Egészségtudományi Közlemények, 2. kötet, 1. szám (2012), pp.49–61.
AZ EMBER ÉS PATKÁNY ÉLETKORÁNAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA – AZ ÁLLATKÍSÉRLETEK HELYES ÉRTÉKELÉSÉNEK FONTOS FELTÉTELE NIŠTIAR FERENC1, DR. RÁCZ OLIVÉR1, LUKAČÍNOVÁ AGNESA2, HUBKOVÁ BEÁTA3, KOSKA PÉTER4, DR. FODOR BERTALAN4 Összefoglalás: A célunk hím Wistar-patkányok élettani és biokémiai referencia mutatóniak a becslése az életkortól függően ellenőrzött környezeti viszonyok mellet. Nagy létszámú állaton határoztuk meg olyan referenciaértékek mutatóit, mint az átlagéletkor, testsúly, tápés vízfelvétel, szérum összfehérje, albumin, transzferrin és ferritin szintet az életkorhoz viszonyítva. Ezeken túlmenően összehasonlítottuk az ember és a patkány életkorának fontosabb szakaszait. Patkányaink maximális élettartama 4,4 év, az átlagéletkor 3,75 év volt. A testsúly gyorsan növekedett, a 85. hétig kb. 640–660 g volt, majd a 163. héttől lassan csökkent. A tápfelvétel gyorsan növekedett és a 39. héten 39 g volt, majd folyamatosan csökkent és a 163. héten kb. 20 g volt. A vízfelvétel hasonló dinamikát mutatott (43 ml volt a 33. héten és lassan csökkent a 163. hétig 33 ml-re. A szérum összfehérje szintje korral növekedett, ezzel ellentétben az albumin szint csökkent. A szérum transzferrin és ferritin szint csökkent, majd a 163. héttől növekedett. Kulcsszavak: a patkány és ember életkorának összehasonlítása, táp- és vízfelvétel, referenciaértékek, szérumfehérjék Bevezetés A tudományos kutatás egyik leggyakrabban használt állatmodellje a patkány [1], elsősorban a Wistar-törzs egyedei. Ez egy outbred (kültenyészet) törzs, melyet viszonylag jó színvonalú és állandó biokémiai mutatók jellemeznek. Ennek ellenére meglehetősen nehéz tájékozódni e téren, mivel a rendelkezésre álló adatok nagyon különbözőek. Ha nem a megfelelő adatokból indulunk ki, akkor ez téves következtetésekhez vezethet [2]. A referenciaértékek jó ismerete, valamint meghatározásuk nagymértékben járulhatnak hozzá a kísérleteink megfelelő összeállításához, elegendő kísérleti állat biztosításához és ez által természetesen egy jó minőségű kísérleti protokollhoz is. Ha elegendő számú állaton vizsgált megfelelő referenciaadat áll rendelkezésünkre, illetve abból a tenyésztési létesítményből származnak, mint kísérleti állataink, jelentős mértékben hozzájárulhatnak az állatkísérletekkel kapcsolatos etikai elvárásoknak és összhangban vannak a 3 R követelménnyel is [3]. Az állatok számának csökkentéséhez jelentős mértékben hozzájárulhat az állat-modell jó megválasztása úgy, hogy a lehető leghívebben tükrözze a tanulmányozott problémát az emberre viszonyítva [4], valamint a kísérlet jó megtervezése és az eredmények megfelelő
1
Šafárik Egyetem, Orvostudományi Kar, Kórélettani Tanszék, Kassa, Szlovákia Šafárik Egyetem, Orvostudományi Kar, Élettani Tanszék, Kassa, Szlovákia 3 Šafárik Egyetem, Orvostudományi Kar, Orvosi Kémiai és Biokémiai Tanszék, Kassa, Szlovákia 4 Miskolci Egyetem, Egészségtudományi Kar, Nanobiotechnológiai és Regeneratív Medicína Tanszék, Miskolc, Magyarország 2
50
Ništiar – Rácz – Lukačínová – Hubková – Koska – Fodor
statisztikai feldolgozása is [5]. Minden állatmodellnél fennáll egy bizonyos biológiai ingadozás genetikai, valamint a környezeti tényezők révén, illetve ezek kölcsönhatásai következtében. A jó kísérlettervezés célja, hogy biztosítsa, hogy ezek a változók a lehető legkisebb mértékben befolyásolják a kísérleti eredményeket. A jó kísérleti eredmények alapfeltétele az állatok jólétének biztosítása, ezen kívül a szokásos fizikai aktivitásuk és alapviselkedési formáik biztosítása is nagyon fontos az állatok egészsége szempontjából, és ezek is jelentősen befolyásolhatják az állatkísérletek eredményeit [6]. A kísérlet egyes tényezői lényegesen befolyásolják a referenciaértékeket, mint pl. az eltérő kísérleti protokollok [7], a tenyésztés tényezői (a kalitkák nagysága, egy kalitkákban tartott állatok száma, a fényperiódus, a levegő minősége, páratartalom, hőmérséklet, az alomanyag, a kalitkák típusa és az állatokkal való manipuláció) és az állatok táplálása (a táp típusa, tápanyagtartalom, a táp fizikális tulajdonságai, valamint az etetés és itatás gyakorisága). Ide tartoznak az állatállomány tényezői is (pl. az állatok kora, neme, törzse, egészségi állapota, komfortja, immunstátusza), továbbá