Лабораторные крысы с человеком

Мы одной крови. Почему крысы – идеальные помощники учёных

Своим появлением в научных лабораториях крысы обязаны нескольким учёным, которые почти одновременно в начале XX века стали использовать этих животных в разных экспериментах.

Одним из них был американец Джон Бродес Уотсон, которого они заинтересовали как объекты психологии. В 1903 году он защитил докторскую диссертацию о влиянии уровня развития центральной нервной системы на поведение белых крыс.

Учёные выбирают крыс в качестве объектов исследований за максимальное сходство состава их крови с человеческой. Также у мышиных и людей 90 % общих генов. Кроме того, крыса – животное, умеющее мыслить, обладающее логикой и способное к обучению.

Они двигаются

В 1962 году журнал Science опубликовал статью американского профессора Жозефа Олтмана о формировании нейронов взамен разрушенных. Учёный ввёл радиоактивное вещество в участок крысиного мозга. Через несколько месяцев радиоактивные нейроны распространились в мозге, подтвердив образование новых нервных клеток в зрелой центральной нервной системе у взрослых млекопитающих.

Открытие легло в основу нейробиологии, которая активно развивается с 1990-х годов и изучает в том числе возможности образования новых нейронов из стволовых клеток мозга и крови.

Накормить и вылечить

В конце 70-х прошлого века стали проводить опыты по внедрению чужеродных генов к мышам и крысам. После того как ввели ген роста крысы в оплодотворённую яйцеклетку мыши, получили мышь-великана, которая развивалась быстрее сородичей. Исследования трансгенных организмов сегодня ведутся для решения практических задач (например, борьбы с голодом) и фундаментальных, в том числе природы порождающих рак генов.

Шоколадная таблетка

В 2001 году японские учёные пришли к выводу, что кариес можно остановить, если добавлять в еду шелуху какао-бобов. Этот вывод родился после того, как крысам стали давать сладкую воду с экстрактом шелухи. Оказалось, что она содержит бактерии, которые противостоят разрушению зубов. К слову, крыс очень часто используют в стоматологических разработках разных препаратов, поскольку состав соединительных тканей у грызуна и человека похож.

Управляя мозгом

Открытие метода оптогенетики в 2005 году позволило продвинуться в борьбе с нарушениями нервной деятельности человека. Он базируется на точечном управлении повреждёнными участками мозга с помощью света. Управлять нейронами учились, вживив в мозг мыши специальные датчики. Данная разработка помогла также сделать серьёзные технологические шаги в генной инженерии.

Злые и толстые

В 2007 году сразу несколько российских научных центров заявили о рисках использования ГМО, в том числе генно-модифицированной сои. Её пять месяцев вводили мышам в одной из лабораторий, после чего у животных на 18 % увеличилась масса тела, селезёнка уменьшилась на 39 % и увеличилась печень на 18,5 %, а в крови снизилась активность некоторых ферментов. Модифицированная мука повысила и агрессивность, тревожность родителей-крыс и их потомства. У самок нарушался материнский инстинкт.

Не навреди

Биологи МГУ выясняли, как гепарин (вещество, предотвращающее свёртывание крови) влияет на психическое состояние больного: не навредит ли он одним органам, помогая другим. Крысам вводили гепарин и одновременно наблюдали за их поведением. В результате заметили, что лекарство положительно сказывалось на самочувствии, обучаемости и ориентации крыс. Открытие оказалось ценным в том числе для неврологии.

Вождение против стресса

В прошлом году в университете Ричмонда биологи учили крыс управлять крошечными машинами. Выяснили, что занятия положительно воздействовали на психическое состояние животных из‑за выброса дегидроэпиандростерона – гормона, противодействующего стрессу. Учёные надеются, что эксперименты помогут в поиске новых инструментов борьбы с его последствиями.

Унюхали

Учёные сельхозуниверситета Танзании доказали, что, обладая острым обонянием, крысы могут по запаху мокроты установить наличие у человека туберкулёза даже в тех случаях, когда сложные анализы не определяют наличие туберкулёзной палочки. Открытие особенно ценно для выявления болезни на ранних стадиях.

Особая тренировка

С помощью крыс учёные нашли способ восстанавливать людей, страдающих синдромом посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), который плохо лечится медикаментозно. Помещая животных, переживших стресс, в барокамеры со сниженным содержанием кислорода, с ними проводили умеренные тренировки. Выяснилось, что такие занятия активизируют защитные резервы организма и в лечении болезни наблюдается положительная динамика.

Спасатель ЧС

Американские исследователи вживили в мозг крысы электроды, чтобы управлять её передвижениями с расстояния до 500 метров. Посылая импульсы в центр удовольствия её мозга, они заставили животное подчиняться сигналам и двигаться в нужном человеку направлении. Это стало незаменимым средством в поиске людей после землетрясений, когда крыс посылают под завалы, снабдив их мини-камерами.

Рая не будет

Этот социально-психологический эксперимент с крысами под названием «Вселенная‑25», проведённый в 1972 году американским учёным Джоном Кэлхуном, вызвал огромный резонанс в обществе.

