Способ определения формы телосложения лабораторных крыс Российский патент 2024 года по МПК A01K67/02 A61B5/107 

Изобретение относится к медицине, а именно к анатомии, и может быть использовано при экспериментальных исследованиях, исследованиях макро- и микроскопического строения, топографии органов и их структурных компонентов с учетом индивидуальной изменчивости, возрастных и половых особенностей, морфологической конституции, определении влияния разнообразных формообразующих факторов на строение тела, а так же в исследовании других анатомических аспектов, где в качестве модели человека могут выступать лабораторные крысы. Оно так же может быть использовано в таких смежных специальностях как «Физиология человека и животных», «Нейробиология», «Биология развития, эмбриология».

Одним из универсальных понятий в биологии является внутривидовое разнообразие, которое проявляется в вариабельности фенотипов. Относительно человека закономерности внутривидового разнообразия телосложения исследуются антропологами и характеризуются при помощи различных конституциональных схем, выражающихся в соотношении телосложения индивида с эталонным соматотипом. Поиски новых оптимальных схем соматотипирование продолжаются, что подчеркивает актуальность направления. Например, «Способ определения типа телосложения у человека», запатентованный Ю.Р. Шейх-Заде с соавт. (2016 г.) RU2576808C1.

Понятие «телосложение» также применяется в ветеринарии по отношению к животным: коровам, собакам, кроликам. Типы телосложения выделяются одновременно с оценкой стада по генеалогическому составу и характеризуют разнообразие животных внутри одной генеалогической линии.

Для выделения типов телосложения коров по методике Н.Н. Колесникова (1960 г.) используются модельные или стандартные показатели индексов. На основании которых оценивается грубость и нежность, плотность и рыхлость, широкотелость и узкотелость животного. Соответственно выделяется 8 типов телосложения: ШГП – широкотелый грубый плотный, ШНП – широкотелый нежный плотный, ШГР – широкотелый грубый рыхлый, ШНР – широкотелый нежный рыхлый, УГП – узкотелый грубый плотный, УНП – узкотелый грубый плотный, УГР – узкотелый грубый рыхлый, УНР – узкотелый нежный рыхлый. Для оценки у каждого показателя используют набор индексов, например, для оценки по шкале грубость-нежность телосложения используют:

• ОП/ВХ×100,

• ДЗ/КДТ×100,

• ДГ/КДТ×100,

Где ОП-обхват пясти, ВХ – высота холки, ДЗ – длина зада, ДГ – длина головы, КДТ – косая длина туловища. Меньшие показатели индексов свидетельствуют о нежности телосложения [Давыдова А. С., 2011].

Независимо от породы используются индексы телосложения собак [Сафонова В.Ю., 2020], такие как растянутость формата, высоконогость, массивность, костистость, длинноголовость, на основании которых делается вывод о пропорциональности телосложения [Сушков В.С., 2017]

У кроликов выделяют два типа телосложения: узкотелый и широкотелый, по этому же признаку классифицируют животных и внутри одной породы [Савельева А.Ю., 2018].

На наличие внутривидового фенотипического разнообразия у лабораторных крыс указывают многочисленные исследования. Вариативны масса и длина крысы, которые обусловлены не только возрастом, а целым комплексом факторов. Один из которых – количество детенышей в помете - чем меньшее количество детенышей в помете, тем более крупными они рождаются и вырастают [Селиванова И.Р., 2023]. Если крысята становятся приемными для другой крысы они вырастают с меньшей массой [Ackerman S.H., 1977]. Однако, рост и прибавка в массе детенышей крыс, не более чем на 75% определяется совокупным влиянием размера помета, массы тела матери и того, рожали ли матери ранее. Остальное связано с индивидуальной изменчивостью [Rödel H.G., 2007].

Наличие у крыс разных типов телосложения упоминается в ряде работ, однако часто не конкретизируют методику определения. На необходимость использовать только животные крепкого телосложения при формировании нового племенного стада крыс указывает В.И. Беляков в учебном пособии [Беляков В.И., 2021]. На необходимость учитывать телосложение крысы при использовании стресс-индуцирующего устройства указывает С.В. Сирак с соавт. [Сирак С.В., 2018].

Наиболее близкими техническими решениями, являются два способа соматотипирования.