a vizsgált mutatók és a mintavétel (pl. gyógyszerhatások, invazív operációk és az érzéstelenítés, illetve az altatás). A tenyésztési tényezők közül szignifikáns hatással van a tápfogyasztásra és a növekedésre az egyedek száma egy kalitkában [8], egyenes arányban befolyásolja ezeket a mozgásaktivitás csökkenésével [9], illetve közvetve a gázok és az ürülékek koncentrációjának a növekedésével [10]. A máj, vese és a szív tömegét és ezt követően a hematológiai mutatókat is befolyásolhatja a kalitkában tartott állatok száma [11]. A hematológiai mutatók jellemzik a stressz hatását és az immunrendszer állapotát [12], különösen, ha az állatokat kis ketrecben vagy nagy számban tartjuk [13]. A kísérleteknél olyan feltételeket kell biztositani, amelyek nagyon hasonlítanak a normális tenyésztési körülményekhez [14], hogy a kísérleti kezelés során az alapvető élettani és biokémiai változók csak minimálisan legyenek befolyásolva [15]. Külön kutatási terület, ahol a rendelkezésre álló referenciaértékek jó ismerete döntő lehet, a táplálkozással, gyógyszerhatással és a mérgező anyagokkal kapcsolatos problémák tanulmányozása. Ez különösen érvényes élelmiszerben alacsony koncentrációban jelenlévő szennyező (biológiailag aktív) anyagokra [16], az ipari feldolgozás élelmiszerekre való hatásának a vizsgálatánál, a helytelen táplálkozás, valamint a betegség patogenesis tanulmányoknál [5]. Munkánk célja az volt, hogy néhány alapvető referenciaértéket azonosítsunk, mint pl. az élettartam, a testsúly, a táp- és vízfogyasztás, valamint a szérumfehérjék szintjét hím Wistar-patkányoknál az életkortól függően, illetve összehasonlítani a patkány és az ember életkorának fontosabb szakaszait. Anyag és módszerek Állatok és tenyésztésük Kísérleteinket 420 négyhetes hím patkányon (Rattus norvegicus; Wistar-törzs) végeztük, melyek átlagsúlya 88 ± 6 g volt. Állataink a kassai Orvostudományi Egyetem állatházából származtak (KOE). A patkányok műanyag kalitkában voltak tenyésztve (2 patkány egy 200 mm magas, 300 mm széles és 520 mm hosszú kalitkában) mérhető táp- és vízfogyasztással. Állataink Larsen-diétát és ivóvizet a kísérlet egész tartama alatt ad libitum fogyaszthatták. Az állatlabor hőmérséklete 22 ± 2 °C, páratartalma 50%, és a fényperiódus 12:12 óra világos:sötét volt. Minden kísérlet a KOE-ban volt elvégezve, amely laborállat
Az ember és patkány életkorának összehasonlítása…
51
tenyésztésre és állatkísérletekre a hazai és európai jogszabályoknak megfelelő engedéllyel rendelkezik. Élettani vizsgálatok A kísérlet folyamán 13 hetes periódusokban vizsgáltuk az állatok élettartamát, súlyát, táp- ill. vízfogyasztását. Biokémiai vizsgálatok 120 hím patkánynál 26 hetes periódusokban vizsgáltuk az összfehérje [15], szérum albumin, transzferrin és ferritin szintjét (Dot Diagnostics Ltd., Czech Republic). A minták feldolgozása A vért a patkányok farki vénájából nyertük. A vérminták (500 μl) szobahőmérsékleten 1 órát álltak (véralvadás), azután centrifugáltuk 1000 g-nél 45 percig 4 °C-on és a nyert szérumot –24 °C-on tárultuk a kivizsgálásig. A hemolizált szérumokat nem vizsgáltuk. Statisztikai elemzés Az eredmények bemutatására az átlag ± SD alkalmaztuk. A statisztikai összehasonlítást Student-féle t-próbával, Mann–Whitney U-próbával, illetve egyirányú ANOVA- és ezt követően Newman–Keuls post hoc teszttel végeztük. Statisztikailag szignifikánsanak a P <0,05 szintet tartottuk. A korrelációszámításnál a Spearman-féle rank korrelációs tesztet alkalmaztuk. Eredmények és diszkusszió Az állatok átlag élettartama az 1. ábrán és az 1. táblázatban van feltüntetve. A 2. ábra a patkány és az ember életének fontosabb periódusait ábrázolja. Az irodalmi adatok szerint a laboratóriumi patkányok átlag élettartama 2 – 3,5 év [17, 18], csökkentett energiatartalmú diéta esetében a patkányok élettartama elérheti a 4,6 évet is [19], bár a vadon (természetes körülmények között) élő patkányok alig élnek 1 évet [20, 21]. Mint az 1. ábrán látható, a patkányok túlélési kilátásai jelentősen csökkenek élettartamuk 176. hetétől (ami 3,4 év, ez körülbelül 77%-a a maximális élettartamnak [MLS]). A 189. héten már csak a patkányok 50%-a élt (ez kb. 3,63 év és az MLS 83%-a), a 228. héten (kb. 4,4 év, és az MLS majdnem 100%-a) a patkányok csak mintegy 3%-a élt. Egyetlen patkány sem élte meg a 241. hetet.
