Features of blood aging in Macaca fascicularis

Full Text

Введение

Неантропоидные приматы старого света являются близкими родственниками человека и используются в доклинических исследованиях для моделирования патологических состояний человека и отработки методов лечения. Результаты исследований, полученные на неантропоидных приматах, являются крайней линией проверки лекарственных препаратов до перехода к клиническим испытаниям на человеке. Проведение исследований на лабораторных животных требует получения базовых (фоновых) значений основных клинических параметров, в первую очередь гематологических и биохимических, у животных разных возрастных групп. Опираясь на эти исходные данные, возможно контролировать динамику их изменения в ходе эксперимента и оценивать последствия применения изучаемых препаратов и методик. В ходе работы были проведены общий анализ крови, биохимический анализ крови и статистическая обработка результатов с целью выявления динамики возрастных и половых различий. В научной литературе достаточно хорошо изучены гематологические и биохимические параметры яванских макак [1, 2, 3, 4]. Однако практически отсутствуют данные по старым животным (более 15 лет). Продолжительность жизни яванского макака наиболее популярного в доклинических исследованиях в неволе составляет около 30 лет. Сравнение групп молодых и старых животных позволяет выявить основные признаки старения гемопоэтической системы. Полученные сравнительные результаты человека и макаки яванской позволяют понять эволюционно-консервативные механизмы старения гемопоэтической системы приматов, найти индикаторы старения и разработать подходы к оценке последствий лекарственных интервенций на здоровье и старение животных.

Материалы и методы

Периферическую кровь отбирали у доноров-добровольцев различных возрастных групп, после получения добровольного информированного согласия, следуя протоколу одобренному комитетом по биоэтике Университета «Сириус» (от 06.03.2023). Также отбирали кровь у яванских макак (Macaca fascicularis) из поверхностной бедренной вены согласно одобренному этическому разрешению Курчатовского комплекса медицинской приматологии (№ 02-3пр от 21.03.2024). Анализ гематологических параметров (для доноров-добровольцев и приматов) проводили на гематологическом анализаторе MEK-7300K, Nihon Kohden, Japan. Анализ биохимических параметров (для приматов) проводили с использованием оборудования центра коллективного пользования «Примат» на анализаторе Biolit-8020.

В исследования были вовлечены две группы животных 4-9 лет и 18-27 лет обоих полов. Все животные были рождены в питомнике ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицинской приматологии» (сейчас – Курчатовский комплекс медицинской приматологии НИЦ «Курчатовский институт»). Во время работы в НИИ медицинской приматологии исследование было одобрено биоэтическим комитетом НИИ медицинской приматологии, протокол № 83 от 18 марта 2022 г.) и проводилось в соответствии с требованиями Международной ассоциации по оценке и аккредитации ухода за лабораторными животными в соответствии с требованиями Европейской Конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или иных целей, ETS № 123 и Директивы № 2010/63/EU, принятой Европейским Парламентом 22 сентября 2010 г. Все макаки, включенные в исследование, были признаны клинически здоровыми на основании регулярных ветеринарных осмотров и тестов на туберкулез и вирус герпеса B, а также в соответствии с предыдущими записями.

Для выявления возрастных изменений в системе крови были проанализированы данные общего анализа 3 возрастных групп условно здоровых доноров: 20-30 лет (медиана – 23 года, 11 женщин, 5 мужчин), 31-56 лет (медиана – 41 год, 3 женщины, 5 мужчин), 57-85 лет (медиана – 61 год, 8 женщин, 4 мужчин); и 2 возрастных групп яванских макак: 4-9 лет (соответствует 13,2-33,3 человеческим годам, медиана – 6 лет, 7 самок, 7 самцов), 18-27 лет (соответствует 57-89 человеческим годам, 3 самки, 3 самца).

Статистическую обработку и визуализацию данных проводили в программе GraphPad Prism с использованием двухфакторного дисперсионного анализа с множественными сравнениями Сидака.

