Variability of blood biochemical parameters and establishment of reference intervals in preclinical studies. Part 12: the common marmoset

Original article
УДК 616.15:599.821
DOI: 10.57034/2618723X-2023-04-05

M.V. Miroshnikov*,
PhD, Head of Laboratory Diagnostics Department,
https://orcid.org/0000-0002-9828-3242
K.T. Sultanova,
PhD, Head of the Department of Experimental Pharmacology and Toxicology,
https://orcid.org/0000-0002-9846-8335
M.A. Kovaleva,
PhD, Head of the scientific and methodological group,
https://orcid.org/0000-0002-0740-9357

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: laboratory animals primates Callithrix jacchus biomedical research blood serum
Acknowledgements

The study was performed without external funding.

For citation:

Miroshnikov M.V., Sultanova K.T., Kovaleva M.A. Variability of blood biochemical parameters and establishment of reference intervals in preclinical studies. Part 12: the common marmoset. Laboratory Animals for Science. 2023; 4. https://doi.org/10.57034/2618723X-2023-04-05

Abstract

The common marmosets (Callithrix jacchus) is currently widely used in preclinical studies. These animals are used in preclinical studies aimed at studying pathological conditions associated with the central nervous system, the immune response, the study of infectious and viral diseases, as well as metabolic disorders. The wide involvement of common marmosets in preclinical studies indicates the need for control and periodic monitoring of health. The aim of this study was to establish reference intervals of biochemical blood parameters of healthy mature common marmosets, which can be used as the basic values of animals in preclinical studies. The data obtained from 24 males and 24 females were analyzed. The age of males and females of common marmosets was 12 months, the average body weight was 350 g. Determination of biochemical parameters of all animals was carried out under the same conditions using generally accepted analytical methods. For the study, blood was used, which was taken from the lateral vena of the hind paw of animals. The following parameters were recorded in the blood serum of animals: creatinine, urea, alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase, alkaline phosphatase, cholesterol, triglycerides, total protein, albumin, glucose, creatine kinase, lactate dehydrogenase and total bilirubin. The obtained values were analyzed with other reference intervals found in the scientific literature. In general, the ranges of the conside­red indicators of both males and females were similar, but there were also differences. Thus, the upper limits of the calculated reference intervals of urea, aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, total bilirubin, creatine kinase and triglycerides were lower than similar literary values. According to such obtained ranges of values as total protein, albumin, glucose and lactate dehydrogenase, both similar and higher literary values were found. Differences in the obtained intervals of normal values with similar ranges from other publications may be associated with preanalytical, analytical and postanalytical features of the formulation of the analysis. Seasonality, conditions of keeping and nutrition of the marmosets are also important factors. That is why a serious aspect in preclinical research is the creation of reference intervals of healthy laboratory animals in each scientific center. The obtained intervals can help to avoid erroneous conclusions in the course of studying the safety of new therapeutic agents or modeling a pathological state.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

Authors contribution

M.V. Miroshnikov — elaboration of the study idea and justification of its relevance, writing, editing and revision of the text, carrying responsibility for all aspects of the study related to the reliability of the data.
K.T. Sultanova — writing and editing of the text, summarising the study results, preparation of the tables.
M.A. Kovaleva — аnalysis of scientific literature and guidelines, scientific editing of the text of the manuscript.

  1. ГОСТ Р 53022.2–2008 Технологии лабораторные клинические. Требования к качеству клинических лабораторных исследований. Часть 2. Оценка аналитической надежности методов исследования (точность, чувствительность, специфичность). Москва, 2008. [GOST R 53022.2–2008 Tekhnologii labora tornye klinicheskie. Trebovaniya k kachestvu klinicheskih laboratornyh issledovanij. CHast’ 2. Ocenka analiticheskoj nadezhnosti metodov issledovaniya (tochnost’, chuvstvitel’nost’, specifichnost’). Moskva, 2008. (In Russ.)].

