./. Аа/. 21 13 61.9 14 66.6
На/. Аа/. б 1 16,6 6 100
На/. Ао/. 14 2 14,3 12 85,7
На/. А./. 19 11 57.9 9 47.4
НЬ/. А./. 10 2 20 9 90
НЬ/. Ао/. 12 - - 12 100
НЬ/. Аа/. 8 - - 7 87,5
На/Ь А./. 13 1 7,7 12 92,3
На/Ь Ао/. 4 - - 4 100
На/Ь Аа/. 8 - - 7 87,5
При комплексном рассмотрении систем А и Н групп крови обнаружилось, что подавляющее большинство стрессчувствительных поросят (около 60%), встречаются с сочетаниями генотипов Н./. Аа/. и На/. А./.. Сохранность к отъему у таких животных низкая - 66,6% и 47,5% соответственно. Наилучшей сохранностью (100%) выделялись животные с комплексными генотипами На/. Аа/., НЬ/. Ао/. И На/Ь Ао/..
Анализ полученных результатов дает основание сделать вывод о том, что комплексные маркеры по А-Н системе более надежно и достоверно маркирует стрессчувствительность, чем отдельные группы крови и могут использоваться в практической селекции. Исключение из селекционного процесса или уменьшение концентрации стрессчувствительных животных с комплексными генотипами Н./. Аа/. и На/. А./, повысит эффект селекции по данному признаку. При обнаружении таких сочетаний генотипов по группам крови молодняк выбраковывается и используется в эксперименте. Каждое племенное животное имеет свой иммуногенетический паспорт, при подборе родительских пар предупреждается спаривание животных, в результате которого может появиться чувствительное к стрессу потомство. В результате выбраковки и селекции в стаде доля чувствительных животных сократилась с 21,8% в 2006 г. до 8% в 2011 г. (рис. 3 ).
Рис. 3. Количество стрессчувствительных животных в стаде за 2006-2011
г.г.
25,00%
| 20,00%
0
X
С 15,00%
1
§ ю,оо%
в
т
5? 5,00% 0,00%
2008 2009 Период
Проведенные исследования показали, что мини-свиньи соответствуют требованиям, предъявляемым к лабораторным животным: отцовские формы по экстерьеру, качеству приплода и воспроизводительной способности; материнские формы - по многоплодию, молочности, крупноплодности и выравненное™ поросят в гнезде. В основной массе свиньи имеют уравновешенный темперамент и добрый нрав, живут на ограниченной площади, терпимо относятся к собственным сородичам, для них характерна относительно высокая плодовитость, быстрое созревание, они безопасны для работающего с ними персонала.
Установлен генетический полиморфизм по группам крови, изучена связь фенотипа с генотипом и продуктивностью, что позволяет вести целенаправленный отбор и подбор по иммунологической совместимости и достичь большей однородности внутри линий и в то же время большего различия между линиями и семействами.
2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВЕТЛОГОРСКИХ МИНИ-СВИНЕЙ
Светлогорские мини-свиньи являются анатомически и физиологически нормальными животными, отселекционированными по малым размерам и небольшой массе тела по сравнению с обычными свиньями. Мы изучали некоторые биологические и анатомо-физиологические особенности светлогорских мини-свиней для установления их статуса в качестве лабораторных животных в целях проведения дальнейших качественных биологических экспериментов.
На протяжении выполнения работы проводился отбор животных крепкого, пропорционального телосложения, лишенных недостатков и пороков экстерьера для дальнейшего разведения. Отбор и подбор племенных животных велся на уменьшение живой массы с учетом их иммуногенетического статуса по группам крови.
Таблица 7
Изменение живой массы светлогорских мини-свиней в различном возрасте
Год Пол возраст
при рождении в 21 день 2мес. 6 мес. 1 год 2 года 3 года
п масса, кг п масса, кг п масса, кг п масса, кг л масса, кг п масса, кг п масса, КГ
1999« 6 - - • - - - 14 42,4 ±0,41 11 62,3 +0,52
? - - - - ■ - 26 49,2 +0,55 14 71,4 ±0,56
2004 6 - - - - - - 10 13,2 +0,62 11 30,5 ±0,50 12 43,2 ±0,32 12 61,7 ±0,42
? - - - - - ■ 14 15,4 ±0,52 16 33,1 ±0,38 18 48,8 ±0,45 20 69,9 +0,43
2005 6 28 0,58 +0,07 25 2,85 +0,47 24 5,84 +0,45 20 13,3 ±0,38 20 30,1 ±0,32 18 42,0 ±0,30 14 60,4 ±0,38
2 33 0,64+ 0,04 30 2,92 +0,22 30 6,12 +0,42 28 14,8 +0,43 27 32,8 ±0,41 25 47,8 ±0,56 19 62,3 ±0,37
2006 3 42 0,58 +0,06 38 2,78 +0,37 30 5,90 +0,34 30 13,0 ±0,39 25 28,9 ±0,52 20 40,4 ±0,32 12 54,5 ±0,40
? 36 0,62 ±0,03 34 2,85 ±0,41 32 6,0 ±0,37 30 14,2 ±0,55 28 31,5 +0,34 24 45,5 +0,36 28 58,8 ±0,36
2007 59 0,56 +0,02 54 2,74 +0,35 52 5,72 +0,38 50 12,8 +0,37 50 28,2 +0,29 36 38,4 +0,38 22 50,2 ±0,35
? 62 0,62 +0,04 60 2,80 +0,40 54 5,85 +0,28 35 13,9 +0,40 30 31,1 +0,30 24 41,9 ±0,41 14 52,1 +0,35
2008 <? 69 0,56 +0,07 58 2,52 +0,22 56 5,20 +0,30 50 11,8 +0,34 25 27,4 ±0,28 25 36,5 ±0,29 20 44,9 +0,37
? 75 0,61 +0,02 65 2,64 +0,31 60 5,44 +0,28 55 12,4 +0,41 51 28,9 +0,31 41 40,2 ±0,30 24 46,5 ±0,38
2009 (5 82 0,55 +0,03 79 2,50 +0,19 71 4,7 +0,36 50 10,6 +0,29 39 26,2 +0,21 26 33,8 ±0,28 18 41,0 +0,41
? 80 0,60 +0,04 76 2,61 +0,25 70 5,12 ±0,31 62 11,6 +0,30 60 27,5 +0,18 60 37,9 ±0,31 33 44,4 +0,29
2010 в 94 0,53 +0,03 92 2,45 +0,31 78 4,22 +0,29 68 9,4 +0,22 50 25,0 +0,20 39 32,2 +0,25 20 38,4 +0,30
9 98 0,58 ±0,02 94 2,62 +0,18 89 4,16 ±0,41 80 10,2 +0,25 52 26,5 +0,37 50 36,6 +0,38 48 42,3 +0,28
•Примечание: данные брались из первичного учета вивария. Регистрированные показатели с 1999 по 2004 гт. не могли обеспечить репрезентативность, поэтому они не учитывались.
В результате длительного разведения «в себе» при безвыгульном содержании животных в стаде проявлялись признаки инбредной депрессии, что выразилось в снижении многоплодия и сохранности поросят. За 199523
2004 гг. многоплодие свиней составляло 3-4 поросенка, а сохранность к 2-м месяцам была ниже 50%. Животные страдали выраженными пороками -слабость костяка и конституции, провислая спина, перехват за лопатками, узкая, иксообразная и саблистая постановка ног. В результате шестилетней работы была снижена живая масса по стаду почти на 40%. Такой высокий показатель был обусловлен, в первую очередь, жесткой выбраковкой малопродуктивных животных с наивысшей живой массой.
У светлогорских мини-свиней хряки весят значительно меньше, чем свинки (табл. 7). Это связано с интенсивным отбором, направленным на уменьшение размеров и живой массы, а поскольку мужской генотип скорее отвечает на селекцию, то, естественно, у мини-свиней вес самцов меньше, чем самок.
Светлогорские мини-свиньи достигают половой зрелости к полугоду, но для воспроизводства обычно используют 7-9 месячных животных, так как в это время развитие внутренних органов и костяка достигает физиологической зрелости, Продолжительность супоросности у мини-свиней, также как у обычных, составляет 112-114 дней.
Для изучения экстерьерных особенностей мини-свиней у взрослых животных были взяты основные промеры и вычислены индексы телосложения (табл. 8).
Таблица 8
Промеры тела и индексы телосложения светлогорских мини-свиней в __ возрасте 3-3,5 года_
промеры тела Свинки, см (п=28) Хряки, см (п=19) индекс телосложения свинки, % хряки, %
высота в холке 42,6+0,07 45,3+0,15 формата 181,5 155,6
глубина груди 23,3+0,08 23,8+0,15 высоконогости 45,3 47,5
ширина груди 17,5+0,13 19,2+0,15 широкогрудости 75,1 80,6
обхват груди 71,8+0,11 76,4+0,07
длина туловища 77,3+0,15 70,5+0,11 массивности 168,5 168,7
обхват пясти 12,2+0,09 12,4+0,11 костистости 28,6 27,4
Для светлогорских мини-свиней характерна плотная, грубая конституция. Они обладают объемистым костяком, относительно развитой мускулатурой, прямыми, достаточно развитыми конечностями. Зад длинный,
голова объемистая, тяжелая, лицевая часть длинная, с прямым профилем. Грудь широкая и глубокая. Лопатки косо поставленные и плотно прилегающие к туловищу. Уши тонкие, небольшие, прямостоячие. Спина и поясница ровная. Редко проявляется порок - провислая спина, что было унаследовано от вьетнамских свиней. По этому недостатку продолжается жесткая выбраковка.
