Институт биоэлементологии Российский сателлитный центр Института микроэлементов при ЮНЕСКО

Экспериментально-биологическая клиника (виварий)

Экспериментально-биологическая клиника (виварий) ГОУ "Оренбургский государственный университет" (ЭБК ОГУ) создана приказом ректора университета № 241 от 01.08.2005 г. и является структурным подразделением университета. Общая площадь помещений — 300 м². Расположение — Шарлыкское шоссе, 5.

Заведующий — д.б.н. Лебедев Святослав Валерьевич

Научный консультант — д.м.н., проф. Корнеев Геннадий Иосифович

Научные сотрудники:

• Кван Ольга Вилориевна, к.б.н.;
• Сипайлова Ольга Юрьевна, к.б.н.;
• Нестеров Дмитрий Васильевич, к.б.н.;
• Шейда Елена Владимировна, к.б.н.;
• Короткова Анастасия Михайловна;
• Русакова Елена Анатольевна.

Структура:

• питомник;
• испытательная биологическая лаборатория;
• операционная;
• морфологический кабинет;
• лаборатория пробоподготовки;
• лаборатория физиологических испытаний на полигастричных животных;
• лаборатория физиологических испытаний на представителях аквакультуры.

Виварий создан для предоставления исследователям стандартизированных лабораторных животных для получения надежных и воспроизводимых результатов медико-биологических экспериментов, решения фундаментальных и прикладных проблем в биологии и медицине.

Задачи:

1. Создание универсального научно-методического комплекса для проведения исследований в различных отраслях науки.
2. Разведение, содержание и поддержание мультивидового состава и оригинальных моделей лабораторных животных.
3. Предоставление научно-исследовательским организациям новых и эффективных методов для проведения научных исследований.
4. Обеспечение базы для проведения научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и докторантов.

Работы с животными проводятся в строгом соответствии с законодательством Российской Федерации, положениями "Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей", требованиями и рекомендациями "Руководства по содержанию и использованию лабораторных животных".

Основные принципы:

• Гуманное обращение с животными и их рациональное использование.
• Использование животных в экспериментах должно быть обосновано с позиции их значимости для решения задач биомедицинских исследований, направленных на улучшение здоровья человека или самих животных, прогресса науки в целом, а также общественной пользы.
• Использование животных в экспериментах допустимо, если доказана невозможность применения методов без участия животных (например, биологические системы in vitro, компьютерное или математическое моделирование и т. п.).
• Вид животных, необходимых для выполнения работ, должен быть адекватен целям эксперимента. Всегда должна рассматриваться альтернатива использования животных, стоящих на менее высокой ступени эволюционного развития.
• Количество животных, используемых в эксперименте, должно быть минимальным, однако достаточным для получения статистически достоверных результатов. Для снижения количества животных следует использовать животных высокого качества.
• Обязательное требование при работе с животными — исключение или сведение до минимума дискомфорта, страданий и боли, испытываемых животными, в той степени, в которой это соответствует рациональной научной практике. Исследователь должен исходить из того, что процедуры, вызывающие страдания и боль у человека, могут причинять страдания и боль животным, если не доказано обратное.
• Процедуры, которые могут вызывать более, чем кратковременные или слабые, боль и страдания животных, должны выполняться с применением адекватных седативных средств, анальгетиков или анестетиков. Хирургические и другие болезненные процедуры не должны проводиться на неанестезированных животных, парализованных с помощью химических агентов.
• Животные, испытывающие сильные или хронические боль и страдания, которые не могут быть устранены или облегчены, должны умерщвляться гуманным способом (эвтаназия) по окончании или в ходе выполнения процедуры.
• Условия содержания животных должны соответствовать их виду и установленным требованиям, обеспечивать поддержание их здоровья и комфорта. Руководство и контроль за содержанием и уходом за животными должны осуществлять ветеринар или научный сотрудник, имеющие соответствующую подготовку и опыт работы с животными данного вида. При необходимости животным обязательно должна быть обеспечена ветеринарная помощь.

Основные направления исследований, проводимые на базе ЭБК:

• изучение влияния экзогенных факторов (уровень питания, химические элементы, нанопорошки, биологически активные вещества, новые синтезированные вещества) на физиологическое состояние организма и его функциональные резервы;
• разработка методов прижизненной диагностики влияния эндогенных и экзогенных факторов на биосистемы, гистофизиологию и ультраструктуру органов и систем организма, находящегося в состоянии функциональной нормы и патологии;
• выявление и апробация новых источников микронутриентов с целью коррекции алиментарной недостаточности в питании человека и животных;
• токсикологические испытания;
• изучение цитотоксического действия и противоопухолевого эффекта фармакологических веществ на моделях in vitro и in vivo.

