Qualitative reactions for the determination of pathological parameters in the urine of laboratory animals as an alternative to test strips

Original article
УДК 54.061; 54.066; 615.074:619
DOI: 10.57034/2618723X-2022-03-08

A.I. Kuznetsova*, Associate Researcher, Laboratory of Pharmaceutical Development, https://orcid.org/0000-0002-4565-3609
N.M. Faustova, PhD of сhemical sciences, Head of the Laboratory of Enzyme Immunoassay, https://orcid.org/0000-0002-6866-5741
A.E. Argintaeva, Senior Laboratory Assistant, Laboratory of Enzyme Immunoassay, https://orcid.org/0000-0002-3738-3442

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: urinalysis laboratory animals qualitative reactions
Acknowledgements

The study was performed without external funding.

For citation:

Kuznetsova A.I., Faustova N.M., Argintaeva A.E. Qualitative reactions for the determination of pathological parameters in the urine of laboratory animals as an alternative to test strips. Laboratory Animals for Science. 2022; 3. https://doi.org/10.29296/2618723X-2022-03-08

Abstract

Urinalysis is an essential part of preclinical researches of drugs. It is carried out to determine the clinical state of animals’ health, assess the results of experimental manipulations, as well as the effect of drugs on the urinary system. Human urine test strips (dry-reagent chemical technology) are often used for these researches. This semi-quantitative method is simple and fast, but the results for veterinary medicine may be incorrect, because the urine of different animal species has significant differences from human’s urine in the qualitative and quantitative content of different components.

The need to obtain reliable data in the analysis of animal urine has led to the development of alternative methods for the analysis of pathological components of urine in cases where analysis with test strips is impossible or incorrect.

The aim of this work is to selection and adaptation methods for determination of pathological constituents of urine of laboratory animals in microplates.

We compared different methods for determining pathological constituents in urine and chose in our opinion the optimal methods (assay) for analysing animal urine. All found alternative methods have been adapted for 96-well plate that allows significantly reduces amount of biomaterial and test time. These methods by necessity allow you to switch from qualitative assessment to quantitative analysis based on the results of measuring the optical density of the test solutions and constructing a calibration curve.

For qualitative and quantitative assessment of pathological constituents of urine we chose the following methods: 1) Protein — the pyrogallol red-molybdate method; 2) Blood (erythrocytes, hemoglobin) — amidopyrine test (reaction with spirit solution of pyramidone, acetic acid and 3% hydrogen peroxide); 3) Bile pigments (bilirubin, urobilinogen) — reaction with diazonium salt of sulfanilic acid according to the method of Malloy–Evelyn; 4) Ketone bodies — reaction with sodium nitroprusside; 5) Glucose — glucose oxidase method.

For the urinalysis the minimum required amount of animals’ urine is 70 µL.

In the article we presented the results of the analysis of urine samples of clinically healthy sexually mature laboratory animals most often used for research in our organization: rats, rabbits, ferrets and mini pigs for the following pathological constituents: protein, ketone bodies, glucose, bile pigments, blood (hemoglobin).

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

Authors contribution

A.I. Kuznetsova — analysis of scientific and methodological literature, implementation of the practical part of the study, writing and editing the text of the article, work with tabular material.
N.M. Faustova — analysis of scientific and methodological literature, editing and revision of the text of the article, responsibility for all aspects of the work related to the reliability of the data.
A.E. Argintaeva — analysis of scientific and methodological literature, implementation of the practical part of the study.