Таблица 9
Показатели крови мини-свиней и свиней крупной белой породы*
показатель ед. изм возраст, мес. крупная белая порода
6-8 24-26
самки, п=42 самцы, п=34 самки, п=53 самцы, п=40
биохимические показатели
глюкоза ммоль/л 3,38±0,07 3,33±0,07 3,43±0,15 3,52±0,16 3,44
АЛТ Ед/л 75,2±4,98 76,3±4,33 68,2±4,7 72,4±3,92 72,2
ACT Ед/л 115±2,16 112±3,73 12019,83 116±4,88 114
кк Ед/л 283б±224 2990±396 2498±153 2663±225 2804
креатинин мкмоль/л 107±8,7 102±6,78 97±7,16 101±6,7 102
лактат мг/дл 104±3,1 99,5±5,38 97,7±2,54 104±3,52 101,5
ЩФ Ед/л 160±11 155±8,74 170±10,2 162±9,5 186
альбумин г/дл 31,2±0,83 30,3±0,99 31 ±0,52 30,5±0,69 32,7
мочевина мг/дл 27,2±0,9 25,5±2,05 24,5±1,73 26,3± 1,08 24,9
общ. Бел. г/дл 48,9±0,33 48,6±0,42 49,2+0,18 47,5±0,25 52,1
триглиц. мг/дл 39,5±1,23 42,7±2,81 43,3±4,49 41,4±3,18 38,5
холестерин мг/дл 47,8±1,35 49,3±1,7 49,5±1,81 48,2±1,11 59,4
гематологические показатели
эритроциты М/кл 6,01±0,32 7,03±0,08 5,97±0,26 6,23+0,04 7,14
гематокрит % 36,S±2,08 37,6±1,28 35,95±1,67 36,5±1,16 35,0
гемоглобин г/л 117±4,53 119±3,66 118,7±4,1 116±3,65 108,1
тромбоциты Т/мкл 578±40,8 569±39 556±54 560±32 582
лейкоциты Т/мкл 16,1±0,66 15,9±0,43 16,4±0,6 15,7±0,58 17,1
лимфоциты % 77,0±8,39 76,5±7,23 68,00±7,73 67,0±8,93 64,8
моноциты % 0,73±1,21 0,82±1,59 2,27 ±1,14 2,45±2,50 2,84
нейтрофилы % 20,46±8,46 21,55±б,9б 29,36±6,36 30,0±7,45 32,1
эозинофилы % 1,64 ± 1,15 0,27 ±0,45 0,73 ±1,97 1,45±1,97 2,1
базофилы % 0,09 ±0,29 0,36 ±0,48 0,18 ±0,39 0,09±0,29 0,08
* данные по крупной белой породе по Черновой Н.В., 2008г.
Основные гематологические и биохимические показатели крови мини-свиней мало отличаются от показателей обычных свиней (табл.9). При этом
имеются некоторые особенности - уровень холестерина у мини-свиней в среднем на 20% ниже, чем у обычных свиней. Это может иметь значение при моделировании процессов атеросклероза и алкоголизма.
Таблица 10
Физиологические показатели мини-свиней
показатель ед. изм возраст, мес.
6-8 24-26
самки, п=42 самцы, п=34 самки, п=53 самцы, п=40
кол-во циркулируемой крови % от массы 7,51±0,68 7,80±0,52 6,86±0,65 6,91±0,39
частота сердечных сокращений, в мин. 76,4±0,95 78,2±2,0 76,2±1,27 75,4±2,12
содержание кислорода в артериальной крови % 97,5±0,27 97,6±0,62 98,6±0,55 97,4±0,42
количество выделяемой мочи мл/сутки 41б±15,4 389±12,4 620±21,2 584=Ы9,2
Количество циркулирующей крови по отношению к массе тела у светлогорских мини-свиней на 6-8 % выше, чем у пользовательских пород, что косвенно свидетельствует о более высоком уровне метаболизма в их организме (табл.10).
Таблица 11
Показатели электрокардиограммы мини-свиней_
возраст, мес п число сокращений веек. систола Q-T/сек. диастола T-Q/сек. диастола систола предсердия P-Q/сек. пауза T-Q/сек.
24-26 12 0,727±0,04 0,390±0,02 0,313±0,025 0,98±0,11 0,10±0,007 0,227±0,031
6-8 18 0,554±0,02 0,304±0,01 0,298±0,031 0,90±0,07 0,84±0,089 0,219±0,024
2-2,5 12 0,381±0,03 0,214±0,01 0,154±0,023 0,79±0,08 0,75±0,059 0,202±0,016
Для оценки состояния организма исследователи часто прибегают к показаниям электрокардиограммы животных. Показатели светлогорских мини-свиней не отличается радикально от кардиограммы обычных свиней (табл.11).
Для моделирования различных дефектов, заболеваний и состояния животных в эксперименте большое значение имеет масса и размеры внутренних органов лабораторных животных. Масса внутренних органов самок светлогорских мини-свиней больше, чем у самцов. Разница легко объясняется превосходством самок над самцами по живой массе. В целом, как и масса животных, так масса и размеры внутренних органов меньше, чем у взрослого человека, но увеличение массы животных до 70-80 кг легко достигается за короткий срок в результате спаривания их с обычными
свиньями, а для проведения ювенальных исследований они оптимальны (табл.12).
Таблица 12
Масса внутренних органов в половозрастной динамике у мини-свиней
возраст пол п живая масса, кг М±т сердце, г М±т легкие, г М±т печен, г М±т селезенка, гМ±т головной мозг, г М±т
7 дней <5 12 0,931±0,068 6,73±0,45 13,19±0,89 29,7±2,46 3,28±0,343 26,6±0,91
? 14 0,958±0,056 6,62±0,27 13,54±0,40 30,4± 1,05 3,28±0,174 26,9±0,75
1 месяц С? 9 2,66±0,197 19,2±1,73 31,8±2,59 82,5±8,72 8,20±0,63 37,48±1,49
? 16 2,87±0,12б 19,4±1,18 32,3± 1,68 84,7±4,84 8,22±0,59 35,97±1,15
2 месяца с? 15 4,32±0,210 21,95±1,13 50,2±4,86 120,8±9,03 10,3±0,83 49,0±1,36
? 16 3,38±0,330 13,3±1,69 36,9±4,09 96,0±9,28 8,9±1,03 43,2±0,79
3 месяца с? 12 б,30±0,540 31,2±2,92 83,8±12,05 171,71±3,6 13,4±1,41 49,9± 1,69
2 11 5,50±0,320 24,8±2,0 98,3±! 1,28 116,0±8,12 9,5±1,80 48,0±2,12
4 месяца $ 10 7,88±0,870 41,5±2,86 128,0±22,45 208,8±10,0 9 14,2±1,28 55,3±1,98
? 12 10,50±1,140 49,7±6,78 126,4±23,38 310,7±36,22 16,5±2,06 59,7±1,14
24 месяца S 16 37,35±2,99 149,6± 1,28 208,3±13,10 666,3±41,1 49,8±5,53 S8,3±2,18
? 19 38,24±2,45 153,5±2,20 219,3±12,32 725,3±52,3 52,3±5,85 93,4±3,25
Таким образом, светлогорские мини-свиньи незначительно отличаются от обычных свиней по основным физиологическим показателям, но за счет небольшой живой массы являются удобным объектом для моделирования в биологических экспериментах.
3. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ВОКАЛИЗАЦИЯ И ЕЕ ИНФОРМАТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ У СВЕТЛОГОРСКИХ МИНИ-СВИНЕЙ
Как и звук слышимого для человека диапазона, ультразвук являет собой упругие волны с частотами от 15-20 кГц (1,5-2,0 х Ю4 Гц) до 1 ГГц (109 Гц). В последние годы начали изучать феномены ультразвуковой вокализации (УЗВ) лабораторных животных, но почти исключительно у мышей и крыс. Ультразвук является высокоэффективным методом исследования различных веществ и явлений во многих областях физики, химии, биологии и медицины. Поскольку в литературе отсутствовали сообщения об установлении ультразвуковой вокализации у крупных лабораторных животных и человека, было проведена регистрация УЗВ у светлогорских мини-свиней и людей, а также сделан анализ этих колебаний для выделения информативных и экстраполяционных параметров. Исследование было направлено на определение индивидуальных УЗВ-параметров у животных, выявлению взаимосвязи с их физиологическим и клиническим состоянием.
Анализ спектральной мощности (СПМ) ультразвука мини-свиней
показал, что максимальные значения СПМ приходились на частоту около 2122 кГц (рис. 4А), также имелись дополнительные пики в области 27-28 кГц и 35 кГц. Далее СПМ ультразвука снижалась с нарастанием частоты. Наиболее часто регистрируемый частотный диапазон - 21-37 кГц (100% случаев), а в областях 58-61, 62-65, 66-87, 89-96,97-98 и 99-100 кГц ультразвук вообще не встречался.