Методы исследования (на модели крыс):

1. Оценка токсического действия химических веществ (Шелыгин К.В., Кирпич И.А., Леонтьев В.Я., Соловьев А.Г. Использование лабораторных животных в токсикологическом эксперименте: Методические рекомендации).
2. Поведенческие особенности лабораторных животных:
   а) "крестообразный приподнятый лабиринт" (Буреш Я. с соавт., 1991; Dawson G.R., Tricklebank M.D., 1995);
   б) "норковая камера" (File S.E., Wardill M., 1975).
3. Моделирование стрессовых ситуаций:
   а) принудительное плавание (Волчегорский И.А. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма. — Челябинск, 2000. — 167 с.);
   б) моделирование физической нагрузки на тредбане (Беляев Н.Г., 2005).
4. Определение предельной прочности кости на изгиб осуществлялось устройством, состоящим из винтового пресса, измерительного прибора (датчика силы), опоры и фиксатора для образца (Crenshow T.D., 1981; Королева Л.Ф., Коковихин Е.А., Бородин Е.М, 2007). Метод Crenshow T.D. (Crenshow T.D. et al. // J. Anim. Sci. — 1981).
5. Физиологические тесты:
   а) спонтанная двигательная активность;
   б) тест влияния исследуемого вещества на выносливость мышей к скоростной нагрузке;
   в) методика двустороннего избегания болевого раздражения через электродный пол в челночной камере типа Shuttle-Box;
   г) методика условного рефлекса с положительным подкреплением;
   д) тест "иммобилизационный стресс";
   е) метод четырех пластин.

Физиологическая реакция крыс на те или иные модельные раздражители или на введение исследуемых веществ оценивается с учетом ориентировочно-исследовательского эмоционального, стереотипного и двигательного компонентов по поведенческому атласу для грызунов (Пошивалов В.П., 1978).

Методика проведения апробации противоопухолевых препаратов на моделях мышей двух оригинальных линий BLRB-Rb(8.17)1Iem и BYRB-Rb(8.17)1Iem:

1. Методика проведения апробации противоопухолевых препаратов на мышах оригинальных линий с высокой частотой опухолей молочных желез (ОМЖ) (Moiseeva E.V. Original approaches to test anti-breast cancer drugs in a novel set of mouse models. Proefschrift Universiteit Utrecht, http://igitur-archive.library.uu.nl/dissertations/2005-1130-200033/index.htm).
2. Методика выявления подкожных опухолей.
3. Определение размеров ОМЖ. Методика измерения размера опухолей как среднего диаметра по трем взаимно перпендикулярным параметрам была разработана Е.В. Моисеевой с соавт. (Моисеева, 1991).

Для морфофункциональной оценки тканей и органов:

1. Методики гистологической техники: фиксация, заливка в парафин и приготовление парафиновых срезов тканей с использованием ротационного микротома МПС-2 (Г.А. Меркулов).
2. Морфометрия гистоструктур исследуемых органов животных и птицы с помощью стандартной окулярной планометрической сетки в бинокулярной насадке АУ-2 (Автандилов Г.Г., 1990; ГОСТ 15150-59).
3. Метод световой оптической микроскопии для исследования гистологических препаратов с использованием бинокулярного микроскопа.

Методики для изучения обмена веществ:

