방법 논문

실험실 쥐의 건강과 복지의 지표로 둥지 건물

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DOI:

10.3791/51012

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2013년 12월 24일

 ,  ,  , 
1Research Models and Services, Charles River, 2Department of Clinical Sciences, Tufts University, 3Department of Comparative Medicine, Stanford University, 4Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Stanford University

이 논문에서

요약

우리는 실험실 쥐에서 둥지 짓기 행동의 유용성을 복지의 지표로 보여줍니다. 둥지 채점은 온도, 질병 및 공격성에 의해 변경되는 민감한 기술입니다. 둥지 테스트에 통합하는 시간(TINT)은 수술 후 통증을 감지할 수 있는 간단한 케이지 측 평가입니다.

초록

고통의 최소화와 경감은 도덕적, 과학적으로 함의를 지닙니다. 이 부정적인 경험을 완화하기 위해서는 동물이 실제로 언제 고통을 겪고 있는지 식별할 수 있어야 한다. 통증, 질병 또는 괴로움은 인식하지 않으면 관리할 수 없습니다. 통증 또는 질병에 대한 평가에는 일반적으로 침습적이거나 대규모 평가에 적합하지 않은 생리학적 및 행동 지표의 측정이 포함됩니다. 둥지 행동에 대한 관찰은 생쥐의 고통을 인식하기 위한 종에 적합한 케이지 측 평가 도구의 기초로서 가능성을 보여줍니다. 여기서 우리는 실험용 쥐의 둥지 짓기 행동이 윤리학적으로 관련된 복지 지표로서 유용하다는 것을 보여줍니다. 제시된 방법은 열 스트레스 요인, 공격적인 케이지, 질병 및 통증을 식별하는 데 성공적으로 사용할 수 있습니다. 쥐 군체에서 둥지를 짓는 행동을 관찰하면 매일 건강 및 웰빙 평가를 개선할 수 있습니다.

서론

동물 복지 측정은 어렵고 종종 주관적인 평가입니다. 과학적 목적으로 동물을 사용하는 경우, 가능한 한 최선의 보살핌을 제공하고 불편함을 최소화해야 할 의무가 있다1. 과학 및 축산 목적을 위해 전반적인 웰빙을 측정하기 위해 종별 객관적인 방법이 필요합니다. 현재 실험용 쥐에 대한 복지 평가 방법은 시간이 많이 걸리거나, 값비싼 장비가 필요하거나, 변화가 발생했는지 확인하기 위해 나중에 분석해야 합니다2-3. 이러한 기술은 과학적 환경에서 유용하지만 일상적인 축산에 통합하기는 어렵습니다. 통증이나 괴로움에 처한 쥐를 빠르고 쉽게 식별할 수 있는 간단한 마우스 지향 방법은 이러한 스트레스 요인을 즉시 식별하고 완화하기 위한 단계가 될 것입니다.

둥지는 야생 쥐가 포식자로부터 피난처를 찾고, 가혹한 환경 조건에서 후퇴하고, 어린 자녀를 보호하는 데 사용됩니다4. 따라서 둥지 짓기와 관련된 행동은 야생 쥐5의 생존과 밀접한 관련이 있다. 실험용 쥐는 여러 세대에 걸쳐 야생 환경에서 벗어났음에도 불구하고 적절한 재료가 주어지면 둥지를 짓고자 하는 동기가 매우 높습니다6,7. 이러한 매우 동기 부여가 된 행동이나 둥지 자체에 대한 모든 변화는 환경이나 동물 자체에 상당한 변화가 있음을 나타내야 합니다.

이 방법의 목표는 실험용 쥐의 동기가 높은 둥지 짓 행동을 활용하여 동물의 전반적인 복지에 영향을 미치거나 감소시킬 수 있는 통증, 질병 또는 기타 스트레스 요인을 신속하게 식별하는 것입니다. 이 이진 케이지 측 평가 기술은 교육이 거의 필요하지 않고, 테스트 재료가 평균적인 마우스 군체에서 발견되며, 동물을 거의 또는 전혀 조작하지 않고 테스트를 완료할 수 있기 때문에 다른 기존 방법보다 유리합니다. 추가로, 신선한 및/또는 상이한 둥지 재료를 빈번하게 제공하는 것은 둥지 재료가 마우스에게 보상이 되는 것으로 밝혀졌기 때문에 마우스와 관리인 사이에 긍정적인 상호작용을 제공할 수 있다(8).

프로토콜

다음 두 가지 프로토콜은 동물이 침구 재료가 있는 단단한 바닥 케이지에 수용될 때 가장 정확합니다.

