Экспериментальная инфекция. Цели и способы заражения животных. Этика экспериментальных исследований.

Биологический метод (экспериментальный или биопроба) заключается в заражении исследуемым материалом чувствительных лабораторных животных или других биологических объектов (куриные эмбрионы, культуры клеток). Его используют для выделения чистой культуры возбудителя, определения типа токсина, активности антимикробных химиотерапевтических препа.

При проведении микробиологической диагностики инфекционных болезней в бактериологических и вирусологических лабораториях часто прибегают к заражению подопытных животных (биологический способ). Заражение животных проводят с целью выделения чистых культур патогенных микроорганизмов, которые медленно или совсем не растут на питательных средах. Часто этим способом пользуются для выделения возбудителя из исследуемого материала, который сильно загрязнен другими микробами (например, при выделении палочек чумы из трупов людей и животных). Так выделяют стрептококки с мокроты, туберкулезные палочки из осадка мочи и др.

Экспериментальное заражение животных используют также для воссоздания инфекционного заболевания на биологической модели тогда, когда возбудитель заболевания неизвестен, для изучения факторов вирулентности, действия токсинов, определения минимальных смертельных доз выделенных чистых культур. При его помощи изучают эффективность лечебного действия антибиотиков и других химиотерапевтическиех препаратов. Воссоздание экспериментальной инфекции имеет важное значение для оценки качества живых вакцин, эффективности иммунологических препаратов.

С этой целью чаще всего используют таких лабораторных животных, как кроликов, гвинейских свинок, белых крыс и мышей, реже - котов, собак, голубей, хомяков, мартышек. Заражение животных проводится или естественным путем через дыхательные пути и рот или искусственным способом через инъекции.

В медико-биологических исследованиях используется до 250 видов животных. Одни виды постоянно разводят в лабораториях и питомниках (лабораторные животные - белые мыши, белые крысы, морские свинки, кролики, хомяки, кошки, собаки, обезьяны, минисвиньи и др.); других периодически отлавливают для эксперимента (полевки, песчанки, суслики, хорьки, сурки, лемминги и др.). От общего числа лабораторных животных на долю белых мышей приходиться около 70% , белых крыс - 15% , морских свинок - 9% , кроликов - 2% . Эти животные чаще всего используются в целях диагностики заболевания, моделирования различных патологических состояний, изучения вопросов иммунологии, изготовления лечебно-профилактических препаратов, производства биологических препаратов - диагностических сывороток, вакцин, культур тканей и др. Лабораторные животные служат также донорами, от которых можно систематически брать кровь для приготовления кровяных питательных сред и проведения специальных исследований, связанных с использованием крови и ее ингредиентов: сыворотки, плазмы, эритроцитов, гранулоцитов, агранулоцитов и т.д. Кроме того, животные используются как доноры клеточных элементов выпотевающих в серозные полости.

К выполнению экспериментальных исследований на животных допускаются лица, имеющие высшее медицинское, медико-биологическое, фармацевтическое, ветеринарное, зоотехническое или биологическое образование, после того как они освоили правила обращения с лабораторными животными и приобрели практические навыки.

В настоящее время усилиями исследователей многих стран мира методом тесного инбридинга (внутри родственного скрещивания) удалось вывести более 200 линий мышей, свыше 20 линий крыс, 7 линий морских свинок, несколько линий кроликов. Среди диких животных чистых линий не существует. На выведение линий затрачивается не мене 8-10 лет тщательно выполняемой работы. Каждой линии присущи свои передающиеся по наследству особенности и свойства (повышенная или пониженная чувствительность к возбудителям инфекционных заболеваний, опухолям и т.д.). Линейные ( инбредные ) животные, подобно однояйцевым близнецам гомозиготны . Они ценны тем, что являются генетически однородными и отличаются от нелинейных животных постоянными реакциями на воздействие физиологических, химических и патогенных факторов.

Линейных животных получают методом непрерывного тесного инбридинга, то есть при спаривании близких родственников. С целью выведения определенной линии лабораторных мышей, крыс или других животных осуществляют братско-сестринское скрещивание на протяжении более 20 последовательных поколений и лишь тогда достигают 100% гомозиготности . Такие линейные животные являются генетически контролируемыми.