References

  1. Abbott D.H., Barnett D.K., Colman R.J. et al. Aspects of common marmoset basic biology and life history important for biomedical research // Comparative medicine. 2003. Vol. 53. N. 4. P. 339–350.
  2. Zühlke U., Weinbauer G. The common marmoset (Callithrix jacchus) as a model in toxicology // Toxicologic pathology. 2003. Vol. 31. N. 1. P. 123–127.
  3. Buchanan-Smith H.M. Environmental enrichment for primates in laboratories // Advances in Science and Research. 2011. Vol. 5. N. 1. P. 41–56.
  4. Millar M.R., Sharpe R.M., Weinbauer G.F. et al. Marmoset spermatogenesis: organizational similarities to the human // International journal of andrology. 2000. Vol. 23. N. 5. P. 266–277.
  5. Luetjens C.M., Fuchs A., Weinbauer G.F. The common marmoset (Callithrix jacchus) as a model for developmental and reproductive toxicity testing // Reproductive Toxicology. 2014. Vol. 48. P. 26.
  6. Han H.J., Powers S.J., Gabrielson K.L. The Common Marmoset — Biomedical Research Animal Model Applications and Common Spontaneous Di­seases // Toxicologic pathology. 2022. P. 628–637. DOI: 10.1177/01926233221095449.
  7. Mansfield K. Marmoset models commonly used in biomedical research // Comparative medicine. 2003. Vol. 53. N. 4. P. 383–392.
  8. Kaspareit J., Friderichs-Gromoll S., Buse E. et al. Background pathology of the common marmoset (Callithrix jacchus) in toxicological studies // Experimental and Toxicologic Pathology. 2006. Vol. 57. N. 5–6. P. 405–410.
  9. Bert A., Abbott D.H., Nakamura K. et al. The marmoset monkey: a multi-purpose preclinical and translational model of human biology and disease // Drug discovery today. 2012. Vol. 17. N. 21–22. P. 1160–1165.
  10. ‘t Hart B.A., Massacesi L. Clinical, pathological, and immunologic aspects of the multiple sclerosis model in common marmosets (Callithrix jacchus) // Journal of Neuropathology & Experimental Neurology. 2009. Vol. 68. N. 4. P. 341–355.
  11. Vierboom M.P., Breedveld E., Kondova I. et al. Collagen-induced arthritis in common marmosets: a new nonhuman primate model for chronic arthritis // Arthritis research & therapy. 2010. Vol. 12. N. 5. P. 1–16.
  12. Greenough T.C., Carville A., Coderre J. et al. Pneumonitis and multi-organ system disease in common marmosets (Callithrix jacchus) infected with the severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus // The American journal of pathology. 2005. Vol. 167. N. 2. P. 455–463.
  13. Nelson M., Loveday M. Exploring the innate immunological response of an alternative nonhuman primate model of infectious disease; the common marmoset // Journal of Immunology Research. 2014. Vol. 2014. P. 1–8. DOI: 10.1155/2014/913632.
  14. Singh D.K., Singh, B., Ganatra, S. R. et al. Responses to acute infection with SARS-CoV-2 in the lungs of rhesus macaques, baboons and marmosets // Nat. Micro­biol. 2021. N. 6 (1). P. 73–86.
  15. Curths C., Knauf S., Kaup F.J. Respiratory animal models in the common marmoset (Callithrix jacchus) // Veterinary Sciences. 2014. Vol. 1. N. 1. P. 63–76.
  16. Ngugi S., Laws T., Simpson A.J. et al. The Innate Immune Response in the Marmoset during the Acute Pneumonic Disease Caused by Burkholderia pseudomallei // Infection and Immunity. 2022. Vol. 90. N. 3. P. e00550–21.
  17. Lever M.S., Stagg A.J., Nelson M. et al. Experimental respiratory anthrax infection in the common marmoset (Callithrix jacchus) // International journal of experimental pathology. 2008. Vol. 89. N. 3. P. 171–179.
