Summary

Методы управления для снижения стресса у мышей

Published: September 25, 2021
doi:

Summary

В этой статье описывается техника обработки у мышей, техника 3D-обработки, которая облегчает рутинную обработку за счет снижения тревожного поведения, и представлены подробности о двух существующих связанных методах (туннельная и хвостовая обработка).

Abstract

Лабораторные животные подвергаются многочисленным манипуляциям со стороны ученых или поставщиков услуг по уходу за животными. Стресс, который это вызывает, может оказать глубокое влияние на благополучие животных, а также может быть смешанным фактором для экспериментальных переменных, таких как меры тревоги. На протяжении многих лет были разработаны методы обработки, которые минимизируют стресс, связанный с обращением, с особым акцентом на крысах и небольшим вниманием к мышам. Тем не менее, было показано, что мыши могут привыкнуть к манипуляциям с использованием методов обработки. Привыкание мышей к обращению снижает стресс, облегчает рутинное обращение, улучшает самочувствие животных, уменьшает изменчивость данных и повышает надежность экспериментов. Несмотря на благотворное влияние обработки, подход хвостового подъема, который является особенно стрессовым, по-прежнему широко используется. В этой статье представлено подробное описание и демонстрация недавно разработанной техники обработки мышей, предназначенной для минимизации стресса, испытываемого животным во время взаимодействия с человеком. Эта ручная техника выполняется в течение 3 дней (техника 3D-обработки) и фокусируется на способности животного привыкать к экспериментатору. Это исследование также показывает влияние ранее установленных методов обработки туннелей (с использованием поликарбонатного туннеля) и метода подъема хвоста. В частности, изучаются их влияние на тревожное поведение с использованием поведенческих тестов (Elevated-Plus Maze и Novelty Suppressed Feeding), добровольного взаимодействия с экспериментаторами и физиологических измерений (уровни кортикостерона). Техника 3D-обработки и техника обработки туннелей уменьшали фенотипы, подобные тревоге. В первом эксперименте с использованием 6-месячных самцов мышей техника 3D-обработки значительно улучшила взаимодействие экспериментаторов. Во втором эксперименте, используя 2,5-месячную самку, он снижал уровень кортикостерона. Таким образом, 3D-обработка является полезным подходом в сценариях, где взаимодействие с экспериментатором требуется или предпочтительно, или где обработка туннеля может быть невозможна во время эксперимента.

Introduction

Мыши и крысы являются важными активами доклинических исследований1,2 для различных целей, включая эндокринные, физиологические, фармакологические или поведенческие исследования2. Из увеличения числа исследований с участием животных выяснилось, что неконтролируемые переменные окружающей среды, включая взаимодействие с человеком, влияют на различные результаты в биомедицинских исследованиях3,4,5. Это отвечает за значительную изменчивость, наблюдаемую в экспериментах и исследовательских лабораториях4,5,что представляет собой серьезную оговорку в исследованиях на животных.

Были реализованы различные подходы с целью ограничения воздействия экологических стрессоров и снижения реактивности к взаимодействию с человеком. Например, для ограничения воздействия экологических стрессоров в лабораториях внедрена стандартизация жилищных условий и автоматизированные жилищные системы6,7. Что касается взаимодействия с людьми, то широко используемые подходы к обращению с животными и их транспортировке мало внимания относятся к дискомфорту и стрессу животных. Например, взятие животных за хвост или использование щипцов8 увеличивает базовую тревогу9,10,11,уменьшает исследование9,12 и в значительной степени способствует межибытовой изменчивости в исследованиях13,14и между них. В результате были разработаны другие подходы, такие как техника обработки чашек, которая применима к мышам и крысам. При таком подходе животных «вытаскивают» из клетки, и экспериментаторы держат руками, образуя чашку9,10,11. Другая полезная альтернатива обработке хвоста включает в себя использование поликарбонатного туннеля для переноса мышей9,10,15. Такой подход исключает прямое взаимодействие между мышью и экспериментатором. Как чашечная, так и туннельная подходы показали эффективность в снижении тревожного поведения и страха перед экспериментатором, которые могут быть преувеличены отвратительными методами обработки, такими как подъем хвоста / обработка хвоста9,10.

Таким образом, растущее количество доказательств демонстрирует полезность правильного обращения с мышами для снижения изменчивости между особями9,11и улучшения благосостояния животных10. Однако методы, упомянутые выше, по-прежнему сталкиваются с ограничениями. Техника обработки чашек была реализована с графиками от 10 дней (10 сеансов в течение 2 недель16)до 15 недель17,что является значительным количеством времени для персонала объекта и экспериментаторов. Кроме того, эффективность работы с чашками варьируется в зависимости от штамма9, а обычное обращение с чашками в открытых руках может привести к тому, что наивные мыши или особенно прыгучие штаммы прыгают с руки9,18. Обработка туннелей приводит к более последовательным и, как правило, более быстрым результатам в19. Туннели также используются в качестве обогащения домашних клеток. Они помогают животным быстро привыкнуть к обращению и обеспечивают дополнительные преимущества обогащения. Однако обработка туннелей имеет ограничения при перевозке животных между аппаратами. Интересно, что Hurst and West9и Henderson et al.20 продемонстрировали, что использование мягкого и краткого ручного обращения для переноса животных из туннеля в аппарат не влияет на их фенотип.

