Reference intervals in reproductive toxicity. Wistar rats

Original article
УДК 615.076.9
DOI: 10.57034/2618723X-2023-03-09

A.V. Chernyshova*,
Junior Researcher, Department of Specific Toxicology and Pharmacodynamics,
https://orcid.org/0000-0003-4306-8059
A.A. Matichin,
Deputy Head of the Department of Specific Toxicology and Pharmacodynamics,
https://orcid.org/0000-0001-7478-4942
A.E. Katelnikova,
PhD, Head of the Specific Toxicology and Pharmacodynamics Group,
https://orcid.org/0000-0003-3203-9869

Research and manufacturing company “Home оf Pharmacy”,
188663, Russia, Leningrad oblast, Vsevolozhskiy district, Kuzmolovskiy t.s., Zavodskaya st. 3–245.

*E-mail: [email protected]

Keywords: preclinical studies reproductive toxicity reference intervals Wistar rats
Acknowledgements

The study was performed without external funding.

For citation:

Chernyshova A.V., Matichin A.А., Katelnikova A.E. Reference intervals in reproductive toxicity. Wistar rats. Laboratory Animals for Science. 2023; 3. https://doi.org/10.57034/2618723X-2023-03-09

Abstract

The need to risk assessment of reproductive and ontogenetic toxicity of a medicine depends on a number of factors such as the properties of the drug, indications for use and the target patient population. It should be noted that this type of research is widespread. To increase the reliability of the of research data interpretation, the evaluation of the results should include not only comparison with control values, but also with reference values obtained in the same test center. The purpose of the study was the creation of reference intervals for the main indicators evaluated in studies of developmental and reproductive toxicity for Wistar rats. To calculate the reference intervals, the data obtained in the course of research at RMC “HOME OF PHARMACY” in the period from 2015 to 2021. Animals of the control groups were used to calculate the reference intervals. All manipulations and experiments are approved by the bioethical commission. Prenatal development was assessed by indicators: the number of live and dead fetuses, corpus luteum, implantation sites, pre- and post-implantation death was calculated. In the postnatal period, body weight was measured weekly in rat pups, a number of physiological parameters and the rate of maturation of sensory-motor reflexes were evaluated. For the data, a nonparametric method for determining reference intervals was applied. The most variable indicators are the number of implantation sites, the percentage of pre- and post-implantation death and the time of testicular descent, which must be taken into account when analyzing the data obtained. It is shown that the values of reference intervals obtained by us are generally comparable with the literature data.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

Authors contribution

A.V. Chernyshova — analysis of scientific and methodological literature, collection and analysis of data, statistical processing of data, writing and editing the text of the manuscript.
A.A. Matichin — analysis of scientific and methodological literature, collection and analysis of data.
A.E. Katelnikova — research idea, scientific consulting, manuscript editing.

  1. Миронов А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. Москва: Гриф и К, 2012. 944 с. [Mironov A.N. Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovanii lekarstvennykh sredstv. Chast’ pervaya. Moskva: Grif i K, 2012. 944 p. (In Russ.)].
  2. ICH S5 (R3) Guideline on detection of reproductive and developmental toxicity for human pharmaceuticals // Scientific guideline. EMA, 2020.
  3. Директива 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского союза по охране животных, используемых в научных целях / пер. с англ. Под ред. М.С. Красильщиковой, И.В. Белозерцевой. Санкт-Петербург, 2012. 48 с. [Direktiva 2010/63/EU Evropeiskogo Parlamenta i Soveta Evropeiskogo Soyuza po okhrane zhivotnykh, ispol’zuemykh v nauchnykh tselyakh / per. s angl. Pod red. M.S. Krasil’shchikovoi, I.V. Belozertsevoi. Sankt-Peterburg, 2012. 48 p. (In Russ.)].
  4. Там же.

