ЛАБОРАТОРНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Лабораторные животные — различные виды животных, специально разводимые в условиях лабораторий или питомников для экспериментальной или производственной практики. Лабораторных животных используют в целях диагностики болезней, моделирования различных физиологических и патологических состояний, изучения лечебно-профилактических препаратов, химических и физических факторов, производства биологических препаратов — диагностических сывороток, вакцин, культур тканей и др.

К лабораторным относятся животные различных систематических групп: простейшие, черви, членистоногие, иглокожие, амфибии, птицы, млекопитающие. Однако чаще всего Лабораторных животных подразделяют на беспозвоночных и позвоночных.

Позвоночные лабораторные животные

Использование позвоночных животных человеком с познавательной целью началось, по-видимому, в период развития скотоводства. В последующем на животных стали изучать строение и функции различных органов живых организмов. В частности, известны наблюдения древнегреческого естествоиспытателя Диогена (5 в. до н. э.), который, вскрывая трупы животных, установил разные функции предсердий. Позднее анатомию и физиологию изучали на животных Аристотель, К. Гален, У. Гарвей и др. Первоначально эксперименты проводились на домашних животных. В 15 в. стали известны белые мыши, крысы и морские свинки. Однако понятие «лабораторные животные» сложилось к концу 19 в.

Всего в мед.-биол, исследованиях используют до 250 видов животных. Одни виды постоянно разводят в лабораториях и питомниках для научных исследований (белые мыши, белые крысы, морские свинки, кролики, хомяки, кошки, собаки, обезьяны, мини-свиньи и др.). Другие — периодически отлавливают для эксперимента (полевки, песчанки, суслики, хорьки, сурки, броненосцы, лемминги, амфибии, рыбы и др.). Имеется группа лаб. птиц (куры, голуби, канарейки, перепелки и др.). Часть мед. экспериментов проводят на с.-х. животных (овцы, свиньи, телята и др.). От общего числа Л. ж. на долю мышей приходится ок. 70 %, крыс — 15%, морских свинок — 9%, птиц — 3%, кроликов — 2% и прочих — 1 %.

Интерес исследователей к грызунам обусловлен в основном тем, что многие из них имеют малые размеры тела, высокую плодовитость и короткий период жизни; за несколько месяцев жизни грызуна можно проследить в организме процессы, которые у человека протекают годами. Средняя продолжительность жизни белых мышей 1,5 —2 года, крыс 2—2,5 года, хомяков 2—5 лет, морских свинок 6—8 лет, кроликов 4—9 лет.

При разведении Л. ж. проводят контроль по генетическим, экологическим, морфологическим признакам, а также по состоянию здоровья.

Генетически Лабораторные животные подразделяются на нелинейных (гетерозиготных) и линейных (гомозиготных). Нелинейных животных разводят на основе случайных скрещиваний и в силу этого они обладают высокой степенью гетерозиготности. Нарастание инбридинга (см.) у этой группы Л. ж. допускается не более 1 % на поколение.

Линейных животных (см.) разводят на основе тесного инбридинга. Линейные животные подразделяются на чисто инбредные линии и мутантные стоки. Чисто инбредной называется линия, в к-рой животные прошли не менее 20 поколений скрещивания типа «брат X сестра»; конгенная (коизогенная) линия — инбредная линия, несущая дополнительный чужой ген. Мутантный сток — потомство животных, у которых спонтанно или индуцированно возникли изменения в наследовании внешних или внутренних признаков.

Известно ок. 670 инбредных линий и сублиний, конгенных линий и мутантных стоков мышей, 162 линии крыс, 16 линий морских свинок, 66 линий хомяков, 4 линии песчанок и 7 линий цыплят. В СССР линейных мышей разводят с 1943 г. Каждая линия имеет свои особенности в наборе генов, реактивности на различные антигенные и стрессовые факторы. Линейные животные регулярно контролируются на гомозиготность в основном методом трансплантации кожи. Многообразие линейных животных поддерживается в соответствующих коллекциях при научных учреждениях. Наиболее крупные коллекции линейных мышей содержатся в СССР, в отделении генетики Научно-исследовательской лаборатории экспериментально-биологических моделей АМН СССР, в США, в Джексоновской лаборатории, и в некоторых других странах.

