הערכה שיטתית של רווחה בעכברים להליכי באמצעות הרדמה כללית
Summary
פיתחנו פרוטוקול כדי להעריך רווחה בעכברים במהלך הליכי באמצעות הרדמה כללית. סדרה של פרמטרים התנהגותית המציינת רמות של רווחה וכן glucocorticoid מטבוליטים נותחו. הפרוטוקול יכול לשמש כסיוע כללי כדי להעריך את מידת חומרת בצורה מדעית, מהחי.
Abstract
תוך שמירה 3R עקרון (החלפת, צמצום, עידון) שפותחה על ידי ראסל ברץ, המחקר המדעי יש להשתמש חלופות לניסויים בבעלי חיים במידת האפשר. כאשר אין כל חלופה לניסויים בבעלי-חיים, המספר הכולל של חיות מעבדה המשמש צריך להיות מינימום צריכה להשיג נתונים יקרי ערך. יתר על כן, צריך להיות מיושם באמצעים המתאימים עידון כדי למזער את הכאב, הסבל, מצוקה ליווי בהליך ניסיוני. קטגוריות המשמשות לסיווג מידת כאב, סבל ומצוקה הם ללא שחזור, קלה, מתונה או חמורה (להנחיית האיחוד האירופי 2010/63). כדי לקבוע אילו קטגוריות, להחיל במקרים בודדים, חשוב להשתמש בכלים מבחינה מדעית.
פרוטוקול היטב-being-ההערכה המובאת כאן מיועד הליכים שבמהלכה משמש הרדמה כללית. הפרוטוקול מתמקד הביתה כלוב התנהגויות פעילות, סולם גרימיס העכבר ו יוקרה כגון ומחילות הקן בונים התנהגות כמו אינדיקטורים של רווחה. היא משתמשת גם הפרדיגמה גישוש חינם להתנהגות הקשורות חרדת תכונה. מטבוליטים corticosterone צואה כמו אינדיקטורים כהתקפת נמדדים על התקופה שלאחר הרדמה 24 שעות ביממה.
הפרוטוקול מספק מידע מדעי מוצק על מצבם של עכברים בעקבות הרדמה כללית. בשל פשטותו, הפרוטוקול יכול בקלות להיות מותאם, משולב במחקר המתוכנן. אמנם הוא אינו מספק סולם לסיווג מצוקה בקטגוריות בהתאם להנחיית האיחוד האירופי 2010/63, זה יכול לעזור לחוקרים להעריך את מידת החומרה של הליך שימוש בנתונים מבחינה מדעית. הוא מספק דרך לשפר את ההערכה של רווחה בצורה מדעית, מהחי.
Introduction
האיחוד האירופי דירקטיבה 2010/631 קובע כי העיקרון 3R (החלפת, הפחתה, עידון) שפותחה על ידי ראסל ו ברץ2 הוא להיות מיושם בכל פעם ניסויים בבעלי חיים הכרחי. מטרתה העיקרית של ההנחיה של האיחוד האירופי כדי לשלב את כל ניסויים בבעלי חיים, אבל ההנחיה מודה, לעת עתה, ניסויים בבעלי חיים יש עדיין צורך לערוך מחקר שיכול להגן על בריאות האדם ושל בעלי החיים. לפיכך, אם ניסוי בבעלי חיים לא יכול להיות מוחלף על ידי כל שיטה חלופית, רק את המספר המינימלי של חיות מעבדה היא לשמש כדי להשיג תוצאות אמינות. בנוסף, הסכום של כאב, סבל ומצוקה המלווה בצרות צריך להיות ממוזער באמצעות אמצעים עידון המתאים. האיחוד האירופי דירקטיבה 2010/63 קובע כי חומרת הליך חייב להיות פרוספקטיבי מסווגים ללא שחזור, קלה, מתונה או חמורה1. כמו סיווג חומרת הוחלט על בסיס מקרה מקרה חשוב יש כלי מבחינה מדעית כדי להעריך את חומרת הליך נתון.
