DOI: https://doi.org/10.1007/s00580-025-03642-5
تاريخ النشر: 2025-02-06
المؤلف: Elisa Passini وآخرون
الموضوع الرئيسي: اختبار الحيوانات والبدائل
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة دور تحليل البول في دراسات السموم التي تشمل أنواعًا مختلفة، بما في ذلك الجرذان، والكلاب، والخنازير الصغيرة، والرئيسيات غير البشرية. بينما يُعتبر تحليل البول ممارسة شائعة لأغراض تنظيمية وغير تنظيمية، فإنه يثير مخاوف تتعلق برفاهية الحيوانات بسبب الحاجة إلى الإسكان الفردي والقسطرة. يتم التساؤل عن فائدة تحليل البول في تقييمات السلامة، حيث يمكن أن تكون جودة بياناته غير متسقة وقد توفر التقييمات البديلة، مثل علم الأمراض النسيجي للكلى، رؤى أكثر موثوقية.
تلخص المقالة النتائج المستخلصة من ورشة عمل تم تنظيمها بالتعاون بين المركز الوطني البريطاني لاستبدال وتحسين وتقليل استخدام الحيوانات في البحث (NC3Rs) وجمعية علم الأمراض السريرية المقارنة (ACCP) في أكتوبر 2023. تبرز الإمكانية لتحسين ممارسات تحليل البول في تطوير المنتجات الصيدلانية والزراعية. تشمل التوصيات إجراء تحليل البول بشكل انتقائي بدلاً من جميع دراسات الجرعات المتكررة، واستخدام نوع واحد عندما يكون ذلك ممكنًا، وتقليل مدة جمع البول والإسكان الفردي. الخطوة الأولية المقترحة هي جمع الأدلة حول أهمية تحليل البول في دراسات السموم وتأثيره على اتخاذ القرار، ربما من خلال مبادرة لمشاركة البيانات التي تعرض حالات كان يمكن فيها الاستغناء عن تحليل البول دون التأثير على نتائج الدراسة.
مقدمة
تحدد مقدمة ورقة البحث الإطار للدراسة من خلال توضيح أهمية الموضوع والأسئلة البحثية المحددة التي تم تناولها. تبرز الفجوات الموجودة في الأدبيات والحاجة إلى مزيد من التحقيق. يؤكد المؤلفون على أهمية عملهم في تعزيز الفهم في هذا المجال، لا سيما فيما يتعلق بالأطر النظرية الرئيسية والتطبيقات العملية.
بالإضافة إلى ذلك، تقدم المقدمة نظرة عامة على المنهجية المستخدمة في الدراسة، موضحة كيف تهدف إلى المساهمة في الجسم المعرفي القائم. كما يذكر المؤلفون بإيجاز النتائج المتوقعة وتأثيراتها المحتملة على البحث والممارسة المستقبلية. بشكل عام، تؤسس المقدمة مبررًا واضحًا للدراسة وتضعها ضمن الخطاب الأكاديمي الأوسع.
الطرق
تحدد هذه الفقرة طرقًا مختلفة لجمع البول من كل من الأنواع القارضة وغير القارضة في دراسات السموم، مع التأكيد على أهمية رفاهية الحيوانات خلال هذه الإجراءات. يتضمن تحليل البول عادةً معايير مثل الألبومين، والكالسيوم، والكلوريد، والكرياتينين، والفوسفات، والبوتاسيوم، والبروتين الكلي، واليوريا الصوديومية، إلى جانب الفحص المجهري لرواسب البول بحثًا عن البلورات، والحطام، والمكونات الخلوية. يُستخدم الإسكان الفردي في أقفاص الأيض عادةً لجمع بيانات دقيقة، لكن هذه الممارسة تثير مخاوف رفاهية كبيرة، بما في ذلك خطر قرحات الضغط الناتجة عن الأرضيات الشبكية، والحركة المقيدة بسبب المساحات الضيقة، والإجهاد المحتمل الناتج عن الصيام وحرمان الماء لمنع تلوث العينات.
لتخفيف هذه القضايا المتعلقة بالرفاهية، يقترح النص عدة تحسينات، مثل استخدام منصات راحة من البولي كربونات لتعزيز الراحة، والالتزام بالإرشادات الخاصة بمتطلبات المساحة الدنيا، واستخدام أقفاص أيض مخصصة تسمح بالوصول الحر إلى الماء. تتضمن بروتوكولات جمع البول عادةً عدة مناسبات أخذ عينات طوال الدراسة، مما قد يسبب إجهادًا للحيوانات. ومع ذلك، تهدف تنفيذ هذه التحسينات إلى تحقيق توازن بين الحاجة لجمع بيانات دقيقة ومعاملة أخلاقية للحيوانات المعنية.
المناقشة
تسلط فقرة المناقشة في ورقة البحث الضوء على التعقيدات والممارسات المتطورة المحيطة بتحليل البول في سياق تطوير الأدوية والتقييمات التنظيمية. تؤكد على الدور الحاسم للكلى في العمليات الفسيولوجية والتحديات التي تطرحها إصابة الكلى الناتجة عن الأدوية (DIKI)، والتي تظل عاملًا مهمًا في استبعاد مرشحي الأدوية. على الرغم من انخفاض حدوث السمية الكلوية في الدراسات قبل السريرية – المقدرة بين 5% إلى 9% – فإن تحليل البول هو عنصر قياسي في لوحات علم الأمراض السريرية في دراسات السمية، حيث يوفر رؤى حول وظيفة الكلى وحالة الترطيب. ومع ذلك، تشير الورقة إلى أن العلامات التقليدية مثل الكرياتينين في المصل واليوريا النيتروجينية في الدم (BUN) غالبًا ما تكون مؤشرات متأخرة لإصابة الكلى، مما يستدعي الحاجة إلى علامات حيوية بولية أكثر حساسية.
