О возможности использования лабораторных животных в экспериментальной хирургии

Горячие сторонники охраны природы и в настоящее время придерживаются точки зрения, согласно которой эксперименты на лабораторных животных не гуманны и потеряли свою актуальность. В качестве аргументов ими выдвигается возможность использования альтернативных способов получения знаний с помощью последних достижений кибернетики, компьютерной техники и прочих возможностей вы- числительной техники. Кроме того, они настаивают на том, что любые эксперименты на лабораторных животных, в независимости от целей и средств, это проявление жестокости по отношению к живым существам [1]. Возможно, на ранних стадиях развития науки, данную позицию можно было считать истинной, однако на современном этапе подобное мнение базируется на распространенных заблуждениях, так как при проведении экспериментов обязательно учитываются этические принципы.

Нельзя отрицать, что эксперименты и исследования на животных играют наиважнейшую роль в изучении различных аспектов медицины, в особенности в современной хирургии [2]. Опыты на животных проводят с целью разработок новых операционных техник, материалов для трансплантатов. В биологии и медицине животных используют при испытании лекарственных средств, биологических препаратов, различных исследованиях, с целью демонстрации в процессе преподавания. Более того, животные служат одним из ранних методов контроля и эффективности новых фармпрепоратов [2] и методов лечения различных заболеваний. Для такой важной миссии как проверка новых методик и помощь в изучении различных теорий по решению тех или иных вопросов, подбираются животные, у которых организм или отдельные органы и системы сходны по своему гистохимическому строению с органами и системами человека [3,4]. И чем большее сходство между системами человека и подопытного животного имеется, тем достовернее полученные результаты. [1].

Цель

Показать важность и необходимость использования животных в качестве биологических моделей при исследовании новых методов лечения заболеваний, новейших фармацевтических препаратов и фундаментальных исследованиях в различных отраслях науки, а так же при разработке операционных техник и тестировании хирургических материалов.

Материалы и методы

Работа основана на изучении материала из различных научных источников и формирование информационной подборки данных, подтверждающей важность данной проблемы и актуальность вопроса, а так же обосновывающей необходимость применения лабораторных животных.

Результаты

Роль эксперимента в прогрессе медицины огромна. Любые новые условия, факторы воздействия после теоретического обоснования и моделирования in vitro, изучают, прежде всего, на животных.

По подсчетам биологов, к настоящему времени описано более одного миллиона и двухсот тысяч видов животных. Однако 97% всех животных, используемых для целей медикобиологических исследований, относятся лишь к девяти видам [5]. Специально созданы чистые линии животных (особенно среди мышей) с заданными генетическими или микробиологическими характеристиками. Этот факт говорит о том, что разведение и содержание лабораторных животных превратилось в самостоятельную прикладную область науки. О клиническом значении эксперимента И.П. Павлов писал, что чем полнее будет проделан опыт на животных, тем реже больным придется быть в положении опытных объектов, со всеми печальными последствиями этого [5]. Благодаря эксперименту на лабораторных животных, человечество избав- лено от многих тяжелых заболеваний, таких как оспа, чума, полиомиелит и др. Благодаря чему человечество смогло избавиться от изнурительных эпидемий. Экспериментальные методы способствовали стремительному развитию хирургии, разработке метода искусственного кровообращения, созданию искусственного сердца. В то же время, некоторые заболевания человека, не имеющие адекватной экспериментальной модели, изучены в меньшей степени [1].

В настоящее время животные незаменимы при определении активности и безопасности множества веществ, в том числе и никогда не существовавших в природе [6]. Сюда относятся косметические средства, фармацевтические препараты, пищевые добавки, искусственные кожи, химикаты для сельского хозяйства и ряд других веществ. Также на животных исследуется новая медицинская аппаратура профилактического и лечебного характера. Ряд фундаментальных исследований возможно проводить только с использованием лабораторных животных. Совершенно очевидно, что без экспериментов на животных никто не допустит использования в медицине новых веществ или аппаратуры, ведь это неоправданно повысит риски для пациентов [7].

По общему мнению, умышленно жестокое обращение с лабораторными животными недопустимо. Именно по этой причине разработан целый комплекс принципов гуманности обращения с лабораторными животными, все исследования, проводимые на животных, согласуются с решением этического комитета. Эксперименты, связанные с хирургическим вмешательством, проводятся под наркозом. Таким образом, термин «вивисекция» – живосечение, по существу, неприемлем при описании экспериментов на животных в настоящее время. Иногда, если это обоснованно и объективно необходимо, после проведения эксперимента, применяют эвтаназию, то есть безболезненное усыпление животного [5,8].

В порядке убывания частоты применения лабораторные животные классифицируются следующим образом: мыши и крысы, хомяки, морские свинки, кролики, кошки, собаки, обезьяны, куры.