1. 둥지 득점6

  1. 8-10g의 중첩 재료의 무게를 잰다.
    1. 구겨진 종이 중첩 재료(예: Enviro-Dri)는 대부분의 마우스가 이 기판6으로 더 나은 중첩을 구축하기 때문에 둥지 채점을 위한 기판으로 권장되지만 다른 재료를 사용할 수 있습니다9.
  2. 점수를 매길 케이지를 식별합니다.
    1. 동물은 이 테스트에서 최적의 성능을 발휘하기 위해 바닥이 단단한 우리에 사육해야 합니다.
  3. 종이 중첩 재료를 케이지에 놓습니다.
    1. 둥지 재료는 연구원 또는 동물 관리 직원에게 편리한 시간에 제공 할 수 있습니다.
  4. 득점을 위해 불을 켠 후 다음날 7-9시에 다시 오십시오.
    참고: 생쥐는비활성 상태여야 하고, 둥지의 점수가 가장 높아야 하며,11점, 동물실이 조용하기 때문에 이때가 둥지를 득점하기에 가장 좋은 시기입니다. 동물이 활동적이면 둥지를 짓밟아 점수를 변경할 수 있습니다. 둥지 만들기의 변화는 쥐가 짓는 데 주어진 시간에 따라 발생하므로 새로운 재료가 제공된 후 같은 날과 시간에 점수를 매기는 것이 중요합니다.
  5. Hess et al.의 둥지 점수 매기기 프로토콜을 사용합니다.6 각 둥지에 점수를 매깁니다(그림 1).
    1. 먼저 재료가 마우스에 의해 조작되었는지 여부를 확인합니다. 여기에는 케이지 주변에서 처리되거나 이동하는 것이 포함됩니다.
      1. 재료가 손대지 않으면 전체 둥지가 0의 점수를 받습니다.
    2. 다음으로, 대부분의 둥지 재료가 중앙 둥지 위치에 모였는지 확인합니다.
      1. 둥지 위치 없음: 둥지 위치가 명확하지 않은 경우 케이지는 1점을 받습니다(즉, 재료가 케이지 전체에 퍼져 있음).
      2. 둥지 사이트: 중앙 집중식 둥지 사이트가 있는 경우 둥지를 정사각형인 것처럼 간주합니다. 사각형의 4면은 각각 2-5 사이의 별도의 점수를 부여할 수 있습니다. 그런 다음 4개의 점수가 케이지 둥지 점수에 대한 평균입니다.
        1. 2 = 둥지가 얕은 벽이 없는 평평함;
        2. 3 = 둥지의 벽이 쥐를 덮을 돔 높이의 1/2 미만인 약간 구부러진 모양;
        3. 4 = 돔 높이의 1/2인 벽;
        4. 5 = 돔 높이의 1/2보다 높은 벽으로, 둥지를 완전히 둘러쌀 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다.

참고: 또는 새로운 자료를 제공한 후 3-4일 후에 최고 점수에 도달하는 경우가 많을 때(게시되지 않은 데이터) 점수가 매겨질 수 있습니다.

2. Nest Test12에 통합할 시간

참고: 이 테스트는 동물이 긴 섬유 종이 둥지 재료를 가지고 있고 최소 2점의 점수로 둥지를 지은 경우 가장 정확합니다(위 참조).

  1. 2인치 정사각형의 면 중첩 재료(예: Nestlet)를 가져와 4등분하여 테스트 사각형에서 4-1이 됩니다.
  2. 사육장 조명이 켜진 후 처음 3시간 이내에 동물을 테스트합니다.
    1. 이 테스트 창은 낮에 활동이 없기 전에 둥지 짓는 행동이 증가한 것을 이용합니다11.
  3. 케이지 뚜껑을 열고 메인 둥지 위치에서 케이지 반대편에 테스트 사각형 1개를 놓습니다.
    1. 케이지 외부에서 볼 수 있는 곳에 테스트 사각형을 놓습니다.
    2. 시험 재료는 시험을 수행할 때마다 같은 위치에 놓아야 합니다.
  4. 10분 후에 케이지로 돌아갑니다.

참고: 테스트 사각형이 원래 위치에서 누락된 경우 케이지는 TINT 양성입니다. 테스트 사각형이 원래 위치에 남아 있으면 케이지는 TINT 음성이며 마우스에 수의학적 치료가 필요한지 확인하기 위해 추가 관찰이 필요할 수 있습니다.

