Биологические и миграционные характеристики микрочипов, имплантированных собакам породы бигль
Обзор
15 собакам были имплантированы 90 микрочипов (45 – из биостекла, 30 – из биостекла, обработанного кислотой и 15 – из биостекла с полипропиленовым колпачком). Имплантация проводилась каждой собаке в 6 местах: слева и справа в области головы, в область плеча слева и справа в передней и задней части плеча. В течение 16 недель определялось положение имплантантов; затем имплантанты были изъяты и исследованы гистологически. Клиническая оценка выявила, что около половины микрочипов, введенных в плечевую зону, незначительно мигрировали, тогда как микрочипы, введенные в область головы, почти не мигрировали. Не наблюдалось различий в степени миграции различных видов имплантантов. Гистологическое исследование показало, что почти все микрочипы были заключены в тонкую волокнистую капсулу без признаков развития воспалительного процесса.
Введение
Каждый год теряется огромное количество собак, кошек и других домашних животных. Безопасная и надежная техника идентификации может помочь решить эту проблему. Наиболее распространенной техникой идентификации животных на сегодняшний день является нанесение клейма. К сожалению, татуировки со временем стираются и могут быть подделаны (Stonehouse, 1978); к тому же нанесение татуировки является болезненной процедурой. По этим причинам сегодня наиболее перспективной является электронная идентификация с помощью имплантанта (микрочипа). Имплантант состоит из закрытой стеклянной капсулы (около 13 x 2 мм), в которую помещен микрочип - небольшая индукционная катушка, выполняющая роль антенны. Микрочип имплантируется животному под кожу. Считывание информации происходит при помощи сканера.
Для мелких домашних животных (собак и кошек) рекомендованным местом имплантации является верхняя часть левой лопатки.
Капсула микрочипа изготовлена из биостекла, основными компонентами которого являются кремний, натрий, кальций, калий, магний, железо и аллюминий.
Одним из свойств биостекла является его устойчивость, в организме оно инкапсулируется и заключается в волокнистую соединительную ткань (Hench and Wilson 1984, Schubert 1988) практически сразу после введения микрочипа (Blencke 1978, Gabel 1987, Lammers 1995, Geisel 1998).
Очевидная биосовместимость капсулы микрочипа послужила основой для более широкого применения электронной системы идентификации. В настоящее время собакам и кошкам вводят тысячи микрочипов по всему миру. Тем не менее, несмотря на видимое улучшение качества техники идентификации, наблюдаются некоторые проблемы, связанные в основном с миграцией микрочипов.
Цель данного исследования заключалась в сравнении миграции трех видов микрочипов, имплантированных собакам, и исследовании реакций мягких тканей на имплантацию.
Материалы и методы
Микрочипы
Были использованы 90 цилиндрических микрочипов. 75 из них были обычными микрочипами из биостекла (производство Datamars), а 15 – стеклянными микрочипами с полипропиленовым колпачком длиной примерно в половину капсулы (Destron).
75 микрочипов из биостекла имели длину 13.4 мм и 2 мм в диаметре; 30 из них были обработаны кислотой с целью придания шероховатости их поверхности (уровень шероховатости [Ra] = 3,09 ?м). Все микрочипы находились в индивидуальной упаковке и были стерилизованы.
Стеклянные/полипропиленовые микрочипы имели длину 13 мм и диаметр 2.0-2,4 мм. Все микрочипы находились в индивидуальной упаковке и были стерилизованы.
Микрочипам были присвоены следующие условные обозначения: обычные микрочипы из биостекла = DM; микрочипы из биостекла, обработанные кислотой = DMr; обычные стеклянные/полипропиленовые микрочипы = DES.
Введение микрочипов опытной группе
Для исследования были использованы 15 взрослых здоровых собак породы бигль. Микрочипы были имплантированы каждой собаке в процессе подкожной инъекции в шесть мест (Рис. 1): в левую и правую часть головы сбоку от атланта (A и B); справа и слева на 4 см краниальнее дорсальной поверхности плеча (С и D): справа и слева на 4 см каудальнее дорсальной поверхности плеча (E и F).
Микрочипы DM и DMr были имплантированы в места A и B; микрочипы DM и DES – в места С и D; микрочипы DM и DMr – в места E и F. С целью обеспечения статистической достоверности микрочипы располагали поочередно справа и слева.