Питание животных

Все животные содержались в питомнике Курчатовского комплекса медицинской приматологии в индивидуальных или семейных клетках при температуре окружающей среды (21-28 °C); относительной влажности 40-70%; естественном световом дне. Санитарные мероприятия проводились в соответствии законодательством Российской Федерации. Доступ к свежей воде для животных обеспечивался через центральное водоснабжение в соответствии с государственными нормами: СанПиН 2.1.3684-21, СанПиН 1.2.3685-21, Роспотребнадзор, Российская Федерация. Периодически проводились анализы проб воды на загрязнение. Рацион животных был сбалансирован по белкам, жирам, витаминам и углеводам. По составу корм содержал пищевые волокна, состоял из полнорационного комбикорма, фруктов, овощей, рисовой каши с изюмом, печенья, брикетированного корма согласно средним нормам потребления кормов. Кормление животных осуществлялось три раза в день: 8:00-9:00 – гранулированный сбалансированный корм; 11:00-12:00 – сочный корм (фрукты, овощи), рисовая каша, печенье; с 14:00 до 15:00 гранулированный сбалансированный корм (согласно местным нормативам: SOP AC 11 Кормление обезьян, содержащихся в индивидуальных клетках).

Результаты и обсуждение

При исследовании данных общего анализа крови условно здоровых доноров и яванских макак выявлено статистически значимое (рис. 1) снижение количества эритроцитов у мужчин возрастной группы 57-85 лет по сравнению с группой 20-30 лет, увеличение моноцитов у женщин возрастной группы 31-57 лет по сравнению с группой 20-30 лет, увеличение гемоглобина у женщин возрастной группы 57-85 лет по сравнению с группой 20-30 лет. Все эти показатели были индивидуальны для человека и схожей тенденции не наблюдалось у яванских макак. У самок макаки яванской выявлено снижение тромбоцитов в группе 18-27 лет по сравнению с группой 4-10 лет.

 

Рисунок 1. Данные общего анализа крови условно здоровых доноров и яванских макак

Примечание. F – женщины и самки макак соответственно, M – мужчины и самцы макак. Условно здоровые доноры: 20-30 лет (медиана – 23 года, 11 женщин, 5 мужчин), 31-56 лет (медиана – 41 год, 3 женщины, 5 мужчин), 57-85 лет (медиана – 61 год, 8 женщин, 4 мужчин); Яванские макаки: 4-9 лет (соответствует 13,2-33,3 человеческим годам, медиана – 6 лет, 7 самок, 7 самцов), 18-27 лет (соответствует 57-89 человеческим годам, 3 самки, 3 самца). Представлены средние и стандартные отклонения. * – p < 0,05, ** – p < 0,01, двухфакторный дисперсионный анализ с множественными сравнениями Сидака.

Figure 1. Complete blood count data from healthy donors and Cynomolgus macaques

Note. F, female and female macaques, respectively; M, male and male macaques. Healthy donors: 20-30 years (median 23 years, 11 women, 5 men), 31-56 years (median 41 years, 3 women, 5 men), 57-85 years (median 61 years, 8 women, 4 men); Cynomolgus macaques: 4-9 years (corresponds to 13.2-33.3 human years, median 6 years, 7 females, 7 males), 18-27 years (corresponds to 57-89 human years, 3 females, 3 males). Means and standard deviations are shown. *, p < 0.05; **, p < 0.01, two-way ANOVA with Sidak’s multiple comparisons.

 

Однако по общему анализу крови количество форменных элементов крови у яванских макак в целом схоже с таковым у человека, но возрастная динамика не совпадает с таковой у человека (рис. 1). Были выявлены некоторые отличия: так, у макак больше лейкоцитов и лимфоцитов и меньше моноцитов, нейтрофилов и эозинофилов. У обоих видов наблюдается половой диморфизм показателей крови.

В ходе дальнейшей работы были исследованы биохимические показатели крови, сопровождающие старение яванских макак (рис. 2). Так, обнаружено достоверное повышение уровней триглицеридов и глобулина у самок макак в возрасте 18-27 лет по сравнению с группой самок 4-9 лет, такая же тенденция наблюдается у самцов. У самцов в возрасте 18-27 лет соотношение общего альбумина/глобулина значительно ниже чем у самцов 4-9 лет, снижение этого показателя у самок наблюдали на уровне тенденции (рис. 2). Сравнение биохимических показателей выявило достоверные половые отличия в уровнях креатинина у самцов и самок разных возрастных групп. Так, уровень креатинина у самцов яванских макак во всех возрастных группах было достоверно выше, чем у самок в тех же возрастных группах. Других достоверных различий в биохимических показателях крови не выявлено. В то же время у самцов и самок прослеживается тенденция к повышению глюкозы, билирубина, холестерина и воспалительных ферментов с возрастом.