52
Ništiar – Rácz – Lukačínová – Hubková – Koska – Fodor
2. ábra - A patkány és az emberi kor alapperiódusai 1. ábra - A hím Wistar patkányok %-os túlélése (n = 420)
patkány kor hónap
patkány
ember
% MLS 100
53
100
45
szeneszcencia
80
80
70
túlélés %-a
120
90
90
posztreproduktív
60
Gompertz görbe
50
70 75
60 posztreproduktív periódus
40
50
periódus 50
40
30 18
20
reproduktív 30 reproduktív
10
periódus periódus
0
emberi kor év
szeneszcencia
95 108 121 134 147 160 173 186 199 212 225 238
% 100 98,3 96,7 95 93,3 91,8 81
55 21,7 8,1
életkor (hetek)
3
6
szociális érettség szociális érettség
0 1,5
20 18 12,5
10 pubertás
pubertás
1. táblázat – Hím Wistar-patkányok átlagéletkora (napokban, n = 420) Felső Alsó Életkor Medián Átlag ±S.D. Min kvartilis kvartilis hét 108 755,9 0,52 752 756 756 756 121 845,4 12,3 752 847 847 847 134 931,2 31,9 752 938 938 938 147 1 017 51,1 752 1 029 1 029 1 029 160 1 102 71,9 752 1 120 1 120 1 120 173 1 186 93,6 752 1 211 1 211 1 211 186 1 255 116,3 752 1 268 1 302 1 302 199 1 302 140,7 752 1 268 1 354 1 393 212 1 324 158,2 752 1 268 1 354 1 412 225 1 334 171,2 752 1 268 1 354 1 412
Max 756 847 938 1 029 1 120 1 211 1 302 1 393 1 484 1 575
Ezzel szemben az emberi korhoz viszonyítva (2. ábra) a patkányok túlélésének első csökkenése (176. hét) körülbelül az emberi kor 105. évének és az 50%-os túlélés (189. hét) 110. évének felel meg. Ezen adatok alapján a patkányoknál (laboratóriumi körülmények között) viszonylag hosszabb az átlagos élettartam, mint az embernél (civilizált körülmények közt és jó egészségügyi ellátással), de lényegesen rövidebb az öregkor időszaka a patkányoknál. Az ember átlagos élettartama mintegy 62,5%-a az MLS-nek, míg a patkánynál ez az MLS 85%-ának felel meg. Nagyon érdekes kérdés ezen a területen a különböző életszakaszok tartamának összehasonlítása a kísérleti állatoknál és az embernél [22–24]. Ezeket energia-anyagcsere [25], sejtmembránok összetétele [26] és molekuláris genetikai [27] összehasonlítások szempontjából is vizsgálták. Az élet egyes szakaszainak az időtartama egyes fajok esetében igen különböző, ezért ez a tény különleges figyelmet igényel bizonyos kísérleteknél és tanulmányoknál. Patkányoknál a gyermekkor időszaka nagyon rövid (2. ábra). A patkányok nagyon gyorsan fejlődnek és már 6 hetes korban ivarérettek (pubertás, ez az MLS 2,8%-nak felel meg). Az ember 12–13 éves korában lesz ivarérett (ez az MLS 10%-nak felel meg). A patkányok az ivarérettséget kb. 6 hetes korban [28], míg a szociális érettséget csak 5–6 hónapos korban érik el [29], ami megközelítőleg az MLS 11,3%-ának felel meg. Az ember a
Az ember és patkány életkorának összehasonlítása…
53
szociális érettséget 18 éves korában éri el (ami az MLS 15%-ának felel meg). A felnőtt patkány és az ember korának gyakran használt összehasonlítása, amely szerint minden patkány hónap kb. 2,5 év emberi évnek felel meg [30], elavult egyszerűsítés. A patkányok szaporodási időszaka 15–18 hónapos korban végződik [31] (saját tapasztalataink szerint körülbelül 19 hónap [32]), ami kb. az MLS 36%-ának felel meg, másrészt, az embernél ez 48–55 év, ami az MLS 40–46%-ának felel meg. A testsúly korral való növekedése a 3. ábrán és a 2. táblázatban van feltüntetve. A patkányok testsúlya gyorsan növekedett életük 