Systematische Bewertung des Wohlbefindens bei Mäusen für Verfahren mit Vollnarkose
Summary
Wir entwickelten ein Protokoll, um Wohlbefinden bei Mäusen bei Operationen mit Vollnarkose zu beurteilen. Eine Reihe von Verhaltensstörungen Parameter angibt Ebenen des Wohlbefindens sowie Glukokortikoid-Metaboliten analysiert wurden. Das Protokoll dient als eine allgemeine Hilfe, Schweregrad in einer wissenschaftlichen, Tier-zentrierte Weise zu schätzen.
Abstract
Im Einklang mit der 3R Prinzip (Ersatz, Reduzierung, Verfeinerung) entwickelt von Russel und Burch, sollten wissenschaftlicher Forschung Alternativen zu Tierversuchen, wann immer möglich verwenden. Wenn es keine Alternative zu Tierversuchen, sollte die Gesamtzahl der Versuchstiere das Minimum benötigt, um wertvolle Daten zu erhalten. Darüber hinaus sollten entsprechende Verfeinerung Maßnahmen zur Minimierung von Schmerzen, leiden und Ängsten begleitet die Versuchsdurchführung angewandt werden. Die Kategorien verwendet, um den Grad der Schmerzen, leiden und Ängsten zu klassifizieren sind Nichteinziehung, leichter, mittelschwerer oder schwerer (EU-Richtlinie 2010/63). Um festzustellen, welche Kategorien im Einzelfall gelten, ist es wichtig, wissenschaftlich fundierte Werkzeuge einzusetzen.
Die gut-Wohlbefinden-Protokoll hier vorgestellten richtet sich an Verfahren, während die allgemeiner Anästhesie verwendet wird. Das Protokoll konzentriert sich auf die Heimat Käfig Aktivität, die Maus Grimasse Skala und Luxus Verhaltensweisen wie wühlen und Nestbau Verhalten als Indikatoren für das Wohlbefinden. Darüber hinaus nutzt das kostenlose explorative Paradigma für Trait Angst-Verhalten. Fäkale Corticosteron Metaboliten als Indikatoren von akutem Stress werden im 24-h Post-Narkose Zeitraum gemessen.
Das Protokoll bietet wissenschaftlich fundierte Informationen auf das Wohlbefinden von Mäusen nach der Vollnarkose. Aufgrund seiner Einfachheit kann in einer geplanten Studie des Protokolls leicht angepasst und integriert werden. Obwohl es keine Waage, um die Not in den Kategorien gemäß der EU-Richtlinie 2010/63 klassifizieren bereitstellt, kann es helfen, Forscher des Schweregrades eines Verfahrens mit wissenschaftlich fundierten Daten zu schätzen. Es bietet eine Möglichkeit, die Bewertung des Wohlbefindens in gewissem Sinne wissenschaftliche, Tier-zentriert zu verbessern.
Introduction
EU-Richtlinie 2010/631 besagt, dass das 3R-Prinzip (Ersatz, Reduction, Refinement) entwickelt von Russel und Burch2 ist anzuwenden, wenn Tierversuche notwendig sind. Das ultimative Ziel der EU-Richtlinie ist es, alle Tierversuche auslaufen, aber die Richtlinie räumt ein, dass vorerst, einige Tierversuche noch benötigt werden, zu forschen, die menschliche und tierische Gesundheit schützen. So, wenn ein Tierversuch durch irgendeine alternative Methode ersetzt werden kann, ist nur die minimale Anzahl von Versuchstieren verwendet werden, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Darüber hinaus sollte die Menge an Schmerzen, leiden und Ängsten begleitenden experimentelle Verfahren mit entsprechenden Verfeinerung Maßnahmen minimiert werden. EU-Richtlinie 2010/63 besagt, dass die schwere eines Verfahrens prospektiv als Nichteinziehung, leichter, mittelschwerer oder schwerer1einzustufen ist. Wie schwere Einstufung auf einer Schachtel-durchschachtel Grundlage entschieden wird, ist es wichtig, wissenschaftlich fundierte Werkzeuge, um den Schweregrad eines bestimmten Verfahrens zu schätzen.
