Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchung des Buddelverhaltens als Parameter zur Belastungsbeurteilung in Mausmodellen für entzündliche Darmerkrankung, operative Eingriffe und Analgesie

Struve, Birgitta

Der Beurteilung der Belastung, welcher Tiere während eines Tierversuchs ausgesetzt sind, kommt in der Forschung eine immer größer werdende Bedeutung zu. Seit der Einführung der Richtlinie 2010/63/EU im Jahr 2010 muss für jeden Versuch pro- und retrospektiv sowie wäh-rend der gesamten Versuchsdurchführung für jedes Tier die Belastung eingeschätzt werden. Dies ist besonders in Versuchen mit Mäusen keine leichte Aufgabe, da es in ihrer Natur als Beutetier liegt, eingeschränktes Wohlbefinden und Schmerzen möglichst lang zu verstecken. Daher ist es notwendig, sensible Parameter zu finden, die auch milde bis moderate Einschrän-kungen des Wohlbefindens sowie Schmerzen detektieren können, die sich nicht im klinischen Erscheinungsbild der Mäuse manifestieren. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wurden Tests entwickelt, die sich auf das Komfortverhalten der Mäuse konzentrieren. Komfort-verhalten ist kein lebensnotwendiges Verhalten, welches primär bei gutem Wohlbefinden gezeigt wird. Daher kann die Reduktion des Verhaltens möglicherweise schon geringe Belastungen anzeigen und somit ermöglichen, frühe Maßnahmen zur Verbesserung des Wohlbefindens treffen zu können. Das Buddelverhalten wird diesem Komfortverhalten der Mäuse zugeschrieben. Es wurde be-reits in vielen Studien als auf Schmerz hinweisender Parameter verwendet. Auch in dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Burrowing geeignet ist, um Belastung in den untersuchten Modellen sensitiv darzustellen. Im chirurgischen Modell einer Laparotomie mit Transmitter-Implantation oder einer äquivalenten Sham-Operation konnte durch einen hohen Rückgang ein Einfluss auf das Buddelverhalten gesehen werden. Ein milderer Rückgang konnte im Modell einer akuten, chemisch induzierten Colitis sowie in einem Analgesiemodell mit oraler Gabe von Tramadol gesehen werden. Eine Erklärung, ob dies an einer fehlenden Sensibilität des Tests im Bereich der milden bis moderaten oder an der tatsächlich unterschiedlichen Belastung der Modelle liegt, kann hier nicht gegeben werden. In Kombination mit dem Composite Live Score, der auch das Erkundungsverhalten der Mäuse untersucht, gibt es jedoch Anzeichen dafür, dass das Buddelverhalten eher unter Schmerz beeinflusst ist und neben dem Schmerz erfahrene psychische Leiden weniger Einfluss darauf haben. Es konnte zudem ge-zeigt werden, dass Buddelverhalten mit anderen Parametern, wie z.B. dem Gewichtsverlauf, korreliert und gegenüber weiteren Parametern, z.B. dem MGS, ein längerer Zeitraum der Be-lastung erfasst werden kann. Auch Unterschiede zwischen den beiden Stämmen B6 und C3H konnten mittels des Buddelverhaltens, aber auch des Composite Live Scores und des MGS erkannt werden. Der Composite Live Score zeigte zudem Veränderungen in Gruppen, in de-nen kein anderer Verhaltensparameter oder klinischer Score im Krankheitsverlauf verändert war. Die übergreifende Betrachtung der Ergebnisse zeigt zudem, dass ein multimodaler Ansatz der Belastungserkennung besser geeignet ist, alle Arten der Belastung und das gesamte Ausmaß dieser zu ermitteln, als es ein alleiniger Parameter könnte. Dies lässt sich auch in der hier ent-wickelten Support Vector Machine (SVM) belegen. Sie verbindet den klinischen Parameter des Gewichts mit dem Verhaltensparameter des Buddelverhaltens zu einer evidenz-basierten Klassifizierung. Die richtige Interpretation der ermittelten Klassen hinsichtlich des Belastungsgrades bedarf jedoch einer weitergehenden Untersuchung. Während ein Vergleich der Stämme im Modell der SVM schwierig scheint, war der modellübergreifende Vergleich der Belastung für den einzelnen Stamm möglich. Es sollten jedoch weitere Daten aus zukünftigen Versuchen mit einbezogen werden, um die Stabilität der Klassen zu erhöhen. Die Anwendung der SVM im laufenden Versuch kann jedoch im Sinne des Refinements als Beitrag zur Verbesserung der Versuchsdurchführung gesehen werden.

Severity assessment is becoming increasingly important in animal research. Since the EU-Directive 2010/63/EU came into force in 2010, procedures in animal experimentation must be assessed prospectively, retrospectively and for each animal throughout the ongoing experiment. This is not an easy task, especially in experiments with mice, because it is in their nature as prey animal to hide disturbed well-being and pain as long as possible. It is therefore necessary to find sensitive parameters, which can detect mild to moderate impairments of well-being and pain, especially when they are not manifested in the clinical appearance of the mice. To meet this requirement, tests have been developed that focus on the comfort behavior of the mice. This behavior is not essential for survival and is demonstrated, when well-being is undisturbed. Burrowing is described as a comfort behavior in mice. In many studies, it has been used as an indicator for pain. The present study also revealed that burrowing is suitable for sensitively indicating the burden inflicted by different animal models. In a surgical laparotomy model, a great influence on the burrowing behavior was found. A milder impact was shown in a model of an acute, chemically induced colitis and an analgesia model with oral administration of Tramadol. Whether this difference is due to the lack of sensitivity of the burrowing test in the range of mild severity or to the varying actual severity the mice experience in the respective models, cannot ultimately be determined. However, in combination with the Composite Live Score, which also examines the exploration behavior of the mice, there are signs that burrow-ing is more affected by pain than by psychological suffering beyond this physical pain sensation. Furthermore, it was shown that the burrowing behavior correlates, for example, with the course of body weight, and it allows the detection of a longer period of disturbed well-being compared to the MGS. Additionally, differences between the two strains were observed re-garding the results of the burrowing test, but also regarding the composite live score and the MGS. The Composite Live Score showed changes which were not seen in other behavioral parameter or clinical scoring in the course of the colitis. Generally, a multimodal approach for severity assessment is more suitable than the use of one single parameter. This was shown by way of a developed of a Support Vector Machine (SVM). It combines the clinical parameter of the body weight with the behavioral parameter of the burrowing and results in an evidence-based classification. The correct interpretation of the calculated clusters, regarding the grade of severity displayed, warrants closer examination. A comparison of the two strains appeared to be difficult, whereas a comparison of the severity experienced by the mice in the different models was demonstrated to be possible. Nevertheless, results of further studies should be taken into account to increase the robustness of the clusters. Overall, implementation of the SVM in ongoing experiments can be seen as a contri-bution to the refinement of experimental procedures.

Cite

Citation style:
Struve, B., 2020. Untersuchung des Buddelverhaltens als Parameter zur Belastungsbeurteilung in Mausmodellen für entzündliche Darmerkrankung, operative Eingriffe und Analgesie. Hannover.
Could not load citation form. Default citation form is displayed.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export