Экспериментатор создал для четырёх пар мышей идеальные условия жизни в ограниченном пространстве. Достаточное количество еды, отсутствие врагов и болезней привели к быстрому росту популяции, которая удваивалась каждые 55 дней.

Когда мышей стало больше 600, в их среде сформировалась определённая иерархия с молодыми отверженными мышами – постоянными жертвами чужой агрессии, которым не было места среди сильных взрослых особей.

На следующем этапе появились «красивые» самцы, равнодушные к продолжению рода, и агрессивные матери, взявшие на себя мужскую роль по защите потомства. Затем самки и вовсе стали избегать спаривания, прирост особей полностью прекратился, в «раю» практиковались гомосексуализм, каннибализм и девиантное поведение. При этом продолжительность жизни мышей выросла на 200 дней от нормы.

Учёные привязали результаты этого опыта к человеческой реальности, пояснив, что без борьбы, необходимости выживать и биться за продолжение рода, люди просто деградируют. Отказ от деятельной жизни сначала ведёт к «первой смерти» – смерти духа отдельных индивидуумов, а за ней распадаются все социальные связи и живой род прекращает существование.

Сегодня миллионы крыс и мышей по всему миру помогают в разработке сложнейших проблем медицины, психологии, сельского хозяйства, космоса и т. д. Например, в лабораториях БелГу около 400 крыс и 150 мышей задействованы в апробации новых лекарственных препаратов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, болезни Паркинсона, цирроза печени, диабета и многих других. Они же помогают в исследованиях стволовых клеток, генетической предрасположенности к заболеваниям.

В благодарность за вклад этих животных в спасение здоровья и жизни человека в музее фармакологии вуза хранят бронзовую скульптурку лабораторной крысе.

Что же в этом грызуне особенного?

Отличная интуиция

Необъяснимо, но факт: крысы чувствуют опасность. Про крыс, бегущих с тонущего корабля, слышал каждый. Прошедшие войну моряки свидетельствовали, что они убегали не только с тонущих судов, но и с тех, которые на следующий день подвергались торпедной атаке.

Крысы заранее покидают полигоны и места испытания оружия. А во время Великой Отечественной войны люди в бомбёжку старались прятаться в тех домах, куда уходили эти грызуны: там было безопасно.

Яд на завтрак

Не помыли ягоды и схватили расстройство желудка? Как бы посмеялись над вами крысы, которым не страшны многие яды. Когда они находят еду, в безопасности которой не уверены, то сначала чуть-чуть её пробуют. Если что не так, то никогда больше к ней не прикасаются, каким‑то образом предупреждая об этом своих сородичей. На некоторые яды крысы вырабатывают иммунитет. Они массово гибнут от травли новыми ядохимикатами, но не все. Выживают «обнадёживающие уроды» (есть такой научный термин) – их организмы из‑за генных мутаций сами вырабатывают противоядие. И дозы радиации, опасные для человека, этим хвостатым нипочём.

Без преград

Пока вы безрезультатно пытаетесь втиснуться в переполненный автобус, крысы пробираются в крошечные отверстия диаметром не больше четверти обхвата их самих. Если в щель пролазит голова крысы, значит, в неё протиснется и остальное тело.

В наши жилища они легко проникают по канализационным трубам. Во‑первых, им вполне хватает их диаметра. Во‑вторых, они могут надолго задерживать в воде дыхание и отлично плавать. Немного усилий – и непрошеные гости уже у вас.

Живу где хочу

Крысы приспосабливаются к самым сложным условиям. Кто живёт на заброшенных научно-исследовательских станциях в Антарктиде ? Конечно, крысы, ведь там выхаживают питомцев даже в холодильниках. Они радуются жизни на полигонах, где проходили испытания ядерных боеголовок. В отличие от человека, они готовы к любым поворотам судьбы. Их не берёт даже ультразвук, хотя поначалу он был эффективным методом борьбы. Но потом снова находились «обнадёживающие уроды», которые плодили себе подобных.

Без стоматолога

Пока вы клянёте себя за то, что решили расколоть во рту орех и теперь надо копить на новые зубы, крысы прогрызают кирпич, свинец, цемент и толстое стекло. Природа наградила их невероятно сильными челюстями. Давление их резцов – до 540 кг на 1 кв. см. Растут резцы всю жизнь, поэтому их надо постоянно стачивать. И почему бы для этого не сделать дырку в железной трубе?

Ольга Бондарева , Елена Мирошниченко

Источник

Лабораторные мыши на службе у человека

Любые научные эксперименты — от тестирования косметики до испытания препаратов для лечения рака — чаще всего (примерно 80% опытов) проводятся на лабораторных мышах и крысах.

Использование грызунов сыграло огромную роль при разработке методов лечения полиомиелита, жёлтой лихорадки, ВИЧ/СПИД, при открытии пенициллина. В 2013-м году в Новосибирске открылся памятник лабораторной мышке — как знак благодарности от человечества.

Памятник лабораторным мышам в Новосибирске. «Мышь, вяжущая ДНК»

Точно неизвестно, сколько грызунов подвергаются экспериментам — далеко не все лаборатории ведут их учёт. Согласно приблизительным данным около 24 миллионов мышей и крыс ежегодно подвергаются экспериментам в странах Евросоюза и США.