69. hetéig, ezután a növekedésük lelassult, majd a 134. hét után csökkenni kezdett. Érdekes a KOE és Taconic (TAM) Wistarpatkányok testsúlygyarapodásának összehasonlítása (4. ábra). A két patkánycsoport testsúlygyarapodása között nem volt statisztikailag jelentős eltérés, bár a TAM-patkányok súlygyarapodása magasabb volt a vizsgálat korai szakaszában. A patkányok súlygyarapodását számos tényező befolyásolja, különösen a kezelés, a táp típusa és minősége, az állatok száma egy ketrecben, a hőmérséklet, páratartalom, fényperiódus és az állatok természetes mozgási aktivitását biztosító tényezők. A tápfelvétel az 5. ábrán és a 3. táblázatban van feltüntetve. A 30. hétig jelentősen növekedett a napi tápfogyasztás (38,6 g/patkány/nap), ezt követően csökkent és az 56. héten 28,3 g/patkány/nap volt. Az 56. héttől a 108. hétig folyamatosan tovább csökkent, majd 22,5 g/patkány/nap körül volt a kísérlet végéig. Zavaró tényező lehet, hogy a tenyésztés során néha hamis táplálékfelvétel-növekedést észlelhetünk a patkányok póttevékenysége révén, amikor a patkányok a tápot az etetőből kiszórják, kirágcsálják és az alomra szórják. Az ilyen patkányokat ki kell zárni, illetve a kalitkákba „játékokat” kell elhelyezni, pl. mókuskereket. A vízfelvétel (6. ábra, 4. táblázat) a 30. hétig növekedett (42,5 ml/patkány/nap), majd fokozatosan csökkent a kísérlet végéig és a 225. héten 25,2 ml/patkány/nap volt. A vízfelvétel dinamikája nagyon hasonló volt a tápfelvétellel. A tápfelvétel és a vízfelvétel között jelentős pozitív korreláció volt (r = 0,83; P <0,05). 3. ábra - Hím Wistar patkányok testsúlya (n = 420; átlag ±S.D.) 700 629
4. ábra - A KOE és a TAM Wistar patkányok súlygrarapodása (átlag ±S.D.)
666 668 662 654 647 655 663 631
KOE
600
546
800
471
500
429 400
600
302
296
300
175
200 100
700
396
g
TAM
900
587
88
g
500 400 300 200
0 4
17
30
43
56
69
82
95
108 121 134 147 160 173 186 199 212 225
életkor (hét)
100 0 4 17 30 43 56 69 82 95 patkányok kora (hét)
2. táblázat – Hím Wistar‐patkányok súlygyarapodása korral (grammokban, n = 420)
54
Ništiar – Rácz – Lukačínová – Hubková – Koska – Fodor
Életkor hét 4 17 30 43 56 69 82 95 108 121 134 147 160 173 186 199 212 225
Átlag
±S.D.
Min
88,2 296,3 395,5 470,9 586,9 629,2 646,9 654,9 663,1 666,3 667,9 661,6 654,1 630,6 546,5 428,6 302,3 174,8
2,64 6,72 6,87 14,8 19,7 11,6 15,2 11,8 13,1 15,7 11,1 10,5 17,8 18,2 18,4 23,8 38,6 8,03
82 280 380 440 545 600 610 635 640 640 650 640 620 595 510 395 265 160
Alsó kvartilis 85 290 390 460 574 620 640 645 653 650 660 655 636 620 535 400 265 169
Medián 90 295 395 470 583 630 650 658 663 660 670 660 660 630 550 435 300 175
Felső kvartilis 90 301 400 480 600 635 653 660 671 676 680 670 669 640 558 445 342 180
Max 92 308 410 510 630 655 678 680 690 700 690 680 690 665 580 460 342 190
Érdekesek lehetnek bizonyos kiegészítő változók, mint a súlygyarapodás kapcsolata a tápfelvétellel, valamint a napi súlygyarapodás (7. ábra). A súlygyarapodást jellemző változók erősen lassuló tendenciát mutatnak a 82. hétig, majd a 134. hétig ez tovább lassul. A 134. héttől a testsúly már nem növekszik, hanem ellenkezőleg, csökkenő tendenciát mutat. 6. ábra - Hím Wistar patkányok vízfelvétele (n = 420; átlag ±S.D.)
5. ábra - Hím Wistar patkányok tápfelvétele (n = 420; átlag ±S.D.)