На линейных животных проводят исследования в области микробиологии, паразитологии, онкологии, иммунологии, генетике, физиологии, морфологии и т. д.

Экологический контроль направлен на стандартизацию содержания и кормления Л. ж.

Для кормления Л. ж. используют натуральные пищевые продукты или брикетированные концентраты по разработанным нормам (приказ Минздрава СССР за № 163 от 10/III 1966 г.).

Брикетированный корм и зерновую смесь задают в бункерные кормушки на несколько суток. Другие натуральные корма и воду дают животным ежедневно.

Помещения для Л. ж. должны быть просторными, с 10—14-кратным обменом воздуха в час и влажностью воздуха 55—60%. Предпочтительнее помещения барьерного типа, разделенные на «чистую» и «грязную» части. Не менее 50% площади отводится под подсобные помещения. Во избежание взаимных стрессовых влияний и обмена возбудителями инфекционных заболеваний не допускается содержание в одной комнате или клетке животных разных видов.

Для каждого вида животных разработаны свои конструкции и размеры клеток. Мыши, крысы, морские свинки и хомяки преимущественно содержатся в пластмассовых конусообразных ванночках с сетчатой крышкой из нержавеющей стали. Кролики, собаки, обезьяны, кошки и птицы содержатся в металлических клетках. Предложены международные стандарты размеров клеток, в частности для мышей 30 X 20 X 10 см, для крыс 42 X 32 X 15 см, морских свинок 75 X 45 X 34 см , кошек 50 X 70 X 65 см. Все клетки оборудуются автоматическими поилками и бункерными кормушками, размещаются на стеллажах в 1—6 ярусов, перед использованием тщательно моются и дезинфицируются, а в процессе работы у мышей и крыс еженедельно заменяются чистыми. В одной клетке в зависимости от вида Л. ж. можно содержать не более 15 мышей, 10 крыс, 1 кролика, 5 морских свинок и 5 хомяков.

Стандартизация Лабораторных животных по микробиологическому статусу обусловила их деление на две группы: конвенциональные животные (т. е. обычные животные) и гнотобиотические животные (с известной микрофлорой). По рекомендации ВОЗ (1973 г.) конвенциональные животные при разведении должны подвергаться микробиол, контролю: мыши, крысы, хомяки, морские свинки и кролики — на сальмонеллез, туберкулез, псевдо-туберкулез, листериоз, лептоспирозы, пастереллезы, пиевмококкоз, Bordetella bronchiseptica (за исключением кроликов), дерматомикозы, лимфоцитарный хориоменингит на все виды эктопаразитов, гельминтов; дополнительно мыши, крысы и морские свинки — на Streptobacillus moniliformis, мыши и крысы — на микоплазмы, мыши — на Corynebacterium murium, стрептококки группы А, вирус оспы, кролики — на Treponema cuniculi.

Профилактика заболеваний Л. ж. включает строгое соблюдение сан.-гиг. правил, максимальное обеззараживание окружающей среды (помещений, воздуха, оборудования, кормов, подстилки и т. п.), создание условий содержания животных, соответствующих их экологическим особенностям, проведение карантинных мероприятий при перемещении животных, а также своевременную изоляцию больных.

В профилактике кишечных инфекций большое внимание уделяется контролю за микрофлорой кишечного тракта.

Лабораторные животные подвержены многим инфекционным и инвазионным заболеваниям: сальмонеллезам, эризипелоиду, листериозу, псевдотуберкулезу, пастереллезу, туляремии, стафилококкозам, оспе, вирусной диарее, шигеллезу, лимфоцитарному хориоменингиту, болезни Тиззера, микозам, гельминтозам, кокцидиозам, акарозам и др. У Л. ж. встречается латентное носительство патогенных простейших бактерий и вирусов (особенно у крыс). Обезьяны могут быть источником заражения человека вирусами герпеса, гепатита, оспы и др. Всего описано более 100 инфекций и инвазий Л. ж. Профилактика заражения человека от животных предусматривает соблюдение обслуживающим персоналом личной гигиены, а также систематическое обследование обслуживающего персонала.