References

  1. Coppens A., Speeckaert M., Delanghe J. The pre-ana­lytical challenges of routine urinalysis // Acta Clin. Belg. 2010. Vol. 65. N. 3. P. 182–189. doi: 10.1179/acb.2010.038.
  2. Delanghe J., Speeckaert M. Preanalytical requirements of urinalysis // Biochem. Med. 2014. Vol. 24. N. 1. P. 89–104. doi: 10.11613/BM.2014.011.
  3. Kurien B.T., Everds N. E., Scofield R.H. Experimental animal urine collection: A review // Lab. Anim. 2004. Vol. 38. N. 4. P. 333–361. doi: 10.1258/0023677041958945.
  4. Carolyn A.S., Nicole M.W. 1st ed. United Kingdom: Wiley-Blackwell, 2012. Practical Veterinary Urinalysis. 68 p.
  5. Sharma A., Nigam R., Kumar A. et al. Mass spectrometry-based identification of urinary antimicrobial peptides in dairy cows // Protein Pept. Lett. 2020. Vol. 27. N. 3. P. 225–235. doi: 10.2174/0929866526666191025105038.
  6. Беркоу Р.Р., Флетчер Э. Руководство по медицине. Диагностика и терапия. Т. 2. М.: Мир, 1997. 87 c. [Berkou R.R., Fletcher E. Rukovodstvo po meditsine. Diagnostika i terapiya. Vol. 2. M.: Mir, 1997. 87 p. (In Russ.)].
  7. Перепанова Т.С. Диагностическая значимость анализа мочи и тест-полосок // Эффективная фармакотерапия. 2018. № 18. C. 24–29. [Perepanova T.S. Diagnosticheskaya znachimost’ analiza mochi i test-polosok // Effektivnaya farmakoterapiya. 2018. N. 18. P. 24–29 (In Russ.)].
  8. Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diag­nostics, 4th ed. Burtis C.A., Ashwood E.R., Bruns D.E., WB Saunders Co, 2005.
  9. Agúndez M.G., Porquet N. C. Evaluation of urine dipstick for proteinuria assessment in pet rabbits // Vet Rec. 2021. Vol. 11. P. e306. doi: 10.1002/vetr.306.
  10. Исследование мочи методом сухой химии. Электронный ресурс. URL: https://stormoff.ru/mediacenter/articles/article_267/ (дата обращения: 04.2022) [Issledovanie mochi metodom sukhoi khimii. Elektronnyi resurs. URL: https://stormoff.ru/mediacenter/articles/article_267/ (data obrashcheniya: 04.2022) (In Russ.)].
  11. Биохимия почек и мочи. Учебное пособие для самостоятельной работы студентов. URL: https://studfile.net/preview/4120873/ (дата обращения: 04.2022) [Biokhimiya pochek i mochi. Uchebnoe posobie dlya samostoyatel’noi raboty studentov. URL: https://studfile.net/preview/4120873/ (data obrashcheniya: 04.2022) (In Russ.)].
  12. Özkan С., Kaya A., Akgül Y. et al. Normal Values of Hematological and Some Biochemical Parameters in Serum and Urine of New Zealand White Rabbits // World Rabbit Science. 2012. Vol. 20. Р. 253–259.
  13. Трофимец Е.И., Кательникова А.Е., Крышень К.Л. Получение образцов мочи у лабораторных животных (обзор) // Лабораторные животные для научных исследований. 2021. № 1. С. 30–47. [Trofimets E.I., Katel’nikova A.E., Kryshen’ K.L. Poluchenie obraztsov mochi u laboratornykh zhivotnykh (obzor) // Laboratornye zhivotnye dlya nauchnykh issledovanii. 2021. № 1. P. 30–47. (In Russ.)]. doi: 10.29296/2618723X-2021‑01‑04.
  14. Медицинские лабораторные технологии и диагностика: Справочник. Медицинские лабораторные техологии / Под редакцией профессора А.И. Карпищенко. Санкт-Петербург: Интермедика, 2002. 408 с. [Meditsinskie laboratornye tekhnologii i diagnostika: Spravochnik. Meditsinskie laboratornye tekhologii / Pod redaktsiei professora A.I. Karpishchenko. Sankt-Peterburg: Intermedika, 2002. 408 p.].
  15. ОФС. 1.2.3.0012.15. Определение белка Государственная Фармакопея Российской Федерации. ХIV изд. М.: МЗ РФ. 2018. Т. 1–4. 7019 с. [OFS. 1.2.3.0012.15. Opredelenie belka Gosudarstvennaya Farmakopeya Rossiiskoi Federatsii. KhIV izd. M.: MZ RF. 2018. T. 1–4. 7019 p.].