45 50
38,6
40 28,3
38,9 35,5
35,4
35,3
34,2
35 22,5
25
20,8 18,9
20
18,1
17,7
17,2
11,6
ml/nap
24,2
g/nap
42,4
40
30
15
42,5
45
35
29,2
30
25,2
25 20
16,4
15
10
10
5
5 0
0 4
30
56
82
108 134 160 186 212 225 életkor (hét)
4
30
56
82
108
134
160
186
212
225
életkor (hét)
3. táblázat – Hím Wistar‐patkányok tápfelvétele korral (grammokban, n = 420) Életkor Alsó Felső Átlag ±S.D. Min Medián Max hét kvartilis kvartilis 4 11,6 1,90 8,0 10,0 11,5 12,0 16,0
Az ember és patkány életkorának összehasonlítása…
55
30 56 82 108 134 160 186 212 225 ARV
38,6 2,49 38,5 36,0 33,0 41,0 28,3 2,47 25,0 27,0 28,0 28,5 24,2 2,43 20,0 22,8 24,0 26,0 22,5 2,21 19,0 21,0 22,0 24,0 20,8 1,38 19,0 20,0 20,0 22,0 18,9 1,63 16,0 18,0 19,0 20,0 18,1 1,56 15,0 17,0 18,0 19,0 17,7 1,68 14,0 17,0 18,0 18,0 17,2 1,58 14,0 16,0 17,0 18,0 21,8 7,33 8,0 18,0 20,0 25,0 ARV = a kísérlet egész tartamának az átlag referenciaértéke
Életkor hét 4 30 56 82 108 134 160 186 212 225 ARV
4. táblázat – Hím Wistar‐patkányok vízfelvétele korral (ml, n = 420) Alsó Felső Átlag ±S.D. Min Medián kvartilis kvartilis 16,4 1,33 15,0 15,8 16,0 17,0 42,5 4,18 33,0 40,0 43,5 46,0 42,4 1,55 40,0 41,0 42,0 44,0 38,9 2,99 33,0 37,0 40,0 41,3 35,5 1,98 32,0 34,0 36,0 36,0 35,4 2,18 33,0 34,0 34,5 37,0 35,3 2,51 31,0 32,0 34,0 39,0 34,2 3,60 28,0 32,0 33,0 35,0 29,2 4,11 20,0 27,0 29,0 30,5 25,2 3,56 20,0 22,5 25,0 27,0 34,0 8,14 15,0 31,0 35,0 40,0 ARV = a kísérlet egész tartamának az átlag referenciaértéke
45,0 35,0 32,0 28,0 24,0 22,0 22,0 22,0 21,0 45,0
Max 20,0 48,0 47,0 44,0 40,0 40,0 42,0 44,0 37,0 33,0 48,0
6
3
4
2,5
2 0
30
56
82
108
134
-2 -4 -6
160
186
212
225
súlygyarapodás g/nap
súlygyarapodás g/100 g tápra
7. ábra – Hím Wistar patkányok súlygyarapodása (n = 420)
2 1,5 1 0,5 0 -0,5
4
30
56
82
108
134
-1
-8
-1,5
-10
életkor (hét)
életkor (hét)
160
186
212
225
56
Ništiar – Rácz – Lukačínová – Hubková – Koska – Fodor
A hím Wistar-patkányok szérum összfehérje szintje az 5. táblázatban és a 8. ábrán van feltüntetve. Az összfehérjék szintje a patkányok szérumában az életkorral statisztikailag jelentősen növekszik (r = 0,9457; P <0,001). Ezzel ellentétben nem volt korreláció az összfehérje szint és a testsúly között. 5. táblázat – Az összfehérje szint (g/l) alakulása hím Wistar‐patkányok szérumában az életkorhoz viszonyítva (n = 120) Életkor Alsó Felső Átlag ±S.D. Min Medián Max hét kvartilis kvartilis 4 62,6 3,58 50,0 61,0 61,0 64,8 76,0 30 63,1 3,04 52,0 62,0 62,0 64,0 73,0 56 64,2 1,92 61,0 63,0 63,8 65,5 70,0 82 65,9 2,56 60,5 64,2 66,0 66,3 83,0 108 68,9 4,30 60,0 67,0 67,0 72,0 78,9 134 71,1 4,12 63,0 68,5 69,0 75,0 79,9 160 73,7 5,02 60,0 70,0 73,0 78,0 99,0 186 77,2 4,32 70,0 73,8 77,0 80,8 85,0 60,0 78,0 82,5 84,0 87,5 212 80,9 5,70 225 84,5 3,18 79,0 81,5 84,0 87,5 88,0 ARV 68,9 6,81 50,0 63,4 67,0 74,0 99,0 ARV = a kísérlet egész tartamának az átlag referenciaértéke Ha összehasonlítjuk az életkor egyes szakaszainak az összfehérje szintjét a kísérlet egész tartamára számított referenciaértékkel (ARV) és ezek alsó és felső kvartilisát, ezek csak a kísérlet 56. és 160. hete között fedik egymást, és csak a 108. héten azonosak. A többi vizsgált időszakban statisztikailag szignifikánsan különböznek (P <0,001). Ezért nem lehet meghatározni a referenciaértéket úgy, hogy ne kelljen figyelembe venni az életkort. 9. ábra - Hím Wistar patkányok szérum albumin szintje (n = 120)