تشير النتائج من دراسات حالة مختلفة تم تقديمها في ورشة عمل إلى أنه بينما يمكن أن يتوافق تحليل البول مع علم الأمراض النسيجي الكلوي، فإن استخدامه الروتيني في دراسات الممارسات الجيدة للمختبر (GLP) قد لا يضيف دائمًا قيمة كبيرة. على سبيل المثال، أظهرت مراجعة لـ 130 مرشح دواء صغير الجزيء أن التغيرات النسيجية الكلوية لوحظت في 24% من الدراسات القارضة، بينما كانت نتائج تحليل البول موجودة في 28% فقط من هذه الحالات، وغالبًا ما تفتقر إلى الارتباط بالنتائج النسيجية. توصي ورشة العمل بأن يتم تضمين تحليل البول على أساس كل حالة على حدة، مبررًا بالأسس العلمية والمساهمات المحتملة في تقييمات السلامة، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا تحسينات رفاهية الحيوانات. تختتم الورقة بأن دمج علامات حيوية جديدة، لا سيما تلك التي تم التحقق من صحتها للاستخدام السريري، يمكن أن يعزز فائدة تحليل البول في كل من دراسات السموم واكتشاف الأدوية.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00580-025-03642-5
Publication Date: 2025-02-06
Author(s): Elisa Passini et al.
Primary Topic: Animal testing and alternatives
Overview
The section discusses the role of urinalysis in toxicology studies involving various species, including rats, dogs, minipigs, and non-human primates. While urinalysis is a common practice for both regulatory and non-regulatory purposes, it raises animal welfare concerns due to the need for individual housing and catheterization. The utility of urinalysis in safety evaluations is questioned, as its data quality can be inconsistent and alternative assessments, such as kidney histopathology, may yield more reliable insights.
The article summarizes findings from a workshop co-organized by the UK National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research (NC3Rs) and the Association for Comparative Clinical Pathology (ACCP) in October 2023. It highlights the potential for refining urinalysis practices in pharmaceutical and agrochemical product development. Recommendations include conducting urinalysis selectively rather than in all repeat-dose studies, utilizing a single species when feasible, and reducing the duration of urine collection and individual housing. A proposed initial step is to gather evidence on the significance of urinalysis in toxicology studies and its influence on decision-making, potentially through a data-sharing initiative that showcases instances where urinalysis could have been omitted without affecting study outcomes.
Introduction
The introduction of the research paper sets the stage for the study by outlining the significance of the topic and the specific research questions addressed. It highlights the existing gaps in the literature and the need for further investigation. The authors emphasize the relevance of their work in advancing understanding within the field, particularly in relation to key theoretical frameworks and practical applications.
Additionally, the introduction provides an overview of the methodology employed in the study, indicating how it aims to contribute to the existing body of knowledge. The authors also briefly mention the anticipated outcomes and their potential implications for future research and practice. Overall, the introduction establishes a clear rationale for the study and positions it within the broader academic discourse.
Methods
The section outlines various methods for urine collection from both rodent and non-rodent species in toxicology studies, emphasizing the importance of animal welfare during these procedures. Urine analysis typically includes parameters such as albumin, calcium, chloride, creatinine, phosphate, potassium, total protein, and sodium urea, alongside microscopic examination of urine sediment for crystals, debris, and cellular components. Individual housing in metabolism cages is commonly employed to gather precise data, but this practice raises significant welfare concerns, including the risk of pressure sores from grid floors, restricted movement due to confined spaces, and potential stress from fasting and water deprivation to prevent sample contamination.
To mitigate these welfare issues, the text suggests several refinements, such as using polycarbonate resting platforms to enhance comfort, adhering to guidelines for minimum space requirements, and employing customized metabolic cages that allow ad libitum access to water. Urine collection protocols typically involve multiple sampling occasions throughout a study, which can induce stress in animals. However, the implementation of these refinements aims to balance the need for accurate data collection with the ethical treatment of the animals involved.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the complexities and evolving practices surrounding urinalysis in the context of drug development and regulatory assessments. It emphasizes the kidney’s critical role in physiological processes and the challenges posed by drug-induced kidney injury (DIKI), which remains a significant factor in drug candidate attrition. Despite the low incidence of renal toxicities in preclinical studies—estimated at 5% to 9%—urinalysis is a standard component of clinical pathology panels in toxicity studies, providing insights into renal function and hydration status. However, the paper notes that traditional markers such as serum creatinine and blood urea nitrogen (BUN) are often late indicators of renal injury, prompting the need for more sensitive urinary biomarkers.
The findings from various case studies presented at a workshop indicate that while urinalysis can correlate with renal histopathology, its routine use in Good Laboratory Practice (GLP) studies may not always add significant value. For instance, a review of 130 small-molecule drug candidates revealed that kidney histopathological changes were observed in 24% of rodent studies, while urinalysis findings were present in only 28% of these cases, often lacking correlation with histopathological results. Recommendations from the workshop suggest that urinalysis should be included on a case-by-case basis, justified by scientific rationale and potential contributions to safety evaluations, while also considering animal welfare refinements. The paper concludes that the integration of novel biomarkers, particularly those validated for clinical use, could enhance the utility of urinalysis in both toxicology studies and drug discovery.