Niniejszy protokół opisuje nową metodę manualnego unieruchomienia myszy podczas wstrzykiwania preparatów lub pobierania krwi, co pozwala na redukcję stresu i poprawę dobrostanu zwierząt podczas przeprowadzanych procedur.
Artykuł metodologiczny
Niniejszy protokół opisuje nową metodę manualnego unieruchomienia myszy podczas wstrzykiwania preparatów lub pobierania krwi, co pozwala na redukcję stresu i poprawę dobrostanu zwierząt podczas przeprowadzanych procedur.
Testy na zwierzętach pozostają niezbędne w badaniach biomedycznych, znacząco przyczyniając się do zrozumienia mechanizmów chorób oraz oceny skuteczności i bezpieczeństwa leków i substancji chemicznych, przy czym gryzonie należą do najczęściej stosowanych zwierząt laboratoryjnych. Do najczęstszych interwencji w praktyce laboratoryjnej należą manipulacje i unieruchamianie podczas procedur takich jak iniekcje i pobieranie krwi, które są rutynowo wykonywane u świadomych myszy bez sedacji lub znieczulenia. Prawidłowe unieruchomienie jest niezbędne dla zapewnienia bezpieczeństwa zarówno zwierzęcia, jak i operatora. Jednakże tradycyjne metody unieruchamiania, takie jak fiksacja ręczna lub tuby ograniczające ruchy, znane są z wywoływania ostrych reakcji stresowych u myszy, co negatywnie wpływa na dobrostan zwierząt i potencjalnie rzutuje na wyniki eksperymentalne. W celu promowania udoskonalenia (refinement) w ramach zasady 3R oraz poprawy dobrostanu zwierząt, niniejszy protokół opisuje zastosowanie nowo opracowanego tunelu aplikacyjnego do iniekcji i pobierania krwi u myszy. Tunel zapewnia mniej drastyczną, a wciąż bezpieczną metodę unieruchamiania w porównaniu z technikami konwencjonalnymi. Ta zorientowana na dobrostan metoda unieruchamiania może być łatwo wdrożona w standardowych procedurach, takich jak iniekcje dosiewnicze i dożylne oraz pobieranie krwi, minimalizując stres i poprawiając warunki obsługi myszy laboratoryjnych.
Testy na zwierzętach nadal odgrywają centralną rolę w badaniach biomedycznych, znacząco przyczyniając się do zrozumienia mechanizmów chorób oraz oceny skuteczności i bezpieczeństwa leków i substancji chemicznych. Gryzonie stanowią najczęściej wykorzystywane gatunki zwierząt laboratoryjnych; w Unii Europejskiej w 2023 roku do celów naukowych wykorzystano około 3,5 miliona myszy i 0,5 miliona szczurów1. Rosnąca świadomość społeczna dotycząca cierpienia spowodowanego procedurami eksperymentalnymi doprowadziła do wprowadzenia wymogów prawnych mających na celu poprawę dobrostanu zwierząt w badaniach naukowych, zgodnie z zasadą 3R2,3. Ponieważ całkowite zastąpienie testów na zwierzętach metodami alternatywnymi nie jest jeszcze możliwe, szczególnie istotna jest optymalizacja istniejących procedur eksperymentalnych w celu złagodzenia cierpienia zwierząt. Prace z zwierzętami, w tym stosowanie ograniczników unieruchamiających podczas takich procedur jak iniekcje, stanowią jedną z najczęstszych interwencji, którym poddawane są zwierzęta laboratoryjne zarówno podczas rutynowej opieki, jak i w trakcie eksperymentów.