References

  1. Евгина С.А., Савельев Л.И. Современные теория и практика референтных интервалов // Лабораторная служба. 2019. Т. 8. № 2. С. 36–44. [Evgina S.A., Savel’ev L.I. Sovremennye teoriya i praktika referen­tnykh intervalov // Laboratornaya sluzhba. 2019. Vol. 8. N. 2. P. 36–44. (In Russ.)]. DOI: 10.17116/labs2019802136.
  2. Луговик И.А., Макарова М.Н. Токсикологические исследования. Референтные интервалы массовых коэффициентов внутренних органов на выборке в 1000 аутбредных крыс // Лабораторные животные для научных исследований. 2021. № 1. C. 3–11. [Lugo­vic I.A., Makarova M.N. Toksicologicheskie issledovaniya. Referentnye intervaly massovykh koefficientov vnutrennykh organov na vyborke v 1000 autbrednykh krys // Laboratory animals for scientific research. 2021. N. 1. P. 3–11. (In Russ.)]. DOI: 10.29296/2618723X-2021-01-01.
  3. Abd-Allah E.R., Abd El Rahman H.A. Influence of doxy­cycline administration on rat embryonic development during organogenesis // J. Biochem. Mol. Toxicol. 2020. Vol. 35. N. 1. DOI: 10.1002/jbt.22613.
  4. Baldrick P., Hewings S., Skinner M. Reproduction and juve­nile animal toxicology studies in the rat with a new allergy vaccine adjuvanted with monophosphoryl lipid A (MPL®) for the treatment of grass pollen allergy // Reproductive Toxicology. 2011. Vol. 32. N. 3. P. 322–328. DOI: 10.1016/j.reprotox.2011.06.120.
  5. Borella A., Bindra M., Whitaker-Azmitia P.M. Role of the 5-HT1A receptor in development of the neonatal rat brain: preliminary behavioral studies // Neuropharmacology. 1997. Vol. 36. N. 4–5. P. 445–450. DOI: 10.1016/s0028-3908(97)00056-7.
  6. Campion S.N., Han B., Cappon G.D. et al. Decreased maternal and fetal cholesterol following maternal bococizumab (anti-PCSK9 monoclonal antibody) administration does not affect rat embryo-fetal development // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2015 Vol. 73. N. 2. P. 562–570. DOI: 10.1016/j.yrtph.2015.08.007.
  7. Catlin N., Waidyanatha S., Mylchreest E. et al. Embryo-fetal development studies with the dietary supplement vinpocetine in the rat and rabbit // Birth Defects Research. 2018. Vol. 110. N. 10. P. 883–896. DOI: 10.1002/bdr2.1207.
  8. Chung M.K., Han S.S., Kim J.C. Evaluation of the toxic potentials of a new camptothecin anticancer agent CKD-602 on fertility and early embryonic development in rats // Regulatory Toxicology and Pharmaco­logy. 2006. Vol. 45. N. 3. P. 273–281. DOI: 10.1016/j.yrtph.2006.05.004.
  9. Costlow R.D., Nasshan H., Frenkel P. et al. Simulated gastric hydrolysis and developmental toxicity of dibutyltin bis (2-ethylhexyl thioglycolate) in rats // Journal of Applied Toxicology. 2021. Vol. 41. N. 11. P. 1794–1802. DOI: 10.1002/jat.4162.
  10. Delannois F., Planty C., Giordano G. et al. Signal mana­gement in pharmacovigilance and human risk assessment of CpG 7909, integrating embryo-fetal and post-natal developmental toxicity studies in rats and rabbits // Reproductive Toxicology. 2018. Vol. 75. P. 110–120. DOI: 10.1016/j.reprotox.2017.09.006.
  11. Domingo J.L., Paternain J.L., Llobet J.M. et al. The effects of aluminium ingestion on reproduction and postnatal survival in rats // Life Sciences. 1987. Vol. 41. N. 9. P. 1127–1131. DOI: 10.1016/0024-3205(87)90631-x.
  12. Jhou B.Y., Liu H.H., Yeh S.H. et al. Oral reproductive and developmental toxicity of Lignosus rhinocerotis mycelium in rat // Journal of Ethnopharmacology. 2017. Vol. 208. P. 66–71. DOI: 10.1016/j.jep.2017.06.029.
  13. Harazono A, Ema M, Ogawa Y. Pre-implantation embryonic loss induced by tributyltin chloride in rats // Toxicology Letters. 1996. Vol. 89. N. 3. P. 185–190. DOI: 10.1016/s0378-4274(96)03805-2.