Клинические наблюдения
В течение 16 недель микрочипы находились под кожей животных. В течение первых трех недель позиция микрочипа и состояние области имплантации (воспаление, отёк и т.д.) оценивались еженедельно; впоследствии обследования проводились с интервалом в три недели. Положение микрочипа определялось с помощью карманного сканера (расстояние для считывания – до 5 см). Кроме того, в момент имплантации, а также через 1, 3 и 16 недель были сделаны рентгеновские снимки: в боковой и дорсовентральной проекции.
Гистологическая оценка
Гистологическая оценка проводилась биопсией микрочипов и окружающих тканей по истечении 16 недель. Сразу после изъятия микрочипы и окружающие ткани были зафиксированы в 10%-ном буферном растворе формалина. Образцы тканей были помещены в метилметакрилат с помощью стандартных процедур. После полимеризации с помощью режущего микротома были отделены 10 ?m-вые сегменты перпендикулярно продольной оси микрочипа. Сегменты были окрашены метиленовой синью и фуксином и исследованы с помощью оптической микроскопии.
Рис. 1. Места имплантации микрочипов
С целью определения реакции мягких тканей на имплантанты была проведена как гистологическая, так и гистоморфометрическая оценка. Гистологическая оценка состояла из тщательного описания реакции тканей. В гистоморфометрическом анализе были оценены по методу Янсена и др. (1994) характеристики капсулы, окружающей имплантант (Таблица 1).
Статистическая оценка
Различия в масштабах миграции и их зависимость от места имплантации и типа микрочипов были исследованы по данным рентгеновских снимков с помощью теста хи-квадрат.
Таблица 1: Гистологическая шкала реакции мягких тканей на имплантанты
|
|
Реакция
|
Оценка
|
|
Количественная оценка капсулы
|
Толщина
1-4 фибробластов
5-9 фибробластов
10-30 фибробластов
> 30 фибробластов
Не применимо
|
4
3
2
1
0
|
|
Качественная оценка капсулы
|
Ткань капсулы волокнистая, неплотная, зрелая, напоминает соединительную или жировую ткань поврежденных областей
|
4
|
|
Ткань капсулы волокнистая, но незрелая, содержит фибробласты и небольшое количество коллагена
|
3
|
|
|
Ткань капсулы зернистая и плотная, содержит как фибробласты, так и большое количество воспалительных клеток
|
2
|
|
|
Капсула состоит из массивов воспалительных клеток, содержит небольшое количество/не содержит соединительнотканных клеток
|
1
|
|
|
Состояние не может быть оценено вследствие инфекции или других факторов, не обязательно относящихся к материалу
|
0
|
Различия в количественных и качественных показателей капсулы в зависимости от типа микрочипов и места введения были оценены с помощью T-теста Стьюдента.
Результаты
Клиническая оценка
Ни у одной из собак не наблюдалось раневых осложнений, вызванных имплантацией микрочипов. Животные находились в хорошем состоянии в течение всего периода исследования. Один микрочип DMr в месте A (голова) не мог быть обнаружен через 2 недели после имплантации, т.к., по всей вероятности, он мигрировал из инъекционноой области. Второй микрочип DMr, имплантированный в место A, не подавал сигнала через 12 недель после введения. Рентгеновские снимки показали, что все микрочипы в некоторой степени мигрировали и что миграция началась в ранний период и продолжалась в ходе наблюдения (Таблица 2, рис. 2). Микрочипы, имплантированные в оба плеча, мигрировали более активно, чем микрочипы, имплантированные в голову (P < 0.05). Тест хи-квадрат показал, что не существует значительного различия в миграции между двумя типами микрочипов, имплантированных в область головы (DM и DMr). В то же время, микрочипы DES, имплантированные в переднюю часть плеча, мигрировали в меньшей степени, чем DM-микрочипы, имплантированные в то же самое место (P < 0.05). Более того, микрочипы, имплантированные в заднюю часть плеча, мигрировали в наибольшей степени; не наблюдалось значительной разницы в степени миграции микрочипов DM и DMr в этом месте.
Таблица 2: Число микрочипов, имплантированных в различные места и мигрировавших по крайней мере на 1 см в течение 16 недель после имплантации
Место имплантации
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
|
2
|
5
|
6
|
8
|
12
|
11
|
Сравнение показателей измерений позиции микрочипов с помощью карманного сканера и данных рентгеновских снимков показало, что данные, полученные со сканера, были очень неточными. Вероятнее всего, на считывание информации оказала влияние позиция собаки (стоячее положение, лежачее - на животе или лежачее - на боку).