Во-первых, соматотипирование грудной клетки крыс по А.А. Якимову, согласно которому выделяют следующие варианты:

• Явно длинная – значения индекса «ДГК/ЗХР» свыше 0,54

• Умеренно длинная – значения индекса «ДГК/ЗХР» 0,48 - 0,53

• Средней длины – значения индекса «ДГК/ЗХР» 0,48 - 0,53

• Умеренно короткая – значения индекса «ДГК/ЗХР» 0,37 -0,41

• Явно короткая – значения индекса «ДГК/ЗХР» меньше 0,37

Где ДГК - длина грудной клетки, ЗХР – затылочно-хвостовой размер [Якимов А.А., 2005]. Здесь авторы указывают на наличие у крыс важного признака, на основании которого происходит классификация на астенический, нормостенический и гиперстенический типы телосложения – разной формы грудной клетки.

Во-вторых, прототипом предлагаемого способа стало соматотипирование по М.В. Черноруцкому с использованием индекса Пинье, которое и легло в его основу:

Индекс Пинье = Рост (см) – Вес (кг) – Обхват груди (см)

• 30 баллов и выше – астеник,

• от 10 до 30 баллов – нормостеник,

• менее 10 баллов – гиперстеник.

Выбор индекса Пинье в качестве прототипа для выявления астенического, нормостенического и гиперестенического телосложения у крыс был обусловлен успешным опытом переноса антропометрических индексов на лабораторных крыс ряда авторов. Среди этих исследователей, А.А. Тиньков и А.А. Никоноров (2013), для оценки телосложения лабораторных крыс ими был использован индекс массы тела, который рассчитывался по формуле ИМТ = вес (г)/длина тела² (см²) [Тиньков А.А., 2013], аналогичную методику использовал и Ю.К. Караман с соавт [Караман Ю.К., 2012].

Задачей настоящего изобретения является создание неинвазивного способа определения типов телосложения крыс, соответствующих астеническому, нормостеническому и гиперстеническому соматотипам, предложенных М.В. Черноруцким. Для этого разрабатываемый индекс должен формировать группы лабораторных крыс, имеющие различия, аналогичные тем, что и соматотипы в классификации М.В. Черноруцкого: астенический, нормостенический и гиперстенический.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ определения формы телосложения лабораторных крыс включает измерение длины хвоста, массы тела, окружности грудной клетки, при этом определяют телосложение крысы по формуле:

ИТК=1,5×ДХ – МТ /100 – ОГК,

где ИТК – индекс телосложения крысы;

ДХ – длина хвоста, см;

МТ – масса тела, г;

ОКГ – окружность грудной клетки, см,

причем значения ИТК > 12 усл.ед. соответствуют астеническому телосложению животного, ИТК в диапазоне 10-12 усл.ед. соответствуют нормостеническому телосложению животного, ИТК < 10 усл.ед. соответствуют гиперстеническому телосложению животного.

Для реализации способа использовались 30 нелинейных интактных крыс-самцов, полученных из питомника Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета, ранее не участвовавших в каких-либо экспериментах. Животные содержались на кормах и питьевой воде (в соответствии с нормами кормления). Животные содержались в виварии СПбГПМУ под постоянным наблюдением ветеринарного врача. Животные были исследованы дважды. Первый раз животные исследовались в возрасте 1,5-2 месяцев с массой 177-279 грамм, повторно животные исследовались по достижении их массы 330-505 грамм. Необходимость повторного исследования животных связано с видовой особенностью крыс – они растут всю жизнь, так же возрастает и их масса [Котеров А.Н., 2018]. Однако согласно результатам исследований человека, с ростом среднего возраста людей в выборке, распределение соматотипов должно несколько смещаться в сторону гиперстении, но определенная доля астеников и нормостеников должна сохраняться всегда.

У лабораторных крыс оценивались следующие биометрические показатели: вес крысы (г), продольный размер головы (мм) – от выйной линии до кончика носа, длина туловища (см) – от выйной линии до основания хвоста, длина хвоста (см), длина верхних конечностей (см), длина нижних конечностей (см), поперечный размер головы (мм), ширина плеч (см), ширина таза (см), диаметр пясти (мм).

Животные ежедневно осматривались, учитывалась масса съеденного корма. За время опыта не было случаев падежа и заболеваний животных. Эвтаназию животных осуществляли путем передозировки препарата Золетил® в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных 86/609 EEC [European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for exsperimental and other scientific purposes. Strasburg: Council of Europe, 1986: 51]. После забоя животных определяли: массу печени (г), массу сердца (г), массу легких (г), массу почек (г).