1. Методика определения обменной энергии в организме подопытных животных (Калашников А.П., Смирнов О.К., Стрекозов Н.И. и др. Справочник зоотехника. — М.: Агропромиздат, 1986. — 479 с.; Григорьев Н.Г., Волков Н.П., Воробьев Е.С. и др. Биологическая полноценность кормов. — М.: Агропромиздат, 1989).
2. Определение обменной энергии, затрачиваемой на поддержание жизни (ARC The nutrient requirements of farm livestock. — № 2. Ruminants. — Agr. cultural Research Council. — London, 1964; Arc. XVI Techn. Review by an Agr. Research Council working party; common Royal, C.A.B. — London, 1984).
3. Методика зоотехнического анализа (Лукашек А.А., Тащилин В.А. Зоотехнический анализ кормов. — М.: Колос, 1965. — 216 с.; Маслиева О.И. Анализ качества кормов и продуктов птицеводства. — М.: Колос, 1970. — 176 с.).
4. Оценка переваримости сухого вещества по методике Попова В.В., Рыбиной Е.Т. (1983) (Попов В.В., Рыбина Е.Т. Метод определения переваримости кормов in vitro // Животноводство. — 1983. — № 8. — С. 37-39).
5. Метод сравнительных убоев (определение чистой энергии в приросте живой массы цыплят-бройлеров).
6. Методика оценки воздействия биологически активных веществ на организм животных (Мирошников С.А., 2009).
7. Методика проведения балансовых опытов (Томмэ М.Ф. Обмен веществ и энергии у сельскохозяйственных животных. — М.: Госсельхозиздат, 1949. — 320 с.; Овсянников А.И. Основы опытного дела в животноводстве. — М.: Колос, 1976. — 320 с.).
8. Методика проведения морфологического анализа состава крови: определение лейкоцитов, эритроцитов, гемоглобина и гематокрита, лейкограммы (Карпуть И.М. Гематологический атлас с/х животных. — Минск: Урожай, 1986).
9. Органолептическая оценка мяса цыплят-бройлеров (ВНИТИП, 2004).
10. Методика изучения рубцового пищеварения (Томмэ М.Ф. Методики определения переваримости кормов и рационов. — М., 1969. — 40 с.).
11. Определение упитанности рыб методом Фультона (Анисимова И.М., Лавровский В.В. Ихтиология. — М.: Высшая школа, 1983).
12. Качественная оценка характеристик яичной продуктивности (Владимирова Ю.Н., Сергеева А.М. Методики морфологического и физико-химического анализа яйца. — М.: Россельхозиздат, 1967. — 26 с.; ВНИТИП Методические рекомендации по проведению научных исследований по кормлению с/х птицы. — Сергиев Посад, 1992. — 52 с.).
13. Методика расчета конверсии энергии корма (Левахин В.И., Левахин Г.И., Мирошников С.А. Коррекция методики расчета конверсии энергии корма // Вестник РАСХН. — 1999. — № 1. — С. 65-66).
14. Методика определения эндогенных потерь из организма животных (Кван О.В., Мирошников С.А., 2007).

Экспериментальная база вивария включает:

• балансовые клетки для птиц (вместимость до 300 голов);
• лабораторный бокс для содержания и разведения крыс и мышей (вместительность — 500 животных);
• установка для стационарного содержания мелких и крупных животных вместимостью до 6 голов;
• аквариумный стенд (6 аквариумов размером 125x70x40 см (V = 300 л);
• физиологическая лаборатория (балансовые исследования на моно- и полигастричных животных);
• аквадистиллятор АДЭ-15;
• микроскоп бинокулярный "Микромед-1" вар. 3-20;
• видеоокуляр к микроскопу DCM-130 MD;
• микротом для парафиновых срезов МПС-2;
• нагревательная ванночка "Слайдбаня-30/60";
• столик с электроподогревом "Микростат-30/80";
• магнитная мешалка MSH-20 A;
• шкаф сушильный (ШС-3);
• электропечь "СУОЛ 44.12";
• термостат электрический суховоздушный ТС-1/80 СПУ;
• центрифуга лабораторная ЦЛМН -10-01-"Элекон";
• фотоэлектроколориметр ФЭК-2-0,3.

Морфологическая лаборатория

Направление деятельности:

• оформление демонстрационных гистологических препаратов для студентов с последующим приготовлением микрофотографий в печатном и электронном видах;
• изготовление гистологических препаратов и микрофотографий, соответствующих темам диссертационных исследований, проводимых в университете;
• освоение новых методов гистохимических и иммунологических исследований.

Используемые методики окраски гистологических препаратов:

• гематоксилином и эозином (основной метод);
• альциановым синим (по методу Стидмена) — на выявление нейтральных мукополисахаридов;
• шифф-йодной кислотой (ШИК-реакция) — на выявление кислых мукополисахаридов;
• по методу Ван Гизона (окраска соединительной и мышечной тканей);
• окраска по Нисслю (окраска нервной ткани);
• окраска жиров и липоидов суданом III;
• реакция на Берлинскую лазурь (по Перлсу).

Экспериментальные модели:

• мыши двух оригинальных линий BLRB-Rb(8.17)1Iem и BYRB-Rb(8.17)1Iem;
• крысы линии Wistar;
• куры-несушки, цыплята-бройлеры;
• кролики.

С целью проведения исследований по изучению, диагностике и лечению рака молочной железы, согласно договора от 23.01.2007 г. между Институтом биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук и ГОУ ВПО "Оренбургский государственный университет", были завезены мыши двух оригинальных линий BLRB-Rb(8.17)1Iem и BYRB-Rb(8.17)1Iem. Обе линии характеризуются высокой частотой возникновения спонтанного РМЖ с возможным участием экзогенного MMTV-ретровируса, обнаруженного у них в лейкоцитарной фракции. Частота возникновения опухолей молочных желез близка к 100% для много рожавших самок данных линий мышей. Средний возраст самок к моменту обнаружения первой опухоли — около 9,5 и 11 месяцев для много рожавших самок линий BYRB и BLRB, соответственно (Moiseeva, 2005).