Wertungsbögen von Morton und Griffith3 vorgeschlagenen sind ein wichtiges Instrument bei der Erkennung von Abweichungen vom Normalzustand, einschließlich negative Auswirkungen auf Wohlbefinden,4. Bewertungsbögen werden verwendet, um im Nachhinein festzustellen, Schmerzen, leiden, und Not verursacht durch ein Experiment und konzentrieren sich auf sichtbare Veränderungen in den körperlichen Zustand des jeweiligen Tieres (z.B.Körpergewicht, Fell, Gang). Obwohl Anhang VIII der EU-Richtlinie 2010/63 Beispiele für jede schwere Kategorie bietet, basierend Forscher noch fehlende Werkzeuge abzuschätzen Schweregrad eines bestimmten Verfahrens wissenschaftlich mit Daten.
Das Fehlen von Indikatoren, die negative Wohlbefinden ist nicht die einzige Möglichkeit, den Zustand des Tieres zu bestimmen; das Vorhandensein von Indikatoren, die auf positive Wohlbefinden ist auch wichtig,5,6,7,8. Zum Beispiel Tiere anzeigen Luxus Verhaltensweisen wie Graben und nisten Gebäude Verhalten nur, wenn ihre Grundbedürfnisse erfüllt sind. Wenn Wohlbefinden verringert wird, sind Luxus Verhaltensweisen die ersten5,7zurückgehen. Protokolle verwendet werden, bei der Beurteilung der Wohlbefinden gehören Indikatoren, die auf physikalischen, physiologischen/biochemische und psychische Zustände der Tiere um ihr Wohlbefinden in einer detaillierten und umfassenden Weise9zu bewerten.
Ein Protokoll wurde im Rahmen der Verfeinerung um diese Anforderungen zu erfüllen und um die Auswirkungen eines Verfahrens mit Vollnarkose auf das Wohlbefinden von Mäusen10entwickelt. Zur gleichen Zeit war das Ziel, zusätzlichen Stress zu ermöglichen die einfache Integration des Protokolls in einem bestimmten Experiment zu minimieren. Das Protokoll sieht wühlen Verhalten, nach Hause Käfig Verhalten wie Aktivität, Nahrungsaufnahme und Verschachtelung und Trait Angst-Verhalten. Darüber hinaus enthält es die Maus Grimasse Skala (MGS) und die nicht-invasive Analyse von Corticosteron Metaboliten im Kot. Das Protokoll ist entworfen, um die Bewertung des Wohlbefindens in gewissem Sinne wissenschaftliche und Tier-zentriert zu erleichtern und Informationen über Wohlbefinden, das die Einstufung des Schweregrades unterstützt. Neben Wertungsbögen können sie nützliche Informationen für die Einstufung der Schwere eines Verfahrens bereitstellen. Das Protokoll ist einfach durchzuführen und erfordert keine umfangreiche Ausrüstung, kann es in ein laufendes Experiment ohne Einfluss auf die Ergebnisse einer Studie integriert werden. Ist anzumerken, dass Animal Research: Berichterstattung von In Vivo Experimente (Ankunft) Leitlinie11 soll in allen Studien mit dem Ziel der Verbesserung von Design, Analyse und Berichterstattung tierexperimentelle beobachtet werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das Protokoll wurde ursprünglich entwickelt, um Wohlbefinden von Mäusen C57BL/6JRj zu ermitteln, die entweder eine einzelne Anästhesie oder wiederholtes Isoflurane Narkose erhalten. Die Ergebnisse bestätigen, dass Tests Luxus Verhaltensweisen sowie andere Maßnahmen (z. B. das kostenlose explorative Paradigma der MGS, grabende Nahrungsaufnahme) sensible Methoden wurden für die Beurteilung von Wohlbefinden. Wiederholtes Isoflurane Narkose verursacht kurzfristige Auswirkungen auf Merkmal Angst-Verhalten, MGS …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dank Sabine Jacobs für die Unterstützung bei der Probenentnahme, Edith Klobetz-Rassam für Analyse der FCM PD Dr. med. vet. habil.. Roswitha Merle für die Unterstützung mit statistischer Auswertung und Wiebke Gentner für das Korrekturlesen der Handschrift. Die Studie ist Teil der Forschungsplattform Berlin-Brandenburg BB3R (www.bb3r.de) und wurde gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (Gewährungsnummer: 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).