Рис. 4. Ультразвуковая вокализация лабораторных животных и человека. А - график спектральной мощности мини-свиней. В - график спектральной мощности человека. С - график спектральной мощности крысы. Б - график спектральной мощности обезьяны. По оси абсцисс - частота, кГц; по оси ординат - число случаев, %.
Спектральная мощность УЗВ человека при физической нагрузке характеризуется постепенным снижением этого показателя с нарастанием частоты (рис. 4В), однако отмечаются пики небольшой амплитуды на частотах в области 22, 45, 57 кГц, а также повышение мощности и возникновение плато в диапазоне 60-80 кГц.
При анализе графика УЗВ человека можно заметить определенное сходство в диапазоне 20-30 кГц с таковыми изменениями и у мини-свиней. У человека и исследованных животных имеются совпадения в диапазоне около 60 кГц. Подобные совпадения создают экстраполяционную привлекательность, но требуют серьезного анализа физических процессов,
лежащих в основе УЗВ, и их дальнейшей физиологической и психоэмоциональной интерпретации. Доказано, что ультразвуковая вокализация в интервале частот 20-30 кГц отражает отрицательные состояния, сходные со страхом и унынием [Knutson В., 2002; Wöhr M., 2008; Wöhr M., 2010]. Высокочастотная вокализация (50 кГц) имеет частоту пика энергии 32-96 кГц, звуки имеют узкий диапазон (1-7 кГц), но более короткую длительность (30-50 мсек), чем 22 кГц вокализация [Wöhr M., 2008; Wöhr M., 2010]. Выделяют два подтипа 50 кГц-вокализации. 50-кГц вокализация может быть индикатором комфортных и дискомфортных состояний, представляющих гомологию радости человека [Wöhr M., 2008].
Таким образом, мини-свиньи и человек способны генерировать сигналы в ультразвуковом диапазоне. Нами установлены сходства и различия информативных параметров УЗВ, которые позволяют использовать УЗВ как инструмент при моделировании разнообразных психоэмоциональных состояний, включая стрессорное воздействие, а также для исследования эффектов фармакологических средств.
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕТЛОГОРСКИХ МИНИ-СВИНЕЙ ДЛЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
По макроструктуре, анатомии, морфологии, регенерации костной ткани, костной имплантации, минеральному составу костной ткани свинья считается наиболее близким к человеку лабораторным животным. [Thorwarth M., 2005; Aerssens J., 1998; AI Pearce., 2007; Pearce A., 2007; Swindle M., 2007; Ruehe B,. 2009]. Свинья, пережевывает и перетирает пищу, двигая челюстями в боковые стороны. В связи со всеядностью, физиология и анатомия жевания, степень износа поверхности зубов у мини-свиней очень схожи с человеком [2002; Wang S., 2007. Oltramari P., 2007]. Активное использование лабораторных мини-свиней в стоматологии и, в частности, челюстно-лицевой хирургии, начали за рубежом в последнее десятилетие. [Troulis MJ., 2000; Henkel К., 2001 ¡Ricardo L., 2007]
В наших экспериментах светлогорские мини-свиньи использовались для проведения экспериментов по зубной имплантации и для моделирования заживления слизистой оболочки полости рта.
Зубная имплантация. Мини-свиньям в зубную лунку после удаления зубов были подсажены винтовые титановые имплантаты. Изучалась реакция окружающих тканей на имплантацию, а также процесс капсулообразования
вокруг имплантата.
Через один месяц после имплантации во всех случаях наблюдалось формирование вокруг имплантатов соединительно-тканной капсулы. Вокруг
большей части имплантатов капсула в этот период уже имеет относительно зрелый характер (рис.5А). Коллагеновые волокна располагаются преимущественно параллельно поверхности имплантата, особенно у внутреннего края капсулы.
В
А-*"--
>х - Л* .;
•5. г ; ЖГй
ТВйла «л-л^те и /-• ! .. • (
Ж
Рис. 5. формирование вокруг имплантатов соединительно-тканной капсулы через один месяц после операции. А - Плотная фиброзная капсула в верхней части альвеолярной лунки вблизи шейки имплантата. Б - Соединительнотканная капсула вокруг имплантата.Умеренная воспалительная инфильтрация. В -Плотная фиброзная капсула вокруг имплантата без эпителиального пласта. Окраска гематоксилин-эозином. Ув. 200.
Эпителий прочно связан с соединительно-тканной капсулой и прилежит к имплантату, образуя физиологический карман (рис. 5Б). В подавляющем большинстве случаев соединительно-тканная капсула в месячный период уже имеет зрелый характер (рис. 5В).
Таким образом, уже через один месяц после имплантации вокруг импланатата образуется соединительно-тканная капсула, на наибольшем протяжении контактирующая с самим имплантатом.
Б . ! ДЙВТр
"АЛ» V . ■ ■ -■■[,. Х-
IV/
Рис. 6. Созревание соединительно-тканной капсулы вокруг имплантата через 3 месяца после операции. А - Прорастание эпителия в пришеечном отделе имплантата. Б - Тонкая фиброзная капсула между имплантатом и костной тканью альвелярного отростка. В - Зрелые костные трабекулы новообразованой альвеолярной кости на границе с фиброзной капсулой. Окраска гематоксилин-эозином. Ув. 200.
Через 3 месяца после имплантации происходит дальнейшее созревание соединительно-тканной капсулы вокруг имплантата. На этот срок практически уже не обнаруживается участков грануляционной ткани и очагов воспалительной инфильтрации. В соединительно-тканной капсуле преобладают коллагеновые волокна (рис. 6А). В некоторых участках костная ткань на границе с капсулой представлена компактизирующейся костью (рис. 6Б). В подобной костной ткани формируется остеонная структура и определяются также гаверсовы каналы, в которых проходят сосуды (рис. 6Б).
К третьему месяцу после операции продолжается дальнейшее созревание, уплотнение и истончение фиброзной капсулы, которая приобретает архитектонику, близкую к пародонтальной связке, а также частично замещение костной тканью альвеолярного отростка.
Через 6,5 месяцев после операции происходит значительное истончение соединительно-тканной капсулы вокруг имплантата (рис. 7А). В утолщенных участках капсулы видны разнонаправленные пучки коллагеновых волокон (рис. 7Б), что свидетельствует о функциональной разнонаправленной нагрузке на имплантаты у мини-свиньи.
Костная ткань альвеолярного отростка в стенках подавляющего большинства альвеолярных лунок, в которых находится имплантат, имеет компактизированную остеонную структуру (рис. 7А).
Рис. 7. Истончение соединительно-тканной капсулы вокруг имплантата через 6,5 месяцев после операции. А - тонкая фиброзная остеонная капсула состоит из правильно организованных коллагеновых волокон. Б - плотная фиброзная капсула вокруг имплантата. В -образование костных трабекул на границе с капсулой имплантата.
Окраска гематоксилин-эозином. Ув. 200.
Таким образом, при одномоментной установке винтовых титановых имплантатов при ранней функциональной нагрузке быстро созревает, уплотняется, фиброзируется, а затем истончается соединительно-тканная капсула вокруг имплантатов, происходит процесс остеофиброинтеграции, который в связи с тонкостью фиброзной капсулы близок к остеоинтеграции.
При рентгенологическом исследовании макропрепаратов через 1 месяц отмечается рост новообразованной молодой кости, (рис. 8А).
Рис. 8. Рентгенологические исследования макропрепаратов А - через 1 мес.; Б - через 3 мес.; В - через 6,5 мес.
Анализируя состояние кости по данным рентгенографии, следует заметить, что во всех сроках от 1 до 6,5 месяцев качественная характеристика костной ткани вокруг имплантатов улучшается, при постэкстракционой имплантации с использованием немедленных функциональных нагрузок. Данные, полученные экспериментальным путем, были успешно применены в клиническую практику.
Нами была изучена особенность течения раневого процесса в полости рта у мини-свиней. При проведении реконструктивных вмешательств в полости рта проведено исследование с воспроизведением сложных условий для заживления слизистой оболочки пасти мини-свиней. В контрольной группе раны были ушиты общепринятыми однорядными узловыми швами Vicryl 5-0. После операции отмечалась несостоятельность швов уже на 3-4 сутки, заживление протекало по типу вторичного натяжения с наличием свищей и формированием грубых рубцов к 30-м суткам. Данные гистоморфологического исследования подтверждали результаты визуальной оценки, о чем свидетельствовала структура грануляционной ткани, площадь и объем рубцов. В исследуемой группе применялась методика дифференцированного наложения вертикальных матрацных швов, выполнявших разгружающую и направляющую функции, и узловых швов, обеспечивающих точное сопоставление краев раны. К 3-4 суткам в области ран по их протяжению еще не было полной эпителизации, однако определялось плотное соединение краев ран. Площадь раневого дефекта, объем экссудата и грануляционной ткани были меньше, чем в контрольной группе, причем последняя не имела характерной для заживления вторичным натяжением структуры. В исследуемой группе не определялось значительных качественных и количественных отличий между процессами заживления ран независимо от их дна. Использование мини-свиней в эксперименте позволяет воспроизвести условия течения раневого процесса при проведении реконструктивных вмешательств в полости рта.