8. ábra - Az összfehérjék színtje hím Wistar patkányok szérumában (n = 120) 90 80 70
62,6
63,1
64,2
65,9
68,9
71,3
73,7
77,2
80,9
84,5
53,7
53,4
51,8 49,5
47,8
50
45,8 43,5
42,8
41,5
40
40
60
g/l
60
50
g/l 30
40 20
30 20
10
10 0
0 4
30
56
82
108
134
éltkor (hét)
160
186
212
225
4
30
56
82
108
134
160
186
212
225
életkor (hét)
A hím Wistar-patkányok szérum albumin szintjét az életkortól függően a 6. táblázatban és a 9. ábrán tüntettük fel. A patkányok szérum albumin szintje az életkorral csökken (r = – 0,9896; P <0,001), de a testsúly nincs hatással az albumin szintre. Ha összehasonlítjuk az
Az ember és patkány életkorának összehasonlítása…
57
életkor egyes szakaszainak az albumin szintjét a kísérlet egész tartamára számított referenciaértékkel (ARV) és ezek alsó és felső kvartilisát, ezek csak az 56. héttől a 134. hétig fedik egymást. A többi vizsgált időszakban statisztikailag szignifikánsan különböznek (P <0,001). Az összfehérje és az albumin szint közti fordított arányú összefüggés (r = –0,9723, p <0,001) arra utal, hogy a szérumglobulin szint valószínűleg az életkorral növekszik. 6. táblázat – A szérum albumin szint (g/l) alakulása hím Wistar‐patkányok szérumában az életkorhoz viszonyítva (n = 120) Életkor Alsó Felső Átlag ±S.D. Min Medián Max hét kvartilis kvartilis 4 53,7 1,43 50,0 53,0 53,6 55,0 57,0 30 53,4 3,06 48,0 51,2 53,0 55,0 62,0 56 51,8 3,79 46,0 48,0 51,6 55,0 58,0 82 49,5 4,84 44,0 44,0 50,0 54,0 57,0 108 47,8 4,20 44,0 44,0 46,5 53,0 54,0 134 45,8 4,90 41,7 42,0 43,0 50,0 58,0 160 43,5 5,82 38,0 38,0 43,0 50,0 53,0 186 42,8 4,92 38,0 38,0 42,0 48,8 51,0 35,0 40,0 42,0 43,0 45,0 212 41,5 2,55 225 40,0 2,61 34,0 38,5 40,0 41,5 44,0 ARV 48,2 5,97 34,0 44,0 49,0 53,0 62,0 ARV = a kísérlet egész tartamának az átlag referenciaértéke A hím Wistar-patkányok szérum transzferrin szintjét az életkortól függően a 7. táblázatban és a 10. ábrán tüntettük fel. A szérum transzferrin szint csökken a 186. hétig és ezt követően gyengén emelkedik a kísérlet végéig. Ezt a transzferrin szint emelkedést az utolsó hetekben a patkányok dehidratációjával lehet összefüggésbe hozni. A transzferrin szint és az életkor között erős korreláció volt (r = –0,9147; P <0,001). Ha összehasonlítjuk az életkor egyes szakaszainak transzferrin szintjét a kísérlet egész tartamára számított referenciaértékkel (ARV) és ezek alsó és felső kvartilisát, ezek csak a 82. héttől a 134. hétig és a 225. héten fedik egymást. A többi vizsgált időszakban statisztikailag szignifikánsan különböznek (P <0,001). 7. táblázat – A szérum transzferrin szint (g/l) alakulása hím Wistar‐patkányok széru‐ mában az életkorhoz viszonyítva (n = 120) Életkor Alsó Felső Átlag ±S.D. Min Medián Max Hét kvartilis kvartilis 4 4,60 0,32 3,0 4,4 4,6 4,8 5,3 30 4,61 0,29 4,0 4,4 4,6 4,8 5,0 56 4,59 0,30 4,0 4,4 4,6 4,8 5,0 82 4,29 0,51 3,2 3,8 4,3 4,8 5,0 108 3,58 0,30 2,9 3,4 3,5 3,8 4,2 134 3,34 0,36 2,5 3,1 3,4 3,6 4,0
58
Ništiar – Rácz – Lukačínová – Hubková – Koska – Fodor
160 186 212 225 ARV
3,12 0,26 2,6 3,0 3,0 3,4 3,11 0,26 2,2 3,0 3,0 3,3 3,24 0,40 2,0 3,1 3,2 3,4 3,54 0,36 3,0 3,3 3,5 3,9 3,88 0,72 2,0 3,2 3,8 4,5 ARV = a kísérlet egész tartamának az átlag referenciaértéke
