マウスのストレスを軽減する取り扱い技術
Summary
本論文では、不安のような行動を軽減してルーチン処理を容易にする3Dハンドリング技術であるマウスの取り扱い技術について述べ、既存の2つの関連技術(トンネルおよびテールハンドリング)の詳細を提示する。
Abstract
実験動物は、科学者や動物のケア提供者によって複数の操作を受けます。このストレスは、動物の幸福に深い影響を与えることができ、また、不安対策などの実験変数の交核要因となり得る。長年にわたり、取り扱い関連のストレスを最小限に抑える取り扱い技術は、ラットに特に焦点を当てて開発され、マウスにはほとんど注意を払っていません。しかし、マウスはハンドリング技術を用いて操作に慣れることができることを示している。マウスの取り扱いを習慣化することで、ストレスを軽減し、日常的な取り扱いを容易にし、動物の幸福度を向上させ、データの変動性を低下させ、実験信頼性を向上させます。取り扱いの有益な効果にもかかわらず、特にストレスの多いテールピックアップアプローチは依然として広く使用されています。本論文では、人間の相互作用中に動物が経験するストレスを最小限に抑えることを目的として、新たに開発されたマウス処理技術の詳細な説明とデモンストレーションを提供する。この手動技術は3日間(3Dハンドリング技術)にわたって行われ、実験者に慣れる動物の能力に焦点を当てています。本研究は、(ポリカーボネートトンネルを用いた)トンネル処理技術とテールピックアップ技術の効果も示している。具体的に研究されているのは、行動検査(上昇プラス迷路およびノベルティ抑制給餌)、実験者との自発的相互作用および生理学的測定(コルチコステロンレベル)を用いた、不安様行動への影響である。3Dハンドリング技術とトンネル処理技術は、不安のような型を減少させた。最初の実験では、生後6ヶ月の雄マウスを用いて、3Dハンドリング技術は実験者の相互作用を有意に改善した。2番目の実験では、生後2.5ヶ月の女性を用いて、コルチコステロンレベルを低下させた。そのため、3D 処理は、実験者との対話が必要または好ましい場合や、実験中にトンネル処理ができない場合に役立ちます。
Introduction
マウスおよびラットは、内分泌、生理学的、薬理学的または行動学的研究2を含む複数の目的のための前臨床試験1、2に不可欠な資産である。動物を含む研究の増加から、人間の相互作用を含む制御されていない環境変数が生物医学研究3、4、5における様々な成果に影響を与えることが生じた。これは、実験や研究所4、5で観察される大きな変動性を担い、動物研究において大きな注意点を示しています。
環境ストレッサーの影響を抑え、人間との相互作用に対する反応性を低減することを目的として、さまざまなアプローチが実施されています。例えば、環境ストレスの影響を抑えるために、住宅条件や自動住宅システム6、7の標準化が実験室全体で実施されています。人間との相互作用に関しては、動物の扱いや運搬に一般的に使用されるアプローチは、動物の不快感やストレスをほとんど考慮していなかった。例えば、尾で動物を拾うか、鉗子8を使用すると、ベースライン不安9、10、11が増加し、探査9、12を減少させ、研究13、14の中および全体の個人間変動に大きく寄与する。その結果、マウスやラットに適用可能なカップハンドリング技術など、他のアプローチが開発された。このアプローチでは、動物はケージから「カップ」され、実験者が手でカップ9、10、11を形成します。尾の取り扱いに対するもう一つの有用な代替手段は、マウス9、10、15を移すポリカーボネートトンネルの使用を含む。この方法により、マウスと実験者の直接的な相互作用が排除されます。カップとトンネルの両方のアプローチは、不安のような行動を減らす効果を示し、尾のピックアップ/テールハンドリング9、10などの回避的な取り扱い技術によって誇張することができる実験者の恐怖を軽減する。
したがって、証拠の増加は、個人9,11,及び動物福祉の改善に対する適切なマウス処理の有用性を示す。ただし、上記の手法は依然として制限に直面しています。カップハンドリング技術は、10日間(2週間10回のセッション)から15週間17までのスケジュールで実施されており、これは施設スタッフと実験者にとってかなりの時間です。さらに、カップハンドリングの有効性は、ひずみ9およびオープンハンドでの従来のカップ処理によって異なり、ナイーブマウスまたは特にびくびくした株が手9,18からジャンプすることにつながる可能性がある。トンネル処理の結果、より一貫性が高く、一般的に迅速に19が得られます。トンネルはホームケージの濃縮としても使用されます。彼らは動物が迅速に取り扱うことを習慣化し、豊かさの付加的な利点を提供するのを助ける。しかし、トンネル処理には、装置間で動物を移送する際に制限があります。興味深いことに、ハーストとウェスト9、ヘンダーソンら20は、穏やかで短い手動処理を使用してトンネルから装置に動物を移しても、その表現型に影響を与えないことを実証した。
既存の方法に代わるものを提供し、短期間での慣用化を短期間で行うため、カップハンドリング技術を拡張する新しい技術を紹介し、特に設備を必要としない。このアプローチでは、マイルストーンを使用して、マウスがハンドリングプロセスで持っている快適さのレベルを測定します。これは、マウスの反応性とストレスの低下(行動およびホルモンレベル)での有効性を示し、日常的な取り扱いを促進し、動物間の変動を減らすことに寄与する。この技術の詳細は、ここで提供され、不安様行動の低減、実験者との相互作用の改善、末梢ストレスホルモン(コルチコステロン)放出の制限におけるその有効性は、トンネル処理(陽性対照)および尾処理技術(陰性対照)と比較して、2つの別々の研究(雄マウスと女性マウス)で実証されている。
Protocol
Representative Results
Discussion
