Интерпретация клинической патологии у собак и приматов в доклинических исследованиях

Собаки инечеловекообразные приматы (NHP), особенно собаки породы бигль и яванские макаки или макаки-резусы, являются важными моделями крупных животных при доклинической разработке лекарств. Их физиологическое сходство с людьми обеспечивает трансляционную ценность для безопасности, фармакологии и оценки биомаркеров.

В отличие от грызунов, крупные животные приспособлены к повторному взятию проб крови и большим объемам проб, что позволяет одновременнофармакокинетический (ПК), токсикокинетический (ТК)и оценки клинической патологии. Однако интерпретация данных клинической патологии у этих видов затруднена биологической изменчивостью, дизайном исследования, животным происхождением и экспериментальными процедурами. Чтобы отличить настоящую токсичность, связанную с исследуемым изделием-, от физиологического дрейфа или процедурных артефактов, необходимо всестороннее понимание этих переменных.

В крупных исследованиях на животных размеры когорт по своей сути ограничены из-за этических и практических ограничений. Следовательно, исходные данные перед введением дозы имеют решающее значение. Проведение нескольких оценок перед-дозой позволяет исследователям:

• Установите каждое животное в качестве собственного продольного контроля.
• Количественно оценить индивидуальную биологическую изменчивость.
• Выявите и исключите выбросы или нездоровых животных до рандомизации.
• Дифференцируйте стрессовые реакции,-вызываемые обращением, с базовой физиологией.

Индивидуальные различия особенно выражены у NHP по сравнению с специально выведенными грызунами или собаками. Исходные аномалии часто включают колебания параметров эритроцитов, спорадическое повышение уровня печеночных ферментов или атипичные белковые профили. Если эти базовые вариации совпадают с предполагаемой фармакологической целью или токсикологическим профилем испытуемого препарата, скрининг перед-дозой служит основным механизмом предотвращения ложно-положительных интерпретаций.

Частая кровопускание для фармакокинетического профиля может вызвать ятрогенные гематологические сдвиги. Частый-частотный или-сбор крови в больших объемах часто приводит к снижению:

• Количество эритроцитов (RBC)
• Концентрация гемоглобина (Hgb)
• Гематокрит (Hct)
• Общий белок и альбумин (за счет гемодилюции)

Если функция костного мозга остается интактной, эти микроцитарные или нормоцитарные изменения обычно сопровождаются компенсаторным ретикулоцитозом. Поэтому небольшое снижение параметров эритронов необходимо сопоставлять-с общими объемами крови, взятыми на протяжении всего исследования.

Протоколы NHP обычно требуют анестезии для фиксации, визуализации или инвазивного отбора проб. Выбор и продолжительность анестезии напрямую влияют на клинические данные о патологии. У анестезированных животных часто наблюдается измененное распределение лейкоцитов и сдвинутый профиль электролитов по сравнению с когортами, находящимися в сознании и удерживаемыми вручную. Кроме того, лежачее положение и внутримышечные инъекции анестетика могут вызвать субклиническую травму мышц, что приводит к заметным скачкам уровня креатинкиназы (КК). Последовательные методы отбора проб и стандартизированные протоколы анестезии являются обязательными на всех этапах исследования.

Дополнительные параметры дизайна исследования, требующие строгого контроля, включают:

• Возраст и стадия развития животного
• Продолжительность и время голодания относительно сбора
• Порядок выборки внутри когорты
• Путь и скорость введения
• Усложнение экспериментальных процедур (например, хирургическое дозирование, непрерывные инфузии)

Собаки и НЧП обладают большей продолжительностью жизни эритроцитов, чем грызуны, что изменяет кинетику развития анемии и восстановления костного мозга. После острой кровопотери у крупных животных наблюдается более низкий исходный процент ретикулоцитов и более постепенный регенеративный ответ.

У макак исходные характеристики эритроцитов (такие как средний объем эритроцитов) коррелируют с географическим происхождением (например, китайские, камбоджийские и маврикийские яванские макаки). Использование животных из одного географического источника сводит к минимуму фоновый шум. Кроме того, субклинические фоновые патогены (такие как гемопаразиты или латентные вирусные инфекции) могут подавлять эритропоэз и должны быть исключены во время карантина.

Профили лейкоцитов весьма-видоспецифичны. У собак преобладают нейтрофилы-, тогда как у здоровых NHP наблюдается более сбалансированное распределение с преобладанием лимфоцитов-. Эти исходные различия диктуют различные модели проявлений во время системного воспаления.

Кроме того, физическое ограничение, новая обстановка или страх вызывают быстрое высвобождение катехоламинов и глюкокортикоидов. Эта реакция на стресс вызывает мобилизацию маргинального пула, проявляющуюся транзиторной нейтрофилией и лимфопенией. Поскольку НЧП очень чувствительны к стрессу, отдельные изменения в количестве лейкоцитов-при отсутствии соответствующих клинических признаков или гистопатологических признаков воспаления тканей-следуют интерпретировать с осторожностью.

Кинетика коагуляции варьируется в зависимости от вида. Исходное протромбиновое время (ПВ) у собак по своей природе короче, чем у людей, а дефицит идиосинкразических факторов может вызывать изолированное, не-не связанное с лекарствами-продление ПВ у отдельных собак. В исследованиях NHP анализ активированного частичного тромбопластинового времени (АЧТВ) очень чувствителен к вариабельности партий реагентов и обращению с пробами (например, частичному свертыванию во время сбора). Когда коагуляционный каскад является известной мишенью исследуемого образца, обязательным условием является точное соответствие базовой линии и однородные партии реагентов.