גליונות ניקוד כפי שהוצע על ידי מורטון ו גריפית3 הן כלי חיוני באיתור כל לחריגות מצב נורמלי, כולל השפעות שליליות על רווחה4. גליונות ניקוד משמשות לקביעת retrospectively כאב, סבל, ואת המצוקה הנגרמת על ידי ניסוי ולהתמקד השינויים גלויים במצב הפיזי לחיה הבודדת (למשל, משקל הגוף, פרווה, בהליכה). למרות, נספח השמיני של להנחיית האיחוד האירופי 2010/63 מספק דוגמאות של כל קטגוריית חומרה, החוקרים עדיין חוסר כלים להעריך את מידת החומרה של הליך נתון באמצעות מדעית מבוססת נתונים.
בהעדר אינדיקטורים מציג שלילית רווחתם היא לא הדרך היחידה כדי לקבוע את המצב של החיה; הנוכחות של אינדיקטורים הצבעה על רווחה חיובי הוא גם חשוב5,–6,–7,–8. לדוגמה, חיות להציג יוקרה התנהגויות כמו ומחילות, מקננים בניין התנהגות רק כאשר מתקיימים כל צרכיהם החיוניים. אם רווחה מופחת, התנהגויות יוקרה הם הראשונים לרדת5,7. פרוטוקולים כדי לשמש בהערכת well-being צריך לכלול אינדיקטורים המצביעים פיזית, פיזיולוגית ביוכימית, מצבים פסיכולוגיים של בעלי חיים על מנת להעריך את רווחתם באופן מפורט ומקיף9.
בתוך ההקשר של עידון, פרוטוקול פותחה כדי לעמוד בדרישות אלה, כדי להעריך את ההשפעות של הליך מעורבים הרדמה כללית על שלומם של עכברים10. באותו הזמן, המטרה היא למזער את כל הלחץ נוספים כדי לאפשר את שילוב קל של הפרוטוקול ניסוי נתון. הפרוטוקול מתייחס ומחילות התנהגות הביתה כלוב התנהגות כגון פעילות, צריכת המזון, קינון, התנהגות הקשורות חרדת תכונה. בנוסף, הוא כולל קנה מידה גרימיס העכבר (תאסוף אותם), וניתוח פולשני של מטבוליטים corticosterone בצואה. הפרוטוקול נועד להקל את ההערכה של רווחה בצורה מדעית מהחי כדי לספק מידע על רווחה התומך את הסיווג של מידת חומרתה. בנוסף גליונות ניקוד, זה יכול לספק מידע שימושי עבור הסיווג חומרתה של פרוצדורה. הפרוטוקול קל לבצע, לא דורשת ציוד מקיף, אותו ניתן לשלב ניסוי מתמשך מבלי להשפיע על התוצאות של מחקר. יש לציין כי המחקר בעל חיים: דיווח ב- Vivo ניסויים (יגיעו) מנחה11 הוא להיות נצפתה ב כל מחקרים שכללו ניסויים בבעלי חיים, עם המטרה של שיפור עיצוב, ניתוח ודיווח.
Protocol
Representative Results
Discussion
הפרוטוקול פותח במקור כדי להעריך את שלומם של C57BL/6JRj עכברים שקיבלו הרדמה יחיד או הרדמה איזופלוריין חוזרות ונשנות. התוצאות לאשר את הבדיקות של התנהגויות יוקרה, כמו גם אמצעים אחרים (למשל התבנית גישוש חינם, תאסוף אותם, צריכת המזון ומחילות) היו רגישים שיטות להערכת well-being. הרדמה איזופלוריין חו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
תודה סבין ג’ייקובס על סיוע עם אוסף דגימה, אדית Klobetz-Rassam לניתוח של FCM, PD dr. וטרינר התיכון. הביל. Roswitha מרל על סיוע עם ניתוח סטטיסטי, Wiebke Gentner להגהת כתב היד. המחקר הוא חלק פלטפורמת מחקר ברלין-ברנדנבורג BB3R (www.bb3r.de), מומן על ידי הגרמני הפדרלי במשרד החינוך מחקר (להעניק את המספר: 031A262A) (www.bmbf.de/en/index.html).
