Полезное Иго | Научно-популярный журнал "Химия и Жизнь"

Полезное Иго
Ястребова С.
(«ХиЖ», 2017, №4)

Монгольские песчанки, маленькие милые мышеподобные создания, пока еще никому не принесли Нобелевской премии. Но это не значит, что нам нечего рассказать об исследованиях с их участием. Эти дружелюбные грызуны помогают изучать эпилепсию, нарушения слуха, воспалительные заболевания кишечника и разнообразные инфекционные болезни.

img_2017_04_18.jpg


Портрет

Песчанки — это не один род и тем более не один вид животных, а подсемейство или даже целое семейство грызунов, смотря по тому, какой классификации придерживается конкретный исследователь. Подавляющее большинство песчанок живет в сухих местностях степях и пустынях. Многие копают себе норы и образуют сообщества. Самые крупные — большие песчанки, они размером с крысу. Все остальные, как правило, более скромных габаритов, но зачастую крупнее мышей.

Чаще всего домашними питомцами и лабораторными животными становятся представители вида Meriones unguiculatus — монгольская песчанка. Они действительно обитают в Монголии, а также в Китае. Весят обычно не более 100 граммов, самцы чуть крупнее самок. Аккуратное туловище, длинный хвост с кисточкой на конце, большие глаза и приятный запах, исходящий от маркерной железы на животе, добавляют зверьку очарования. Без крайней нужды монгольские песчанки не кусаются, на контакт идут легко, к рукам при должной аккуратности привыкают быстро. Как жители засушливых регионов, они пьют немного воды, и соответственно жидких выделений у них очень мало. На практике это означает, что при содержании их в неволе в клетках «крысиный» запах появляется нескоро, даже если подолгу не менять подстилку. Питаются они в основном зернами различных растений, хотя в рационе песчанок других видов может преобладать трава.

Монгольские песчанки никогда не против компании и даже скорее страдают без нее. В дикой природе соседом обычно бывает сородич противоположного пола, но в лабораториях и жилых домах такое соседство приводит к неконтролируемому размножению. Поэтому стоит завести питомцев одного пола.


История

Европейцы и американцы познакомились с монгольскими песчанками достаточно поздно из-за отдаленности их местообитания. Поэтому у песчанок нет такой богатой истории участия в медико-биологических экспериментах, как у морских свинок, собак и кошек. Распространение монгольского ига в научном мире началось в 1933 году, когда песчанки появились в исследовательских лабораториях азиатских стран например, Египта, Ирана и Палестины, где монгольские песчанки не живут, зато водятся представители близких видов. Везти туда множество подопытных животных было не с руки, приходилось довольствоваться местной фауной. Песчанки дружелюбны, даже если их не приручают специально, и они неплохо подошли на роль лабораторных мышей и крыс с азиатским колоритом.

Дело в том, что, хотя песчанки в целом отличаются крепким здоровьем, они все же подвержены некоторым инфекционным заболеваниям. Среди них бруцеллез, туберкулез, проказа, бешенство. Песчанки страдают от паразитических червей, чаще всего круглых («Journal of Helminthology», 2016, 90, 5, 569—576, doi: 10.1017/S0022149X15000760). Кроме того, известно, что монгольские песчанки («Zhonghua Liu Xing Bing Xue Za Zhi», 2016, 10, 37, 8, 1108—1111, doi: 10.3760/cma.j.issn.0254-6450.2016.08.011), как и большие песчанки Rhombonys opimus, сыграли немалую роль в распространении чумы. Патологические изменения, вызываемые в тканях возбудителями всех перечисленных болезней, сравнительно легко изучать на песчанках. К тому же на них можно отрабатывать схемы лечения тех или иных инфекций с использованием новых лекарств. Поэтому ученые разных стран начали вывозить монгольских песчанок для своих лабораторий. Так они попали в Японию, а оттуда — в США.

Сейчас монгольские и прочие песчанки более известны как домашние питомцы — редкий случай, когда вид изначально использовали в экспериментах и только потом поняли, что его представителей можно просто держать дома для удовольствия. Обычно случается наоборот.


Cлух и зрение

Несмотря на то что монгольские песчанки — грызуны, а животные этой группы обычно слышат и издают очень высокие звуки, диапазон частот, воспринимаемых представителями данного вида, включает в себя «басы» и близок к человеческому. Вот почему на них удобно изучать работу слуховой системы, ведь практически все звуковые стимулы, которые можно предъявить песчанке, будут слышны и экспериментатору.