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНИ-СВИНЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ КРОВООСТАНАВЛИВАЮЩИХ СРЕДСТВ
Проблема остановки массивного наружного и паренхиматозного кровотечения в нестационарных условиях остается актуальной. Нами на мини-свиньях было проведено исследование эффективности и безопасности нового отечественного препарата Гемостоп, которое представляет порошкообразное местное гемостатическое средство на основе синтетического цеолита. Использование в экспериментах мини-свиней обусловлено тем, что относительная масса внутренних органов, просвет кровеносных сосудов, параметры артериального давления, объем, биохимический и гематологический состав крови этих животных наиболее сходен с человеческими параметрами. Эксперимент предусматривал моделирование условий операции холецистэктомии, в котором после удаления желчного пузыря обработка пузырного ложа проводилась изучаемым препаратом.
Анализ крови. Перед началом операции и при выводе из эксперимента брали кровь у подопытных животных на общий анализ и биохимические исследования. На 1-е сутки после операции по сравнению с исходным уровнем отмечается снижение гемоглобина (НЬ) на 17% и эритроцитов на 37%, что характеризует интраоперационную кровопотерю. В дальнейшем на 5-е и 7-е сутки отмечается стабилизация показателей со снижением НЬ на 6,7% и эритроцитов на 14% от исходного уровня, что косвенно доказывает отсутствие внутрибрюшного кровотечения. В 1-е сутки после операции в общем анализе крови отмечались воспалительные изменения в виде лейкоцитоза до 27,6±3,1><109/л, что нами было расценено как общий ответ организма на оперативное вмешательство. Увеличение трансаминаз: ACT на 33% до 99,6±29,4 Ед/л и АЛТ на 21% до 104,8±37,4 Ед/л по сравнению с исходным уровнем на 1-е сутки после операции не выходило за пределы нормальных значений.
С целью оценки действия препарата на функцию почек в послеоперационном периоде были проанализированы показатели мочевины и креатинина, которые по сравнению с исходным фоном увеличились через сутки на 11% мочевина (до 20,8±9,3 ммоль/л) и на 10% креатинин (до 94,6±41,1 мкмоль/л). Показатели снизились до нормальных значений (мочевина - 8,4-34,4 ммоль/л, креатинин - 50-137 мкмоль/л) на 7-е сутки, что свидетельствует об интактности препарата на функцию почек.
Учитывая область оперативного вмешательства (гепато-биллиарная зона), с целью оценки действия препарата на экзо- и эндокринную функцию последней, до и после операции оценивали показатели глюкозы и амилазы в
крови. Они не имели достоверных отличий в до- и послеоперационном периодах. На обзорных увеличениях, спустя сутки после хирургического удаления желчного пузыря и обработки его ложа препаратом, просматривается сохранность дольковой организации органа. Характерные для междольковых кровеносных сосудов проявления «застоя» эритроцитов распространяются и во внутридольковые кровеносные капилляры, центральные вены и подцольковые вены. В их просветах весьма типично присутствие сгустков склеившихся и измененных по форме эритроцитов (рис. 9А).
га^и
Рис. 9. Морфологические изменения в ложе желчного пузыря после воздействия препаратом Гемостоп. Окраска гематоксилин-эозином.
А - 1 сутки. Свободнолежащие, агрегированные и аглютинированные эритроциты в расширенных синусоидах печени. Некроз и двухядерные гепатоциты. Б - 3 сутки. Лизис агглютинированных эритроцитов в синусоидах печени. В - 14 сутки. Различная выраженность расстройств реологических свойств крови. Ув. 400.
В междольковых желчных выводных протоках четко контурирован однослойный однорядный призматический каемчатый эпителий с малым объемом цитоплазмы эпителиоцитов. Кариоплазма некоторых ядер гемогенизирована. В большинстве их видны глыбки хроматина и мелкие ядрышки. Очагово отмечается мутное набухание или зернистая дистрофия гепатоцитов, не являющаяся тяжелым повреждением клеток. Изредка обнаруживаются одиночные или небольшие группы из нескольких печеночных клеток с признаками цитолиза. На поверхности, а также в просвете сосудов печени определяются одиночные, разной величины (размером от гепатоцита до лимфоцита), чаще круглые, малопрозрачные, структурные элементы Гемостопа с Х-образным или звездообразным дефектом в центре. В просвете сосудов они могут лежать внахлест, но чаще становятся гомогенными. Агглютинаты эритроцитов обычно прижаты к стенке синусоида гомогенными массами Гемостопа. Подцольковые вены пусты или содержат эритроциты, плазму со следами «Гемостопа». При гистологическом исследовании ткани печени животных на 3-й сутки эксперимента синусоиды чаще были расширены, что является компенсаторно
- адаптивной реакцией на гипоксию, очагово выражен лизис агглютинированных эритроцитов, который способствовал улучшению реологических показателей крови (рис.9Б). Примечательно увеличение количества и дегрануляция эозинофилов. На этом фоне уменьшается выраженность зернистой дистрофии гепатоцитов.
Таким образом, проведенные гистологические исследования печени в течение первых трех суток после экспериментальной холецистэктомии и применения «Гемостопа» свидетельствуют об обнаружении проявлений нарушения микроциркуляции в поврежденных участках органа в связи с блокированием прохождения крови по синусоидам.
Фрагменты печени экспериментальных животных, взятые на 3-й и 5-е сутки после холецистэктомии, имеют близкое к нормальному строение ее стромы и паренхимы. При гистологическом исследовании печени на 7-е сутки у экспериментальных животных еще продолжается лизис агглютинированных эритроцитов в синусоидах печени. На 14-е сутки эксперимента в печени подопытных животных также отмечены более тщательная ликвидация расстройств реологических свойств крови на фоне восстановленной микроциркуляции в синусоидах печени (рис. 9В). По ходу эксперимента очевиден положительный эффект в восстановлении микроциркуляции и в репарации структуры печени, ее гепатоцитов.
Далее клиническая апробация препарата Гемостоп производилась учеными Ростовского государственного медицинского университета в хирургическом отделении клиники РостГМУ. Результаты клинических исследований подтвердили пригодность светлогорских мини-свиней в качестве крупной биологической модели для апробации гемостатических средств.
6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНИ-СВИНЕЙ В ФАРМАКОКИНЕТИКЕ
В случае, если после приема лекарственного средства у человека высока вероятность возникновения серьезных побочных эффектов, исследования заменяются оценкой относительной биодоступности препарата на крупных лабораторных животных. Традиционно для исследования лекарств в основном применялись лабораторные собаки. В странах запада последнее время мини-свиньи рассматриваются как наилучшая экспериментальная модель для фармакологических исследований в связи их очевидного физиологического и метаболического сходства с человеком. [Каркищенко В.Н., 2001; Svoboda Z., 2003]. Степень биотрансформации основных ферментов, происходящей в печени мини-свиней, сопоставима с таковыми у человека [ Monshouwer М., 1998; Desille М., 1999].
Нами была проведена серия опытов по исследованию препаратов с использованием светлогорских мини-свиней. Для наглядности в работе приведен фармакокинетический анализ новых отечественных разрабатываемых фармакологических средств.
Фармакокинетика анастрозола. Динамика концентрации анастрозола в плазме крови светлогорских мини-свиней после однократного перорального введения 2 мг представлена на рис. 10. Результаты расчетов фармакокинетических параметров анастрозола после введения изучаемых препаратов статистически достоверно не различались.
Рис. 10. Динамика концентрации анастрозола в крови мини-свиней после однократного перорального введения.
Были исследованы параметры относительной биодоступности анастрозола после однократного введения препарата Веро-анастрозол (Т препарат) по отношению к препарату Аримидекс (К препарат).
Рис. 11. Динамика концентрации анастрозола в крови собак после однократного перорального введения.
Для большего доказательства адекватности мини-свиней в качестве модели в фармакокинетических исследованиях мы провели аналогичные исследования данных препаратов с использованием собак. Динамика концентрации анастрозола в плазме крови животных после однократного перорального введения 2 мг представлена на рис. 11. Результаты, полученные с использованием, как мини-свиней, так и собак, схожи.
Фармакокгшетика тиозонида. Изучена фармакокинетика противотуберкулезного средства тиозонид после однократного внутрижелудочного введения в разных дозах. Предел обнаружения тиозонида Р2 в сыворотке крови составил 2 нг/мл.
На рис. 12 представлена динамика концентрации тизонида Р2 в сыворотке крови мини-свиней.
Рис. 12. Динамика концентрации тиозонида в сыворотке крови мини-свиней после однократного внутрижелудочного введения: а - в дозе 400 мг (нг/мл) разным животным; б - усредненные значения после однократного внутрижелудочного введения в разных дозах (нг/мл).
В результате проведенной работы разработана методика количественного определения некоторых препаратов в крови мини-свиней методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детектированием. При сопоставлении полученных результатов изменения концентрации препаратов в крови на животных (собаках и мини-свиньях) с данными динамики концентрации после приема в аналогичной дозе у людей установлено, что профиль концентрации анастрозола у животных повторяет профиль концентрации у человека, а фармакокинетические параметры (с учетом дозы на килограмм веса) близки. Мини-свиньи являются валидным биологическим объектом для фармакокинетических исследований.