Materials
| Isofluran | CP-Pharma Handelsgesellschaft mbH | 1214 | |
| InfraMot – Sensore Units | TSE Systems | 302015-SENS | |
| InfraMot – Control Units | TSE Systems | 302015-C/16 | |
| InfraMot – Software | TSE Systems | 302015-S | |
| Nestlet N | Ancare – Plexx | NES3600 | |
| Camera EOS 350D | Canon |
References
- 2010 EU. Directive 2010/63/EU. Official Journal of the European Union. , (2010).
- Russell, W. M. S., Burch, R. . The principles of humane experimental technique. , (1959).
- Morton, D. B., Griffiths, P. H. Guidelines on the recognition of pain, distress and discomfort in experimental animals and an hypothesis for assessment. Vet Rec. 116 (16), 431-436 (1985).
- Bugnon, P., Heimann, M., Thallmair, M. What the literature tells us about score sheet design. Lab Anim. 50 (6), 414-417 (2016).
- Boissy, A., et al. Assessment of positive emotions in animals to improve their welfare. Physiol Behav. 92 (3), 375-397 (2007).
- Arras, M., Rettich, A., Cinelli, P., Kasermann, H. P., Burki, K. Assessment of post-laparotomy pain in laboratory mice by telemetric recording of heart rate and heart rate variability. BMC Vet Res. 3, 16 (2007).
- Jirkof, P. Burrowing and nest building behavior as indicators of well-being in mice. J Neurosci Methods. 234, 139-146 (2014).
- Jirkof, P., et al. Burrowing behavior as an indicator of post-laparotomy pain in mice. Front Behav Neurosci. 4, 165 (2010).
- Hawkins, P., et al. A guide to defining and implementing protocols for the welfare assessment of laboratory animals: eleventh report of the BVAAWF/FRAME/RSPCA/UFAW Joint Working Group on Refinement. Lab Anim. 45 (1), 1-13 (2011).
- Hohlbaum, K., Bert, B., Dietze, S., Palme, R., Fink, H., Thöne-Reineke, C. Severity classification of repeated isoflurane anesthesia in C57BL/6JRj mice-Assessing the degree of distress. PLoS ONE. 12 (6), e0179588 (2017).
- Kilkenny, C., Browne, W. J., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. Improving bioscience research reporting: the ARRIVE guidelines for reporting animal research. PLoS Biol. 8 (6), e1000412 (2010).
- Hurst, J. L., West, R. S. Taming anxiety in laboratory mice. Nat Methods. 7 (10), 825-826 (2010).
- Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nat Methods. 7 (6), 447-449 (2010).
- Deacon, R. M. Assessing nest building in mice. Nat Protoc. 1 (3), 1117-1119 (2006).
- Deacon, R. M., Raley, J. M., Perry, V. H., Rawlins, J. N. Burrowing into prion disease. Neuroreport. 12 (9), 2053-2057 (2001).
- Deacon, R. M. Burrowing in rodents: a sensitive method for detecting behavioral dysfunction. Nat Protoc. 1 (1), 118-121 (2006).
- Palme, R., Touma, C., Arias, N., Dominchin, M. F., Lepschy, M. Steroid extraction: get the best out of faecal samples. Wien Tierarz Monats. 100 (9-10), 238-246 (2013).
- Touma, C., Palme, R., Sachser, N. Analyzing corticosterone metabolites in fecal samples of mice: a noninvasive technique to monitor stress hormones. Horm Behav. 45 (1), 10-22 (2004).
- Touma, C., Sachser, N., Mostl, E., Palme, R. Effects of sex and time of day on metabolism and excretion of corticosterone in urine and feces of mice. Gen Comp Endocrinol. 130 (3), 267-278 (2003).