За восприятие звуков у людей и песчанок отвечает множество структур. Во-первых, это волосковые клетки улитки («Hearing Research», 2015; 325, 12—26, doi: 10.1016/j.heares.2015.03.002), которые чувствительны к колебанию особой жидкости во внутреннем ухе, вызванному звуковыми волнами. Во-вторых, это нижние бугорки четверохолмия среднего мозга; они обрабатывают информацию, приходящую по вестибулокохлеарному нерву от волосковых клеток. В-третьих, это сам вестибулокохлеарный нерв и прочие проводящие пути, по которым передается слуховая информация (PloS One, 2016, 11, 8, e0160241, doi: 10.1371/journal.pone.0160241). Все эти структуры исследуют с помощью песчанок.

Есть публикации и по зрительной системе песчанок. Обычно для ее изучения снимают электроретинограмму — запись электрических сигналов сетчатки, светочувствительной структуры глаза («Neuroscience Letters», 2015; 589, 7—12, doi: 10.1016/j.neulet.2015.01.018).

Словом, работы с песчанками у физиологов сенсорных систем много.


Эпилепсия

Примерно половина популяции монгольских песчанок подвержена припадкам, похожим на эпилептические. Чаще всего они впервые проявляются спонтанно в возрасте около трех месяцев и проходят к моменту окончательного взросления, то есть еще до года. Эпилепсия у песчанок наследуется. Логично было использовать их в качестве модели для изучения данного заболевания. Эксперименты на них позволяют лучше понять, что происходит в мозге во время припадков. А чтобы определить место избыточной сигнализации нервных клеток (то есть локализовать эпилептогенный очаг), нужно хорошо понимать анатомию нервной системы. Существуют целые атласы мозга монгольских песчанок — не всякое мелкое животное удостаивается такой чести. Для создания атласов использовали не только гистологические методы, которые требуют умерщвления животного, но и более человеческие во всех смыслах способы — компьютерную и магнитную томографию. Правда, для получения томограммы зверек должен лежать неподвижно, а учитывая непоседливость песчанок, приходится давать им наркоз.


Воспалительные заболевания кишечника

В норме монгольские песчанки редко страдают расстройствами пищеварения. Однако их можно вызвать экспериментально, действием таких веществ, как декстрансульфат натрия.

В одном из исследований («International Journal of Experimental Pathology», 2010, 91, 3, 281—287. doi: 10.1111/j.13652613.2009.00701.x) монгольским песчанкам добавляли его в питьевую воду в течение девяти дней: подопытных грызунов разделили на несколько групп, и каждая получала декстрансульфат натрия в какой-то определенной концентрации. Оказалось, что нарушения работы кишечника у большинства начинают проявляться уже на четвертый день. При этом различные участки кишечник в разной степени чувствительны к декстрансульфату. Первой «сдается» слепая кишка: для нарушений целостности ее стенок достаточно всего 1%-ной концентрации вредного вещества в воде. Дольше держится прямая кишка: чтобы повреждения ее стенок стали заметны при гистологическом исследовании, требуется все девять дней поить песчанку 2%- или 4%-ным раствором декстрансульфата натрия. Мучают зверьков не просто так: исследователи учатся создавать воспроизводимую модель для исследования заболеваний желудочно-кишечного тракта.


Монгольские песчанки в России

В нашей стране с песчанками работает несколько исследовательских групп, но в большинстве случаев их эксперименты непосредственно не касаются медицины.

Группа Жанны Ильиничны Резниковой в Новосибирске изучает, как одни песчанки получают знания от других. Считается, что передача навыков от одних членов группы другим — достаточно сложная форма обучения, присущая в основном приматам, но не грызунам с их крайне низким количеством извилин. Однако оказалось, что монгольские грызуны, пойманные в дикой природе, с интересом наблюдают за своими сородичами, которые успешно охотятся на насекомых. Песчанки могут и не есть членистоногих: как мы уже говорили, основу их рациона составляют семена растений. Тем интереснее, что они перенимают друг у друга навыки, необязательные для выживания: глядя на искусных охотников, потихоньку обучаются преследовать добычу, захватывать ее лапками и поедать. Для успеха операции важно выполнить все эти действия, ничего не пропустив.

