تقنيات التعامل مع الحد من الإجهاد في الفئران
Summary
تصف هذه الورقة تقنية المناولة في الفئران ، تقنية المناولة ثلاثية الأبعاد ، والتي تسهل التعامل الروتيني عن طريق تقليل السلوكيات الشبيهة بالقلق وتقدم تفاصيل عن تقنيتين متصلتين موجودتين (التعامل مع النفق والذيل).
Abstract
تتعرض المختبر لتلاعبات متعددة من قبل العلماء أو مقدمي الرعاية الحيوانية. الإجهاد الذي يسببه هذا يمكن أن يكون له آثار عميقة على رفاه الحيوان ويمكن أيضا أن يكون عاملا محيرا للمتغيرات التجريبية مثل تدابير القلق. على مر السنين، تم تطوير تقنيات المناولة التي تقلل من الإجهاد المرتبط بالمناولة مع التركيز بشكل خاص على الفئران، والقليل من الاهتمام بالفئران. ومع ذلك ، فقد ثبت أن الفئران يمكن أن تكون معتادة على التلاعب باستخدام تقنيات المناولة. التعود الفئران على التعامل مع يقلل من الإجهاد، ويسهل التعامل الروتيني، ويحسن رفاهية الحيوان، ويقلل من تقلب البيانات، ويحسن الموثوقية التجريبية. على الرغم من الآثار المفيدة للتعامل، لا يزال يستخدم على نطاق واسع نهج التقاط الذيل، وهو أمر مرهق بشكل خاص. تقدم هذه الورقة وصفا مفصلا ودليلا على تقنية معالجة الفئران المطورة حديثا بهدف تقليل الإجهاد الذي يعاني منه الحيوان أثناء التفاعل البشري. يتم تنفيذ هذه التقنية اليدوية على مدى 3 أيام (تقنية التعامل مع 3D) وتركز على قدرة الحيوان على التعود على المجرب. كما تظهر هذه الدراسة تأثير تقنيات معالجة الأنفاق التي تم إنشاؤها سابقا (باستخدام نفق البولي) وتقنية التقاط الذيل. درست على وجه التحديد هي آثارها على السلوكيات مثل القلق، وذلك باستخدام الاختبارات السلوكية (متاهة مرتفعة زائد والتغذية المكبوتة الجدة)، والتفاعل الطوعي مع المجربين والقياس الفسيولوجي (مستويات الكورتيكوستيرويد). تقنية التعامل مع 3D وتقنية التعامل مع النفق خفضت الأنماط الظاهرية مثل القلق. في التجربة الأولى ، باستخدام الفئران الذكور البالغة من العمر 6 أشهر ، حسنت تقنية المناولة ثلاثية الأبعاد تفاعل المجرب بشكل كبير. في التجربة الثانية، وذلك باستخدام أنثى عمرها 2.5 شهر، فإنه خفض مستويات الكورتيكوستيرويد. على هذا النحو ، فإن التعامل مع 3D هو نهج مفيد في السيناريوهات التي يكون فيها التفاعل مع المجرب مطلوبا أو مفضلا ، أو حيث قد لا يكون التعامل مع النفق ممكنا أثناء التجربة.
Introduction
الفئران والجرذان هي الأصول الأساسية للدراسات ما قبل السريرية1،2 لأغراض متعددة ، بما في ذلك الغدد الصماء والفسيولوجية والصيدلة أو الدراسات السلوكية2. من العدد المتزايد من الدراسات التي تنطوي على الحيوانات، نشأ أن المتغيرات البيئية غير المنضبط بما في ذلك التفاعل البشري تؤثر على نتائج مختلفة في البحوث الطبية الحيوية3،4،5. هذا هو المسؤول عن التباين الكبير لوحظ عبر التجارب ومختبرات البحوث4،5، مما يشكل تحذيرا كبيرا في البحوث الحيوانية.