Гистологическая оценка
Результаты макроскопии
Большинство микрочипов можно было легко определить с помощью пальпации; они были заключены в тонкую, волокнистую капсулу. Не наблюдалось различий в толщине капсулы в зависимости от вида микрочипа или места имплантации. Микрочип DMr, не передающий сигнал через 12 недель после имплантации, был также изъят и оказался раздробленным. Рентгеновские снимки показали, что на капсуле из биостекла был разлом над катушкой индуктивности.
Реакция тканей на микрочипы была приблизительно одинаковой и не зависела от типа микрочипа или места имплантации. Через 16 недель почти все имплантанты были окружены волокнистотканной капсулой небольшой или средней толщины (рис. 2). Капсула содержала фиброциты и коллаген и, в целом, не содержала воспалительных клеток. Вокруг трех микрочипов (двух микрочипов DES в передней части плеча и одного микрочипа DM в задней части плеча) наблюдались скопления воспалительных клеток (рис. 3) Не наблюдалось очевидной зависимости между этими инфекциями и миграцией микрочипов. В капсулу проникли лишь несколько кровеносных сосудов (рис. 2). Кроме того, не наблюдалось воспалительной реакции на стыке микрочипа и окружающих тканей.
Реакция тканей на полипропиленовый колпачок микрочипа DES оказалась менее благоприятной, чем реакция на часть микрочипа из биостекла или на целый микрочип DM из биостекла (рис. 4). У большинства микрочипов DES наблюдалось врастание волокнистой ткани между полипропиленовым колпачком и поверхностью биостекла.
Гистоморфометрическая оценка
Таблица 3 содержит гистоморфометрические показатели капсулы для всех микрочипов и мест имплантации через 16 недель после имплантации. Статистический анализ обнаружил значительное различие (P < 0.05) в показателях капсул лишь между микрочипами ДМ и ДМк, имплантированными в заднюю часть плеча.
ОБСУЖДЕНИЕ
Принимая во внимание наличие данных о миграции имплантированных микрочипов на большое расстояние в отдельных случаях, очевидной была необходимость проверки биологических и миграционных характеристик микрочипов в контролируемом исследовании на животных.
При планировании подобного исследования необходимо принимать во внимание тот факт, что конечная реакция тканей на материал имплантанта определяется различными факторами, включающими вид животного, здоровье и общее состояние, локальные характеристики места имплантации, варианты хирургической процедуры имплантации, биосовместимость материала имплантанта, форму имплантанта и разрушение тканей в результате движения имплантанта (Gangjee, 1985; Cholvin, 1986; Ducheyne, 1987; Spector, 1989; Jansen, 1994).
Таблица 3: Средние гистоморфометрические значения (стандартные отклонения) для микрочипов, имплантированных в различные места
|
Оценка капсулы Score
|
||
|
Микрочип
|
Количественная
|
Качественная
|
|
DM (в голову)
|
2,8 (0.6)
|
3.9 (0.5)
|
|
DMr (в голову)
|
3.2 (0.6)
|
3.9 (1.2)
|
|
DM (в переднюю часть плеча)
|
2.9 (0.9)
|
3,5 (1,1)
|
|
DES (в переднюю часть плеча)
|
2.6 (1.2)
|
3.2 (1.5)
|
|
DM (в заднюю часть плеча)
|
3.1 (0.6)
|
3.4 (1.2)
|
|
DMr (в заднюю часть плеча)
|
3.7 (0.5)
|
3.5 (1.1)
|
Рис. 2:Световые микроснимки микрочипов из биостекла, обработанных кислотой. Вокруг внешней поверхности микрочипа можно увидеть плотную тонкую волокнистую капсулу. Между поверхностью устройства и волокнистотканной капсулой отсутствуют признаки воспаления. x 65
Рис. 3. (a) Световые микроснимки обычного стеклянного/полипропиленового микрочипа. X75.
(b) Очевидное скопление макрофагов в капсуле вокруг микрочипа.. X8.
Рис. 4. (a) Световые микроснимки обычного стеклянного/полипропиленового микрочипа. Волокнистая капсула толще (10-30 фибробластов), чем вокруг обычного микрочипа из биостекла. x 70.