Так чем же грызуны провинились перед человечеством, что именно они в большинстве случаев становятся подопытными животными?

Почему опыты проводятся на мышах и крысах?

Нет, грызуны ни в чём не виноваты. Просто они имеют ряд особенностей, которые делают их идеальными испытуемыми.

1. Крысы и мыши дёшевы в приобретении, их содержание не требует больших финансовых вложений.
2. Грызуны изучены вдоль и поперёк, то есть они представляют собой простую и понятную модель для исследования. Правда, они не единственные животные, на которых проводятся испытания. В некоторых экспериментах используют морских свинок, кроликов, собак, кошек, свиней, обезьян и даже овец.
3. Из-за небольшого размера нет никаких неудобств с содержанием в одной клетке нескольких особей.
4. Крысы и мыши являются млекопитающими и находятся в том же классе животных, что и человек. Их физиология и пища схожи с человеческой.
5. Гены этих зверьков примерно на 95% совпадают с человеческими, они могут заразиться теми же болезнями, что и человек.
6. Грызуны быстро размножаются, кровосмешение между ними не ведёт к возникновению генетических заболеваний. Благодаря небольшой продолжительности жизни и плодовитости мышей и крыс, учёным удаётся изучить несколько поколений за короткий промежуток времени. Наблюдать за результатами испытаний на примере нескольких поколений людей было бы трудноосуществимо, неэтично и нецелесообразно.
7. Благодаря выращиванию грызунов в определённых лабораторных условиях у их потомков появилась почти идентичная генетика, а это позволяет получить более точные результаты экспериментов.

Подопытные мыши и крысы живут в вивариях со специальными условиями проживания. В лабораториях прописываются специальные нормы содержания: еда, подстилки, частота кормления и уборки, уровень влажности. Крысы и мыши не могут находиться в одном помещении: крысы удручают мышей, и те начинают умирать.

Виварий с лабораторными мышами

Существуют и специальные автоматические виварии, где поддерживаются идеальные стерильные условия, т.к. есть эксперименты, для которых нужны мыши и крысы без иммунной системы. Можно сказать, что у животных в клетке чище, чем где-либо ещё.

Аргументы против экспериментов на животных

Практически всегда по окончанию эксперимента животные погибают. В редких случаях, когда они выживают, кто-то забирает их себе домой, но всё же обычно их ждёт умерщвление под анестезией и утилизация.

Зоозащитники много лет выступают против проведения экспериментов над животными. Их доводы:

1. Во время экспериментов грызунам приходится переживать страшные мучения. Чтобы протестировать препарат от какого-то заболевания, нужно вначале вызвать его у животного, после чего уже проводится лечение. Например, у мышей создают опухоль, потом вводят лекарство и смотрят, уменьшилась ли она.
2. Очень часто опыты проводятся без анестезии: она может повлиять на качество исследования (интенсивность дыхания, сердцебиения, скорость кровотока).
3. Эксперименты на острую токсичность и вовсе негуманны: животным вводят очень большую дозу вещества. В таких опытах грызуны могут умирать от разрыва сердца, судорог, кровоизлияния, паралича.
4. Самый распространённый тест, который проводят косметические и фармацевтические компании, — тест на чувствительность и раздражение. Вещество наносится на кожу животного или впрыскивается под неё, что может вызвать непредсказуемые последствия — от покраснения до гнойных ран. Испытание безопасности веществ на слизистой животных часто приводит к кровотечению и даже слепоте.
5. Один из аргументов против тестирования на грызунах состоит в том, что средний человек с весом 60-70 кг мало напоминает крысу. Каждый человеческий организм уникален, поэтому кому-то препарат может помочь, а другим только навредить. А раз люди настолько отличаются между собой, то что уж говорить о сравнении животных с человеком.
6. Многие человеческие болезни никогда не встречаются у грызунов, поэтому для целей исследования их подвергают жестоким манипуляциям. Например, делают инъекции клеток рака, вводят нейротоксин в мозг, чтобы вызвать тремор, похожий на болезнь Паркинсона, закрывают крыс в резервуар для воды, из которого невозможно убежать, чтобы вызвать депрессию.

Можно ли обойтись без опытов на грызунах?

Успешное лечение искусственно вызванных симптомов у животных не всегда приводит к успеху у людей. К примеру, учёные научились побеждать все виды рака у мышей, но это не относится к человеку. То же самое касается и безопасности: во время тестирования препарат может зарекомендовать себя положительно, а вот человеческий организм может его не принять.

Пока что учёные не могут полностью отказаться от испытаний на животных, поскольку альтернативные методы (использование искусственно выращенных органов — лёгких, почки, печени) слишком дороги, пока что не оправданы, да и далеки от настоящего организма.

Единственная реальная альтернатива на сегодняшний день — это сокращение количества подопытных, когда это не вредит достоверности полученных результатов. К примеру, раньше учёным приходилось умерщвлять сотни грызунов на разных этапах развития опухоли, теперь же они наблюдают за развитием болезни на примере одного животного при помощи флуоресцирующего красителя.

Источник