وقد نفذت نهج مختلفة بهدف الحد من تأثير الضغوطات البيئية والحد من التفاعل مع التفاعل البشري. فعلى سبيل المثال، للحد من تأثير الضغوطات البيئية، تم تنفيذ توحيد ظروف السكن ونظم الإسكان الآلي6و7 عبر المختبرات. وفيما يتعلق بالتفاعل مع البشر، فإن النهج الشائعة الاستخدام للتعامل مع الحيوانات ونقلها لا تولي سوى القليل من الاعتبار لعدم ارتياح الحيوانات والإجهاد. على سبيل المثال، التقاط الحيوانات من ذيلها أو باستخدام ملقط8 يزيد من القلق خط الأساس9،10،11،يقلل من الاستكشاف9،12 ويساهم بشكل كبير في التباين بين الأفراد داخل وعبر الدراسات13،14. ونتيجة لذلك، تم تطوير نهج أخرى، مثل تقنية مناولة الكأس، والتي تنطبق على الفئران والجرذان. في هذا النهج ، يتم “قبة” الحيوانات من قفصها ، وعقد من قبل المجربين بأيديهم تشكيل كوب9،10،11. بديل آخر مفيد للتعامل مع الذيل ينطوي على استخدام نفق البولي لنقل الفئران9،10،15. هذا النهج يلغي التفاعل المباشر بين الماوس والمجرب. وأظهرت كل من نهج الكأس والنفق فعالية في الحد من السلوكيات مثل القلق والخوف من المجرب التي يمكن المبالغة فيها من خلال تقنيات التعامل مع العكسي، مثل الذيل التقاط / الذيل التعامل مع9،10.
لذلك، تظهر الأدلة المتزايدة فائدة التعامل السليم مع الماوس للحد من التباين بين الأفراد9،11، وتحسينرفاهية الحيوان 10. ومع ذلك، لا تزال التقنيات المذكورة أعلاه تواجه قيودا. وقد تم تنفيذ تقنية التعامل مع كأس مع جداول تتراوح بين 10 أيام (10 دورات على مدى 2 أسابيع16) تصل إلى 15 أسابيع17، وهو قدر كبير من الوقت لموظفي المرفق والمجربين. بالإضافة إلى ذلك ، تختلف فعالية التعامل مع الكأس حسب السلالة9 والتعامل التقليدي مع الكأس في الأيدي المفتوحة قد يؤدي إلى فئران ساذجة أو سلالات ثاب بشكل خاص للقفز من اليد9،18. يؤدي التعامل مع النفق إلى نتائج أكثر اتساقا وأسرع بشكل عام في19. وتستخدم الأنفاق أيضا كإثراء القفص المنزلي. فهي تساعد الحيوانات على التعود على التعامل بسرعة وتوفير فوائد إضافية للإثراء. ومع ذلك، فإن التعامل مع الأنفاق له حدود عند نقل الحيوانات بين الأجهزة. ومن المثير للاهتمام، هيرست والغرب9، وهندرسون وآخرون20 أظهرت أن استخدام لطيف وأقصر التعامل اليدوي لنقل الحيوانات من النفق إلى الجهاز لا يؤثر على النمط الظاهري.
لتوفير بديل للأساليب القائمة ، مع التعود القابل للتحقيق في فترة قصيرة من الزمن ، تصف هذه المقالة تقنية جديدة تتوسع في تقنية التعامل مع الكأس ، وبالتالي لا تتطلب معدات معينة. يستخدم هذا النهج معالم لقياس مستوى الفئران الراحة لديها مع عملية المناولة. وهو يظهر فعالية في تقليل التفاعل الماوس والإجهاد (على المستويات السلوكية والهرمونية)، ويسهل التعامل الروتيني ويساهم في الحد من التباين بين الحيوانات. يتم توفير تفاصيل هذه التقنية هنا ، ويتم إظهار فعاليتها في الحد من السلوكيات الشبيهة بالقلق ، وتحسين التفاعل مع المجربات ، والحد من إطلاق هرمون الإجهاد المحيطي (الكورتيكوسترون) في دراستين منفصلتين (الفئران الذكور والإناث) ، بالمقارنة مع التعامل مع النفق (التحكم الإيجابي) وتقنيات التعامل مع الذيل (التحكم السلبي).
Protocol
Representative Results
Discussion
وتستند هذه الدراسة وتطوير الأسلوب على ملاحظة أن تقنيات المناولة في الفئران لا تزال مهملة من قبل المجتمع العلمي، وأن بعض المختبرات لا تزال مترددة في تنفيذ تقنيات التعود أو المناولة للحد من الإجهاد والتفاعل مع حيواناتهم قبل التجارب. بينما يمثل الالتزام الزمني، والمناولة الحيوانية يوفر تأ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون لجنة رعاية الحيوان في CAMH لدعمها هذا العمل ، وكذلك مقدمي الرعاية الحيوانية من CAMH الذين قدموا ردود فعل واسعة النطاق حول فائدة الإجراء ، وتحفيز تنفيذ التجارب الموصوفة وتقديم البروتوكول التفصيلي للمستخدمين الآخرين. تم تمويل هذا العمل جزئيا من قبل تحدي CAMH BreakThrough ، الذي تم منحه إلى TP ، ومن الأموال الداخلية من CAMH.
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 |
References
- 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).
