Source : Kay Stewart, RVT, RLATG, CMAR ; Valerie A. Schroeder, RVT, RLATG. Université de Notre Dame, Indiana
Souvent, l’administration composée est une partie intégrante d’une étude sur des animaux. Plusieurs facteurs doivent être évalués afin de s’assurer que le composé est livré correctement. La voie d’administration influe sur les mécanismes d’absorption. Les caractéristiques de la substance est présente (le pH, viscosité et concentration) peuvent dicter quelle voie d’administration est selected.1,2,3
Les deux routes principales d’administration sont par voie entérale (par l’intermédiaire du tube digestif) et par voie parentérale (administré à l’extérieur de l’appareil digestif). Le choix de la voie d’administration est principalement déterminé par les exigences de l’étude. Le principal avantage de dosage par voie parentérale est que le composé ne subisse pas de métabolisme hépatique, ce qui entraîne une biodisponibilité supérieure. Cependant, il y a beaucoup de protocoles expérimentaux nécessitant les composés devant être administré par voie orale pour mieux imiter l’apport naturel d’une substance. Le meilleur itinéraire à utiliser est déterminé par les propriétés de la substance d’essai.
Administration par voie orale est la méthode couramment utilisée d’administration des médicaments chez l’humain. Cela se fait avec les comprimés, capsules ou formes liquides de médicaments. Comprimés et gélules administration est impossible chez les rongeurs, donc le dosage oral commun pour souris et rats s’effectue soit dissoudre le composé dans l’eau potable, à l’aide d’aliments spécialisés qui intègre la substance dans la formule d’essai, ou en plaçant le composé de friandises. Lorsque des doses par l’eau potable, le saccharose est souvent ajouté à l’eau pour améliorer la sapidité. Toutefois, il doit être finement équilibré afin d’encourager la prise d’eau normale et pas trop boire en raison de la saveur sucrée.
De nombreuses études ont démontré que répété gavage oral est stressant pour les souris et les rats. 4,5 , c’est aussi la main-d’oeuvre intensive pour le personnel de soins aux animaux. Il y a l’alimentation disponible dans le commerce qui a généralement dosés composés tels que le fenbendazole, qui est utilisée pour éliminer les parasites chez les rongeurs-incorporé dedans. Autres sociétés offrent des gâteries médicamenteux contenant des antibiotiques, antiparasitaires, anti-inflammatoires et analgésiques. Aliments pour animaux entreprises qui fabriquent les diètes formulées pour souris et rats créera des régimes d’essai spécialisé pour répondre à une exigence expérimentale. De nombreux laboratoires ont formulé leurs propres friandises avec l’utilisation du miel, de beurre d’arachide ou de gélatine à saveur de fruits. 4, 5
Dosage oral du manque de précision car l’absorption d’un composé est tributaire de l’acceptation de la nourriture ou l’eau, la stabilité du composé et le nombre d’animaux présents dans la cage. Toutefois, si le dosage exact n’est pas critique pour l’expérience, cette méthode non invasive de dosage est préférable pour le bien-être des animaux.
Gavage oral est une méthode beaucoup plus précise de l’administration par voie entérale, car il permet pour le dépôt des composés directement dans l’estomac de l’animal, à un moment précis et à un volume déterminé. Cependant, formation est nécessaire pour assurer le succès. La restriction appropriée de l’animal est cruciale pour le succès de cette technique. Lésion de la cavité buccale, pharynx, larynx, trachée, œsophage et estomac peut résulter de mauvais positionnement de la tête et le corps. L’animal doit être fermement saisi, telle que la tête ne parvient pas à se tordre, pour prévenir ces blessures.
Aiguilles de dosage sont disponibles dans les formats réutilisables ou jetables. Bien que coûteuse, l’utilisation d’aiguilles jetables supprime le risque de contamination croisée lorsque plusieurs animaux de dosage. Il existe plusieurs tailles d’aiguilles de gavage, allant de 20-22 calibre pour la souris et le calibre de 18-20 pour les rats. Le choix de l’aiguille est déterminé par la taille de l’animal, le volume de liquide et la viscosité de la solution qui sera administrée.