Чтобы обеспечить альтернативу существующим методам с достижимым привыканием за короткий период времени, в этой статье описывается новая техника, которая расширяет технику обработки чашек, поэтому не требует какого-либо конкретного оборудования. Этот подход использует вехи для оценки уровня комфорта мышей в процессе обработки. Он показывает эффективность в снижении реактивности и стресса мышей (на поведенческом и гормональном уровнях), облегчает рутинное обращение и способствует снижению изменчивости между животными. Подробности этого метода приведены здесь, а его эффективность в снижении тревожного поведения, улучшении взаимодействия с экспериментаторами и ограничении высвобождения периферического гормона стресса (кортикостерона) продемонстрирована в двух отдельных исследованиях (самцы и самки мышей) по сравнению с туннельной обработкой (положительный контроль) и методами обращения с хвостом (отрицательный контроль).

Protocol

Процедуры с участием животных были одобрены комитетом по уходу за животными CAMH и проведены в соответствии с руководящими принципами Канадского совета по уходу за животными. ПРИМЕЧАНИЕ: Способ обработки, описанный в настоящем описании, может быть использован для различн…

Representative Results

Два отдельных исследования были проведены на мышах C57BL/6. Исследование #1 включало 6-месячных мужчин, а #2 исследования включали 2,5-месячных женщин (N = 36 / исследование) из Лабораторий Джексона (Cat #000664). Мыши прибыли в учреждение в возрасте 2 месяцев. В то время как исследование #2 женщины были о…

Discussion

Это исследование и разработка метода основаны на наблюдении, что методы обработки на мышах все еще упускаются из виду научным сообществом, и что некоторые лаборатории по-прежнему неохотно внедряют методы привыкания или обработки для снижения стресса и реактивности своих животных до э…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы благодарят Комитет по уходу за животными CAMH за поддержку этой работы, а также лиц, осуществляющих уход за животными CAMH, которые предоставили обширную обратную связь о полезности процедуры, мотивируя выполнение описанных экспериментов и представление подробного протокола для других пользователей. Эта работа была частично профинансирована CAMH BreakThrough Challenge, присужденной TP, и внутренними фондами 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

  1. Deacon, R. M. Housing, husbandry and handling of rodents for behavioral experiments. Nature Protocols. 1 (2), 936 (2006).
  2. Bryda, E. C. The Mighty Mouse: the impact of rodents on advances in biomedical research. Missouri Medicine. 110 (3), 207-211 (2013).
  3. 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).
  4. Howard, B. R. Control of Variability. ILAR Journal. 43 (4), 194-201 (2002).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Stewart, K., Schroeder, V. A. Rodent Handling and Restraint Techniques. Journal of Visualized Experiments. , (2021).
  9. Hurst, J. L., West, R. S. Taming anxiety in laboratory mice. Nature Methods. 7 (10), 825-826 (2010).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Ghosal, S., et al. Mouse handling limits the impact of stress on metabolic endpoints. Physiology & Behavior. 150, 31-37 (2015).
  13. Wahlsten, D., et al. Different data from different labs: lessons from studies of gene-environment interaction. Journal of Neurobiology. 54 (1), 283-311 (2003).
  14. Nature Neuroscience. Troublesome variability in mouse studies. Nature Neuroscience. 12 (9), 1075 (2009).
  15. 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).
  16. Ghosal, S., et al. Mouse handling limits the impact of stress on metabolic endpoints. Physiology & Behavior. 150, 31-37 (2015).
  17. 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).
  18. Gouveia, K., Waters, J., Hurst, J. L. Mouse Handling Tutorial. NC3Rs. , (2016).
  19. Gouveia, K., Hurst, J. L. Reducing Mouse Anxiety during Handling: Effect of Experience with Handling Tunnels. PLoS One. 8 (6), 66401 (2013).
  20. 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).
  21. Percie Du Sert, N., et al. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. PLOS Biology. 18 (7), 3000410 (2020).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. Bailoo, J. D., et al. Effects of Cage Enrichment on Behavior, Welfare and Outcome Variability in Female Mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 12, (2018).
  27. 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).
  28. Theil, J. H., et al. The epidemiology of fighting in group-housed laboratory mice. Scientific Reports. 10 (1), 16649 (2020).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).

Play Video

Cite This Article
Marcotte, M., Bernardo, A., Linga, N., Pérez-Romero, C. A., Guillou, J., Sibille, E., Prevot, T. D. Handling Techniques to Reduce Stress in Mice. J. Vis. Exp. (175), e62593, doi:10.3791/62593 (2021).

View Video