В Новосибирске монгольских песчанок не подвергают никаким болезненным процедурам, ведь исследования не физиологические, а поведенческие. Однако так происходит не везде. По глупой случайности погибли песчанки в космическом эксперименте. Конструкторы спутника «Бион-М», на котором отправились в месячный полет вокруг Земли млекопитающие, рептилии и моллюски (см. «Химию и жизнь», 2013, 7), почему-то не учли разницу в размерах крыс и монгольских песчанок, а также страсть последних к грызению доступных поверхностей. Песчанок посадили в боксы, по размеру больше подходящие крысам. В стенках были зазоры, достаточно широкие, чтобы зверьки могли просунуть в них голову и перегрызть проводку, обеспечивающую подачу корма и вентиляцию. Собственно, именно это они и сделали. В итоге все песчанки умерли от недостатка кислорода и голода. Жаль, что никто не обратился за консультацией к знатокам их повадок.

Еще по теме

prev_2017_01_36.jpgОрганизмы, которые волей-неволей поучаствовали в приумножении медицинского знания, крайне разнообразны: тут и черви, и мухи, и лягушки, и многие другие. Но хочется сосредоточиться на тех, кто и так человеку ближе всех, — на домашних животных. Из них, пожалуй, самые популярные и самые давние наши друзья — собаки.

>>

prev_2017_02_36.jpg Кто кому нужнее — люди кошкам или кошки людям? Если вспомнить историю медицины, больше похоже на то, что это мы зависим от гуляющих сами по себе, а не они от нас. Анатомия и физиология кошек оказалась настолько близкой к нашей и одновременно удобной для изучения, что вряд ли получится назвать область медицины, которая не извлекла бы пользы из экспериментов с кошками.

>>

prev_2017_03_30.jpg Во многих языках есть выражение, обозначающее подневольное существо, на котором буквально или фигурально ставят опыты. В русском, например, чаще всего можно услышать «лабораторная мышь» или «подопытная крыса». А в англоязычных странах — guinea pig, по-нашему морская свинка. И хотя сейчас исследования по всему миру гораздо чаще проводят на других грызунах, этот домашний любимец вполне заслуженно носит статус главного подопытного.

>>
prev_2017_06_24.jpg

Курица — это не только вкусное мясо или материал для нелестных сравнений вроде «куриные мозги». За последние два века куры принесли наукам о жизни немало новой информации. Именно благодаря этим современным родичам динозавров человек узнал многое о ранних стадиях развития эмбрионов, открыл вызывающие рак вирусы, а также нашел эффективный способ получения ряда вакцин.

>>
prev_2017_07_24.jpg

На сей раз речь пойдет о необычном животном. В отличие от всех предыдущих героев рубрики, дома и в подсобных хозяйствах его не держат. В России и близлежащих странах существо это в принципе встретишь нечасто, разве что в зоопарке. Это девятипоясный броненосец — одно из немногих животных, помимо человека, болеющее проказой.

>>
prev_2017_08_34.jpg

Коровы, а более научно — домашние быки Bos taurus taurus, внесли немалый вклад в развитие цивилизации. И речь тут не только о молоке, мясе или кожаной одежде. Крупный рогатый скот так или иначе помог уничтожить одно из самых некогда распространенных заболеваний — натуральную оспу, а также продлил жизнь тысячам диабетиков и пациентам с больным сердцем.

>>
prev_2017_09_32.jpg

Змея — символ врачевания. Яд этих рептилий еще с древности пытаются использовать в качестве лекарств. Однако неядовитые змеи едва ли не полезнее для медицины, чем ядовитые: у них с современными людьми гораздо больше общего, чем можно подумать. Кстати, есть мнение, что и на эмблемах медицины запечатлена вовсе не ядовитая змея, а эскулапов полоз Zamenis longissimus, мирный обитатель храмов Асклепия.

>>

prev_2017_10_40.jpg

Домашних хорьков сейчас нередко держат в качестве домашних животных и даже разводят в специализированных питомниках, как породистых собак или кошек. Плюс к тому, в ХХ веке выяснилось, что эти животные в некоторых аспектах физиологии весьма похожи на людей. А значит, изучая хорьков, можно кое-что понять и о человеческих болезнях.

>>
prev_2017_11_24.jpg

Аквариумные рыбки Данио Рерио долгое время были объектом биологии развития. Однако в последние годы их стали использовать и нейробиологи, и физиологи более широкого профиля, и специалисты по изучению рака.

>>