Gavage par voie orale doit être effectuée sur un animal conscient pour diminuer la possibilité de placer l’aiguille dans la trachée. Un animal qui a conscient conservera le réflexe de déglutition ainsi que le réflexe nauséeux, facilitant le positionnement correct dans le œsophage. Une étude a été réalisée démontrent que recouvrant l’aiguille de gavage avec saccharose induit le réflexe de déglutition et diminution de la quantité de temps nécessaire pour passer l’aiguille dans le œsophage. 6
Un agent topique qui est placé directement sur la surface de la peau est généralement destiné à affecter uniquement la zone à laquelle elle est appliquée. Ceux-ci peuvent être des crèmes, lotions, onguents, mousses ou gels. Comme les animaux auront tendance à toiletter la zone où l’agent est appliqué, la toxicité de la consommation par voie orale doit être considérée.
Composés administrés par voie topique sont formulés pour être absorbé par les couches du derme et de l’espace sous-cutané via les follicules pileux et les glandes accessoires. Les facteurs qui affectent l’absorption des composés incluent l’état de la peau, la surface utilisée, la concentration de la substance, la solubilité dans les lipides du composé et la longueur du temps, il est en contact avec la surface de la peau. Une peau bien hydratée et minces couches vont diminuer le temps d’absorption.
Lorsque vous appliquez une substance par voie topique, il est la chance pour une absorption systémique due à l’animal de la zone de toilettage. Des mesures préventives doivent être prises pour éviter l’ingestion de l’accident ou à une élimination rapide de la substance. Petits colliers ou boucliers sont disponibles pour empêcher l’animal d’atteindre touchés parties du corps. Habitat individuel peut aussi devoir empêcher allotoilettage de compagnons de cage.
1. Actualitée application
La figure 1. Application topique chez les souris.
2. dosage oral
3. procédure de gavage
calibre de 20 à 25 x 1.5 po aiguilles droites ou courbes de dosage sont utilisés pour les souris. Pour les rats, calibre 18-20 x 2-3 aiguilles en droite ou courbes dosage sont utilisés. Ils sont disponibles, comme les aiguilles réutilisables en acier inoxydable ou une aiguilles jetables. Les aiguilles jetables peuvent avoir un manche en plastique métallique ou souple avec une pointe de silicone.
La figure 2. Gavage par voie orale chez la souris (à gauche) et les rats (à droite).
De nombreuses expériences exigent qu’un composé administré à un animal sur une voie orale ou topique, afin que la méthode imite mieux l’apport naturel de la substance expérimentale.
Pour administration par voie orale, le composé peut être dissous dans l’eau potable ou incorporé dans les aliments que les animaux consomment. Un autre, plus précise la méthode de dosage oral est gavage oral dans lequel une grande aiguille est utilisée pour placer le composé directement dans l’estomac. En revanche, un agent topique peut être placé directement sur la surface de la peau et est généralement destiné à affecter uniquement la zone à laquelle elle est appliquée. Chacune de ces stratégies a les avantages et les limites, que nous allons dans cette vidéo. Après que nous allons démontrer comment effectuer ces techniques d’administration composés chez les animaux de laboratoire et certaines de leurs applications.
Avant de plonger dans les protocoles, passons en revue les considérations, les avantages et les lacunes de ces techniques. Administration par voie orale avec des comprimés, capsules ou liquide, c’est la plus couramment utilisée la méthode d’administration des médicaments chez l’humain. Cependant, les comprimés et capsules sont impraticable pour les rongeurs, donc le dosage oral commun est réalisé en dissolvant le composé dans l’eau potable ou la nourriture.
Lorsque des doses par l’eau potable, le saccharose est souvent ajouté à l’eau pour améliorer la sapidité. Toutefois, il doit être finement équilibré afin d’encourager la prise d’eau normale et pas trop boire en raison de la saveur sucrée. Une bonne règle est de commencer avec une solution de 10 % de sucrose et ensuite régler en fonction de l’apport. Une autre consiste à dose par voie orale l’animal par les aliments spécialisés. Il y a des aliments disponibles dans le commerce qui a dosée communément composés, tels que le fenbendazole, incorporé dedans. Les rongeurs de l’alimentation peuvent également créer des régimes d’essai spécialisé pour répondre à une exigence expérimentale.