결과

온도:

3마리의 C57BL/6 마우스 그룹이 만든 둥지를 세 가지 다른 주변 온도(20, 25 또는 30 °C; 그림 213)의 케이지에서 24시간 후에 점수를 매겼습니다. 온도가 상승함에 따라 둥지 점수는 감소합니다. 둥지의 벽이 낮아지고 둥지가 더 개방된 형태가 되어 열 손실이 더 많이 일어나게 됩니다.

공격성:

상처를 유발하는 공격적 상호작용 수준이 높은 수컷 마우스 그룹은 둥지의 모양으로 식별할 수 있습니다. 5주간의 실험 결과, 둥지 점수는 케이지 내 상처 입은 C57BL/6 수컷 마우스의 평균 수와 음의 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다 (F1,26 = 13.5; P=0.0011; 그림 3). C57BL/6 마우스의 특정 아종은 상처 데이터에 유의미한 영향을 미치지 않았습니다 (F2,26 = 2.69; P = 0.086). 아종에 관계없이 둥지 점수가 높은 케이지가 점수가 낮은 케이지보다 상처 입은 마우스 수가 더 적었습니다.

질병:

전반적인 권태감(malaise)을 겪는 생쥐는 둥지를 짓도록 강제되었을 때 둥지 짓기 행동을 거의 또는 전혀 하지 않는 것으로 나타났다.14.

통증:

통증을 유발하는 외과적 수술 후 둥지 형태가 변화하는 것이 관찰되었습니다.11,15통증을 유발하는 수술 후, TINT 결과가 음성인 동물의 수가 약 60% 증가합니다.12 하지만 수술 후 3일이 지나자 마우스의 TINT 수치는 다시 양성의 기저선 수준으로 돌아왔습니다 (그림 4).

Tufa 돔 분류 도표; 평평한 형태에서 완전한 돔 형태까지 표시된 지질 형성 단면도
그림 1. 둥지 점수 산정 도표. 다양한 벽 높이 점수6를 나타내는 내부 공동이 있는 둥지. 본 그림은 Journal of the American Association of Laboratory Animal Science의 허가를 받아 재수록하였습니다. 여기를 클릭하여 더 큰 이미지 보기.

20°C, 25°C, 30°C에서의 둥지 점수를 비교한 막대 그래프; 주변 온도 대 점수.
그림 2. 온도가 둥지 점수에 미치는 영향. 주변 온도가 20, 25 또는 30 °C13로 제한된 마우스의 평균 둥지 점수. 대각선은 유의미한 선형 대비를 나타낸다. 이 그림은 Elsevier의 허락을 받아 재현되었다. 여기를 클릭하여 더 큰 이미지 보기.

평균 부상당한 생쥐 수와 둥지 점수의 산점도 및 회귀선; 행동 연구 결과.
그림 3. 공격성이 둥지 점수에 미치는 영향. 이 그래프는 수컷 생쥐 5마리가 들어있는 케이지의 평균 둥지 점수와 부상을 입은 수컷 생쥐 수 사이의 상관관계를 나타냅니다. 이는 C57BL6 생쥐의 3가지 서로 다른 하계통에서 평가되었습니다. 여기를 클릭하여 확대 이미지 보기.

경동맥 손상 수술 후 일수별 TINT (%)를 보여주는 확률 분석 그래프, 통계 데이터.
그림 4. 통증이 TINT에 미치는 영향. 두 차례의 수술12 전후의 음성 TINT에 대한 LSM 및 SE가 묘사되어 있습니다. 이 그림은 Journal of the American Association of Laboratory Animal Science의 허가를 받아 재수록되었습니다. 여기에서 더 큰 이미지 보기.

토론

이러한 결과를 바탕으로 둥지 건설은 열 스트레스의 정도, 케이지 내에 존재하는 공격성의 양, 동물이 일반적인 불쾌감을 경험할 때 변경되며, 수술 후 잠재적으로 고통스러운 쥐에서는 모집 행동이 보이지 않습니다. 이러한 모든 요인이 쥐의 복지를 감소시키기 때문에 둥지 만들기를 활용하여 전반적인 웰빙을 개선하기 위해 개입이 필요한 우리나 동물을 식별할 수 있다고 믿습니다. 우리는 둥지 점수가 척도가 더 정교하고 이진 TINT보다 더 작은 차이를 감지할 수 있기 때문에 과학적 목적에 가장 잘 활용되는 방법일 수 있다고 믿습니다. 그러나 우리는 TINT가 고통스러운 동물의 일상적인 사육 또는 수술 후 식별에 가장 잘 적용되는 보다 실용적인 도구라고 믿습니다.