Статистический анализ данных проводился с помощью программы StatSoft STATISTICA v 12.0. Данные представляли в виде среднего (М) и среднеквадратичного отклонения (σ). Для определения значимости полученных различий двух выборок использовался непараметрический критерий Манна-Уитни. Различия считались значимыми при p < 0,05.

Данные, полученные в результате исследований, приведены в графических и табличных материалах.

За основу был взят индекс Пинье:

Индекс Пинье = Рост (см) – Вес (кг) – Обхват груди (см)

Для оценки вытянутости организма вместо роста (см) была использована длина хвоста животного. Это обусловлено тем, что видовой особенностью крыс является очень гибкая спина, что может приводить к высокой погрешности при измерениях, связанных с эмоциональным состоянием и мышечным тонусом животного. При угрозе или напряжении животные значительно выгибают спину, а при ходьбе формируют изогнутость в форме пружинящей волны. Соматометрия крысы может быть использована для стратификации животных на группы, поэтому она не должна препятствовать проведению эксперимента, не должна быть инвазивной, использование миорелаксантов и других фармакологических средств также не желательно.

В результате индекс принял следующий вид:

ИТК=1,5×ДХ – МТ /100 – ОГК,

или

ИТК=1,5×ДХ – 0,01×МТ – ОГК,

где ИТК – индекс телосложения крысы;

ДХ – длина хвоста, см;

МТ – масса тела (г);

ОКГ – окружность грудной клетки, см.

Наличие коэффициентов 1,5 перед ДХ и 0,01 перед МТ связан с необходимостью калибровки вклада этих показателей таким образом, чтобы среди молодых и старых животных доля животных с астеническим, нормостеническим и гиперстеническим типом телосложения были распределены приблизительно равномерно, а в дальнейшем количество гиперстеников постепенно возрастала, а количество астеников снижалось, повторяя тенденцию характерную для Индекса Пинье. Так при поступлении в медицинский вуз доли астеников, нормостеников и гиперстеников составляют как 61%, 19% и 20%, а к четвертому году обучения доля астеников постепенно снижается, количество нормостеников остается относительно стабильно, а количество гиперстеников достигает 30% [Шкляр А.Л. 2006]. Данные, полученные в нашем исследовании, представлены в таблице 1.

Таким образом были подобраны границы ИТК, характеризующие соматотип: ИТК > 12 усл.ед. соответствуют астеническому телосложению животного, ИТК в диапазоне 10-12 усл.ед. соответствуют нормостеническому телосложению животного, ИТК < 10 усл.ед. соответствуют гиперстеническому телосложению животного.

Таблица 1. Распределение животным по форме телосложения в зависимости от возраста (массы) животного

Тип телосложения Молодые животные массой 177-279 грамм Юношеский возраст людей (по данным литературы)^А Зрелые животные массой 330-505 грамм Зрелый возраст людей (по данным литературы)^Б Тип телосложения крысы Процент n Процентная доля Процент n Процентная доля Астенический 30% 6 61% 23% 15 8% Нормостенический 40% 8 19% 27% 8 51% Гиперстенический 30% 6 20% 50% 7 41%

Примечание А – Данные приведены согласно работе А.Л.Шкляр (2006) Б – Данные приведены согласно работе Д.Н. Бусарина (2023).

В дальнейшем мы решили сопоставить особенности сформированных типов телосложения с описанными в литературе данными об особенностях астеников, нормостеников и гиперстеников согласно классификации М.В. Черноруцкого (таблица 2).

Таблица 2. Особенности строения тела у животных разной формы телосложения в сравнении с особенностями телосложения при соматотипировании по М.В. Черноруцкому