7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНИ-СВИНЕЙ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ АДАПТОГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
Практика использования «адаптогенов» позволяет улучшить неспецифическую резистентность организма к неблагоприятным условиям. Для экспериментальной оценки адаптогенной эффективности лекарств традиционно используются лабораторные крысы. Но полученные результаты могут не вполне объективно отражать картину по эффективности препаратов из-за большой величины коэффициента экстраполяции данных от мелких животных к человеку.
Нами была разработана методика для экспериментальной оценки адаптогенной активности лекарственных средств, а так же выносливости организма, находящегося в состоянии высокой физической и психоэмоциональной нагрузки с использованием мини-свиньей. Предварительно животных обучали бегу на модифицированной беговой дорожке с задней электрической стенкой. Из отобранных животных формировали контрольные и опытные группы. Пределом выносливости считался момент, когда животное переставало реагировать на электрическое раздражение, в этот момент беговая дорожка остановливалась.
Изучали влияние отечественных препаратов - мексидола и нобена на выносливость и адаптогенные свойства организма. По показаниям, препараты оказывают выраженное антигипоксическое действие, повышают устойчивость организма к патологическим состояниям.
В результате эксперимента было обнаружено, что исследуемые препараты увеличивают выносливость животных при предельных физических нагрузках (беспрерывный бег на движущейся скоростью 9 км/час горизонтальной беговой дорожке).
В результате эксперимента было обнаружено, что исследуемые препараты увеличивают выносливость животных при предельных физических нагрузках (беспрерывный бег на движущейся скоростью 9 км/час горизонтальной беговой дорожке).
Так, Нобен при введении оказывает заметное действие на показатели выносливости во время бега мини-свиней на тредбане. Животные опытной группы, получавшие нобен, превысили собственные фоновые показатели на 19%. У животных, получавших мексидол, показатель выносливости и работоспособности вырос на 11% (табл. 13). По данным клинических исследований, нобен способствует увеличению выносливости у человека на 16%, а мексидол - на 8%.
Другие изучаемые параметры (ректальная температура, число сердечных сокращений, число дыхательных движений и содержание
кислорода в крови) не отклонялись от физиологической нормы. Колебание данных показателей во время эксперимента объясняются стрессом и критическими физическими нагрузками животных.
Таблица 13
Влияние мексидола и нобена на работоспособность, выносливость и некоторые физиологические параметры у мини-свиней
N. показатель группы время бега, мин. ректальная температура, °С частота сердечных сокращений, в мин. число дыхательных движений, в мин. содержание кислорода в крови
1 до нагрузки после нагрузки до нагрузки после нагрузки до нагрузки после нагрузки ДО 1 нагрузки после нагрузки
контроль фон 26,5±1, 2 38,2±0,06 76,2±2,2 19,7±0,6 95,8±0,48
7 день 28,2± 1,4 38,3± 0,05 40,1± 0,35 76,5± 2,03 93,3± 1,06 19,3± 0,95 30± 1,60 96± 0,97 84,3± 1,05
14 день 28,3± 1,3 38,2± 0,06 40,2± 0,2 76,8± 1,2 96,7± 1,2 18,7± 0,61 30± 1,75 95,5± 0,6 83,8± 0,48
мексидол фон 26,3± 1,1 38,3±0,2 76,17±1,14 21,3±1,23 95,5±0,56
7 день 28± 1,03 38,2± 0,06 40,6± 0,23 78± 2,2 92± 1,97 20,17 0,98 30,3± 1,58 96,2± 0,7 84,7± 1,3
14 день 29,2± 1,4 38± 0,15 40,5± 0,32 76,8± 1,4 93,3± 1,7 20,3± 1,09 28,7± 1,38 96± 0,5 85,7± 1,6
нобен фон 26,8± 0,9 38,1± 0,07 69 1 5± 1 19,5± 0,99 96± 0,52
7 день 29± 1,9 38,5± 0,18 40,4± 0,2 69,7± 0,49 91,2± 2,9 20± 1,03 31,8± 2,3 96,3± 1,09 84,5± 0,96
14 день 32± 1,1 38,4± 0,1 40,5± 0,29 72± 0,37 94,5± 1,1 19,2± 0,5 31,3± 1,7 96,2± 0,7 88,3± 1,54
Препараты практически не изменяют показатели ЭКГ подопытных животных (рис. 13). Все отклонения (синусовая брадиаритмия, учащенный пульс, бигемения, неопределенная электрическая позиция сердца, надаселудочковые и желудочковые экстрасистолии, блокада передне-верхних разветвлений левой ножки пучка Гиса) объясняются резким перевозбуждением нервной системы (стресс) и физической нагрузкой. Кроме того, при сравнительном анализе серии стандартных ЭКГ не было выявлено определенной динамики продолжительности и полярности основных электрокардиографических параметров (зубцов и интервалов). Следует отметить, что нобен и мексидол укорачивают период восстановления ЭКГ после запредельных нагрузок, т.е., улучшает переносимость этих
воздействий, а значит, повышает выносливость животных.
заключение
Синусовая бюдиаоитмия(умеоенно выраженная) Сдинечныв наджег.удочковые зкстоасистолы Неопределенная электрическая позиция сеодиа Выраженное отклонение электрической оси вправо
Рис. 13. ЭКГ мини-свиньи после нагрузочной пробы.
В результате проведенных исследований был сделан вывод о том, что светлогорские мини-свиньи являются подходящими экспериментальными животными для оценки последствий предельных физических нагрузок на живой организм и доклинического исследования адаптогенной активности некоторых препаратов.
ВЫВОДЫ
1. Светлогорские мини-свиньи имеют большое народно-хозяйственное значение по своим биологическим свойствам. Они неприхотливы и хорошо приспособлены к лабораторным условиям содержания, многоплодные, скороспелые, имеют многие схожие с человеком физиологические и морфо-анатомические черты, благодаря чему востребованы для медико-биологических экспериментов.
2. Применение метода «прилитие крови» позволило снизить уровень гомозиготности в стаде светлогорских мини-свиней с 0,64 до 0,51, устранить признаки инбредной депрессии, при этом сохранить широкий полиморфизм по эритроцитарным антигенам групп крови.
3. Светлогорские мини-свиньи отличаются высоким многоплодием и низкими показателями живой массы. За период проведения исследований многоплодие свиноматок повысилось на 26%, а живая масса животных значительно снизилась - от исходных 55 кг до 42 кг в среднем по стаду. Сохранность поросят к отъему выросла с 78% до 90%.
4. Выявлены особенности аллелофонда по эритроцитарным антигенам
и выделены желательные генотипы по группам крови для светлогорских мини-свиней: по системе А: генотип А а/.; по системе Е генотипы: Е Е Ьё^ёея; по системе К: генотип К аеМ; о системе Ь: генотип Ь agi/bcgi; по системе М: генотип М ./.. Животные с такими генотипами сочетают среднее многоплодие, имеют низкую живую массу и хорошую жизнеспособность.
5. Сочетание генотипов Н./. Аа/. и На/. А./., является маркером стрессчувствительности для светлогорских мини-свиней. С такими комплексными генотипами 60% поросят чувствительны к стрессу, они обладают низкой жизнеспособностью. Выбраковка таких животных позволило сократить долю стрессчувствительных особей в стаде с 21,8% до 8%.
6. Анализ обнаруженного феномена ультразвуковой вокализации у мини-свиней показал, что максимальные значения приходились на частоту около 21-22 кГц, наиболее часто регистрируемый частотный диапазон -2137 кГц. Имеются определенные сходства ультразвуковой вокализации с человеком в диапазоне 20-30 и 60 кГц, отражающие отрицательные состояния, сходные со страхом и унынием.
7. Репаративные процессы, происходящие в мягких и костных тканях полости рта у светлогорских мини-свиней, максимально схожи с таковыми у человека и воспроизводят процессы течения раневого процесса и протезирования с использованием зубных имплантатов.
8. Мини-свиньи легко обучаются бегу в лабораторных условиях. Моделирование предельных нагрузок на мини-свиньях в сочетании со стресс-фактором выявил сходные с человеком временные изменения в ЭКГ, температуре тела, сердечных сокращениях, дыхании и картине крови.
9. Адаптогенные препараты, предназначенные для человека, аналогичным образом действуют на организм мини-свиней и увеличивают их выносливость при физических нагрузках. Данные, полученные при оценке эффективности таких препаратов, соотносимы к человеческим показаниям. Исследуемые препараты увеличивают выносливость у мини свиней на 19% и 11%, а у человека на 16% и 8% соответственно.