По рекомендации международного комитета по стандартизации генетической номенклатуры названия линий пишутся заглавными латинскими буквами. В заглавии линии заложено ее происхождение, год создания какой-либо особенности животных данной линии. Так среди белых мышей наиболее распространены A, CBA , BALB , BAJJ , C57BL , C57BR , C58, C3H .

Линейные лабораторные животные очень чувствительны к неблагоприятным факторам окружающей среды поэтому условия содержания их должны быть лучше, чем нелинейных животных.

Потомство линейных животных у которых в силу различных причин прекращено разведение методом инбридинга теряет линию, так как у них накапливаются мутации, а гомозиготность понижается. Уменьшение гомозиготоности при этом прогрессирует от поколения к поколению, а признаки, специфические для данной линии, могут быть потеряны, ослаблены или извращены.

Как линейные, так и нелинейные животные являются носителями возбудителей многих вирусных, бактериальных, грибковых заболеваний, которые затрудняют выполнение точных исследований. В процессе эксперимента, особенно длительного, присутствующие в организме животного возбудители могут активироваться и извратить характер реакции на испытуемый агент. В связи с этим возникла потребность получения лабораторных животных, лишенных микроорганизмов или имеющих в организме контролируемую микрофлору. Современная технология позволяет получать, выращивать и содержать в стерильных условиях в течение всей их жизни лабораторных животных, совершенно лишенных микроорганизмов, называемых гнотобиотами . Их получают от беременных самок, которым проводят кесарево сечение в определенный период перед родами. Новорожденных помещают на утепленные подстилки в клетки. Корм, воду, подстилку и другие материалы, необходимые для обеспечения жизнедеятельности безмикробных животных, подвергают стерилизации в автоклавах. В настоящее время в стерильных условиях в гнотобиотических изоляторах получены безмикробные мыши, крысы, морские свинки, хомячки, кролики, кошки, собаки, ягнята, козлята, поросята, обезьяны.

Подопытных животных следует подбирать однородными по возрасту, полу, массе и генетическим характеристикам. Отобранных животных необходимо тщательно осмотреть и выбраковать подозрительных или больных. Выбор вида, линии, возраста и пола животных диктуется целями исследований. Существует целый ряд маркировки лабораторных животных, основными из которых являются следующие:

-Татуировка ушей у животных, имеющие большие непигментированные ушные раковины (кролики, свинки, крысы, мыши). Для татуировки применяют тушь и специальные татуировочные щипцы.

-Мечение мышей и крыс нанесением краски, лучшими из которых считаются насыщенный раствор пикриновой кислоты, 0,5% раствор генцианвиолета , фуксин, эозин.

-Можно метить лабораторных животных, в том числе и новорожденных, с помощью колец, жетонов из мягкой белой жести, которые закрепляют на ушах или лапках.

Методы заражения лабораторных животных.

Наиболее широко лабораторные животные используются в бактериологической и вирусологической практике, как в целях диагностики, так и для воспроизведения экспериментальных инфекций. Применяют следующие методы заражения животных: накожный, внутрикожный, подкожный, внутримышечный, внутривенный, внутриполостной (брюшная полость, грудная, передняя камера глаза), внутриорганный (мозг, легкие), введение микроорганизмов в пищеварительный или дыхательный тракт.

Участок кожи, где происходит та или иная манипуляция, непосредственно перед ее выполнением или заранее, обрабатывают в такой последовательности:

-выщипывают или выстригают (выбривают) шерсть;

-удаляют остатки шерсти депилятором;

-дезинфицируют участок одним из способов (спиртом, спиртом в смеси с -эфиром 1:1, 10% настойкой йода).

1.Накожный метод. На кожу спины или живота, освобожденную от шерсти, наносят царапины скарификационной иглой. Материал берут стеклянной палочкой и втирают досуха.

2.Внутрикожный метод. Местом введения обычно выбирают кожу спины или живота. Шерсть на этом месте за два дня до опыта удаляют депилятором, сухой порошок которого разводят водой, накладывают образовавшуюся кашицу на кожу на время, указанное в наставлении к его применению. Используют очень тонкие и острые иглы с пологим скосом. Иглу вводят в кожу под очень острым углом скосом вверх. Инъецируют до 0,1 мл раствора. Образовавшееся вздутие не исчезает 3-5 минут.

6.Подкожный метод. Иглу шприца вводят в основание кожной складки предполагаемого места инъекции. После прокола кожи направление иглы меняют и медленно вводят жидкость - мышам не более 1,0 мл, морским свинкам и крысам - 1,5 мл, кроликам - 3,0 мл место введения обрабатывают. Следят за тем, чтобы введенный материал не вытекал наружу.