Les avantages avec cette forme d’administration par voie orale sont qu’il est non invasif, administre le composé en permanence et imite l’administration de médicament par voie orale humaine. Cependant, il manque de précision car apport composé est tributaire de l’acceptation de la nourriture ou l’eau, la stabilité du composé et le nombre d’animaux présents dans la cage. Si le dosage exact n’est pas critique pour l’expérience, cette méthode non invasive est préférable pour le bien-être des animaux.
Pour administration orale plus précise, on peut utiliser le gavage oral, qui dépose le composé directement dans l’estomac, à un moment précis et à un volume déterminé. Toutefois, une formation adéquate est nécessaire pour réaliser cette technique car les graves dommages à l’animal peuvent se produire si elles ne sont pas bien attachés.
Venir à agents topiques, citons crèmes, lotions, onguents, aérosols et gels. En général, les agents topiques visent à affectent uniquement la zone à laquelle ils sont appliqués. Toutefois, ils peuvent aussi être absorbés dans la circulation sanguine, ce qui peut être volontaire ou involontaire. Cette absorption dépend : la condition de la peau, la surface utilisée, la concentration de la substance, la durée de contact et la solubilité dans les lipides de l’agent.
Maintenant que nous avons discuté de l’arrière-plan des modes d’administration par voie orale et topique, nous allons apprendre les protocoles commençant par administration orale via la nourriture ou l’eau.
Pour le dosage des calculs, tout d’abord vous devez savoir la dose voulue pour être administré. Deuxièmement, vous devez déterminer le poids du corps. Au lieu de pesage des animaux individuels, vous pouvez utiliser le poids moyen de la souche de souris ou de rats pour vos calculs, sauf indication contraire. Troisièmement, vous devriez être au courant du nombre d’animaux par cage et le quatrième, vous avez besoin de connaître la moyenne quotidienne de l’eau ou la consommation d’aliments par cage.
N’oubliez pas, l’aliment formulé ou l’eau potable avec les composés dissous auront besoin d’être remplacées plus fréquemment que la norme alimentaire ou de l’eau en raison de l’instabilité composée. Certains composés peuvent être sensibles à la lumière ou peuvent précipiter au fil du temps.
Maintenant, nous allons apprendre à administrer par voie orale des doses précises en effectuant le gavage oral chez les souris et les rats.
Première étape consiste à sélectionner une aiguille appropriée pour la procédure. Ceux-ci sont soit réutilisable composé d’acier inoxydable ou jetable avec une antenne en plastique souple en silicone et l’arbre. Pour les souris, 20-25 calibre droites ou courbes aiguilles de dosage qui font 1,5 pouces de longueur sont appropriés. Pour les rats, sélectionnez 18-20 jauge droite ou courbe dosage aiguilles qui sont 2-3 pouces de long. L’aiguille de bon calibre et une seringue de sélection dépend aussi de volume et de la viscosité. Examiner l’Administration composé j’ai vidéo pour comprendre l’impact de ces facteurs. Pour le dosage des liquides épais, une seringue à embout Luer lock est préférée.
Après avoir effectué la sélection, apposer la seringue à l’aiguille, tels que les graduations sur le Canon peuvent être lu sans faire tourner l’aiguille. Ceci est important car une fois que l’aiguille a été placé dans le œsophage toute rotation peut se rompre la paroi oesophagienne, entraînant la mort de l’animal. Ensuite, remplir la seringue avec le volume de la solution qui sera administrée.
Cette méthode doit toujours être effectuée sur des animaux conscients avec des réflexes de déglutition intacts afin d’éviter un placement accidentel dans la trachée. En utilisant la technique de retenue approprié est essentiel pour cette procédure. Pour souris, saisir la peau à la base de la tête et la peau du cou serré. Cela garantit que la tête a un minimum occasion pour mouvement gauche-droite. En outre, assurez-vous que le corps est suspendu dans une ligne droite de la tête à la queue ; toute torsion n’entravera le placement de l’aiguille de gavage dans le œsophage. L’arrière-train doit être également stabilisée pour éviter la rotation du corps.