10. При исследовании относительной биодоступности и фармакокинетики лекарственных препаратов профиль концентрации лекарств у светлогорских мини-свиней повторяет профиль концентрации у человека, а фармакокинетические параметры близки. Образцы биологических проб, полученных от мини-свиней, пригодны для изучения хроматографического поведения лекарственных препаратов для их количественного определения методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
11. Экспериментальное исследование эффективности и безопасности
кровоостанавливающего препарата на мини-свиньях объективно отражают процессы, происходящие в организме человека при их применении. Послеоперационное изменение параметров крови схожи с таковыми у человека, а гистологические срезы, полученные от мини-свиней, позволяют судить о безопасности препарата.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
При разведении светлогорских мини-свиней рекомендуем определять имунногенетический статус по группам крови в месячном возрасте и оставлять для разведения преимущественно животных, несущих в генотипе аллели: по системе А: генотип А а/.; по системе Е генотипы: Е age/deg, Е bdg/deg; по системе К: генотип К ae/bf; о системе L: генотип L agi/bcgi; по системе М: генотип M ./.. Стрессчувствительных животных с комплексными генотипами Н./. Аа/. и На/. А./, необходимо выбраковывать и использовать в малозначимых экспериментах.
Для доклинического исследования фармакокинетики и биодоступности вместо собак использовать светлогорских мини-свиней. В экспериментальной стоматологии для моделирования дефектов, испытания новых методик и материалов использовать мини-свиней.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК
1. Капанадзе Г.Д. Рентгенологический контроль за процессами костеобразования при непосредственной установке имплантата в лунку удаленного зуба в эксперименте / Ашуев Ж.А., Кулаков A.A., Капанадзе Г.Д. //Биомедицина, 2007, № 6, с. 167-169.
2. Капанадзе Г.Д. Светлогорская популяция мини свиней / Капанадзе Г.Д., Ашуев Ж.А. // Биомедицина, 2007, № 6, с. 71-81.
3. Капанадзе Г.Д. Фармакокинетика анастрозола /Салар Эйса Задех фалахатий, Кукес В Г., Капанадзе Г.Д. // Фармация, № 2,2008, с.36-38.
4. Капанадзе Г.Д. Изучение фармакокинетики анастразола на мини-свиньях светлогорской популяции / Салар Эйса Задех, Кукес В.Г., Капанадзе Г.Д. //Биомедицина, 2008, № 1, с. 88-91.
5. Капанадзе Г.Д. Качественная лабораторная практика: здания и сооружения Научного центра биомедицинских технологий РАМН / Капанадзе Г.Д., Матвеенко E.JL, Ревякин А.О., Огнев C.B. // Биомедицина, 2010, № 1, с. 78-83.
6. Капанадзе Г.Д. Изучение эффективности препарата «Гемостоп» в
эксперименте на животных / Капанадзе Г.Д., Каркищенко В.Н., Степанов Ю.А., Каркищенко H.H., Черкасов М.Ф. // Биомедицина, 2010, №5, с. 50-57.
7. Капанадзе Г.Д. Оптимизация светлогорских мини-свиней для биомедицинских исследований / Капанадзе Г.Д., Станкова Н.В. // Биомедицина, 2010, № 5, с. 33-49.
8. Капанадзе Г.Д. Фармакокинетическое изучение анастрозола на животных / Эиса Задех Салар Фалахатий, Капанадзе Г.Д. // Биомедицина, 2010, №5, с. 126.
9. Капанадзе Г.Д. Разработка методики оценки физической выносливости лабораторных животных для изучения адаптогенной активности некоторых лекарственных препаратов / Каркищенко В.Н., Капанадзе Г.Д., Деньгина С.Е., Станкова Н.В. // Биомедицина, 2011, № 1, с. 72-74.
10. Капанадзе Г.Д. Морфологические изменения в области ложа желчного пузыря после воздействия препарата «Гемостоп» в эксперименте / Степанов Ю.А., Каркищенко H.H., Черкасов М.Ф., Каркищенко В.Н., Капанадзе Г.Д. // Биомедицина, 2011, № 1, с. 75-83.
11. Капанадзе Г.Д. Экспериментальное моделирование заживления хирургических ран в полости рта / Аксенов К.А., Ломакин М.В., Смешко Н.В., Капанадзе Г.Д., // Биомедицина, 2011, № 1, с. 34-41.
12. Капанадзе Г.Д. Ультразвуковая вокализация и ее информативные параметры у животных и человека / Каркищенко H.H., Фокин Ю.В., Сахаров Д.С., Каркищенко В.Н., Капанадзе Г.Д., Чайванов Д.Б. // Биомедицина, 2011, № 1, с. 4-23.
13. Капанадзе Г.Д. Ген зеленого белка как маркер при трансплантации стволовых и прогенераторных клеток костного мозга / Касинская Н.В., Степанова О.И., Каркищенко H.H., Каркищенко В.Н., Семенов Х.Х., Бескова Т.Б., Капанадзе Г.Д., Ревякин А.О., Деньгина С.Е.. // Биомедицина, 2011, № 2, с. 30-35.
Монография, программы, рекомендации
14. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / под ред. Н.Н.Каркищенко, С.В.Грачева-М.: Профиль-2С, 2010, 358 с.
Публикации в других изданиях
15. Капанадзе Г.Д. Доклинические исследования фармпрепаратов на крупных лабораторных животных (мини свиньи) / Панов А.Е., Ревякин А.О., Капанадзе Г.Д. // Биомедицина, 2006, № 5, с. 84-88.
16. Капанадзе Г.Д. Использование миниатюрных свиней в биомедицинских экспериментах / Капанадзе Г.Д. // Биомедицина, 2006, № 2, с. 40-52.
17. Капанадзе Г.Д. Использование мини-свиней в дентальной имплантологии / Ашуев Ж.А., Кулаков А.А., Капанадзе Г.Д. // Биомедицина, 2007, №6, с. 81-89.
18. Капанадзе Г.Д. Светлогорские мини-свиньи как объект в медико-биологических исследованиях / Капанадзе Г.Д., Ашуев Ж.А. // Доклады ТСХА, Москва 2006, Выпуск 278, с. 758-765.
19. Капанадзе Г.Д. Мини-свинья как биологическая модель человека / Капанадзе Г.Д. // В сб. Междунар. конф. молодых ученых и специалистов, посвященной 140-летию РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Москва 2006. с. 533-539.
20. Капанадзе Г.Д. Генотипы по группам крови светлогорских мини-свиней / Капанадзе Г.Д., Чернова Н.В. // Доклады ТСХА. Москва 2007. Выпуск 279, ч. 2, с. 41-44.
21. Капанадзе Г.Д. Способы многократного взятия крови у лабораторных мини-свиней / Капанадзе Г.Д., Чернова Н.В. // Доклады ТСХА. Москва 2007. Выпуск 279, с. 146-149.
22. Капанадзе Г.Д. Группы крови светлогорских миниатюрных свиней / Капанадзе Г.Д., Ревякин А.О., Чернова Н.В., Юшкова Л.Г. // В сб. Междунар. конф «Современные проблемы интенсификации производства свинины». Ульяновск. 2007, т.З, с. 218-223.
23. Капанадзе Г.Д. Светлогорские мини-свиньи / Капанадзе Г.Д., Чернова Н.В., Ревякин А.О., Юшкова Л.Г. // В сб. Междунар. конф «Современные проблемы интенсификации производства свинины». Ульяновск 2007, т. 1, с. 275-276.
24. Капанадзе Г.Д. Использование светлогорских мини-свиней в стоматологии в качестве биомоделей / Капанадзе Г.Д., Ашуев Ж.А. // В сб. Междунар. конф «Современные проблемы интенсификации производства свинины». Ульяновск 2007, т. 3, с. 223-230.
25. Капанадзе Г.Д. Характеристика свелогорских мини-свиней, используемых в медико-биологических исследованиях / Капанадзе Г.Д., Ашуев Ж.А. И В сб. Междунар. конф «Современные достижения науки и практики». Краснодар. 2007, Том 1, с. 44-46.
26. Капанадзе Г.Д. Способы взятия крови у лабораторных мини-свиней / Капанадзе Г.Д., Юшкова Л.Г., Ревякин А.О., Чернова Н.В., // В сб. Междунар. конф «Современные проблемы интенсификации производства свинины». Ульяновск 2007, т. 3, с.230-234,
27. Капанадзе Г.Д. В поисках маркеров стрессчувствительности у
свиней / Юшкова Л.Г., Капанадзе Г.Д., Тимофеев JI.B. // В сб. Междунар. конф «Совеременные проблемы интенсификации производства свинины» Ульяновск 2007, т. 3, с. 212-218.
28. Капанадзе Г.Д. Некоторые зоотехнические и гематологические показатели у мини-свиней светлогорской популяции / Капанадзе Г.Д. // Доклады ТСХА, Москва 2007, Выпуск 279, с. 140-143.
29. Капанадзе Г.Д. Доклинические исследования анострозола на крупных лабораторных животных (мини свиньи) / Капанадзе Г.Д.,Салар Эйса Задех фалахатий, Раменская. Г.В. // Биомедицина, 2008, №2, с. 17-18.
30. Капанадзе Г.Д. Воспроизводительные качества свиноматок и рост поросят мини-свиней светлогорской популяции разных генотипов по группам крови / Чернова Н.В., Новиков А.А., Семак М.С., Капанадзе Г.Д. // Главный зоотехник, № 11, 2008. с. 35-44.
31. Капанадзе Г.Д. Отъемный стресс у поросят. / Юшкова Л.Г., Юдина C.B., Капанадзе Г.Д. // Тавршский науковий вюник, вып. 58, ч.2,2008. с. 84-96.
