In Vivo Evaluation of a Polyethylene Glycol-Based Cryoprotectant during Cold Stress in a Rat Model

Abstract

Cold stress is an environmental factor that impacts the viability of animals and humans. This study aimed to determine the effectiveness of a cryoprotectant based on polyethylene glycol in reducing cold stress in laboratory rats. For the experiment, 30 outbred Wistar rats (5 weeks) with an average body weight of 55.1 ± 5.3 g were used. Three groups of animals were formed (10 rats per group). The first group served as a positive control, kept at a room temperature of +18 – +20 °С and received 0.1 ml of 0.9% NaCl solution. The second group, the negative control, was kept in critically low temperatures (+2–+4°С) and administered 0.1 ml of 0.9% NaCl solution per experimental animal. Rats of the third group were subjected to cold stress and received 0.1 ml of the experimental preparation. Cold stress in laboratory rats was created using a cooling thermostat. Observation for 14 days included monitoring the dynamics of changes in the live weight of animals (before the start of the experiment and on days 7 and 14 of the observation) as well as biochemical and haematological blood indicators. Fecal samples were collected from the rectum to determine the qualitative and quantitative state of the intestinal microbiota. The survival level of animals that received the experimental drug within fourteen days was 80.0%, compared to only 40% in the untreated group. When using the experimental drug in laboratory animals, an increase in body weight was noted. The number of full-fledged Escherichia coli in rats that received the drug was 3.4 times higher than the indicator of the group of animals that was kept at a critically low temperature without the drug. The prolonged low temperature in control rats had a negative effect on the animal's body as evidenced by increased leukocyte counts and ALT levels, as well as decreased ALT/AST ratio and total bilirubin. The use of an experimental polyethylene glycol-based preparation had a positive effect on the weight of rats, blood parameters, and intestinal microbiota of rats under cold stress. Холодовий стрес – це фактор навколишнього середовища, який впливає на життєздатність тварин і людини. Метою цього дослідження було визначити ефективність кріопротектора на основі поліетиленгліколю у зниженні холодового стресу у лабораторних щурів. Для експерименту було використано 30 безпородних щурів Вістар (5 тижнів) із середньою масою тіла 55,1 ± 5,3 г. Було сформовано три групи тварин (по 10 щурів у кожній групі). Перша група слугувала позитивним контролем, утримувалася при кімнатній температурі +18–+20 °С та отримувала 0,1 мл 0,9% розчину NaCl. Друга група, негативний контроль, утримувалася при критично низьких температурах (+2–+4 °С) та отримувала 0,1 мл 0,9% розчину NaCl на кожну експериментальну тварину. Щури третьої групи піддавалися холодовому стресу та отримували 0,1 мл експериментального препарату. Холодовий стрес у лабораторних щурів створювали за допомогою охолоджувального термостата. Спостереження протягом 14 днів включало моніторинг динаміки змін живої маси тварин (до початку експерименту, а також на 7 та 14 дні спостереження), а також біохімічних та гематологічних показників крові. Зразки калу збирали з прямої кишки для визначення якісного та кількісного стану кишкової мікробіоти. Рівень виживання тварин, які отримували експериментальний препарат протягом чотирнадцяти днів, становив 80,0%, порівняно з лише 40% у нелікованій групі . При використанні експериментального препарату у лабораторних тварин відзначалося збільшення маси тіла. Кількість повноцінних кишкових паличок у щурів, які отримували препарат, була в 3,4 рази вищою за показник групи тварин, яку утримували при критично низькій температурі без препарату. Тривала низька температура у контрольних щурів негативно впливала на організм тварин , про що свідчило збільшення кількості лейкоцитів та рівня АЛТ, а також зниження співвідношення АЛТ/АСТ та загального білірубіну. Використання експериментального препарату на основі поліетиленгліколю позитивно вплинуло на вагу щурів, показники крові та кишкову мікробіоту щурів за умов холодового стресу.