Тип телосложения животного Показатель Астеник Нормостеник Гиперстеник Согласно литературным данным Масса тела, г 296,4±50,7 278,4±62,8 334,3±96,1 - Длина туловища, см 16±1,4 15,3±1,8 17,3±2,1 - Длина хвоста, см 20,9±3,1 18,8±1,6 18,2±2,3 - Длина передних конечностей, см 6,5±0,2 6,4±0,2 6,0±0,3* Для гиперстеников характерны короткие конечности ^А. Длина задних конечностей, см 9,3±0,4 9,0±0,4 8,4±0,4* Продольный размер головы, мм 32,8±2,0 35,7±2,6 25,7±2,6* У астеников череп удлинён в высоту и переднезаднем направлении, шея длинная и тонкая.
Для гиперстеников характерно широкое лицо^Б Поперечный размер головы, мм 22,4±0,3* 21,1±0,3* 21,6±0,4* ОГК, см 14,0±1,1 14,0±1,1 14,9±1,4 - Ширина плеч, см 6,6±0,3* 5,6±0,4 5,9±0,4 Для гиперстеников характерно относительное преобладание живота над грудной клеткой ^А. Ширина таза, см 6,6±0,2* 7,0±0,2 7,0±0,3 Диаметр запястья, мм 3,7±0,2* 4,2±0,3 4,2±0,3 Окружность запястья рабочей рук: у астеников меньше 16
см, у нормостеников — от 16 до 18,5 см, у гиперстеников — больше 18,5 см. ^В Масса сердца, г 1,1±0,1 1,1±0,1 1,3±0,1* У людей гиперстенического типа сердце, как правило, относительно большое^А Масса легких, г 2,5±0,2* 2,2±0,2 2,2±0,2 Легкие у людей гиперстенического типа короткие и относительно малой величины; у людей астенического типа –длинные и относительно большие^А. Масса печени, г 8,7±0,4* 9,7±0,5 9,5±0,5 Печень, поджелудочная железа, почки и селезенка – у гиперстеников большей величины, чем у астеников^А. Масса почек, г 2,5±0,2* 2,8±0,2 2,8±0,2

Примечание: * – показатель достоверно отличается от каждого из двух других (p<0,05); А – особенности приведены по Черноруцкому М.В. (1953). Б – особенности приведены согласно Мухину Н.А. (2020). В – особенности приведены согласно Балтиной Т.В., 2017.

Таким образом, проведенные исследования подтвердили, что соматотипирование лабораторных крыс по ИТК воспроизводит основные биометрические особенности астенического, нормостенического и гиперстенического типов телосложения.

Литература

1. Давыдова А. С., Баранова Н. С. Оценка коров костромской породы по типам телосложения // Молочнохозяйственный вестник. 2011. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-korov-kostromskoy-porody-po-tipam-teloslozheniya (дата обращения: 30.03.2024)

2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020612515 Российская Федерация. Программа для расчёта индексов телосложения собак : № 2020611532 : заявл. 14.02.2020 : опубл. 25.02.2020 / В. Ю. Сафонова, О. В. Сафонова ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Горно-Алтайский государственный университет». – EDN GXAKYX.

3. Характеристика экстерьера и улучшение его отдельных статей у собак / В. С. Сушков, К. Н. Лобанов, Н. П. Смагин, Е. А. Михиенков // Современные технологии в животноводстве: проблемы и пути их решения : Материалы Международной научно-практической конференции, Мичуринск, 23–25 ноября 2017 года / Под общей редакцией В.А. Солопова. – Мичуринск: Мичуринский государственный аграрный университет, 2017. – С. 208-214. – EDN XYYUMP.

4. Практикум по анатомии декоративных и экзотических животных [Электронный ресурс] / А.Ю. Савельева; Краснояр. гос. аграр. ун-т. – Красноярск, 2018. – 284 с.

5. Биологические особенности развития и динамика роста крысят в пометах декоративных крыс // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Селиванова И.Р. [и др.]. 2023. 2(104). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/14947

6. Ackerman SH, Hofer MA, Weiner H. Some effects of a split litter cross foster design applied to 15 day old rat pups. Physiol Behav. 1977 Sep;19(3):433-6. doi: 10.1016/0031-9384(77)90291-8. PMID: 605167.

7. Rödel HG, Prager G, Stefanski V, von Holst D, Hudson R. Separating maternal and litter-size effects on early postnatal growth in two species of altricial small mammals. Physiol Behav. 2008 Mar 18;93(4-5):826-34. doi: 10.1016/j.physbeh.2007.11.047. Epub 2007 Dec 5. PMID: 18187167.

8. Лабораторные крысы: содержание, разведение и биоэтические аспекты использования в экспериментах по физиологии поведения : учеб. пособие. - Текст : электронный / В. И. Беляков, Е. М. Инюшкина, Д. С. Громова, А. Н. Инюшкин ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Самар. нац. исслед. ун-т им. С. П. Королева (Самар. ун-т). - Самара : Изд-во Самар. ун-та, 2021. - 1 файл ( Мб). - ISBN = 978-5-7883-1612-3.