На базе вивария ведутся экспериментальные работы по следующим направлениям:

1. Выявление и апробация новых источников микронутриентов с целью коррекции алиментарной недостаточности в питании человека и животных.
2. Использование ферментных препаратов в качестве специфических сорбентов по выведению тяжелых металлов из организма животных.
3. Изучение влияния энзимсодержащей диеты на продуктивность, иммунный и минеральный статус, обмен веществ и энергии в организме животных и птиц в условиях различной субстратной обеспеченности.
4. Влияние различной нутриентной обеспеченности организма на обмен веществ, продуктивность, воспроизводительные качества птицы.
5. Эксперименты по изучению влияния различных отходов пищевой и металлургической промышленности на физиологический статус организма животных.
6. Исследование процессов создания и испытание новых препаратов эссенциальных элементов на основе микро- и наночастиц металлов.
7. Изучение механизмов цитотоксического действия и противоопухолевого эффекта препаратов на моделях in vivo и in vitro.
8. Разработка мероприятий по оценке безопасности введения наночастиц металлов-микроэлементов в организм животных.
9. Влияние высокодисперсных порошков металлов на обмен веществ и продуктивность животных на фоне энзимсодержащих рационов.
10. Влияние физической нагрузки и различной нутриентной обеспеченности на элементный статус и морфофункциональное состояние организма в эксперименте.
11. Изучение влияния этанола и кадмия на элементный гомеостаз и функциональное состояние организма в эксперименте.
12. Оценка влияния различных способов повышения питательности зерна пшеницы и продуктов его переработки на физиологические особенности и продуктивность цыплят-бройлеров.
13. Экологические аспекты гемопоэза в организме животных.
14. Изучение биологического ответа организма при введении наночастиц металлов-микроэлементов.

В рамках выполнения соглашения на предоставление областных грантов в сфере научной и научно-технической деятельности № 37-г от 08.07.2013 г. приказом № 554 от 14.11.2013 г. на базе экспериментально-биологической клиники организована испытательная биологическая лаборатория, в которой планируется проведение исследований по оценке действия психоактивных веществ и фармакологических препаратов. Для испытания офтальмологических методов создана операционная. Проведено оснащение вновь созданной лаборатории и операционной следующим специализированным оборудованием:

1. Базовый комплект поведенческих тестов с системой видеорегистрации:

   а) установка "Открытое поле для крыс" TS0501;

   б) установка "Темно-светлая камера" для крыс TS0702;

   в) установка "Приподнятый крестообразный лабиринт" с тележкой, TS0502-3;

   г) видеосистема "Открытая арена" со стационарным штативом, VS0701.

2. Инфракрасный актиметр в комплекте с системой "Панель с отверстиями для измерения спонтанной двигательной активности (СДА)".
3. Ультразвуковое устройство UP50H для подготовки лабораторных проб.
4. Операционный стол по Виноградову.
5. Стол для хирургических инструментов.
6. Крематор КР-50.
7. Стерилизатор паровой ГКа-25 ПЗ.

Для проведения морфологических исследований был приобретен микроскоп MT 5300L с устройством захвата изображения (видеокамера CAM V 500) для микроскопии и программным обеспечением Bio Vision для микроскопических анализов и составления отчетов.

В 2013 году на базе вивария было проведено 7 экспериментальных исследований для выполнения 1 докторской, 4 кандидатских и 2 дипломных работ по следующим направлениям:

1. Влияние нанопорошков металлов на плацентарную недостаточность.
2. Изучение биологической усвояемости различных форм химических элементов и их влияние на морфофункциональное состояние организма.
3. Влияние табачной интоксикации на физиологическое состояние организма.
4. Морфофункциональное состояние тонкого отдела кишечника цыплят-бройлеров на фоне введения в рацион фитазы при различном уровне фосфора в рационе.
5. Влияние дефицитной по химическим элементам диеты на минеральный состав химуса.
6. Изучение влияния обогащенного напитка на двигательную активность животных.
7. Влияние микроэлементов с различной биологической ролью на структурно-функциональную реорганизацию яичников млекопитающих на примере крыс.

Оборот животных в экспериментах составил 390 голов.

Этический комитет

Создан приказом ректора ГОУ ОГУ от 21.03.2008 г. № 89 с целью предупреждения и разрешения сложных морально-этических проблем, возникающих в современной медицинской и биологической научно-исследовательской деятельности ГОУ ОГУ.

Основные задачи:

• содействие развитию вузовской науки;
• повышение качества медико-биологических исследований, проводимых в рамках диссертационных и других научно-исследовательских работ.

Основные функции:

• информирование исследователей обо всех этических и процедурных моментах, связанных с проведением исследований на человеке и животных;
• оказание помощи исследователям в планировании своих исследовательских проектов таким образом, чтобы свести к минимуму потенциальный вред для испытуемых животных;
• осуществление этико-правовой экспертизы научно-исследовательских проектов.