 

Рисунок 2. Данные биохимического анализа крови яванских макак

Примечание. F – самки макак, M – самцы макак. Яванские макаки: 4-9 лет (соответствует 13,2-33,3 человеческим годам; 7 самок, 7 самцов), 18-27 лет (соответствует 57-89 человеческим годам; 3 самки, 3 самца). Представлены средние и стандартные отклонения. * – p < 0,05, ** – p < 0,01, двухфакторный дисперсионный анализ с множественными сравнениями Сидака.

Figure 2. Blood biochemistry data for Сynomolgus macaques

Note. F, female macaques; M, male macaques. Cynomolgus macaques: 4-9 years (equivalent to 13.2-33.3 human years; 7 females, 7 males), 18-27 years (equivalent to 57-89 human years; 3 females, 3 males). Means and standard deviations are shown. *, p < 0.05; **, p < 0.01, two-way ANOVA with Sidak’s multiple comparisons.

 

Выводы

В результате проведенного исследования были выявлены достоверные вариации в уровнях ряда показателей общего и биохимического анализов крови.

Наблюдалось снижение количества эритроцитов у мужчин возрастной группы 57-85 лет по сравнению с группой 20-30 лет, увеличение моноцитов у женщин возрастной группы 31-57 лет по сравнению с группой 20-30 лет, увеличение гемоглобина у женщин возрастной группы 57- 85 лет по сравнению с группой 20-30 лет.

У яванских макак наблюдалось снижение тромбоцитов у самок возрастной группы 18- 27 лет.

Уровни триглицеридов и глобулина у самок макак разных возрастных групп повышаются с возрастом. У самцов макак с возрастом снижается соотношение общего альбумина и глобулина. У самцов макак возрастных групп 4-9 лет и 18- 27 лет уровень креатинина выше чем у самок макак этих возрастных групп.

About the authors

Artjom A. Sukhikh

Sirius University of Science and Technologies

Author for correspondence.
Email: suhih.aa@talantiuspeh.ru

Researcher

Russian Federation, Sirius settlement, Krasnodar Region

Darya S. Zhukova

National Research Centre “Kurchatov Institute”, Kurchatov Complex of Medical Primatology

Email: juk93vet@mail.ru

Head, Veterinary Department

Russian Federation, Vesyoloye village, Krasnodar Region

Dzhina D. Karal-ogly

National Research Centre “Kurchatov Institute”, Kurchatov Complex of Medical Primatology

Email: karal_5@mail.ru

PhD (Biology), Leading Researcher

Russian Federation, Vesyoloye village, Krasnodar Region

Igor N. Klots

National Research Centre “Kurchatov Institute”, Kurchatov Complex of Medical Primatology

Email: igor-imp@mail.ru

PhD (Biology), Senior Researcher

Russian Federation, Vesyoloye village, Krasnodar Region

Anastasia P. Zlobina

National Research Centre “Kurchatov Institute”, Kurchatov Complex of Medical Primatology

Email: intelegent.l@yandex.ru

Technician

Russian Federation, Vesyoloye village, Krasnodar Region

Aleksandr P. Akulov

Sirius University of Science and Technologies

Email: akulov.ap@talantiuspeh.ru

Senior Technician

Russian Federation, Sirius settlement, Krasnodar Region

Valeriy P. Tereshchenko

Sirius University of Science and Technologies

Email: tereschenko.vp@talantiuspeh.ru
ORCID iD: 0000-0002-1620-6447
SPIN-code: 3241-2577

PhD (Medicine), Senior Researcher

Russian Federation, Sirius settlement, Krasnodar Region

Stanislav A. Rybtsov

Sirius University of Science and Technologies

Email: rybtsov.sa@talantiuspeh.ru
ORCID iD: 0000-0001-7786-1878

PhD (Biology), Head, Resource Center for Cell Technologies and Immunology

Russian Federation, Sirius settlement, Krasnodar Region

References

Supplementary files