3,6 3,9 4,0 4,2 5,3
11. ábra - Hím Wistar patkányok szérum ferritin szintje (n = 120)
10. ábra - Hím Wistar patkányok szérum transzferrin szintje (n = 120) 1,4
6
1,26 1,27 1,23 1,14
5
4,6
4,6
1,2
4,6
1,08
1,13
4,3 0,9
1
3,6
4
3,1
3,1
3,2
g/l 3
0,85
0,81
3,5
mg/l
3,3
0,73
0,8 0,6
2
0,4
1
0,2 0
0 4
30
56
82
108 134 160 186 212 225 életkor (hét)
4
30
56
82
108 134 160 186 212 225 életkor (hét)
A hím Wistar-patkányok szérum ferritin szintjét az életkortól függően a 8. táblázatban és a 11. ábrán tüntettük fel. A szérum ferritin szint a 160. hétig csökken és ezt követően emelkedik egész a kísérlet végéig. A transzferrin szint és az életkor között nincs szignifikáns korreláció. Ha összehasonlítjuk az életkor egyes szakaszainak az ferritin szintjét a kísérlet egész tartamára számított referenciaértékkel (ARV) és ezek alsó és felső kvartilisát, ezek csak a 82. héttől a 108. hétig, illetve a 186. héttől a 225. hétig fedik egymást. A többi vizsgált időszakban statisztikailag szignifikánsan különböznek (P <0,001). 8. táblázat – A szérum ferritin szint (mg/l) alakulása hím Wistar‐patkányok szérumában az életkorhoz viszonyítva (n = 120) Életkor Alsó Felső Átlag ±S.D. Min Medián Max hét kvartilis kvartilis 4 1,26 0,07 1,00 1,21 1,26 1,30 1,55 30 1,27 0,05 1,15 1,24 1,28 1,30 1,33 56 1,23 0,08 1,00 1,17 1,25 1,30 1,33 82 1,15 0,18 0,80 1,00 1,05 1,33 1,45 108 0,90 0,15 0,50 0,82 0,98 1,00 1,10 134 0,81 0,11 0,55 0,79 0,80 0,87 1,00 160 0,73 0,06 0,52 0,70 0,74 0,76 0,83 186 0,85 0,12 0,55 0,80 0,83 0,98 1,01 0,95 1,04 1,05 1,14 1,35 212 1,09 0,09
Az ember és patkány életkorának összehasonlítása…
59
225 ARV
1,13 0,09 1,00 1,07 1,13 1,21 1,03 0,23 0,50 0,80 1,00 1,25 ARV = a kísérlet egész tartamának az átlag referenciaértéke
1,27 1,55
A vizsgált paraméterek közötti korrelációt és a P értékeket a 9. táblázatban tüntettük fel. 9. táblázat – Korrelációs analízis és a P értékek LS BW FI WI TP ALB TF FER LS 0,1210 ‐0,3951 ‐0,0762 0,9457 ‐0,9896 ‐0,9147 ‐0,6235 BW NS 0,3437 0,7730 ‐0,1967 ‐0,0086 ‐0,2593 ‐0,6036 FI NS NS 0,8274 ‐0,4630 0,4733 0,4632 0,3148 ‐0,2959 0,1961 0,1020 ‐0,1221 WI NS NS 0,003 ‐0,9723 ‐0,7963 ‐0,3977 TP <0.001 NS NS NS 0,8953 0,5806 ALB <0.001 NS NS NS <0.001 0,8516 TF <0.001 NS NS NS 0.006 <0.001 FER NS NS NS NS NS NS 0,002 LS = élettartam; BW = testsúly; FI = tápfelvétel; WI = vízfelvétel; TP = összfehérje; ALB = al‐ bumin; TF = transzferrin; FER = ferritin Következtetések Kutatásaink eredményei alapján és a tudomány jelenlegi állása szerint állítjuk, hogy a normál referenciaértékek meghatározása (bizonyos élettani és biokémiai paraméterek) nagyszámú állaton teljesebb képet ad a kísérleti protokollok felállításához, valamint alapul szolgálhat kísérleti eredményeink értelmezéséhez vagy különböző állatkísérletek során nyert eredmények összehasonlításához. Meg kell jegyezni, hogy az ilyen típusú kísérletek rendkívül idő- és munkaigényesek, és komoly befektetéseket igényelnek. Egy jól felépített kísérleti protokoll és a kapott eredmények megfelelő értelmezése nagyobb objektivitást eredményez, és a levont következtetések érvényességét is növeli. Köszönetnyilvánítás Jelen munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió résztámogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.