32. Капанадзе Г.Д. Использование мини-свиней в качестве биомодели в стоматологии / Капанадзе Г.Д., Матвеенко E.JL, Ашуев Ж.А. // В сб. Междунар. конф «Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины», Томск, 2009, с. 21-23.
33. Капанадзе Г.Д. Выполнение требований GLP при работе с лабораторными животными в Научном центре биомедицинских технологий РАМН / Капанадзе Г.Д., Ревякин А.О., Матвеенко Е.Л., Огнев C.B. // В сб. Междунар, конф «Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины», Томск, 2009. с. 24-26.
34. Капанадзе Г.Д. Выявление эритроцитарных антигенов во внутренних органах у светлогорских мини-свиней / Капанадзе Г.Д., Станкова Н.В. // В сб. Междунар. конф «Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины», Томск, 2009.с. 27-28.
35. Капанадзе Г.Д. Перспективы использования мини-свиней в ксенотрансплантации / Каркищенко В.Н., Капанадзе Г.Д., Станкова Н.В., Тимофеев Л.В. // В сб. Междунар. конф «Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины», Томск, 2009. с. 34-36.
36. Капанадзе Г.Д. Сравнение некоторых показателей крови у обычных и мини-свиней / Каркищенко В.Н., Капанадзе Г.Д. // В сб. Междунар. конф «Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины», Томск, 2009. с. 32-33.
37. Капанадзе Г.Д. Использование мини-свиней светлогорской популяции в сравнительной фармакокинетике и относительной биодоступности лекарственных препаратов / Кукес В.Г., Каркищенко В.Н.,
Капанадзе Г.Д., Салар Эйса Задех // В сб. Междунар. конф «Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины», Томск, 2009. с. 51-54.
38. Капанадзе Г.Д. Экстерьерные особенности мини-свиней светлогорской популяции / Капанадзе Г.Д., Станкова Н.В., Юшкова Л.Г. // Тезисы докладов международной научно-практической конференции, посвященной 60-летю зоотехнической науки Беларуси, Жодино, 2009.- с. 6466
Отпечатано с готового оригинал-макета
Формат 60х84'/|б. Усл. печ. л. 2,79. Тираж 100 экз. Заказ 472.
Издательство РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44
Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора биологических наук, Капанадзе, Гия Джемалиевич, Москва
71 12-3/65 А/09/с-^Оа
юл АО. 04.
& Лгл 0-/. Лб'Мс
НАУЧНЫЙ ЦЕНТР БИОМЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ МЕДИЦИНСКИХ НАУК
На правах рукописи
КАПАНАДЗЕ ГИЯ ДЖЕМАЛИЕВИЧ
кандидат сельскохозяйственных наук
УДК 636.475:611/612:636.028
БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЗООТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ, УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕТЛОГОРСКИХ МИНИ-СВИНЕЙ
Специальность 06.02.10 - Частная зоотехния, технология
производства продуктов животноводства
Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук
Президиум ВАК Минобрнауки России (решение от сАДуйор^г.
решил выдать диплом
Начальник отдела
Научный консультант - доктор медицинских наук, профессор Каркищенко В.Н.
МОСКВА
-2011
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.......................................................................................................................4
Глава 1. Обзор литературы.........................................................................................6
1.1. Мини-свиньи отечественной и зарубежной селекции..................................6
1.2. Использование мини-свиней в биомедицинских экспериментах..............16
1.3. Использование мини-свиней светлогорской популяций в фармакокинетических исследованиях.................................................................35
1.3.1. Изучение биоэквивалентности и фармакокинетики лекарственных препаратов...........................................................................................................35
1.3.2. Кровоостанавливающие средства...........................................................43
1.4. Использование лабораторных мини-свиней в стоматологических экспериментах........................................................................................................46
1.5. Генетические системы групп крови свиней, связь их с продуктивными качествами и стрессчувствительностью..............................................................55
1.6. Ультразвуковая вокализация и ее информативные параметры у лабораторных животных и человека....................................................................74
1.7. Экстраполяционные возможности моделирования в эксперименте.........80
1.8. Гуманность при работе с животными...........................................................83
2. Краткая характеристика работы..........................................................................91
2.1. Актуальность темы.........................................................................................91
2.2. Научная новизна работы................................................................................93
2.3. Цель и задачи исследований..........................................................................94
2.4. Теоретическая и практическая значимость работы....................................95
2.5. Реализация результатов исследований.........................................................96
2.6. Апробация работы..........................................................................................98
3.Собственные исследования...................................................................................99
3.1. Материал и методы исследований.............................................................99
3.2. Кормление и содержание подопытных животных....................................102
3.3. Методы исследований..................................................................................105
4. Результаты собственных исследований........................................................113
4.1. Биологические особенности светлогорских мини-свиней...............113
4.2. Хозяйственно-полезные признаки светлогорских мини-свиней и связь их с иммуногенетическими характеристиками.............................................124
4.2.2. Связь мастей мини-свиней с группами крови.....................................142
4.2.3. Связь групп крови мини-свиней со стрессчувствительностью.........146
4.3. Использование мини-свиней светлогорской популяций в фармакокинетических исследованиях...............................................................151
4.3.1. Количественный анализ тиозонида методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на мини-свиньях..............................................151
4.3.2. Количественный анализ анастрозола методом высокоэффективной жидкостной хроматографии у собак и мини-свиней....................................156
4.4. Использование мини-свиней для оценки эффективности и безопасности кровоостанавливающих средств.....................................................................165
4.5. Использование светлогорских мини-свиней для стоматологических исследований.....................................................................................................180
4.5.1. Экспериментальное моделирование непосредственной установки зубных имплантатов в костную рану.............................................................180
4.5.2. Моделирование заживления слизистой оболочки в полости рта......218
4.6. Использование мини-свиней для экспериментальной оценки адаптогенных средств......................................................................................227
4.7. Ультразвуковая вокализация и ее информативные параметры у животных и человека.......................................................................................235
ВЫВОДЫ.................................................................................................................245
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ....................................................................247
Список литературы.................................................................................................248
Приложения...................................................................................292
Введение
Модели в качестве средства познания стали употреблять еще на заре развития науки. Вместе с тем общая теория моделирования начала создаваться лишь с 60-х годов XX века. Разнообразие значений термина «модель» в современных биологических и медицинских науках бросается в глаза. Возникает сомнение, а можно ли говорить о моделях и моделировании вообще или только о моделях и моделировании в определенных разделах биологии и медицины. Исторически сложилось так, что в решении проблем биологии и медицины решающую роль играют экспериментальные исследования на животных, позволяющие моделировать необходимое состояние, изучать динамику патологического процесса, метаболические сдвиги, динамику и кинетику лекарств. Термин «животные модели» прочно утвердились в арсенале исследователей в 30-х годах прошлого столетия.
Boldessarins R.J. и Fisher J.E. [193] дали определение модели как «экспериментального компромисса, где простая экспериментальная система используется для понимания гораздо более сложной».
Мини-свиньи все шире используются в биологических, медицинских и в ветеринарных исследованиях. Из всего многообразия лабораторных животных, пожалуй, самыми «молодыми» можно назвать мини-свинью. Именно мини-свиньям в последнее время начали уделять особое внимание исследователи многих стран мира. В то же время свиньи, как объект экспериментального исследования, использовались и описаны еще до нашей эры. Популярность мини-свиней в качестве лабораторных животных обусловлена значительным сходством анатомических и физиологических параметров с таковыми у человека. Открываются новые пути для ксенотрансплантации органов и тканей от свиньи к человеку с применением технологии клонирования. На мини-свиньях моделируется целый ряд заболевании человека, а полученные данные относительно легко экстраполируются.
В процессе разработки проекта «Маихеттен» по созданию американской атомной бомбы куратором проекта генералом Лесли Гровсом, по предложению ученых, в 1943 году была поставлена задача перед генетиками по созданию линий карликовых свиней. С этого времени начались интенсивные работы по их выведению, разведению и использованию не только в радиационной биологии, но и в других областях биологии и медицины. В последние 20 лет во многих странах мира наметилась определенная тенденция к быстрому расширению масштабов использования свиней в качестве лабораторных животных. Главным отличием лабораторных свиней от обычных, используемых в сельском хозяйстве, является их миниатюрность, за что их и называют мини-свиньями.
Количество использованных в эксперименте мини-свиней в мире ежегодно увеличивается. Они постепенно вытесняют из ряда опытов более традиционных лабораторных животных. Генофонд мини-свиней России позволяет совершенствовать их в виде специализированных линий, отвечающих необходимым требованиям к лабораторным свиньям для всех областей медико-биологического моделирования.
Цель наших исследований - комплексное изучение биологических и зоотехнических особенностей светлогорских мини-свиней нового типа, позволяющее использовать их в качестве лабораторных животных и биологической модели человека при проведении научно-практических исследований в области сельского хозяйства, биологии и медицины.