Pour empêcher un rat, saisissez-le sur les épaules à l’aide de l’index et le majeur de chaque côté du cou. Cela empêchera le rat de tourner sa tête d’un côté à l’autre. Le pouce, troisième et quatrième doigts entourent la poitrine pour empêcher l’animal de se déplacer vers l’avant ou vers l’arrière.
Une fois que vous avez correctement maîtrisé l’animal, placez l’aiguille avec la courbe du côté vers le bas et conforme à la courbe naturelle du cou. Ensuite, introduire l’aiguille dans la bouche du côté droit ou gauche, par le biais de la diastemata et entre les incisives et les molaires à un angle vers l’arrière du pharynx. Maintenant que l’aiguille est placée dans la cavité buccale, utilisez-le pour incliner la tête vers l’arrière jusqu’à ce que le nez est pointé vers le haut. À ce stade, l’aiguille doit glisser facilement dans le œsophage. Une fois que l’aiguille est placée dans l’estomac, délicatement déposer le composé. Ensuite, retirer l’aiguille de l’animal, prenant soin de ne pas faire tourner. Il est important de ne pas forcer l’aiguille vers le bas. Si vous vous sentez une résistance quelconque, enlevez-le et essayez à nouveau. Lors de l’exécution de la procédure, si l’animal montre des signes de cyanose ou de détresse respiratoire ou s’il y a solution qui coule de sa bouche, le dosage de l’aiguille doit être immédiatement retirée et l’animal doit être rejetée dans sa cage.
Enfin, passons en revue les procédures d’administration topique chez les animaux de laboratoire. Commencez par anesthésier l’animal. Cela se fait couramment à l’aide d’une action inhalant, rapide qui permet une rapide récupération animale. Pour plus de détails sur l’administration de l’anesthésie, s’il vous plaît voir une autre vidéo de cette collection.
Ensuite, en utilisant a retirer de tondeuse cheveux tout en fourrure de la zone d’application. Pour éviter toute coupure, placer la surface plane de la tondeuse contre la peau et raser dans le sens opposé à celui de la croissance des cheveux. Ensuite, nettoyez la peau avec de l’eau et sécher avec une compresse de gaze. Maintenant, à l’aide d’un coton-tige, appliquez la substance directement sur la peau. Pour de meilleurs résultats, appliquer plusieurs couches minces de pommade ou de crème, par opposition à une seule demande d’une couche épaisse. Pour éviter toute ingestion accidentelle d’application topique sur composé dû lieu de toilettage, un petit col ou un bouclier pour empêcher l’animal d’atteindre la partie du corps touchée. En outre, pour empêcher l’allotoilettage de compagnons de cage, les animaux devraient être logés individuellement.
Maintenant que vous avez une compréhension de ces autres voies d’administration, nous allons voir comment ils sont utilisés en recherche biomédicale aujourd’hui.
Une des applications importantes de gavage oral est administration précise de substances afin d’étudier leur effet direct sur l’appareil digestif. Ici, les chercheurs ont utilisé cette méthode pour fournir une levure probiotique transformé directement dans l’estomac de l’animal. Et puis ils ont disséqué les plaques de Peyer, qui sont les nodules lymphatiques organisée de l’intestin grêle, afin d’étudier l’adhérence du micro-organisme livré.
Non invasif par voie orale peut être utilisée pour imiter le mode naturel de l’infection d’origine alimentaire. Dans cette expérience, le scientifique a développé un modèle pour la transmission orale de Listeria monocytogenes chez les souris par ingestion d’aliments contaminés. Suite à une infection, les chercheurs ont récolté divers organes comme l’intestin grêle, côlon, rate, foie et vésicule biliaire, d’analyser la propagation de l’infection de ces tissus.
Enfin, certains chercheurs sont intéressés par l’étude du mécanisme par lequel UV radiation peut conduire à coups de soleil. Ici, les scientifiques ont utilisé la voie topique à appliquer une substance pharmacologique qui induit la production d’épiderme mélanine-a UV agent protecteur. Suite à cela, ils ont utilisé un protocole semblable aux études chez l’homme pour examiner l’effet protecteur de l’agent d’application topique contre l’érythème induit par le rayonnement UV.