  18. Via L.E. Weiner D.M., Schimel D. et al. Differential virulence and disease progression following Mycobacterium tuberculosis complex infection of the common marmoset (Callithrix jacchus) // Infection and immunity. 2013. Vol. 81. N. 8. P. 2909–2919.
  19. Baitchman E.J., Calle P. P., James S.B. et al. Leptospirosis in Wied’s marmosets (Callithrix kuhlii) // Journal of Zoo and Wildlife Medicine. 2006. Vol. 37. N. 2. P. 182–185.
  20. Yun J.W., Ahn J.B., Kang B.C. Modeling Parkinson’s disease in the common marmoset (Callithrix jacchus): overview of models, methods, and animal care // Labo­ratory animal research. 2015. Vol. 31. N. 4. P. 155–165.
  21. Philippens I.H., Langermans J.A.M. Preclinical marmoset model for targeting chronic inflammation as a stra­tegy to prevent Alzheimer’s disease // Vaccines. 2021. Vol. 9. N. 4. P. 388.
  22. Ando K., Obayashi S., Nagai Y. et al. PET analysis of dopaminergic neurodegeneration in relation to immobility in the MPTP-treated common marmoset, a model for Parkinson’s disease. 2012.
  23. Philippens I.H., ’t Hart B.A., Torres G. The MPTP marmoset model of parkinsonism: a multi-purpose non-human primate model for neurodegenerative diseases // Drug discovery today. 2010. Vol. 15. N. 23–24. P. 985–990.
  24. Miller C.T., Freiwald W.A., Leopold D.A. et al. Marmosets: a neuroscientific model of human social behavior // Neuron. 2016. Vol. 90. N. 2. P. 219–233. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.03.018.
  25. Mitchell J.F., Leopold D.A. The marmoset monkey as a model for visual neuroscience // Neuroscience research. 2015. Vol. 93. P. 20–46. DOI: 10.1016/j.neures.2015.01.008.
  26. Power M.L., Ross C.N., Schulkin J. et al. Metabolic consequences of the early onset of obesity in common marmoset monkeys // Obesity. 2013. Vol. 21. N. 12. P. E592–E598.
  27. Ross C.N., Power M.L., Artavia J.M. et al. Relation of food intake behaviors and obesity development in young common marmoset monkeys // Obesity. 2013. Vol. 21. N. 9. P. 1891–1899.
  28. Wachtman L.M., Kramer J.A., Miller A.D. et al. Differential contribution of dietary fat and monosaccharide to meta­bolic syndrome in the common marmoset (Callithrix jacchus) // Obesity. 2011. Vol. 19. N. 6. P. 1145–1156.
  29. Aravalli R.N., Steer C.J. Utility of common marmoset (Callithrix jacchus) embryonic stem cells in liver disease modeling, tissue engineering and drug metabolism // Genes. 2020. Vol. 11. N. 7. P. 729.
  30. Мирошников М.В., Султанова К.Т., Макарова М.Н. и др. Сравнительный обзор активности ферментов системы цитохрома P450 человека и лабораторных животных. Прогностическая ценность доклинических моделей in vivo // Трансляционная медицина. 2022. Т. 9. № 5. С. 44–77. [Miroshnikov M.V., Sultanova K.T., Makarova M.N. et al. Sravnitel’nyj obzor aktivnosti fermentov sistemy citohroma P450 cheloveka i laboratornyh zhivotnyh. Prognosticheskaya cennost’ doklinicheskih modelej in vivo // Translyacionnaya medicina. 2022. Vol. 9. N. 5. P. 44–77. (In Russ.)].
  31. Мирошников М.В., Султанова К.Т., Ковалева М.А. и др. Вариабельность биохимических показателей крови и установление референтных интервалов в доклинических исследованиях. Сообщение 6: яванские макаки // Лабораторные животные для научных исследований. 2022. № 2. С. 14–25. [Miroshnikov M.V., Sultanova K.T., Kovaleva M.A. et al Variabel’nost’ biohimicheskih pokazatelej krovi i ustanovlenie referentnyh intervalov v doklinicheskih issledovaniyah. Soobshchenie 6: yavanskie makaki // Laboratornye zhivotnye dlya nauchnyh issledovanij. 2022. N. 2. P. 14–25. (In Russ.)].