この研究と方法の開発は、マウスの取り扱い技術は依然として科学界によって見落とされており、実験前に動物のストレスや反応性を軽減するための習慣や取り扱い技術を実装することに消極的であるという観察に基づいています。時間の約束を表しながら、動物の取り扱いは、実施される実験の成功に寄与する可能性のある動物に有益な効果を提供し、データ変動性または動物の過剰反応?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、この作業を支援してくれたCAMHの動物ケア委員会と、手順の有用性に関する広範なフィードバックを提供したCAMHの動物介護者に感謝し、説明された実験の実行を動機づけ、他のユーザーのための詳細なプロトコルを提出する。この作品は、TPに授与されたCAMHブレイクスルーチャレンジとCAMHからの内部資金によって資金提供された部分でした。
Materials
| 23 G x 1 in. BD PrecisionGlide general use sterile hypodermic needle. Regular wall type and regular bevel. | BD | 2546-CABD305145 | Needles for Blood collection |
| BD Vacutainer® Venous Blood Collection EDTA Tubes with Lavender BD Hemogard™ closure, 2.0ml (13x75mm), 100/pk | BD | 367841 | EDTA Coated tubes for blood collection |
| Bed’o cobs ¼” Corn cob laboratory animal bedding | Bed-O-Cobs | BEDO1/4 | Novel bedding for novelty suppressed feeding |
| Centrifuge | Eppendorf | Centrifuge 5424 R | For centrifugation of blood. |
| Corticosterone ELISA Kit | Arbor Assays | K003-H1W | |
| Digital Camera | Panasonic | HC-V770 | Camera to record EPM/Experimenter interactions |
| Elevated Plus Maze | Home Made | n/a | Custom Maze made of four black Plexiglas arms (two open arms (29cm long by 7 cm wide) and two enclosed arms (29 cm long x7 cm wide with 16 cm tall walls)) that form a cross shape with the two open arms opposite to each other held 55 cm above the floor |
| Ethanol | Medstore House Brand | 39753-P016-EA95 | Dilute to 70% with Distilled water, for cleaning |
| Ethovision XT 15 | Noldus | n/a | Automated animal tracking software |
| Laboratory Rodent Diet | LabDiet | Rodent Diet 5001 | Standard Rodent diet |
| Memory Card | Kingstone Technology | SDA3/64GB | For video recording and file transfer |
| Novelty Suppressed Feeding Chamber | Home Made | n/a | Custom test plexiglass test chamber with clear floors and walls 62cm long, by 31cm wide by 40cm tall . |
| Parlycarbonate tubes | Home Made | n/a | 13 cm in length and 5cm in diameter |
| Purina Yesterday’s news recycled newspaper bedding | Purina | n/a | Standard Bedding |
| Spectrophotometer | Biotek | Epoch Microplate Reader |
Referências
- Deacon, R. M. Housing, husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nature Protocols. 1 (2), 936 (2006).
- Bryda, E. C. The Mighty Mouse: the impact of rodents on advances in biomedical research. Missouri Medicine. 110 (3), 207-211 (2013).
- Martic-Kehl, M., Ametamey, S., Alf, M., Schubiger, P., Honer, M. Impact of inherent variability and experimental parameters on the reliability of small animal PET data. EJNMMI Research. 2 (1), 26 (2012).
- Howard, B. R. Control of Variability. ILAR Journal. 43 (4), 194-201 (2002).
- Toth, L. A. The influence of the cage environment on rodent physiology and behavior: Implications for reproducibility of pre-clinical rodent research. Experimental Neurology. 270, 72-77 (2015).