Аланинаминотрансфераза (АЛТ) является стандартным биомаркером гепатоцеллюлярной утечки. У молодых специально выведенных собак породы бигль исходные уровни АЛТ узкие, что позволяет обнаружить едва заметные изменения в печени,-индуцированные лечением. И наоборот, пожилые собаки и NHP демонстрируют более широкие физиологические различия.

У макак часто наблюдаются преходящие,-самоограничивающиеся скачки уровня АЛТ из-за фоновых изменений в печени или субклинических вирусных вспышек. Следовательно, единичное-повышение уровня ферментов печени требует подтверждения с помощью одновременных биомаркеров (например, аспартатаминотрансферазы, общего количества желчных кислот), функциональных анализов и гистопатологической оценки.

Щелочная фосфатаза (ЩФ) и гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ) служат индикаторами гепатобилиарного или холестатического заболевания. Хотя ЩФ очень чувствительна к холестазу у собак, она менее специфична в отношении НЧП из-за значительного вклада костных и кишечных изоферментов, особенно у молодых растущих животных. ГГТ часто является более надежным маркером желчных протоков в моделях NHP.

Азот мочевины крови (АМК) и креатинин сыворотки остаются стандартными показателями клубочковой фильтрации, несмотря на их нечувствительность к ранней- стадии почечной недостаточности. Собаки поддерживают относительно узкие физиологические диапазоны для этих аналитов, что упрощает выявление легких изменений в почках. Напротив, НПЗ представляют собой широкий базовый диапазон, из-за чего тонкие изменения сложнее охарактеризовать.

Поскольку уровень АМК зависит от катаболизма белка, приема пищи и состояния гидратации, его следует интерпретировать наряду с креатинином. Анализ мочи дает важную информацию, но сбор проб у крупных животных-часто предполагает сбор образцов на ночь- сопряжен с риском испарения, фекального загрязнения или клеточной деградации. Если нефротоксичность является основной проблемой, рекомендуется временная цистоскопия под ультразвуковым-контролем или использование специализированных метаболических клеток.

Повышение креатинкиназы (КК) часто встречается в исследованиях NHP. Они часто вызваны физическим захватом, удерживанием, внутримышечными инъекциями или длительным лежачим положением под наркозом, а не системной токсичностью исследуемого препарата. Во избежание неправильной интерпретации изолированные выбросы CK следует оценивать по:

• Хронологическая близость к стрессовым событиям или инъекциям
• Четкая зависимость от дозы-в разных группах лечения
• Совместная-активация более специфических тканевых маркеров
• Сопутствующие изменения в аспартатаминотрансферазе (АСТ) и лактатдегидрогеназе (ЛДГ)

Для оценки кардиотоксичности следует использовать сердечные тропонины (I или T), поскольку они обладают превосходной кардиоспецифичностью по сравнению с традиционными ферментативными маркерами как у собак, так и у NHP.

Метаболизм глюкозы и липидов у НЧЧ очень чувствителен к стрессовым факторам окружающей среды и изменениям в питании. Обработка-индуцированного выброса адреналина обычно вызывает быстрый гликогенолиз, что приводит к временной гипергликемии. График кормления также вызывает выраженные колебания уровня триглицеридов и холестерина в сыворотке крови.

NHP также демонстрируют более высокие и более изменчивые исходные концентрации белка в сыворотке, чем грызуны. Сдвиги во фракциях альбумина и глобулина часто отражают не-специфическую острую-воспалительную реакцию на процедуры, субклинические инфекции или изменение состояния питания, а не прямую токсичность-органов-мишеней.

Концентрация электролитов сыворотки, особенно натрия, калия и хлоридов, подвержена быстрым изменениям в NHP из-за состояния гидратации, кислотно--щелочного дисбаланса из-за угнетения дыхания, вызванного анестезией-, или гемолиза пробы.

Концентрации общего кальция напрямую связаны с сывороточным альбумином. Следовательно, изменения общего кальция должны быть математически или физиологически скорректированы с учетом уровня альбумина; Изменения общего содержания кальция не обязательно указывают на биологически значимый сдвиг функциональной фракции ионизированного кальция.

Интерпретация данных о клинической патологии у собак и приматов выходит за рамки стандартных статистических сравнений между группами носителя и лечения. Биологическая изменчивость, смещение исходного уровня, артефакты флеботомии, анестезия и стресс, связанный с преодолением стресса, часто приводят к вводящим в заблуждение данным.

Точная оценка безопасности зависит от целостной интеграции параметров клинической патологии с параметрами дизайна исследования, клинических наблюдений-в реальном времени, данных о фармакокинетическом воздействии и окончательных гистопатологических результатов. Строгий,-специфичный подход к этим наборам данных необходим для перевода доклинических результатов в точные оценки риска для человека.

Свяжитесь с Prisys Biotech

Холл, Р.Л., и Эвердс, Невада (2003). Факторы, влияющие на интерпретацию клинической патологии собак и приматов.Токсикологическая патология, 31(1_приложение), 6–10. DOI: 10.1080/01926230390174878