При разведении Л. ж. их лечение не допускается. Ликвидация возникшего заболевания достигается выдержкой в карантине вновь поступающих Л. ж., своевременным установлением диагноза и удалением больных. Для этой цели в питомниках Л. ж. имеются контрольно-диагностические лаборатории.

К гнотобиотическим Л. ж. относятся безмикробные, моно- и ди- или поликонтаминированные животные и животные без специфических патогенных факторов или возбудителей (СПФ или СПВ), которые широко используются при проведении важных экспериментов (см. Гнотобиология).

В научных учреждениях, где проводятся исследования на Л. ж., должны быть научно-вспомогательные подразделения: виварий (см.) и экспериментально-биологическая клиника. В виварии содержатся и частично разводятся отдельные виды животных с последующей передачей их для экспериментального исследования. В экспериментально-биологической клинике лишь содержатся животные, на которых проводятся исследования. Виварии и экспериментально-биологические клиники размещаются в отдельном здании (комплексе зданий). Для земноводных животных и рыб, используемых в экспериментах, оборудуются соответствующие помещения.

Для удовлетворения постоянно возрастающего спроса на Л. ж. разных видов, линий и категорий возникла самостоятельная отрасль хозяйства — лабораторное животноводство с соответствующими научными и производственными базами. Организована соответствующая подготовка рабочих кадров.

Беспозвоночные лабораторные животные

Помимо позвоночных животных, в лабораториях находят применение также и многие беспозвоночные: простейшие, гельминты, членистоногие (насекомые, клещи) и др. Цели и методы использования их в качестве Л. ж. весьма разнообразны. Незаменимыми объектами для разнообразных лаб. исследований издавна служат простейшие (тип Protozoa). Быстрота их размножения, малые размеры, сравнительная простота и удобство содержания в условиях лаборатории делают простейших самыми дешевыми экспериментальными моделями (см. Простейшие).

Разработаны методы замораживания и длительного хранения некоторых видов простейших (трипаносом, лейшманий, токсоплазм и др.) в жидком азоте. Этот метод позволяет создавать криобанки штаммов простейших, что удобно при использовании их в качестве Л. ж.

Способность многих простейших размножаться бесполым путем является предпосылкой получения чистых линий простейших организмов — клонов, которые служат незаменимым объектом для генетических, иммунологических и других исследований.

При постановке экспериментов с простейшими следует учитывать не только их вид, штамм или изолят, но нередко и принадлежность к определенной генетической линии. Большое значение при лаб. содержании имеет знание жизненного цикла развития простейшего и отдельных стадий этого цикла (см. Жизненный цикл).

При работе с простейшими значительное влияние оказывают биотические и абиотические факторы окружающей среды.

В качестве Л. ж. из простейших широко используются саркодовые (Sarcodoidea), а среди них паразитические амебы — Entamoeba histolytica (возбудитель амебиаза у человека) и E. invadens (возбудитель амебиаза у некоторых рептилий), а также свободноживущая амеба (E. moshkovskii), представляющая морфологический двойник дизентерийной амебы. Е. histolytica и E. invadens в культуре являются удобными объектами для цитологического анализа действия противоамебных препаратов. Зараженные Е. histolytica крысята, морские свинки, кролики, хомячки, котята и другие Л. ж. являются моделями для изучения вопросов патогенеза, иммунитета и химиотерапии заболеваний, вызываемых паразитическими амебами.

Мелкие свободноживущие амебы группы limax служат лаб. моделью при разработке проблем паразитизма, среди них обнаружены виды, способные вызывать тяжелые заболевания человека и животных (первичный амебный менингоэнцефалит и др.). Амебы видов Naegleria fowleri и Acanthamoeba culbertsoni и другие используются в культуре клеток для изучения их взаимодействия с тканями и клетками млекопитающих. На культурах этих амеб проводят поиски эффективных химиотерапевтических препаратов и дезинфекционных средств, а на экспериментальных моделях (зараженных животных) изучают механизмы патогенеза, иммунитета и др.

Крупные амебы (Amoeba proteus, Chaos, Pelomyxa и др.) используют при цитогенетических и других исследованиях, в частности при анализе наследственной изменчивости, возникновения и частоты мутаций. В микрургических опытах получены ядерно-цитоплазматические гибриды — гетерокарионы, на которых изучают явления трансплантационной несовместимости, эпигенетической изменчивости и т. д. На этих объектах проводят разнообразные наблюдения по воздействию ионизирующего и ультрафиолетового излучения, хим. мутагенеза.