Vous avez juste regardé second volet du JoVE de méthodes d’administration composé traitant de dosage par voie orale et topique. Vous devez maintenant comprendre comment on peut doser oralement l’animal à l’aide de la nourriture ou l’eau, et comment on peut effectuer l’administration par gavage plus précise, par voie orale. Enfin, il faut savoir les considérations et méthode pour administration topique et des applications de ces diverses techniques. Comme toujours, Merci pour regarder !
La méthode plus sûre et plus humaine de gestion composée est grâce à une administration par voie orale si il est possible d’incorporer dans la nourriture ou l’eau. Gavage oral est une méthode de dosage précise mais aussi très stressant pour l’animal, et nécessite des compétences techniques. Administration topique est habituellement accomplie avec peu ou pas de retenue de l’animal, une fois que la zone est correctement préparée. Un examen attentif de la voie d’administration doit facteur dans le stress potentiel aux animaux.
Many experiments require that a compound be administered into an animal via an oral or topical route, so that the method better mimics the natural intake of the experimental substance.
For oral dosing, the compound can be dissolved into the drinking water or incorporated into the food that the animals consume. Another, more precise method of oral dosing is oral gavage in which a large needle is used to place the compound directly into the stomach. On the other hand, a topical agent can be placed directly on the skin surface, and is generally intended to affect only the area to which it is applied. Each of these strategies has advantages and limitations, which we will discuss in this video. Following that we will demonstrate how to perform these compound administration techniques in lab animals, and some of their applications.
Before delving into protocols, let’s review the considerations, benefits, and shortcomings of these techniques. Oral dosing with tablets, capsules, or liquid is the most commonly used method of drug administration in humans. However, tablets and capsule are impractical for rodents, so the common oral dosing is accomplished by dissolving the compound in the drinking water or food.
When dosing via drinking water, sucrose is often added to the water to enhance palatability. However, it should be finely balanced to encourage normal water intake and not excessive drinking because of the sugary taste. A good rule is to start with a 10% sucrose solution, and then adjust depending on the intake. Another way to orally dose the animal is through specialized food. There is commercially available feed that has commonly dosed compounds, such as fenbendazole, incorporated into it. The rodent feed companies can also create specialized test diets to meet an experimental requirement.
The advantages with this form of oral dosing are that it is non-invasive, administers the compound continuously, and mimics human oral drug administration. However, it lacks precision because compound intake is dependent on the acceptance of the food or water, the stability of the compound, and the number of animals present in the cage. If exact dosing is not critical to the experiment, this non-invasive method is best for the well being of the animals.
For more precise oral administration, one can use oral gavage, which deposits the compound directly into the stomach at a specific time and at a specified volume. However, proper training is required to perform this technique because serious damage to the animal can occur if they are not properly restrained.
Coming to topical agents, these include creams, lotions, ointments, sprays, and gels. Typically, topical agents are intended to affect only the area to which they are applied. However, they can also be absorbed into the bloodstream, which may be intentional or unintentional. This absorption depends on: the condition of the skin, the surface area utilized, the concentration of the substance, the duration of contact, and the lipid solubility of the agent.
Now that we have discussed the background of oral and topical administration methods, let’s learn the protocols starting with oral administration via feed or water.
For dosing calculations, first you need to know the intended dose to be administered. Second, you have to determine the body weight. Rather than weighing individual animals, you can use the average weight of the mouse or rat strain for your calculations, unless otherwise specified. Third, you should be aware of the number of animals per cage, and fourth, you need to know the average daily water or food consumption per cage.
Remember, the formulated food or the drinking water with the dissolved compound may need to be replaced more frequently than standard food or water due to compound instability. Some compounds may be light sensitive or may precipitate over time.
Now, let’s learn how to orally administer precise doses by performing oral gavage in mice and rats.