3.Внутримышечный метод. Лучшим местом введения считается участок с развитым мышечным слоем в области верхней трети задней лапы животного. острие иглы направляют почти перпендикулярно участку.

4.Внутривенный метод. Инъекцию производят в краевую вену уха кроликов, яремную вену морских свинок, хвостовую вену крыс или мышей. Обрабатывают кожу над веной. Для лучшего наполнения вены ее пережимают ниже будущего введения или кожу обогревают теплой (55 ° С) водой. Материал вводят медленно.

5.Внутрибрюшинный метод. Инъекцию производят в задней трети живота. Место введения обрабатывают до и после инъекции. Животное располагают вниз головой или в наклонном положении. Несколько отступив от средней линии, брюшную стенку прокалывают, вводят иглу под тупым углом к стенке. Игла должна быть с притупленным концом во избежание повреждения внутренних органов.

7.Оральный метод. Материал вводят принудительно с помощью тонкого эластичного зонда. Кроликов и морских свинок пеленают и располагают в положении, близком к вертикальному. Перед введением зонда животному вставляют роторасширитель с отверстием в середине; продвижение зонда по пищеводу обычно не вызывает затруднений, если его конец смазан вазелином, а у животного вызывают глотательные движения закапыванием в рот нескольких капель воды. Через воронку или шприц жидкость вливают в желудок.

Крыс или мышей помощник фиксирует в вертикальном положении. Жидкость можно вводить двумя способами: а) шприцем со специальной изогнутой иглой, конец которой утолщен в виде шарика с боковым отверстием; б) шприцем с обычной иглой, на которую насажен тонкий эластичный зонд. Животным открывают рот браншами пинцета. Процесс введения зонда требует навыков. Объем жидкости зависит от вида и возраста животного.

8.Интраназальный метод. Животное фиксируют. С помощью эфира или хло

Вскрытие трупа лабораторного животного.

Животные, которые подвергались в эксперименте воздействиям, поведшим за собой понижение жизнеспособности, подлежат умерщвлению гуманным методом ( эвтаназии ). Эвтаназия не должна выполняться в помещении, в котором находятся другие лабораторные животные. Умерщвление часто осуществляется путем декапитации с использованием специальных гильотин, путем передозировки наркотических веществ (эфира, хлороформа, барбитуратов ), электрическим током, воздушной эмболией - внутривенным введением воздуха, полным обескровливанием при использовании различных методов обезболивания.

Между смертью и вскрытием трупа животного должно проходить как можно меньше времени. Более целесообразно умерщвлять животное в агональный период. Труп кролика фиксируют на специальной доске за вытянутые лапы. Трупы морских свинок, крыс, мышей можно прикалывать старыми инъекционными иглами к парафиновой пластине в эмалированном лотке. Всю шерсть животного смачивают дезинфектантом (спирт, 5% карболовая кислота, 5% хлорамин). Кожу разрезают по средней линии живота от симфиза до подбородка. На уровне передних и задних лап делают боковые разрезы. Кожу отсепаровывают , отворачивают в стороны и прикалывают к пластине. Вскрытие начинают с грудной полости, вырезая грудину. Если в грудной полости есть экссудат, из него делают мазки и посев. Кровь из сердца забирают проколом пастеровской пипеткой с оттянутым капиллярным концом. Проводят осмотр органов грудной полости и при необходимости забирают из них кусочки ткани. Далее вскрывают брюшную полость. При наличии экссудата его засевают в питательную среду. Затем тщательно осматривают и исследуют органы полости. Взятие материала из паренхиматозных органов проводят следующим образом: поверхность органа прижигают нагретым в пламени спиртовки скальпелем соответствующего размера; прижженный участок органа прокалывают стерильной пастеровской пипеткой с оттянутым концом или стерильной петлей; взятый материал засевают.

Все этапы работы с лабораторными животными должны быть зарегистрированы в соответствующем журнале с графами:

Вид лабораторного животного.

Цель заражения.

Время заражения.

Материал, примененный для заражения.

Изменение поведенческих реакций животного после заражения.

Время гибели (умерщвления) животного.

Изменения, обнаруженные при вскрытии.

Материал, взятый для посева.

Свойства микроорганизма.

Вид микроорганизма.