Разнообразные исследования проводятся на лаб. культурах паразитических жгутиковых (Flagellata) — трихомонад, лямблий, трипаносом, лейшмании и др. (см. Жгутиковые). На этих простейших изучают особенности механизмов антигенной изменчивости, первичные реакции взаимодействия с клетками и их цитопатическое действие. Широко используются в биохим, исследованиях близкие к промастиготиым формам лейшманий жгутиковые Crithidia fasciculata и Strigomonas oncopelti из кишечника насекомых. Эти культуры служат моделями при изучении состава нуклеиновых к-т, различных органелл зоофлагеллят и др. Жгутиковые (трипаносомы, лямблии и др.) широко используются при лаб. моделировании взаимоотношений паразита и хозяина.

Имеются новые данные о культивировании разных групп возбудителей класса Sporozoa (см. Споровики), приготовлении с их помощью вакцин, антигенов для серологических и аллергических реакций, по изучению взаимоотношений организма паразита и хозяина на клеточном и молекулярном уровнях, механизмов действия химиотерапевтических препаратов, созданию новых эффективных препаратов, изучению экологии возбудителей и т. д. Получены культуры возбудителей малярии человека, что дает возможность приготовления противомалярийных вакцин. Экспериментальные исследования проводятся также на возбудителях малярии грызунов и особенно малярии птиц. Для культивирования последних очень удобными оказались эмбрионы птиц (кур и др.).

К Лабораторным животным стали относить и различные виды инфузорий (см.). Свободноживущие и паразитические ресничные (Ciliata), включая Balantidium coli — возбудителя балантидиаза, используются при биохимических, физиологических, цитологических, экологических исследованиях, при изучении действия проникающей радиации и других физ. и хим. факторов, а также при разрешении других проблем общебиол. и мед. значения.

Инфузории представляют собой классические объекты и для цитогенетических исследований, включая генетический анализ при изучении некоторых проблем изменчивости и наследственности. Инфузории служат удобными объектами при токсикологических исследованиях, а также при изучении биол, эффекта действия ультрафиолетовых лучей, проникающей радиации и других факторов. При этом учитываются изменения скорости и характера движения, пульсации сократительных вакуолей, ядерного аппарата, нарушения темпов деления и т. д. В последние годы некоторые виды инфузорий нашли широкое применение в экспериментах по молекулярной биологии, в частности в генной инженерии. Для содержания инфузорий in vitro разработаны разнообразные по составу среды — от самых простых в виде настоев трав и листьев до сложных синтетических с заранее определенным хим. составом.

На различных паразитических червях — гельминтах (см.) — изучают многие вопросы действия химиотерапевтических препаратов, некоторые вопросы, связанные с биологией гельминтов, и т. д. Наблюдения проводят на гельминтах, паразитирующих у человека и животных. Гельминты, извлеченные из организма хозяина, отмывают подогретым до t° 38° р-ром Рингера и помещают в специальные сосуды, позволяющие регистрировать их движение, питание, изменения в состоянии кутикулы и т. д. Кратковременные наблюдения за гельминтами in vitro проводят, используя р-ры Рингера, Рингера — Локка, Тироде, Хеддона — Флейга, Кротова.

Во многих лабораториях мира в качестве Л. ж. используют различных членистоногих, таких как плодовая мушка (Drosophila melanogaster), пчелиная моль (Galleria melonella), клоп (Rhodnius prolixus) и др. Стандартными лаб. культурами кровососущих насекомых и клещей широко пользуются в различных паразитол, лабораториях.

Необходимым условием использования в эксперименте членистоногих является проверка исходной природной популяции (родоначальника лаб. культуры) на чистоту линии — отсутствие естественной зараженности возбудителями болезней, поскольку кровососущие членистоногие имеют определяющее значение в качестве переносчиков и хранителей возбудителей многих трансмиссивных инфекций (риккетсиозов, арбовирусных инфекций, лейшманиозов, филяриатозов, малярий и др.). Для определения степени участия какого-либо вида членистоногих в переносе возбудителей инфекций или его истинной роли в эпидемиологии и эпизоотологии необходимо проведение экспериментальных исследований с кровососущими членистоногими и возбудителями болезней.