9. Оценка структурных изменений тканей пародонта в динамике хронического стресса у животных / С. В. Сирак, Е. В. Щетинин, Г. Г. Петросян [и др.] // Пародонтология. – 2018. – Т. 23, № 2(87). – С. 22-27. – DOI 10.25636/PMP.1.2018.2.4. – EDN PBOPEZ.

10. Якимов, А. А. "Сравнительная морфометрическая характеристика сердца и грудной клетки взрослых крыс." Вестник Уральской государственной медицинской академии. 2005 г. Вып. 13. Посвящен 10-летию выпуска первого номера журнала (2005).

11. Тиньков А. А., Никоноров А. А. Изменение основных морфометрических параметров крыс Wistar при хроническом пероральном введении солей двухвалентных металлов //Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. – 2013. – №. 1. – С. 10.

12. Патент № 2453002 C1 Российская Федерация, МПК G09B 23/28. способ моделирования полиорганной патологии у крыс : № 2011100502/14 : заявл. 11.01.2011 : опубл. 10.06.2012 / Ю. К. Караман, Т. П. Новгородцева, Т. А. Гвозденко [и др.] ; заявитель Учреждение Российской академии медицинских наук Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (ДНЦ ФПД СО РАМН). – EDN TSZBRL.

13. Зависимость массы тела от возраста для беспородных белых и восьми линий лабораторных крыс: синтетические исследования данных из экспериментальных работ и питомников в аспекте связи с радиочувствительностью. Некоторые характеристики вида "крыса" / А. Н. Котеров, Л. Н. Ушенкова, Э. С. Зубенкова [и др.] // Медицинская радиология и радиационная безопасность. – 2018. – Т. 63, № 2. – С. 15-17. – EDN YWFBMI.

14. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for exsperimental and other scientific purposes. Strasburg: Council of Europe, 1986: 51

15. А.Л.Шкляр Динамика физического развития и физической подготовленности студентов-медиков мужского пола Успехи современного естествознания – 2006 №11

16. Бусарин Д. Н., Казанцева Е. В., Старчик Д. А. Конституциональные особенности мужчин и женщин при использовании различных схем соматотипирования, 2023

17. М.В. Черноруцкий Диагностика внутренних болезней. Издание 4-е, 1953 г. – 660 с.

18. Мухин, Н. А. Пропедевтика внутренних болезней: учебник / Мухин Н. А. , Моисеев В. С. - Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2020. - 848 с. - ISBN 978-5-9704-5327-8

19. Практические работы по курсу биология человека. Часть 1 Морфология человека: учебно-методическое пособие / Т.В. Балтина, С.Г.Розенталь, Г.Г.Яфарова – Казань: Казанский федеральный университет, 2017. – 56 с.

Изобретение относится к медицине. Способ определения формы телосложения лабораторных крыс включает измерение длины хвоста, массы тела, окружности грудной клетки, причем определяют телосложение крысы по формуле: ИТК=1,5×ДХ–МТ/100–ОГК, где ИТК – индекс телосложения крысы; ДХ – длина хвоста, см; МТ – масса тела, г; ОКГ – окружность грудной клетки, см, причем значения ИТК > 12 усл.ед. соответствуют астеническому телосложению животного, ИТК в диапазоне 10-12 усл.ед. соответствует нормостеническому телосложению животного, ИТК < 10 усл.ед. соответствует гиперстеническому телосложению животного. Изобретение позволяет создать неинвазивный способ определения типов телосложения крыс. 2 табл.

Способ определения формы телосложения лабораторных крыс, включающий измерение длины хвоста, массы тела, окружности грудной клетки, отличающийся тем, что определяют телосложение крысы по формуле:

ИТК=1,5*ДХ–МТ/100–ОГК,

где ИТК – индекс телосложения крысы;

ДХ – длина хвоста, см;

МТ – масса тела, г;

ОКГ – окружность грудной клетки, см,

причем значения ИТК > 12 усл.ед. соответствуют астеническому телосложению животного, ИТК в диапазоне 10-12 усл.ед. соответствует нормостеническому телосложению животного, ИТК < 10 усл.ед. соответствует гиперстеническому телосложению животного.