60
Ništiar – Rácz – Lukačínová – Hubková – Koska – Fodor
Irodalomjegyzék [1] [2] [3] [4] [5]
[6] [7]
[8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]
Suckow, M. A., Weisbroth, S. H., Franklin, C. L. (Eds.): The Laboratory Rat. Elsevier Academic Press: London, 2006, 912 p. Festing, M. F. W.: The design and statistical analysis of animal experiments. ILAR Journal, 2002, 43, 191–193. p. Russell, W. M. S., Burch, R. L.: The Principles of Humane Experimental Technique, London, UK : Methuen. 1959. 1–238. p. Conn, P. M.: Sourcebook of Models for Biomedical Research. Totowa N. J : Humana Press, Springer Science, 2008. 1–794. p. Ništiar, F., Lukačínová, A., Rácz, O. et al.: Celoživotná expozícia nízkymi dávkami ťažkých kovov počas troch generácií u potkanov. Úskalia a východiská. In Beňačka, R. Ed.: „Patofyziológia 2010” : Zborník referátov z medzinárodnej konferencie. Košice : Univerzita P.J. Šafárika, 2010, 53–58. p. Ništiar, F., Ništiarová, A., Beňačka, R., Rácz, O., Lukačínová, A.: Quo vadis animal experiments in higher education and research? Slovak Vet J, 2006, 31, 289–291. p. Ništiar, F., Rácz, O., Lukačínová, A. et al.: Lifetime low level exposure to cadmium during three generations of rats: Difficulties and outcomes. In: Lukáč, N.; Massányi, P. Eds.: Risk Factors and Biological Systems. Slovak University of Agriculture: Nitra, 2011, 62–69. p. Gamallo, A., Villanua, A., Beato, M. J.: Body weight gain and food intake alterations in rats. Physiol Behav, 1986, 36, 835–837. p. Rock, F. M., Landi, M. S., Hughes, H. C. et al.: Effects of caging type and group size on selected physiologic variables in rats. Contemp Topics Lab Anim Sci, 1997, 36, 69–72. p. Serrano, L. J.: Carbon dioxide and ammonia in mouse cages: effect of cage covers, population and activity. Lab Anim Sci, 1971, 21, 75–85. p. Armario, A., Castellanos, J. M., Balasch, J.: Effect of crowding on emotional reactivity in male rats. Neuroendocrinol, 1984, 39, 330–333. p. Peng, X., Lang, C. M., Drozdowicz, C. K. et al.: Effect of cage population density on plasma corticosterone and peripheral lymphocyte population of laboratory mice. Lab Anim, 1998, 23, 302–306. p. Yildiz, A., Hayirli, A., Okumus, Z. et al.: Physiological profile of rats: effects of cage size and cage density. Asian-Aust J Anim Sci, 2007, 20, 263–272. p. Baumans, V.: Environmental enrichment for laboratory rodents and rabbits: requirements of rodents, rabbits and research. ILAR J, 2005, 46, 162–170. p. Flack, C. P.; Woollen, J. W.: Prevention of interference by dextran with biuret-type assay of serum proteins. Clin Chem, 1984, 30, 559–561. p. Even, P. C., Roll, V., Roseau, D. et al.: Prediction of basal metabolism from organ size in the rat: Relationship to strain, feeding, age and obesity. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 2001, 280, R1887–R1896. Pass, D., Freeth, G.: The rat. ANZCCART News, 1993, 6(4), 1–4. p. Zhang, Z-P., Tian, Y-H., Li, R. et al.: The comparison of the normal blood biochemical values of Wistar rats with different age and sex. Asian J Drug Metab Pharmacokinetics, 2004, 4, 215–218. p.
Az ember és patkány életkorának összehasonlítása…
61
[19] Weindruch, R., Sohal, R. S.: Seminars in medicine of the Beth Israel Deaconess Medical Center. Caloric intake and aging. N Engl J Med, 1997, 337, 986–994. p. [20] Davis, D. E.: The survival of wild brown rats on a Maryland farm. Ecology, 1948, 29, 437–448. p. [21] Lares-Asseff, I., Camacho, G. A., Guillié, A. J. et al.: Changes in acetylator phenotype over the lifespan in the Wistar rat. Mech. Ageing Dev, 2008, 127, 73–78. p. [22] Demetrius, L.: Aging in mouse and human systems. A comparative study. Ann N Y Acad Sci, 2006, 1067, 66–82. p. [23] Kohler, I. V., Preston, S. H., Lackey, L. B.: Comparative mortality levels among selected species of captive animals. Demographic Res, 2006, 15, 413–434. p. [24] Gorbunova, V., Bozzella, M. J., Selvanov, A.: Rodents for comparative aging studies: from mice to beavers. Age, 2008, 30, 111–119. p. [25] Hulbert, A. J., Pamplona, R., Buffenstein, R. et al.: Life and death: metabolic rate, membrane composition, and life span of animals. Physiol Res, 2007, 87, 1175–1213. p. [26] Stuart, J. A., Brown, M. F.: Energy, quiescence and the cellular basis of animal life spans. Comp Biochem Physiol A, 2006, 143, 12–23. p. [27] Hulbert, A. J.: Explaining longevity of different animals: is membrane fatty acid composition the missing link? Age, 2008, 30, 89–97. p. [28] Marquez, F. Z., Markus, M. A., Morris, B. J.: The molecular basis of longevity, and clinical implications. Maturitas, 2010, 65, 87–91. p. [29] Kaynar, O., Hayirli, A., Yildiz, A. et al.: Reference values for some physiological and biochemical parameters in rats at puberty. J Anim Vet Adv, 2006, 5, 1121–1128. p. [30] Ruth W. A.: Suggested courses for students of animal husbandry. J Anim Sci, 1935, 154–164. p. [31] Adams, N., Boice, R.: A longitudinal study of dominance in an outdoor colony of domestic rats. J Comp Psychol, 1983, 97, 24–33. p. [32] Lukačínová, A., Rácz, O., Lovásová, E., Ništiar, F.: Effect of lifetime low dose exposure to heavy metals on selected serum proteins of Wistar rats during three subsequent generations. Ecotoxicol Environ Saf, 2011, 74, 1747–1755. p.