Кровососущих членистоногих собирают с животных, а также в помещениях для с.-х. животных, в природе — с растительности, из нор, пещер, из гнезд грызунов и птиц с помощью разработанных паразитол, методов. В лаб. инсектариях кровососущих членистоногих содержат в специально смонтированных колбах, пробирках, садках.

Аргасовых (Argasidae) и иксодовых (Ixodidae) клещей используют для длительного сохранения возбудителей спирохетозов, риккетсиозов, арбовирусных инфекций и др.

Клещей, комаров, москитов, мух и других членистоногих используют в экспериментах по испытанию эффективности инсектицидов, акарицидов и репеллентов, а также для разработки биол, методов борьбы с переносчиками возбудителей болезней человека и животных и вредителями сельского хозяйства.

Для экспериментального изучения как переносчиков возбудителей природно-очаговых болезней человека (энцефалитов, геморрагических лихорадок, риккетсиозов и др.), а так-же при испытании эффективности действия акарицидов и разработке специфических методов биол, борьбы используют иксодовых клещей (родов Ixodes, Haemaphysalis, Hyalomma, Rhipicephalus, Dermacentor). Иксодовые клещи легко культивируются в лаб. условиях. Для создания лаб. культуры иксодовых клещей собирают с с.-х. животных (уже напившихся кровью) или с растительности в природных стациях (голодных). Сытых клещей помещают в специально смонтированные увлажненные пробирки для яйцекладки. Голодных клещей кормят на Л. ж. под матерчатыми колпаками, которые приклеивают на спину животному-прокормителю (свинки, кролики, мыши, хомяки, а также овцы и крупный рогатый скот). При правильном уходе клещи одной линии культивируются в лаборатории годами.

Удобной лаб. моделью являются аргасовые клещи (родов Ornithodoros, Alveonasus, Argas). Их используют для экспериментального изучения отношений клещей с возбудителями (спирохеты, вирусы, риккетсии), а также для длительного (многолетнего) сохранения возбудителей болезней в активном состоянии. Аргасовых клещей при культивировании кормят или на Л. ж., или кровью животных через мембрану, приготовляемую из кожи мыши или цыпленка. Разработан способ кормления аргасовых клещей на курином эмбрионе путем подсадки их в воздушную камеру яйца. Клещи Alveonasus lahorensis, Ornithodoros papillipes и др. культивируются в лабораториях уже многие десятилетия.

В качестве Л. ж. используют также гамазовых клещей (Gamasoidea). Среди них особенно удобны для содержания в условиях лаборатории клещи Ornithonyssus bacoti (крысиный клещ), Dermanyssus gallinae (куриный клещ), Allodermanyssus sanguineus (мышиный клещ). Гамазовых клещей используют для моделирования инф. процесса при риккетсиозах, клещевом энцефалите, туляремии, геморрагических лихорадках. В лаборатории устраивают так наз. завод — искусственное гнездо, в к-рое помещают клещей и Л. ж. (мыши, куры и др.) для их кормления. По мере надобности клещей отбирают из завода и в процессе эксперимента и наблюдения содержат в специальных увлажненных камерах.

Для экспериментальных работ в различных лабораториях разводят кровососущих комаров (Culicidae) разных родов (Aedes, Anopheles, Culex). В ряде случаев удобно пользоваться комарами рода Culex pipiens molestus, которых легко разводить в условиях лаборатории; оплодотворенные самки в благоприятных условиях не впадают в диапаузу и могут откладывать яйца без предварительного питания кровью. Вышедшие из яиц личинки развиваются в воде, богатой органическими веществами.

Из комаров рода Aedes наиболее легко разводить комаров вида Aedes aegypti, являющихся переносчиками вирусов желтой лихорадки и других заболеваний человека, а также плазмодий птиц и др. Их можно содержать в сравнительно небольших садках; самок комаров кормят кровью кроликов или других животных. Отложенные самками Aedes яйца можно длительное время хранить в сухом состоянии; для выведения личинок их помещают в сосуд с водой. Кормом для личинок служит рисовая пудра, порошок из дафний, яичного желтка и др. Вода в сосуде с личинками должна быть чистой и не загрязняться кормом. Сосуды, в которых образовались куколки, помещают в марлевые садки для выплода комаров.

