Choosing a model object for reproducing abdominal tuberculosis

Animal modeling of tuberculosis is necessary to study the pathogenesis of the disease and the immune response. Attempts to simulate various models of pulmonary and extrapulmonary tuberculosis made on laboratory animals that are considered the most susceptible to tuberculosis infection. The simulation of extrapulmonary forms of tuberculosis has serious difficulties and the number of patented models is extremely limited. Due to the frequent cases of tuberculosis extrapulmonary manifestations among the cohort of patients with immunosuppressive state, it is necessary to study the pathogenesis and combined organ-lesions in abdominal tuberculosis, to develop possible options for conservative and surgical treatment. To do this, it is necessary to return to the modeling of a specific process and to the search for the optimal model animal. Materials and methods. We considered mice and rabbits as the optimal model. The first experimental infection was carried out on 5 male mice of the C57/Black6 line and 10 male rabbits of the Soviet Chinchilla breed, which were infected by intraperitoneal injection of a suspension of Mycobacterium tuberculosis. Results. No signs of tuberculous inflammation of the peritoneum and intestines found in any of the animal species. Generalized tuberculosis detected in all mice without the formation of a granulomatous process. In a case of the rabbits, four animals showed the complete absence of signs of tuberculosis, and the other six had a lesion of the lung tissue only, at that morphologically pulmonary tuberculosis was similar to human tuberculosis in many respects. Conclusion. The results of our experiment indicate the practicability of using rabbits for modeling abdominal tuberculosis, similar in its chronic course and morphological features to human tuberculosis.

1. Шепелькова Г.С., Евстифеев В.В., Апт А.С. Исследование молекулярных механизмов патогенеза туберкулеза на экспериментальных моделях // Туберкулез и болезни легких. – 2012. – Т. 89, № 7. – С. 3-11.

2. Найманов А.Х., Калмыков В.М., Калмыкова М.С. Воспроизведение туберкулеза на лабораторных животных (биологическая проба) // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. – 2018. – № 5. – С. 24-30.

3. Fonseca KL, Rodrigues PNS, Olsson IAS, Saraiva M. Experimental study of tuberculosis: From animal models to complex cell systems and organoids // PLoS Pathog. – 2017. – Vol.13. – № 8. – P. e1006421.

4. Bucsan AN, Mehra S, Khader SA, Kaushal D. The current state of animal models and genomic approaches towards identifying and validating molecular determinants of Mycobacterium tuberculosis infection and tuberculosis disease // Pathog Dis. – 2019. – Vol.77. – N. 4. – P. ftz037.

5. Villemin J.A. Études sur la tuberculose. – Paris: Baillière, 1868. – 241 p.

6. Koch R. Die Aetiologie der Tuberculose // Berl Klin Wochenschr. – 1882. –N. 19. – P. 221–230.

7. Gupta UD, Abbas A, Kashyap RP, Gupta P. Murine model of TB meningitis // Int. J. Mycobacteriol. – 2016. – Suppl. 1. – S178.

8. van Leeuwen L.M., van der Kuip M., Youssef S.A., de Bruin A., Bitter W., van Furth A.M. et al. Modeling tuberculous meningitis in zebrafish using Mycobacterium marinum // Dis Model Mech. – 2014. – Vol.7. – N. 9. – P. 1111-1122.

9. Tucker E.W., Guglieri-Lopez B., Ordonez A.A., Ritchie B., Klunk M.H., Sharma R. et al. Noninvasive 11C-rifampin positron emission tomography reveals drug biodistribution in tuberculous meningitis // Sci. Transl. Med. – 2018. – Vol. 10. – N. 470. – P. eaau0965

10. Каюкова С.И., Стержанова Н.В., Никоненко Б.В. Нарушения в репродуктивной системе при экспериментальном моделировании туберкулеза // Туберкулез и болезни легких. – 2020. – Т. 98. – № 2. – С. 52-56.

11. Осовская А.М., Суркова Л.К. Модель экспериментального генитального туберкулеза // Пробл. туберкулеза. – 1973. – Т. 51. – № 9. – С. 75-78.

12. Sánchez F., Radaeva T.V., Nikonenko B.V., Persson A.S., Sengul S., Schalling M. et al. Multigenic control of disease severity after virulent Mycobacterium tuberculosis infection in mice // Infect. Immun. – 2003. – Vol. 71. – N. 1. – P. 126-131.

13. Патент на изобретение РФ 2600926. Способ моделирования туберкулеза женских половых органов / Ф.М. Гусейнова, Д.А. Ниаури, Т.И. Виноградова, П.К. Яблонский, А.А. Муртузалиева, Н.В. Заболотных, М.Л. Витовская, А.М. Гзгзян, Л.Х. Джемлиханова // Заявка № 201511197914/ 018646, решение о выдаче патента от 08.08.2016. Опубл. 27.10.2016. Бюл. № 301.

