Systematische beoordeling van welzijn in muizen voor Procedures gebruik van algemene anesthesie
Summary
We ontwikkelden een protocol om te beoordelen van welzijn in muizen tijdens procedures met behulp van de narcose. Een aantal gedrags parameters die aangeeft niveaus van welzijn evenals glucocorticoide metabolieten zijn geanalyseerd. Het protocol kan dienen als een algemene steun voor de schatting van de mate van ernst in een wetenschappelijke, dier-gecentreerde manier.
Abstract
Wetenschappelijk onderzoek dient in overeenstemming met de 3R principe (vervanging, vermindering, verfijning) ontwikkeld door Russel en Burch, alternatieven voor dierproeven waar mogelijk te gebruiken. Wanneer er geen alternatief voor dierproeven is, moet het totale aantal proefdieren gebruikt het minimum nodig om waardevolle gegevens te verkrijgen. Bovendien moeten passende verfijning maatregelen worden toegepast om te minimaliseren van pijn, lijden en angst bij de experimentele procedure. De categorieën gebruikt voor het classificeren van de mate van pijn, lijden en ellende zijn teruggevorderd, mild, matig of ernstig (EU richtlijn 2010/63). Als u wilt bepalen welke categorieën van toepassing zijn in individuele gevallen, is het van cruciaal belang om wetenschappelijk verantwoorde gereedschappen te gebruiken.
Het protocol van de goed-being-beoordeling hier gepresenteerd is ontworpen voor procedures waarin narcose wordt gebruikt. Het protocol is gericht op de kooi activiteit, de muis grimas schaal en luxe gedrag zoals gravende en nest bouwen van gedrag als indicatoren van welzijn. Het gebruikt ook de gratis verkennend paradigma voor trait anxiety-gerelateerde gedrag. Fecale corticosterone metabolieten als indicatoren van acute stress worden gemeten in de 24 uur na de verdoving periode.
Het protocol biedt wetenschappelijk solide informatie over het welzijn van muizen na narcose. Vanwege haar eenvoud, kan het protocol gemakkelijk worden aangepast en geïntegreerd in een geplande studie. Hoewel het voorziet niet in een schaal om te classificeren nood in categorieën volgens de Europese richtlijn 2010/63 kan het onderzoekers schatten van de mate van ernst van een procedure met behulp van wetenschappelijk verantwoorde gegevens helpen. Het biedt een manier om het verbeteren van de beoordeling van welzijn in een wetenschappelijke, dier-gecentreerde manier.
Introduction
EU richtlijn 2010/631 bepaalt dat het 3R-principe (vervanging, vermindering, verfijning) ontwikkeld door Russel en Burch2 worden toegepast wanneer dierlijke proefneming nodig is. Het uiteindelijke doel van de richtlijn van de EU is geleidelijk alle dierproeven, maar de richtlijn erkent dat, sommige dierproeven nog voorlopig, nodig zijn om onderzoek ter bescherming van de gezondheid van mens en dier. Dus, als een dier experiment niet kan worden vervangen door een alternatieve methode, is alleen het minimum aantal proefdieren worden gebruikt om betrouwbare resultaten te verkrijgen. Bovendien moet de hoeveelheid pijn, leed en nood begeleidende experimentele procedures worden geminimaliseerd met behulp van verfijning van de passende maatregelen. EU richtlijn 2010/63 bepaalt dat de ernst van een procedure prospectief moet worden aangemerkt als niet-invordering, lichte, matige of ernstige1. Zoals classificatie van de ernst wordt besloten op een case-by-case basis, is het belangrijk dat hulpmiddelen voor wetenschappelijk geluid te schatten van de ernst van een bepaalde procedure.
Score sheets zoals voorgesteld door Morton en Griffith3 zijn een essentieel instrument voor het opsporen van afwijkingen van de normale status, met inbegrip van negatieve gevolgen voor welzijn4. Score sheets zijn gebruikt om te bepalen met terugwerkende kracht pijn, lijden, en nood veroorzaakt door een experiment en focus op zichtbare veranderingen in de fysische toestand van het individuele dier (b.v., lichaamsgewicht, bont, gait). Hoewel, bijlage VIII van EU-richtlijn 2010/63 geeft voorbeelden van elke categorie Ernst, onderzoekers nog steeds gebrek aan tools te schatten van de mate van ernst van een bepaalde procedure met behulp van wetenschappelijk gebaseerde gegevens.
Het ontbreken van indicatoren waaruit blijkt negatieve welzijn is niet de enige manier om te bepalen wat de status van het dier; de aanwezigheid van indicatoren wijzen op positieve welzijn is ook belangrijk5,6,7,8. Bijvoorbeeld, dieren luxe gedrag zoals gravende weergeven en nesten gebouw gedrag alleen wanneer aan al hun essentiële behoeften wordt voldaan. Als welzijn wordt verminderd, zijn luxe gedragingen de eerste5,7dalen. Protocollen worden gebruikt bij de beoordeling van welzijn dient indicatoren verwijzen naar de fysieke, fysiologische, biochemische en psychologische toestanden van dieren teneinde hun welzijn in een gedetailleerde en uitgebreide wijze9.
In het kader van verfijning, werd een protocol ontwikkeld aan deze vereisten voldoen en om te beoordelen van de gevolgen van een procedure waarbij narcose op welzijn van muizen10. Op hetzelfde moment was het doel om te minimaliseren van eventuele extra stress zodat de eenvoudige integratie van het protocol in een gegeven experiment. Het protocol acht gravende gedrag, het gedrag van de kooi zoals activiteit, voedselinname en nesten en trait anxiety-gerelateerde gedrag. Daarnaast bevat het de muis grimas schaal (MGS), en de niet-invasieve analyse van corticosterone metabolieten in ontlasting. Het protocol is ontworpen om de beoordeling van welzijn in een wetenschappelijke en dier-gecentreerde manier en informatie te verstrekken over welzijn die ondersteuning biedt voor de indeling van de mate van ernst. Naast de score sheets, kan nuttige informatie voor de classificatie van de ernst van een procedure bieden. Als het protocol gemakkelijk is uit te voeren en geen uitgebreide apparatuur vereist, kan het worden geïntegreerd in een lopende experiment zonder te beïnvloeden de resultaten van een studie. Opgemerkt moet worden dat het dier onderzoek: rapportage van In Vivo experimenten (aankomen) richtsnoer11 is in acht moeten worden genomen in alle studies met betrekking tot dierproeven, met als doel verbetering van ontwerp, analyse en rapportage.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het protocol werd oorspronkelijk ontwikkeld voor de beoordeling van welzijn van C57BL/6JRj muizen die een één verdoving of herhaalde Isofluraan anesthesie ontvangen. De resultaten bevestigen dat tests van luxe gedrag, evenals andere maatregelen (bijvoorbeeld de gratis verkennend paradigma, de MGS, gravende voedselinname) waren gevoelige methoden voor de beoordeling van welzijn. Herhaalde Isofluraan anesthesie veroorzaakt op de korte termijn effecten op trait anxiety-gerelateerde gedrag, MGS en gravende gedrag….
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dankzij Sabine Jacobs voor het assisteren met de sample collectie, Edith Klobetz-Rassam voor analyse van FCM, PD Dr med. vet. promoveerde. Roswitha Merle voor het assisteren met statistische analyse en Wiebke Gentner voor proeflezen van het manuscript. De studie is onderdeel van de Berlin-Brandenburg onderzoeksplatform BB3R (www.bb3r.de) en werd gefinancierd door het Duitse federale ministerie van onderwijs en onderzoek (verlenen van nummer: 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 |
Referenzen
- 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).