First step is to select an appropriate needle for the procedure. These are either reusable made up of stainless steel or disposable with a flexible plastic shaft and silicone tip. For mice, 20-25 gauge straight or curved dosing needles that are 1.5 inches in length are appropriate. For rats, select 18-20 gauge straight or curved dosing needles that are 2-3 inches long. The correct needle gauge and syringe selection also depends on volume and viscosity. Review the Compound Administration I video to understand the impact of these factors. For dosing thick liquids a Luer lock syringe is preferred.
After making the selection, affix the syringe to the needle such that the graduations on the barrel can be read without turning the needle. This is important as once the needle has been placed into the esophagus any rotation can rupture the esophageal wall resulting in death of the animal. Next, fill the syringe with the correct volume of the solution to be administered.
This method should always be performed on conscious animals with intact swallowing reflexes to prevent accidental placement into the trachea. Using proper restraint technique is critical for this procedure. For mouse, grasp the skin at the base of the head and hold the scruff tightly. This ensures that the head has minimal opportunity for side-to-side movement. Also, make sure that the body is suspended in a straight line from the head to the tail; any twisting will impede the placement of the gavage needle into the esophagus. The hindquarters must be also stabilized to prevent body rotation.
To restrain a rat, grasp it over the shoulders using the index and middle fingers on each side of the neck. This will prevent the rat from turning its head from side to side. The thumb, third, and fourth fingers encircle the chest to prevent the animal from moving forward or backward.
Once you’ve properly restrained the animal, position the needle with the curve facing downward and in line with the natural curve of the neck. Then, introduce the needle into the mouth from the right or left side, through the diastemata and between the incisors and molars at an angle toward the back of the pharynx. Now that the needle is placed in the oral cavity, use it to tilt the head back until the nose is pointed up. At this point, the needle should slide easily into the esophagus. Once the needle is positioned in the stomach, gently deposit the compound. Then, remove the needle from the animal, making sure not to rotate it. It is important NOT to force the needle down. If you feel any resistance, remove it and try again. While performing the procedure, if the animal shows signs of cyanosis or respiratory distress or if there is solution flowing from its mouth, the dosing needle should be immediately removed and the animal should be released into its cage.
Lastly, let’s review the procedures for topical administration in lab animals. Start by anesthetizing the animal. This is commonly done using a fast acting inhalant, which allows quick animal recovery. For more details on anesthesia administration, please see another video in this collection.
Next, using a hair clipper remove all fur from the area of application. To avoid any cuts, place the clipper’s flat surface against the skin and shave in the direction opposite to that of the hair growth. Then, clean the skin with water and dry it with a gauze pad. Now, using a cotton-tipped applicator, apply the substance directly to the skin. For best results, apply several thin layers of ointment or cream, as opposed to a one-time application of a thick layer. To prevent accidental ingestion of topically applied compound due grooming, place a small collar or a shield to prevent the animal from reaching the affected body part. Furthermore, to prevent allogrooming from cage mates, the animals should be housed individually.
Now that you have an understanding of these alternate routes of administration, let’s see how they are being used in biomedical research today.
One of the important applications of oral gavage is precise administration of substances to study their direct effect on the gastrointestinal tract. Here, the researchers used this method to deliver a transformed probiotic yeast directly into the animal’s stomach. And then they dissected the Peyer’s patches, which are organized lymph nodules from small intestine, to study the adherence of the delivered microorganism.
The non-invasive oral route can be used to mimic the natural modus of food-borne infection. In this experiment, the scientist developed a model for oral transmission of Listeria monocytogenes in mice via ingestion of contaminated food. Following infection, the researchers harvested various organs like small intestine, colon, spleen, liver and gall bladder, to analyze spread of infection to these tissues.
Lastly, some researchers are interested in studying the mechanism by which UV radiation may lead to sunburns. Here, the scientists used topical route to apply a pharmacologic substance that induces production of epidermal melanin-a UV protective agent. Following that, they used a protocol that is similar to human studies to examine the protective effect of the topically applied agent against erythema induced by UV radiation.
You’ve just watched JoVE’s second installment of compound administration methods dealing with oral and topical dosing. You should now understand how one can orally dose the animal using feed or water, and how one can perform the more precise, oral gavage administration. Lastly, you should know the considerations and method for topical administration, and applications of these various techniques. As always, thanks for watching!
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