- Bert, B., Schmidt, N., Voigt, J. P., Fink, H., Rex, A. Evaluation of cage leaving behaviour in rats as a free choice paradigm. J Pharmacol Toxicol Methods. 68 (2), 240-249 (2013).
- Lister, R. G. Ethologically-based animal models of anxiety disorders. Pharmacol Ther. 46 (3), 321-340 (1990).
- Belzung, C., Berton, F. Further pharmacological validation of the BALB/c neophobia in the free exploratory paradigm as an animal model of trait anxiety. Behav Pharmacol. 8 (6-7), 541-548 (1997).
- Finlayson, K., Lampe, J. F., Hintze, S., Wurbel, H., Melotti, L. Facial indicators of positive emotions in rats. PLoS ONE. 11 (11), e0166446 (2016).
- Miller, A., Kitson, G., Skalkoyannis, B., Leach, M. The effect of isoflurane anaesthesia and buprenorphine on the mouse grimace scale and behaviour in CBA and DBA/2 mice. Appl Anim Behav Sci. 172, 58-62 (2015).
- Miller, A. L., Golledge, H. D., Leach, M. C. The influence of isoflurane anaesthesia on the rat grimace scale. PLoS ONE. 11 (11), e0166652 (2016).
- Deacon, R. Assessing burrowing, nest construction, and hoarding in mice. J Vis Exp. (59), e2607 (2012).
- Felton, L. M., Cunningham, C., Rankine, E. L., Waters, S., Boche, D., Perry, V. H. MCP-1 and murine prion disease: separation of early behavioural dysfunction from overt clinical disease. Neurobiol Dis. 20 (2), 283-295 (2005).
- Deacon, R. M., Croucher, A., Rawlins, J. N. Hippocampal cytotoxic lesion effects on species-typical behaviours in mice. Behav Brain Res. 132 (2), 203-213 (2002).
- Filali, M., Lalonde, R., Rivest, S. Subchronic memantine administration on spatial learning, exploratory activity, and nest-building in an APP/PS1 mouse model of Alzheimer’s disease. Neuropharmacology. 60 (6), 930-936 (2011).
- Guenther, K., Deacon, R. M., Perry, V. H., Rawlins, J. N. Early behavioural changes in scrapie-affected mice and the influence of dapsone. Eur J Neurosci. 14 (2), 401-409 (2001).
- Deacon, R. M., Reisel, D., Perry, V. H., Nicholas, J., Rawlins, P. Hippocampal scrapie infection impairs operant DRL performance in mice. Behav Brain Res. 157 (1), 99-105 (2005).
- Jirkof, P., et al. Assessment of postsurgical distress and pain in laboratory mice by nest complexity scoring. Lab Anim. 47 (3), 153-161 (2013).
- Atanasov, N. A., Sargent, J. L., Parmigiani, J. P., Palme, R., Diggs, H. E. Characterization of train-induced vibration and its effect on fecal corticosterone metabolites in mice. J Am Assoc Lab Anim Sci. 54 (6), 737-744 (2015).
- Voigt, C. C., et al. Hormonal stress response of laboratory mice to conventional and minimally invasive bleeding techniques. Anim Welf. 22 (4), 449-455 (2013).
- Walker, M. K., et al. A less stressful alternative to oral gavage for pharmacological and toxicological studies in mice. Toxicol Appl Pharmacol. 260 (1), 65-69 (2012).
- Miyashita, T., et al. Social stress increases biopyrrins, oxidative metabolites of bilirubin, in mouse urine. Biochem Biophys Res Commun. 349 (2), 775-780 (2006).
- Bains, R. S., et al. Analysis of individual mouse activity in group housed animals of different inbred strains using a novel automated home cage analysis system. Front Behav Neurosci. 10 (106), (2016).
- Saibaba, P., Sales, G. D., Stodulski, G., Hau, J. Behaviour of rats in their home cages: daytime variations and effects of routine husbandry procedures analysed by time sampling techniques. Lab Anim. 30 (1), 13-21 (1996).