  14. Hilbish K.G., Breslin W.J., Johnson J.T. et al. Fertili­ty and developmental toxicity assessment in rats and rabbits with LY500307, a selective estrogen receptor beta (ERβ) agonist // Developmental and Reproductive Toxicology. 2013. Vol. 98. N. 5. P. 400–415. DOI: 10.1002/bdrb.21083.
  15. Kim JC., Kim SH., Shin DH. et al. Effects of prenatal exposure to the environmental pollutant 2-bromopropane on embryo-fetal development in rats // Toxi­cology. 2004. Vol. 196. P. 77–86. DOI: 10.1016/j.tox.2003.11.006.
  16. Kim S.H., Lee I.C., Lim JH. et al. Effects of melamine on pregnant dams and embryo-fetal development in rats // Journal of Applied Toxicology. 2011. Vol. 6. P. 506–514. DOI: 10.1002/jat.1703.
  17. Koëter H.B.W.M., Bär A. Embryotoxicity and Teratogenicity Studies with Lactitol in Rats // Journal of the American College of Toxicology. 1992. Vol. 11. N. 2. P. 249–257. DOI: 10.3109/10915819209141502.
  18. Kurosaki T., Maeno M., Mennear J.H. et al. Studies of the toxicological potential of tripeptides (L-valyl-L-prolyl-L-proline and L-isoleucyl-L-prolyl-L-proline): VI. Effects of Lactobacillus helveticus-fermented milk powder on fertility and reproductive performance of rats // International Journal of Toxicology. 2005. Vol. 24. N. 4. P. 61–89. DOI: 10.1080/10915810500259630.
  19. Matsumoto M, Takano M., Takabe M. et al. Initial ha­zard assessment of ethyl(dimethyl)(tetradecyl)ammonium ethyl sulfate: Genotoxicity tests and combined repeated-dose and reproductive/developmental toxicity screening in rats // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2021. Vol. 122. DOI: 10.1016/j.yrtph.2021.104914.
  20. Melo P., Rodrigues LG., Silva M.C. et al. Effects of prenatal exposure to methamphetamine on the develop­ment of the rat retina // Annals of the New York Academy of Sciences. 2006. Vol. 1074. P. 590–603. DOI: 10.1196/annals.1369.058.
  21. Mylchreest E., Malley LA. O’Neill AJ. et al. Reproductive and developmental toxicity of inhaled 2,3-dichloro-1,3-butadiene in rats // Reproductive Toxico­logy. 2006. Vol. 22. N. 4. P. 613–622. DOI: 10.1016/j.reprotox.2006.04.002.
  22. Mylchreest E., Smiley M.A., Ballin J.D. et al. Developmental and reproductive safety evaluation of AV7909 anthrax vaccine candidate in rats // Birth Defects Research. 2021. Vol. 113. N. 1. P. 1–11. DOI: 10.1002/bdr2.1815.
  23. O’Connor J.C., Munley S.M., Serex T.L. et al. Evaluation of the reproductive and developmental toxicity of 6:2 fluorotelomer alcohol in rats // Toxicology. 2014. Vol. 317. P. 6–16. DOI: 10.1016/j.tox. 2014.01.002.
  24. Schmuck G., Klaus A.M., Langewische F.W. Developmental and reproductive toxicity studies on artemisone // Developmental and Reproductive Toxicology. 2009. Vol. 86. N. 2. P. 131–143. DOI: 10.1002/bdrb.20192.
  25. Siddiqui W.H., Stump D.G., Plotzke K.P. et al. A two-gene­ration reproductive toxicity study of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) in rats exposed by whole-body vapor inhalation // Reproductive Toxicology. 2007. Vol. 23. N. 2. P. 202–215. DOI: 10.1016/j.reprotox.2006.11.011.
  26. Terry K.K., Cappon G.D., Hurt M.E. et al. Reproductive toxicity assessment of lasofoxifene, a selective estrogen receptor modulator (SERM), in female rats // Develop­mental and Reproductive Toxicology. 2004. Vol. 71. N. 3. P. 150–160. DOI: 10.1002/bdrb.20009.
  27. Tsubokura Y., Hasegawa R., Aso S. et al. Combined repeated-dose and reproductive/developmental toxicity screening test of 1-tert-butoxy-4-chlorobenzene in rats // Drug and Chemical Toxicology. 2017. Vol. 40. N. 3. P. 344–358. DOI: 10.1080/01480545.2016.1236265.