14. Capuano S.V. 3rd, Croix D.A., Pawar S., Zinovik A., Myers A., Lin P.L. et al. Experimental Mycobacterium tuberculosis infection of cynomolgus macaques closely resembles the various manifestations of human M. tuberculosis infection // Infect Immun. – 2003. – Vol. 71. – N. 10. – P. 5831-5844.

15. Витовская М.Л., Заболотных Н.В., Виноградова Т.И., Васильева С.Н., Кафтырев А.С., Ариэль Б.М и др. Влияние ронколейкина на репаративные процессы костной ткани при экспериментальном туберкулезном остите // Травматология и ортопедия России. – 2013. – №3. – С. 80-87.

16. Cardona P.J., Williams A. Experimental animal modelling for TB vaccine development // Int. J. Infect. Dis. – 2017. – Vol. 56. – P. 268-273.

17. Rabinowitsch L., Koch M. Tuberculosis of birds and its relation to mammalian tuberculosis // The British Medical Journal. – 1908. – Vol. 2. – N. 2498. – P. 1499.

18. Штефко В.Г. Вопросы патологической анатомии и клиники лимфогенных фаз туберкулезного процесса. – М.- Л.: Биомедгиз, 1937. – 318 с.

19. Штефко В.Г. Экспериментальный туберкулез кишечника и методика его получения // Проблемы туберкулеза. – 1941. – № 5. – С. 15-20.

20. Thomas R.M., Duran-Reynals F. The degree of dispersion of the bacillus as a factor in infection and resistance in experimental tuberculosis // J. Exp. Med. – 1935. – Vol. 62. – N. 1. – P. 39-64.

21. Альперин М.М. Туберкулез пищеварительного тракта. – Киев: Госмедиздат УССР, 1950. – 188 с.

22. McConkey M., Smith D.T. The relation of vitamin C deficiency to intestinal tuberculosis in the guinea pig // J. Exp. Med. – 1933. – Vol. 58. – N. 4. – P. 503-512.

23. Jianfeng Gao, Ming Guo, Li Teng, Rong Bao, Qiaoyang Xian, Xin Wang et al. Guinea pig infected with Mycobacterium tuberculosis via oral consumption // Journal of Applied Animal Research. – 2018. – Vol. 46. – N. 1. – P. 1323-1328.

24. Nannotti F., Baciocchi A. Обзор экспериментальной работы (La Riforma Medica) // Врачъ. –1893. – № 37. – С. 14-15.

25. Кишенский Д.Н. Влияние чревосечения на туберкулез брюшины. Экспериментальное исследование. Диссертация на степень доктора медицины. – М.: Товарищество типографии А.И. Мамонтова, 1894. – 82 с.

26. Omachi К. Experimental tuberculous infection in mice // Tohoku J. Exp. Med. – 1953. – Vol. 57. – N. 4. – P. 317-326.

27. ГОСТ 33216-2014. Правила работы с лабораторными грызунами и кроликами. – М.: Стандартинформ, 2016.

28. Zhan L., Tang J., Sun M., Qin C. Animal models for tuberculosis in translational and precision medicine // Front. Microbiol. – 2017. – N. 8. – P. 717.

29. Ulrichs T., Kosmiadi G.A., Jörg S., Pradl L., Titukhina M., Mishenko V. et al. Differential organization of the local immune response in patients with active cavitary tuberculosis or with nonprogressive tuberculoma // J. Infect. Dis. – 2005. – Vol. 192. – N. 1. – P. 89-97.

30. Diedrich C.R., Mattila J.T., Klein E., Janssen C., Phuah J., Sturgeon T.J. et al. Reactivation of latent tuberculosis in cynomolgus macaques infected with SIV is associated with early peripheral T cell depletion and not virus load // PLoS One. – 2010. – Vol. 5. – N. 3. – P. e9611.

31. Kashino S.S., Napolitano D.R., Skobe Z., Campos-Neto A. Guinea pig model of Mycobacterium tuberculosis latent/dormant infection // Microbes. Infect. – 2008. – Vol. 10. – N. 14–15. – P. 1469-1476.

32. Мясоедов Ю.М., Пузанова В.В. Изучение развития туберкулезного процесса на модели морских свинок, инфицированных мутантными по RD-1 региону микобактериями // БИОМЕДИЦИНА. – 2014. – Т. 1. – № 4. – С. 40-46.

33. Рыбакова А.В., Макарова М.Н., Макаров В.Г. Использование кроликов в доклинических исследованиях // Международный вестник ветеринарии. – 2016. – № 4. – С. 102-106.

34. Lurie M.B. The fate of human and bovine tubercle bacilli in various organs of the rabbit // J. Exp. Med. – 1928. – Vol. 48. – N. 2. – P. 155-182.

35. Dorman S.E., Hatem C.L., Tyagi S., Aird K., Lopez-Molina J., Pitt M.L. et al. Susceptibility to tuberculosis: clues from studies with inbred and outbred New Zealand White rabbits // Infect. Immun. – 2004. – Vol. 72. – N. 3. – P. 1700-1705