  32. Васютина М.Л., Галагудза М.М., Гущин Я.А. и др. Референтные интервалы. Показатели нормы у лабораторных животных // Консультант GLP-Planet 2022. Мнение фармацевтической отрасли. 2022. С. 72–95. [M.L. Vasyutina, M.M. Galagudza, YA.A. Gushchin et al. Referentnye intervaly. Pokazateli normy u laboratornyh zhivotnyh // Konsul’tant GLP-Planet 2022. Mnenie farmacevticheskoj otrasli. 2022. P. 72–95. (In Russ.)].
  33. Gariglio A.C.R.S., Boere V., Malukiewicz J. et al. Hematology and blood chemistry reference values of free­ranging Callithrix geoffroyi in Urban environment in Espírito Santo state, Brazil // Journal of Medical Primato­logy. 2021. Vol. 50. N. 3. P. 157–163.
  34. McNees D.W., Lewis R.W., Ponzio B.J. et al. Blood chemi­stry of the common marmoset (Callithrix jacchus) maintained in an indoor-outdoor environment: Primate comparisons // Primates. 1984. Vol. 25. N. 1. P. 103–109.
  35. Omatsu T., Moi M.L., Takasaki T. et al. Changes in hematological and serum biochemical parameters in common marmosets (Callithrix jacchus) after inoculation with dengue virus // Journal of Medical Primatology. 2012. Vol. 41. N. 5. P. 289–296.
  36. Kuehnel F., Grohmann J., Buchwald U. et al. Parameters of haematology, clinical chemistry and lipid metabolism in the common marmoset and alterations under stress conditions // Journal of Medical Primatology. 2012. Vol. 41. N. 4. P. 241–250.
  37. Silva I.D.O., Silva F.D.F.R.D., Fuzessy L.F. et al. Hemato­logy and blood biochemistry in wild hybrid marmosets from the Atlantic Forest, Brazil // Ciência Rural. 2014. Vol. 44. P. 1596–1602.
  38. Yarbrough L.W., Tollett J.L., Montrey R.D. et al. Serum biochemical, hematological and body measurement data for common marmosets (Callithrix jacchus jacchus) // Laboratory animal science. 1984. Vol. 34. N. 3. P. 276–280.
  39. Лившиц В.М., Сидельникова В.И. Биохимические анализы в клинике: справ.-3-е изд. 2011. [Livshits V.M., Sidel’nikova V.I. Biokhimicheskie analizy v klinike: sprav.-3-e izd. 2011. (In Russ.)].
  40. Ингерлейб М.Б. Медицинские анализы. Самый полный современный справочник / М.Б. Ингерлейб. Москва: Изд-во АСТ, 2015. 416 с. [Ingerleib M.B. Medi­tsinskie analizy. Samyi polnyi sovremennyi spravochnik / M.B. Ingerleib. Moskva: Izd-vo AST, 2015. 416 p. (In Russ.)].
  41. Möhr J.R. et al. Enzymology of experimental liver di­sease in marmoset monkeys // Enzyme. 1971. Vol. 12. P. 99–116.
  42. Kramer R., Burns M. Normal clinical and biological parameters of the common marmoset (Callithrix jacchus) // The Common Marmoset in Captivity and Biomedical Research. Academic Press, 2019. P. 93–107.
  43. Tardif S.D., Power M.L., Ross C.N. et al. Characterization of obese phenotypes in a small nonhuman primate, the common marmoset (Callithrix jacchus) // Obesity. 2009. Vol. 17. N. 8. P. 1499–1505.
  44. Tardif S.D. et al. Body mass growth in common marmosets: toward a model of pediatric obesity // American journal of physical anthropology. 2013. Vol. 150. N. 1. P. 21–28.
  45. Yamada N., Sato J., Kanno T. et al. Morphological study of progressive glomerulonephropathy in common marmosets (Callithrix jacchus) // Toxicologic pathology. 2013. Vol. 41. N. 8. P. 1106–1115.
Received: 2023-08-15
Reviewed: 2023-10-03
Accepted for publication: 2023-12-04

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»