- Golini, E., et al. A Non-invasive Digital Biomarker for the Detection of Rest Disturbances in the SOD1G93A Mouse Model of ALS. Frontiers in Neuroscience. 14 (896), (2020).
- Singh, S., Bermudez-Contreras, E., Nazari, M., Sutherland, R. J., Mohajerani, M. H. Low-cost solution for rodent home-cage behaviour monitoring. PLoS One. 14 (8), 0220751 (2019).
- Stewart, K., Schroeder, V. A. Rodent Handling and Restraint Techniques. Journal of Visualized Experiments. , (2021).
- Hurst, J. L., West, R. S. Taming anxiety in laboratory mice. Nature Methods. 7 (10), 825-826 (2010).
- Gouveia, K., Hurst, J. L. Improving the practicality of using non-aversive handling methods to reduce background stress and anxiety in laboratory mice. Scientific Reports. 9 (1), 20305 (2019).
- Gouveia, K., Hurst, J. L. Optimising reliability of mouse performance in behavioural testing: the major role of non-aversive handling. Scientific Reports. 7, 44999 (2017).
- Ghosal, S., et al. Mouse handling limits the impact of stress on metabolic endpoints. Physiology & Behavior. 150, 31-37 (2015).
- Wahlsten, D., et al. Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction. Journal of Neurobiology. 54 (1), 283-311 (2003).
- Nature Neuroscience. Troublesome variability in mouse studies. Nature Neuroscience. 12 (9), 1075 (2009).
- Sensini, F., et al. The impact of handling technique and handling frequency on laboratory mouse welfare is sex-specific. Scientific Reports. 10 (1), 17281 (2020).
- Ghosal, S., et al. Mouse handling limits the impact of stress on metabolic endpoints. Physiology & Behavior. 150, 31-37 (2015).
- Novak, J., Bailoo, J. D., Melotti, L., Rommen, J., Würbel, H. An Exploration Based Cognitive Bias Test for Mice: Effects of Handling Method and Stereotypic Behaviour. PLoS One. 10 (7), 0130718 (2015).
- Gouveia, K., Waters, J., Hurst, J. L. Mouse Handling Tutorial. NC3Rs. , (2016).
- Gouveia, K., Hurst, J. L. Reducing Mouse Anxiety during Handling: Effect of Experience with Handling Tunnels. PLoS One. 8 (6), 66401 (2013).
- Henderson, L. J., Smulders, T. V., Roughan, J. V. Identifying obstacles preventing the uptake of tunnel handling methods for laboratory mice: An international thematic survey. PLoS One. 15 (4), 0231454 (2020).
- Percie Du Sert, N., et al. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. PLOS Biology. 18 (7), 3000410 (2020).
- Golde, W. T., Gollobin, P., Rodriguez, L. L. A rapid, simple, and humane method for submandibular bleeding of mice using a lancet. Lab Animal. 34 (9), 39-43 (2005).
- Guilloux, J. P., Seney, M., Edgar, N., Sibille, E. Integrated behavioral z-scoring increases the sensitivity and reliability of behavioral phenotyping in mice: relevance to emotionality and sex. Journal of Neuroscience Methods. 197 (1), 21-31 (2011).
- LaFollette, M. R., et al. Laboratory Animal Welfare Meets Human Welfare: A Cross-Sectional Study of Professional Quality of Life, Including Compassion Fatigue in Laboratory Animal Personnel. Frontiers in Veterinary Science. 7 (114), (2020).
- Sorge, R. E., et al. Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nature Methods. 11 (6), 629-632 (2014).
- Bailoo, J. D., et al. Effects of Cage Enrichment on Behavior, Welfare and Outcome Variability in Female Mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 12, (2018).
- Spangenberg, E. M., Keeling, L. J. Assessing the welfare of laboratory mice in their home environment using animal-based measures – a benchmarking tool. Laboratory Animals. 50 (1), 30-38 (2016).
- Theil, J. H., et al. The epidemiology of fighting in group-housed laboratory mice. Scientific Reports. 10 (1), 16649 (2020).
- Weber, E. M., Dallaire, J. A., Gaskill, B. N., Pritchett-Corning, K. R., Garner, J. P. Aggression in group-housed laboratory mice: why can’t we solve the problem. Lab Animal. 46 (4), 157-161 (2017).
- Cloutier, S., Baker, C., Wahl, K., Panksepp, J., Newberry, R. C. Playful handling as social enrichment for individually- and group-housed laboratory rats. Applied Animal Behaviour Science. 143 (2), 85-95 (2013).
- Panksepp, J., Burgdorf, J. 50-kHz chirping (laughter?) in response to conditioned and unconditioned tickle-induced reward in rats: effects of social housing and genetic variables. Behavioural Brain Research. 115 (1), 25-38 (2000).