질병이나 부상을 나타내는 것이 유익할 수 있는 사회적 포식성 종과 달리 먹이 종의 약점 신호를 나타내는 것이 생존 또는 죽음의 차이가 될 수 있습니다. 예를 들어, 토끼는 특히 인간이 있을 때 움직이지 않음으로써 고통이나 고통에 반응하는 것으로 관찰되어 고통의 행동 지표가 쓸모없어 보입니다16. 마우스에서 진행 중인 통증 행동은 통증을 정량화하기 위해 식별하고 사용하기 어렵습니다17. 이것은 한눈에 괴로워하고 활동하지 않는 쥐가 잠자는 쥐와 쉽게 혼동될 수 있는 야행성 실험실 종에서 특히 어렵습니다.

둥지를 짓는 것을 가능하게 하는 음식이나 재료와 같은 자원은 야생 쥐의 생존 및 적합성과 밀접하게 연관되어 있습니다5,18,19. 연구에서 둥지 재료는 자원 실험실 쥐가 얻으려는 강한 동기가7,8입니다. Enviro-Dri는 쥐에게 더 많은 단열 둥지를 만들어 열 스트레스를 완화할 수 있는 동물학적으로 관련된 농축제인 것으로 나타났습니다7,10,13. 가공이 거의 또는 전혀 필요하지 않은 긴 섬유 길이로 인해 가난한 둥지 건설자도 더 나은 둥지를 만들 수 있습니다6,7. 이 물질은 종종 눈 병변에 취약한 누드 마우스(20)에게도 적합합니다. Enviro-Dri는 둥지 만들기에 우수하지만 다른 재료(예: Nestlets)는 TINT에 더 잘 작동합니다. 지정된 영역에서 테스트 사각형의 유무는 Enviro-Dri 스트립의 일부가 제거되었는지 여부를 확인하려고 시도하는 것보다 덜 주관적입니다.

둥지 점수와 TINT는 모두 단독으로 사육된 동물에게 쉽게 활용할 수 있지만 그룹 중 1마리의 동물이 고통이나 고통을 겪을 수 있는 경우 문제가 발생할 수 있습니다. 이 원고에 제시된 데이터는 열 스트레스와 케이지 공격성이 집단 사육 마우스에서 식별될 수 있음을 보여줍니다. 건강한 동물과 건강하지 않은 동물 사이의 사회적 결속과 상호 작용을 조사하는 추가 작업이 현재 조사되고 있습니다. 따라서 우리는 그룹의 하위 집합에서 질병이나 통증을 감지하기 위해 그룹 사육 동물에서 이러한 방법을 활용하는 데 주의를 기울입니다.

실험실 마우스 유형 간의 재료 구축 및 수집 변화는 잘 문서화되어 있으며7,21-23 모든 유형의 마우스에 이 기술을 사용하기 전에 고려해야 합니다. 구체적으로, C3H 마우스는 다른 근친 교배 균주만큼 복잡한 둥지를 모으거나 구축하지 않습니다21,22. 따라서 조작되지 않은 마우스의 정상적인 둥지 형태 및 TINT 결과는 모든 균주 또는 가축에서 이 기술을 사용하기 전에 관찰되어야 합니다. 다양한 케이지 유형이 건물 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 개별적으로 환기되는 케이지에서 경험하는 대류 열 손실이 증가하면 추가 열 응력으로 인해 전체 둥지 점수가 증가할 수 있습니다.

둥지 행동 조사의 유용성은 이제 막 탐구되기 시작했습니다. 문헌에 따르면 둥지는 댐24,25 의 호르몬 상태로 인해 변하므로 분만 전후 암컷을 방해하지 않고 식별하는 도구가 될 수도 있습니다. 아직 직접 테스트되지는 않았지만 인간 질병 모델을 연구하는 연구자들은 둥지 행동 평가를 인도적인 종점으로 사용하거나 질병 발병을 식별하여 궁극적으로 전반적인 고통을 완화할 수도 있습니다. 이 필수적이고 복잡한 행동 순서의 변경은 정신 건강 장애 또는 약물 테스트 모델에 대한 보다 타당하고 마우스 중심의 작업일 수도 있습니다.

공개 사항

Brianna N. Gaskill과 Kathleen R. Pritchett-Corning은 이 기사에 사용된 쥐 계통을 육종시키는 Charles River Laboratories의 직원입니다.

감사의 글

여기에 제시된 연구는 Charles River와 Tufts Cummings School of Veterinary Medicine의 지원을 받았습니다. 저자는 TINT 테스트에 대한 연구에 대해 Megan Rock과 Miranda Gallo에게 가장 감사하고 있습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Enviro-DriShepherd Specialty Papers주름진 종이 중첩 재료
NestletAncare압축면 중첩 재료

참고문헌

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