  28. Yu W.J., Son J.M., Lee J. et al. Effects of silver nanoparticles on pregnant dams and embryo-fetal development in rats // Nanotoxicology. 2014. Vol. 8. N. 1. P. 85–91. DOI: 10.3109/17435390.2013.857734.
  29. Zhang Q., Ye X., Wang L. et al. Embryo-fetal development toxicity of honokiol microemulsion intravenously administered to pregnant rats // Regulatory Toxico­logy and Pharmacology. 2016. Vol. 74. P. 117–122. DOI: 10.1016/j.yrtph.2015.11.012.
  30. Chahoud I., Paumgartten F.J. Influence of litter size on the postnatal growth of rat pups: is there a rationale for litter-size standardization in toxicity studies? // Environmental Research. 2009. Vol. 109. N. 8. P. 1021–1027. DOI: 10.1016/j.envres.2009.07.015.
  31. Белякова Н.А. Репродуктивная токсичность морфина // Российский биомедицинский журнал Medline.ru. 2017. Т. 18. № 27. С. 395–408. [Belyakova N.A. Reproduktivnaya toksichnost’ morfina // Rossii­skii biomeditsinskii zhurnal Medline.ru. 2017. Vol. 18. N. 27. P. 395–408. (In Russ.)].
  32. Heuland E., Germaux MA., Galineau L. et al. Prenatal MDMA exposure delays postnatal development in the rat: a preliminary study // Neurotoxicology and Teratology. 2010. Vol. 32. N. 4. P. 425–431. DOI: 10.1016/j.ntt.2010.03.006.
  33. Hrubá L., Schutová B., Slamberová R. et al. Effect of methamphetamine exposure and cross-fostering on sensorimotor development of male and female rat pups // Developmental Psychobiology. 2009. Vol. 51. N. 1. P. 73–83. DOI: 10.1002/dev.20346.
  34. Ozyurek H., Bozkurt A., Bilge S. et al. Effect of prenatal levetiracetam exposure on motor and cognitive functions of rat offspring // Brain and Development. 2010. Vol. 32. N. 5. P. 396–403. DOI: 10.1016/j.braindev.2009.05.003.
  35. Zhou L., Zhou J., Jiang J. et al. Reproductive toxicity of ZishenYutai pill in rats: Perinatal and postnatal development study // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016. Vol. 81. P. 120–127. DOI: 10.1016/j.yrtph.2016.07.015.
  36. Altman J., Sudarshan K. Postnatal development of locomotion in the laboratory rat // Animal Behavioral. 1975. Vol. 23. N. 4. P. 896–920. DOI: 10.1016/0003-3472(75)90114-1.
  37. Белякова Н.А. Влияние пептидных препаратов на сенсорно-двигательное развитие потомства самок неинбредных крыс // Российский биомедицинский журнал Medline.ru. 2020. Т. 21. № 9. С. 100–106. [Belyakova N.A. Vliyanie peptidnykh preparatov na sensorno-dvigatel’noe razvitie potomstva samok neinbrednykh krys // Rossiiskii biomeditsinskii zhurnal Medline.ru. 2020. Vol. 21. N. 9. P. 100–106. (In Russ.)].
  38. Бугаева Л.И., Денисова Т. Д. и др. Постнатальное развитие потомства от крыс самок, получавших адепрофен в период беременности // Вестник ВолГМУ. 2021. № 4 (80). С. 144–148. [Bugaeva L.I., Deni­sova T.D. et al. Postnatal’noe razvitie potomstva ot krys samok, poluchavshikh adeprofen v period beremennosti // Vestnik VolGMU. 2021. N. 4 (80). P. 144–148. (In Russ.)].
  39. Боровская Т.Г., Вычужанина А.В., Машанова В.А. и др. Экспериментальное исследование влияния иммобилизированных субтилизинов на репродуктивную токсичность. II. Постнатальный период // Сибирский научный медицинский журнал. 2016. Т. 37. № 4. С. 42–46. [Borovskaya T.G., Vychuzhanina A.V., Mashanova V.A. et al. Eksperimental’noe issledovanie vliyaniya immobilizirovannykh subtilizinov na reproduktivnuyu toksichnost’. II. Postnatal’nyi period // Sibirskii nauchnyi meditsinskii zhurnal. 2016. Vol. 37. N. 4. P. 42–46. (In Russ.)].
Received: 2023-05-23
Reviewed: 2023-08-18
Accepted for publication: 2023-09-01

You may be interested

NPO "Home of Pharmacy"

188663, Russia, Leningradskaya oblast', Vsevolozhskij rajon, g.p. Kuz'molovskij, Zavodskaya ulica, 3-245

© 2020 ООО «ИД «Русский врач»