  16. Ларичева Е.С., Андреев Ю.Н., Ребякова Е.Н., и др. Способен ли метод определения белка в моче с пирогаллоловым красным претендовать на роль основного? // Лабораторная диагностика. 2009. № 1. С. 24–31. [Laricheva E.S., Andreev Yu.N., Rebyakova E.N., i dr. Sposoben li metod opredeleniya belka v moche s pirogallolovym krasnym pretendovat’ na rol’ osnovnogo? // Laboratornaya diagnostika. 2009. № 1. P. 24–31. (In Russ.)].
  17. Практикум к лабораторным занятиям по биологической химии /под редакцией профессора В.И. Шарапова. Учебное пособие для студентов 1–2 курсов лечебного, педиатрического, стоматологического факультетов. Новосибирск, 2011. [Praktikum k labo­ratornym zanyatiyam po biologicheskoi khimii /pod redaktsiei professora V.I. Sharapova. Uchebnoe posobie dlya studentov 1–2 kursov lechebnogo, pediatricheskogo, stomatologicheskogo fakul’tetov. Novosibirsk, 2011. (In Russ.)].
  18. Сарычева Т.А. Качественные реакции. Электронный ресурс. URL: https://portal.tpu.ru/SHARED/s/
    SARICHEVA/learning/Tab/%D0%9A%D0%B0%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8_2017.pdf (дата обращения: 03.2022). [Sarycheva T.A. Kachestvennye reakcii. Elektronnyi resurs. URL: https://portal.tpu.ru/SHARED/s/SARICHEVA/learning/Tab/
    %D0%9A%D0%B0%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8_2017.pdf (data obrashcheniya: 03.2022) (In Russ.)].
  19. Набор реагентов для определения концентрации глюкозы «Глюкоза. Глюкозооксидаза/пероксидаза». Инструкция. BioSystems S.A. [Nabor reagentov dlya opredeleniya koncentracii glyukozy «Glyukoza. Glyukozooksidaza/peroksidaza». Instrukciya. BioSystems S.A. (In Russ.)].
  20. Медицинские лабораторные технологии. Справочник / Под редакцией профессора А.И. Карпищенко. Санкт-Петербург: Интермедика, 2002. 600 с. [Medi­tsinskie laboratornye tekhnologii. Spravochnik / Pod redaktsiei professora A.I. Karpishchenko. Sankt-Peterburg: Intermedika, 2002. 600 p. (In Russ.)].
  21. Анатомо-физиологические особенности кроликов. Лабораторные животные. Электронный ресурс. URL: https://handcent.ru/laboratornye-zhivotnye/373‑anatomo-fiziologicheskie-osobennosti-krolikov-chast-5.html (дата обращения: 04.2022). [Anatomo-fiziologicheskie osobennosti krolikov. Laboratornye zhivotnye. Elektronnyi resurs. URL: https://handcent.ru/laboratornye-zhivotnye/373‑anatomo-fiziologicheskie-osobennosti-krolikov-chast-5.html (data obrashcheniya: 04.2022) (In Russ.)].
  22. Suckow M.A., Stevens К.А., Wilson R.P. The Laboratory Rabbit, Guinea Pig, Hamster, and Other Rodents. 2012. 1268 p. doi: 10.1016/C2009‑0‑30495‑X.
  23. Стадник Н.А., Адоньева С.М., Тарасова П.В. Влияние протеиновой смеси и гейнера на мочевыделительную систему крыс // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 04 (58). C. 187–195. [Stadnik N.A., Adon’eva S.M., Tarasova P.V. Vliyanie proteinovoi smesi i geinera na mochevydelitel’nuyu sistemu krys // Mezhdunarodnyi nauchno-issledovatel’skii zhurnal. 2017. N. 04 (58). P. 187–195 (In Russ.)]. doi: 10.23670/IRJ.2017.58.164.
  24. Walker H.K., Hall W.D., Hurst J.W., Clinical Methods: The History, Physical, and Laboratory Examinations. 3rd ed. Boston: Butterworths, 1990.
  25. Запруднова Е.А. Практикум по биохимии. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2011. 56 с. [Zaprudnova E.A. Praktikum po biokhimii. Vladimir: Izd-vo Vladim. gos. un-ta, 2011. 56 p. (In Russ.)].
  26. Мурадеева Г.В., Серова С.С., Шандрагулина С.В. Основы лабораторной диагностики. Учебно-методическое пособие. Архангельск: ГОУ СПО «АМК», 2008. 208 с. [Muradeeva G.V., Serova S.S., Shandragulina S.V. Osnovy laboratornoi diagnostiki. Uchebno-metodicheskoe posobie. Arkhangel’sk: GOU SPO «AMK», 2008. 208 p. (In Russ.)].
Received: 2022-03-12
Reviewed: 2022-08-08
Accepted for publication: 2022-09-08

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»