Для медицинского эксперимента наиболее удобны в использование лабораторные мыши, крысы, кролики, морские свинки и собаки. Выбор вида лабораторного животного зависит от поставленной цели эксперимента [6].

Считается, что около 85% всех научных исследований первоначально проводится на грызунах. Не представляется возможным даже приблизительно подсчитать, сколько именно грызунов ежегодно подвергается экспериментам – в отличие от других животных, учет лабораторных крыс и мышей ведут далеко не во всех лабораториях. Мыши и крысы обладают целым рядом особенностей, которые делают их идеальными испытуемыми [6]. Так, в отличие от более мелких грызунов, размер тела крыс и мышей достаточен для наблюдения за результатами опытов. Но, что более важно, они находятся в том же классе животных, что и человек. К тому же, для того, чтобы проследить за эффектами при ряде исследований, необходимо наблюдение за многими поколениями испытуемых, а крысы и мыши очень быстро размножаются, к тому же кровосмешение для них не столь опасно и не ведет к возникновению генетических заболеваний, опасных для будущего потомства [9].

Мыши и крысы наиболее часто используются для изучения различных органов и систем органов. Они, как и большая часть грызунов, в качестве лабораторных животных отличаются малыми экономическими затратами на содержание, имеют удобные и приемлемые для содержания в лабораториях размеры, а так же определенную сходность с организмом человека [3,10,11]. Например, по причине того, что желудочно-кишечный тракт крыс и мышей сходен с желудочно-кишечным трактом человека, данные грызуны используются для изучения влияния лекарственных веществ на слизистую оболочку органов пищеварительной системы [12,13].

В настоящее время активно ведется изучение нервной системы на крысах и мышах, такие как изучение фаз сна и работы полушарий головного мозга [14].

Морские свинки достаточно часто используются для проведения различных исследований. Данный вид во многом удобен для работы в лаборатории: они имеют малые размеры, однако достаточные для учета действия, весьма экономичны и удобны в содержании, неагрессивны, а так же имеют определенную сходность с организмом человека. Их главное преимущество - высокое сходство иммунной системы с иммунной системой человека [2,15]. Вследствие чего морские свинки наиболее часто применяются при изучении иммунной системы, а так же используются для моделирования авитаминозов и изучения их влияния на организм [2].

Слуховой диапазон морских свинок наиболее приближен к слуховому диапазону человека, поэтому данные грызуны предпочтительнее при изучении слухового анализатора, чем крысы. Применение в данных экспериментах морских свинок позволяет разрабатывать новые немедикаментозные методы лечения органа слуха[16].

На морских свинках ведется изучение влияния на реснитчатый эпителий дыхательной системы препарата эрдостеина [1].

Использование лабораторных кроликов широко распространено. Кролик является одним из классических лабораторных животных, применяемых для эксперимента. Данный вид животных хорошо реагирует на токсины стафилококков. Поэтому на кроликах исследуют различные вакцины и сыворотки [17].

Используя модели таких заболеваний как сибирская язва, сальмонеллезы, ботулизм, столбняк, псевдотуберкулёз, экспериментальные опухоли, ревматизм, сифилис, стрептококковые инфекции, у кроликов исследуются аллергические реакции на них [18].

Эмбриогенез у кроликов сходен с эмбриогенезом человека, поэтому на данных животных актуально исследование тератогенного эффекта фармакологических веществ. В частности, на кроликах было исследовано тератогенное действие талидомида [5, Рыбаков].

Кролики используются для исследования влияния гормональных препаратов на организм, а также при изучении функций яичников, процесса овуляции. Широко используются кролики в онкологической практике для изучения опухолей.

Ушная раковина кроликов приспособлена для адаптации к различным температурам окружающей среды, что активно используется для изучения действия фармакологических препаратов на сосуды. Это свойство кроликов нашло применение и в изучении физиологических процессов теплообмена [18].

Кролики обладают высокой чувствительностью к пирогенам, поэтому это единственные животные, используемые в тесте на пирогенность. Во время таких тестов проводят термометрию в начале и конце опыта. При повышении температуры выше допускаемой нормы, лекарство считается пирогенным.

У кроликов-альбиносов слезотечение выражено менее чем у других животных; пигментация радужной оболочки глаза отсутствует. При закапывании исследуемых веществ на роговицу глаза возможно определить фармакологические и побочные эффекты исследуемых препаратов. Таким способом был изучен фотодитазин, который стал широко применяться в онкологии [17,18].