Для самых разнообразных экспериментальных исследований, в частности для изучения передачи возбудителей чумы, риккетсиозов и других бактериальных заболеваний людей и животных, изучения действия различных инсектицидов, репеллентов и т. п., используют выведенные в условиях лаборатории культуры блох (Aphaniptera). Наиболее удобными для культивирования в условиях лаборатории являются блохи крыс — Xenopsylla cheopis, Ceratophyllus fasciatus и др. B лаборатории их культивируют в специальных заводах — стеклянных банках, в которые подсаживают животных-прокормителей; в качестве Л. ж. применяют также вшей — переносчиков патогенных спирохет и риккетсий.

Для изучения взаимоотношений паразита и хозяина при лейшманиозах и москитной лихорадке используют москитов Phlebotomus papatasii, Lutzomyia longipalpis и Sergentomyia arpaklensis. Предложен ряд эффективных способов культивирования москитов. Основным условием успешного разведения этих насекомых является подбор питательного субстрата для личинок и создание оптимальных для развития москитов температуры и влажности. Для массового культивирования москитов в стационарных условиях используют разнообразные садки-домики, предложенные П. А. Петрищевой (1954) и другими авторами. А. И. Лисова (1952) предложила оригинальный метод кормления и заражения москитов. Для этого используют снятые со свежеубитых белых мышей шкурки хвоста, которые заполняют кровью или инфицирующим материалом (напр., смывом культуры лейшманий или других микроорганизмов). Такие шкурки помещают в пробирки, куда подсаживают москитов, охотно питающихся содержимым шкурки.

С целью разработки научных основ разведения и обоснованного выбора на конкретное исследование видов животных в СССР, Англии, США, Франции, ФРГ, Японии и других странах организованы научные центры по сравнительной биологии Л. ж. В СССР таким центром является Научно-исследовательская лаборатория экспериментально-биологических моделей АМН СССР. Координация работы в данной области осуществляется Международным комитетом по лабораторным животным (ПК Л А), с к-рым сотрудничает более 40 стран, в т. ч. СССР. Ежегодно проводятся научные конференции по разным вопросам биологии Л. ж. и биол, моделирования. По этим вопросам за рубежом издается более 30 периодических изданий. Организованы международные и регионарные центры: Международный справочный центр В ОЗ/М АИР по обеспечению животными со спонтанным развитием опухолей (Нидерланды, Амстердам, Институт рака), Международный справочный центр ФАО/ВОЗ по микоплазмам животных (Дания, г. Орхус, мед. ф-т ун-та). Регионарный справочный центр по вирусам обезьян (США, штат Техас, отдел микробиологии и инф. болезней). Справочные центры имеются при ИКЛА: по гистосовместимости мышей (ПНР), крыс (ФРГ и США), морских свинок (США), собак (ФРГ), по вирусам грызунов (ЧССР, Англия, ФРГ, Япония), по безволосым мышам (Дания), по возбудителям малярии птиц (Канада) и др.

В публикациях результатов исследований, полученных на Л. ж., по рекомендации ВОЗ, требуется указывать их вид, линию, возраст, пол, источник приобретения, условия содержания и кормления.

Из дополнительных материалов

Броненосцы (дополнение к одноименной статье, опубликованной в 12-м томе) — млекопитающие семейства Dasypodidae Bonaparte, 1838 из отряда неполнозубых — Edentata.

В семействе броненосцев 9 родов (21 вид). Броненосцы (син. армадиллы) — древнейшие из живущих млекопитающих, распространены в Южной и Центральной Америке, на юге США. Они ведут ночной образ жизни, живут в норах. Название «броненосцы» связано с наличием на дорсальной поверхности тела панциря, состоящего из отдельных костных пластинок, покрытых роговым слоем (так наз. кожный скелет, не встречающийся у других млекопитающих). Длина туловища броненосцев различных видов колеблется от 12 до 100 см, вес до 55 кг.