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Мини-свиньи отечественной и зарубежной селекции
В мировой практике применения свиней в медико-биологических целях используют специально выведенные лабораторные породы (в США -хормельские, хэнфордские, питманмурские, небрасские, белтсвиллские белые, в Германии - геттенгенские, мини-леве, в Японии - омини, в России -минисибс и светлогорские мини-свиньи). Широко используют для медико-биологического моделирования мелких аборигенных свиней разных стран (в США - юкатанских и американо-ессекских, во Франции - корсиканских, в странах юго-восточной Азии - кангарусских, китайских Ли санг и ассамских). Из-за дефицита лабораторных мелких свиней часто приходится прибегать к использованию обычных домашних свиней различных пород [142].
Классические зоотехнические приемы селекции свиней культурных пород на уменьшение размеров и живой массы при чистопородном разведении фактически оказались таким сложным делом, как и селекция на увеличение постнатального роста и увеличение размеров [139].
Выводить лабораторных мини-свиней начали в институте Хормеля университета штата Миннесота в 1949 г. Первые генетически стабильные линии мини-свиней были получены в 1949-1953 годах в Минессотском университете США, где в качестве источников генов карликовости использовали мелкие формы гвинейских и одичавших лесных свиней Калифорнии и Луизианы.
Работы по созданию новых популяции мини-свиней продолжаются и по сей день. Относительно недавно стало известно о создании томпсоновских миниатюрных инбредных свиней (штат Иллинойс), которые используются в исследованиях специального центра по атеросклерозу при Чикагском университете [205].
В Европе самая крупная ферма мини-свиней находится в Германии, где разводится геттингенская порода со средней живой массой 37,16 кг в годовалом возрасте.
Другая линия мини-свиней была выведена в Питман-мурской лаборатории (штат Флорида, США) на базе одичавших свиней. Эти питман-мурские миниатюрные свиньи характеризуются не только темной окраской щетины, но и темной кожей. Сейчас они разводятся в Японии и послужили исходным материалом для некоторых других пород мини-свиней. Путем скрещивания питман-мурских свиней с палоусскими в Ричмонде (штат Вашингтон, США), были выведены хэнфордские мини-свиньи. Эти мини-свиньи известны и под названием «лабко».
В Университете штата Небраска вывели пятнистых мини-свиней, скрещивая минессотских мини-свиней с гвинейскими одичавшими хряками. В США проводится настойчивая и большая работа по созданию миниатюрных лабораторных свиней с различными вариантами фенотипов и генотипов.
В странах Европы широкое распространение получили геттингенские мини-свиньи (белая и черная линии), которых создали в Геттингенском университете ФРГ в 1960 -1963 годах. В Англии выведена линия мини-свиней на основе хэндфордских миниатюрных свиней США. Во Франции в качестве лабораторных животных используют диких корсиканских свиней. Работать с дикими или одичавшими свиньями довольно сложно из-за их агрессивности или пугливости, а также грубости и пигментированности кожи и щетины. В 1976 году в ГДР путем скрещивания вьетнамской черной, ландраса и сэттлыпванской пород была получена тригибридная линия миниатюрных свиней, названных мини-леве. Потомство их расщепляется по масти на белую, черную и пятнистую.
Корсиканские свиньи распространены на острове Корсика, используются в основном во Франции, высоконогие, с грубой головой,
относительно длинными конечностями, в основном черной масти. Живая масса в 3 года достигает 80 кг. Свойственен агрессивный нрав [314].
Юкатанские мини-свиньи очень широко используются в лабораторной практике в США, а так же в ряде странах Европы. Это аборигенные свиньи, распространенные в основном в Мексике. Обладают относительно добрым нравом. На них, помимо других исследований, большое количество экспериментов проводятся на коже, т.к. животные обладают тонкой редкой щетиной. Преобладающая масть черная [323].
В 3-х летнем возрасте достигают живую массу около 80 кг. Основная популяция содержится в лаборатории Чарльз Ривер, которая обладает огромным коллекционным фондом лабораторных животных разных видов и линии, в том числе в криоформе.
Американо-эссекские свиньи разводятся в основном в США (штат Техас). Характерная особенность этих свиней - послушность и добрый нрав. Масса в 3-х летнем возрасте около 100 кг. Кожа и щетина темная. Разводятся в чистоте. Среднее многоплодие - 6-7 поросят на опорос. Исходной формой для получения этих свиней послужили гвинейские свиньи. Хорошо изучена кровь животных [351].
Кангарусские свиньи используются для лабораторных исследований в Австралии, ареал обитания - остров Кангару вблизи Австралии. Масть преимущественно черная. Достигают живую массу в 3-х летнем возрасте около 100 кг.
Китайские мини-свиньи Ли Сонг были выведены в 1975 году на Тайване путем селекции аборигенной тайванской породы. Хорошо изучены, имеют живую массу в годовалом возрасте около 30 кг, многоплодие у этих свиней составляет 7 поросят на опорос [354]. Аборигенные свиньи других пород Индокитая, как правило, мелкорослые.
Ассамские и непальские карликовые свиньи распространены на севере Индии и в горах Ассам. Карликовые свиньи, мало изучены. Взрослые
животные могут весить от 6 до 12 кг. В научной литературе подробное описание этих животных не встречается, они лишь зафиксированы на редких видеокадрах документальных фильмов «ВВС - живая природа».
Популяция грузинских аборигенных свиней - кахетинские и сванетинские до сих пор сохранились и разводятся в некоторых районах Грузии. Добронравные, неприхотливы, имеют живую массу во взрослом состоянии до 70 кг. Многоплодие от 5 до 8 поросят на опорос [112]. Эти свиньи практически не используются в лабораторных исследованиях, а разводят их в качестве пользовательских пород.
Хормельские мини-свиньи разводят в основном в США (штат Миннесота). Гибридов, полученных от гвинейских, пинивудских, каталинских свиней, и свиней с острова Гуам разводили в «чистоте». Масть преимущественно белая, темная, иногда с пятнами. Живая масса колеблется от 90 до 140 кг, многоплодие 6-7 поросят в помете.
Питман-мурских мини-свиней разводят в США. Живая масса взрослых животных около 70 кг. Они послужили основой для выведения хенфордских мини-свиней.
Хенфордские мини-свиньи выведены в Хенфордской радиобиологической лаборатории (штат Вашингтон) на основе паллоуских и хенфордских свиней. Обладают белой и черной мастью, живая масса во взрослом состоянии около 70 кг, многоплодие 6 поросят за опорос.
Небрасские мини-свиньи широко используются в эксперименте. Были выведены в США (штат Небраска) в 60-х годах прошлого века путем сложного скрещивания хормельских свиней и аборигенных пород. Масть красная, черная и пятнистая. Взрослые животные достигают живую массу 115 кг, многоплодие составляет 5-7 поросят.
Белтсвиллские мини-свиньи (штат Мериленд, США) преимущественно белой масти, для их выведения послужили хормельские и хенфордские мини-
свиньи. Живая масса в 3-х летнем возрасте достигает 70 кг, многоплодие - 5-6 поросят.
Японские мини-свиньи омини были выведены с использование генофонда маньчжурских свиней, завезенных из Китая. Масть черная, среднее многоплодие составляет 10 поросят на опорос, масса взрослых животных достигает 70 кг.
Мини-леве были выведены в ГДР в 60-ые годы прошлого столетия путем скрещивания вьетнамской черной, длинноухой белой и сэттлынвайнских немецких свиней. Преимущественная масть белая, но встречаются черные й пятнистые животные. Масса взрослых животных коло 70 кг, многоплодие 8-9
поросят на опорос.
Геттингенские мини-свиньи, пожалуй, самые популярные, изученные и используемые лабораторные мини-свиньи. Работы по выведению были начаты в Геттингенском университете (ФРГ) в 1960 г. Для выведения использовались вьетнамская черная, вьетнамская пятнистая, хормельские мини-свиньи и свиньи породы ландрас. Существуют несколько линий животных с разной живой массой. Преимущественная масть белая и черная. Живая масса в зависимости от линий колеблется от 38 до 85 кг у взрослых животных. Среднее многоплодие составляет 6-9 поросят на опорос. Основной ареал использования этих свиней - Европа. Только в Англии в год используют в эксперименте более 1500 голов геттингенских мини-свиней.
В нашей стране в экспериментальных целях используется два вида лабораторных животных - минисибс и светлогорская мини-свинья, специально выведенные для медико-биологических экспериментов.
Миниатюрная сибирская свинья (минисибс). В 1960 году в институте Цитологии и генетики СО РАН (под Новосибирском) были начаты поиски породных ресурсов и разработка методов формирования популяционного генофонда, соответствующих задаче создания новой специализированной формы свиней, пригодных
-
Капанадзе, Гия Джемалиевич
-
доктора биологических наук
-
Москва, 2011
-
ВАК 06.02.10
- Иммунобиологический статус свиней и возможности использования их в целях ксенотрансплантации
- Оценка воспроизводительных, откормочных и мясных качеств первого и второго поколений создаваемого мясного типа крупной белой породы свиней
- Комбинационная сочетаемость усовершенствованных генотипов свиней крупной белой породы в условиях Среднего Поволжья
- Адаптационные и биологические особенности отечественных и импортных пород свиней, разводимых в условиях Среднего Поволжья
- Биологические и продуктивные особенности популяции свиней заводского типа КМ-1