Отдельно следует отметить особенности работы с лабораторными собаками. Собаки хорошо поддаются дрессировке – во многом их поведение предсказуемо для человека. В 1910 г. И. П. Павлов писал: «Нельзя не упомянуть о психических свойствах животного. Приходится с болью сознаться, что лучшее домашнее животное человека – собака – как раз благодаря своему высокому умственному развитию, чаще всего становится жертвой физиологического эксперимента. Только нужда может привести к тому, чтобы ставить опыты на кошках – нетерпеливых, крикливых, злых животных» [5]. Тем не менее, кошки тоже используются для лабораторных исследований в области неврологии. В настоящее время собаки активно используются для хирургических экспериментов благодаря возможности адекватного контроля вводимого наркоза. Например, ряд исследований, проводимых на собаках, посвящен изучению свойств различных кожных швов. Так же за счет высокого интеллекта собак возможно проведение изучения поведенческих особенностей организма в различных условиях и ситуациях, например, при гипоксии [15]. Кроме того, собаки способны достаточно спокойно переносить ряд исследований, поэтому данный вид животных необходим для исследования новой диагностической медицинской аппаратуры. Использование собак в качестве лабораторных испытуемых способствует новым открытиям в областях кардиологии и эндокринологии, а так же при из- учении заболеваний костей и суставов. У собак иммуноглобулин A и генетические причины его дефицита сходны с человеческими, поэтому данные животные используются для изучения иммунной системы [19].

В качестве лабораторных животных часто используют человекообразных обезьян, так как они наиболее близки к человеку филогенетически, а некоторые заболевания и вовсе возможно моделировать только у обезьян, например, СПИД. По причине схожести видов, на обезьянах производят поиск лечения многих генетических заболеваний, изучение процессов размножения, а так же производят токсикологические тесты, неврологические и психологические исследования [9,20].

Именно на обезьянах производится изучение влияния электростимуляции различных зон головного мозга. Путем имплантации электродов в головной мозг обезьян была разработана глубокая стимуляция мозга, которая применима при болезни Паркинсона и синдроме Туретта [21].

У макак и зеленых мартышек проявляются оборонительные реакции, но они менее выражены, чем у павианов. Эти виды обезьян также могут быть использованы для изучения высшей нервной деятельности и для выполнения разнообразных исследований в области фармакологии, токсикологии, патофизиологии, радиобиологии, космической медицины [18,22].

У черных макак при их изолированном содержании возникают диабетоподобные состояния, которые имеют много общих патогенетических звеньев с сахарным диабетом у людей. Это делает их очень ценными животными для моделирования сахарного диабета [5].

Однако проведение опытов на человекообразных обезьянах часто встречает негативную реакцию общества. В виду высокого психологического сходства с человеком, вопрос о допустимых методах исследований до сих пор не решен. Одним из прецедентов подобной реакции можно считать дело против института поведенческих исследований в Силвер-Спринге (Institute for Behavioral Research in Silver Spring, Maryland, USA.), где проводили опыты для изучения нейропластичности и поиска новых методов лечения инсульта [20]. Основанием для иска стало пересечение нервных ганглиев у испытуемых, с последующей электростимуляцией для восстановления активности конечностей. Несмотря на то, что суд признал отсутствие жестокости по отношению к животным в данном эксперименте, лаборатории пришлось временно приостановить исследования [21].

К сожалению, подобные этические вопросы общественные организации не всегда пытаются решить законным способом. Таким примером непонимания ученых и общественности стал эксперимент Калифорнийского университета в Риверсайде (University of California, Riverside). Суть эксперимента состояла в разработке устройства, заменяющего органы зрения. С этой целью было необходимо моделирование развития обезьян в условиях искусственной слепоты с применением данного устройства. В последующем должно было проводиться гистологическое исследование тканей головного мозга испытуемых для выяснения изменений в структуре мозга [18,22].

Организация «Фронт освобождения животных», получив информацию о проведении данного эксперимента, произвела налет на лабораторию, в процессе которого не только изъяла несколько сотен животных, но и повредила дорогостояще оборудование. Ущерб от акции составил более семисот тысяч долларов. Но, что важно, было приостановлено исследование по компенсации слепоты, а так же утеряна часть данных, полученных от проводимого эксперимента [5]. Такие действия зоозащитников получили название экотерроризма.

Заключение

Несмотря на то, что проведение испытаний на лабораторных животных сталкивается с целой плеядой этических вопросов, их проведение необходимо, особенно при проведении хирургических экспериментов, моделирование которых математически не возможно. Главной причиной использования животных в экспериментах всегда будет желание спасти жизни людей, своевременно выявить и предотвратить нежелательные последствия применения новой методики лечения заболеваний или лекарственного средства.

К сожалению, на современном этапе развития науки, полностью заменить опыты на животных вычислительными техниками и моделированием не представляется возможным. Большая часть достижений в медицине XX века каким-либо образом зависела от опытов на животных.

Однако, по соображениям этики, эксперименты производят с использованием средств, уменьшающих страдания животных, такие как наркоз, анестезию, должный уход за животными, то есть исключая бессмысленную жестокость по отношению к ним [7]. Для исключения жестокого обращения с животными, вопросы лабораторных исследований с их участием регулирует законодательство, а так же производится контроль такими независимыми органами, рассматривающий проблемы этики и морали, как этический комитет.