(b) В местах небольших щелевидных структур, имеющихся в полипропиленовом колпачке, волокнистая капсула широкая и плотная. Морфологические различия, наблюдаемые у этой капсулы, зависят от различий в механическом давлении в различных местах капсулы.X 55
Гистологический и гистоморфометрический анализ показал, что почти все микрочипы были заключены в тонкую волокнистотканную капсулу при почти полном отсутствии воспалительной реакции. Наиболее вероятно, что данное явление наблюдалось вследствие использования биосовместимого стекла в качестве оболочки для электронной системы. Тем не менее, форма микрочипа также являлась важным фактором. Очевидно, округлая цилиндрическая форма повлияла на благоприятную реакцию тканей. Зависимость реакции тканей от формы микрочипа также подтверждается наблюдениями за микрочипами с полипропиленовым колпачком. В областях, где присутствуют острые углы, были обнаружены полости. Тем не менее, в ходе данного исследования эти полости, заполненные жидкостью, не вели к неблагоприятной реакции.
Микрочипы, имплантированные в область головы, либо не мигрировали, либо мигрировали на расстояние менее 2 см. Микрочипы, имплантированные в эту область, не подвергаются большим нагрузкам, в отличие от микрочипов, введенных в область плеча. Механическое напряжение, вызываемое движением конечностей, постоянно разрывает соединения, формируемые между микрочипами и окружающими тканями. Предположено, что в результате каждой такой микротравмы может быть сформирована грануляционная ткань. Образование рубцовой ткани связано с активностью миофибропластов (Silver 1984, Wokalek 1988), что влияет на миграцию микрочипа. Эта теория подтверждается результатами гистологических исследований. Не наблюдалось воспалительной реакции вокруг микрочипов, которые мигрировали на большое расстояние. Теория также объясняет, почему некоторые микрочипы мигрировали вверх, а не вниз. Направление миграции определяется состоянием тканей Результаты показывают, что миграция микрочипа может быть сведена к минимуму при соблюдении строгих правил в сочетании с тщательно выбранным местом имплантации. Опытность врача является важным фактором для обеспечения безопасности здоровья животного. В данном исследовании имплантацию проводил очень опытный врач.
В ходе гистологического исследования вблизи границ капсулы микрочипа были обнаружены гематомы. Считается, что эти кровоизлияния были вызваны давлением в процессе изъятия микрочипа. Подобные гематомы в результате могли сформироваться в дополнительную грануляционную ткань и усилить миграцию микрочипов. Таким образом, не следует допускать слишком частых манипуляций с микрочипами (Jansen, 1992).
Движение микрочипа на расстояние по крайней мере 1 см, зафиксированное с помощью рентгена, считалось значительной миграцией. Тем не менее, остается сомнительным, следует ли считать движение микрочипа на 1 см серьезной проблемой / угрозой здоровью, особенно принимая во внимание тот факт, что подобное небольшое движение не может быть обнаружено с помощью карманного сканера.
Используемые в исследовании микрочипы являлись биосовместимыми. Выяснилось, что степень их миграции зависела от места имплантации, и что в течение 16 недель исследования миграции более всего были подвержены микрочипы, имплантированные в плечо.
Электронная система идентификации в России
В связи с новыми требованиями по ввозу животных в страны Евросоюза, соблюдением определенных условий страхования, также в связи с реализацией проекта закона РФ «О животных» в последний год наблюдается значительное увеличение спроса на электронную систему идентификации животных.
Компания «Байер» в течение многих лет является единственным в России официально зарегистрированным поставщиком электронной системы идентификации животных международного стандарта ISO. Ведение чёткой системы учёта является неотъемлемой частью электронной идентификации чипированных животных. Исходя из этого, компания «Байер» совместно со своим партнёром компанией «ВетИмпэкс» создали Единую Национальную Базу Идентифицированных Животных ANIMAL-ID.RU, интегрировав ее в международную систему поиска домашних животных PETMAXX. Данные обо всех чипированных и клейменных животных поступают на портал Animal-ID из локальных баз, предназначенных для регистрации и учета животных в ветеринарных клиниках. Локальная программа даёт возможность ведения карты учёта сведений о каждом чипированном или клеймёном животном и его владельце, занесения клинических данных, распечатки регистрационного свидетельства, а также снабжена различными функциями для облегчения работы врача.
Более подробно о системе учета идентифицированных животных можно узнать в компанинии «Байер» и компании «ВетИмпэкс».
По материалам портала Animal-ID