Tradycyjne unieruchomienie do iniekcji doszpikowych polega na mocnym chwyceniu karku za skórę i futro kciukiem i palcem wskazującym, zabezpieczeniu ogona oraz odwróceniu zwierząt w celu odsłonięcia brzucha do wykonania zastrzyków. Pozycja ta jest nienaturalna i może prowadzić do trudności w oddychaniu, co wywołuje u zwierząt lęk4. Opisano już różne udoskonalone techniki unieruchamiania, w tym na przykład tzw. metodę trzech palców, w której nacisk na obszar szyi jest mniejszy w porównaniu do klasycznych technik chwytania za kark4. Inna metoda w dużej mierze pozwala uniknąć całkowitego unieruchomienia: w tym przypadku zwierzęta mogą trzymać się drucianej siatki, podczas gdy ogon i kończyny tylne są unieruchomione, co umożliwia dostęp do dolnej części brzucha w celu wykonania iniekcji5. Niemniej jednak obie procedury mają swoje ograniczenia. W metodzie trzech palców zwierzęta nadal muszą być podnoszone i ustawiane w nienaturalnej pozycji, co potencjalnie może wywołać reakcje stresowe. Alternatywna technika nie zapewnia z kolei wystarczającej ochrony przed ugryzieniami przez zestresowane lub broniące się zwierzęta i może ograniczać czas dostępny na wykonanie iniekcji. Oprócz potencjalnych obrażeń po ugryzieniu istnieje również zwiększone ryzyko niewłaściwego unieruchomienia lub przypadkowego zakłucia igłą. Unieruchomienie do iniekcji dożylnych lub pobierania krwi z żyły ogonowej wymaga zastosowania ograniczników, które unieruchamiają zwierzęta bez konieczności trzymania ich w dłoniach, dzięki czemu ręce pozostają wolne do wykonywania procedur. Ograniczniki to zazwyczaj rurki wykonane z przezroczystego akrylu, posiadające zamknięty koniec z otworami dostępu dla ogona oraz otwarty koniec do wkładania myszy, który można zabezpieczyć regulowanymi zatyczkami. Wymaga to podniesienia zwierząt za ogon i wciągnięcia ich do ogranicznika tyłem, aby ogon mógł zostać przełożony przez otwory dostępu. Jest to stresująca procedura, którą potęguje dość mała średnica ograniczników, niezbędna do zapobiegania obracaniu się myszy podczas zabiegów, co mogłoby doprowadzić do obrażeń6,7.
Niniejszy protokół opisuje zastosowanie nowo opracowanego tunelu aplikacyjnego do iniekcji i pobierania krwi u myszy, który umożliwia mniej drastyczną, a wciąż bezpieczną unieruchomienie. Tunel składa się ze sztywnej zewnętrznej ramy oraz wyjmowanej pluszowej wyściółki wewnętrznej, która tworzy miękką, ciemną przestrzeń przypominającą norę. W porównaniu z konwencjonalnymi ogranicznikami, tunel został celowo zaprojektowany o większych wymiarach, aby pomieścić dociętą na wymiar wkładkę Vetbed Isobed, zapewniając miękką i wygodną wyściółkę wewnętrzną, która zwiększa poczucie bezpieczeństwa zwierząt przy zachowaniu wystarczającego unieruchomienia (Rysunek 1A–B). Oba końce tunelu są otwarte, dzięki czemu myszy mogą do niego wejść, po prostu wchodząc przodem i wychodząc tyłem. Po wejściu do tunelu zwierzęta nie mogą się obrócić, podczas gdy ogon pozostaje dostępny do iniekcji dożylnych lub pobierania krwi (Rysunek 1C). W przypadku iniekcji doszpikowych można uzyskać dostęp do tylnego obszaru brzucha, ustawiając tunel pod kątem (Rysunek 1D) i trzymając ogon zwierzęcia u nasady, jednocześnie wywierając lekki nacisk na obszar krzyżowy, co powoduje wygięcie tylnej części ciała myszy do góry (Rysunek 1C). Metoda ta jest mniej stresująca zarówno dla myszy, jak i dla eksperymentatorów, ponieważ nie wymaga unieruchomienia ręcznego.
Poprzednie badanie wykazało, że stosowanie tunelu do iniekcji doszpikowych trwale obniża poziom stresu i poprawia dobrostan myszy, nawet w modelach eksperymentalnych z częstymi iniekcjami doszpikowymi8. W niniejszym badaniu tunel aplikacyjny został również z powodzeniem przetestowany pod kątem iniekcji dożylnych oraz pobierania krwi z żyły ogonowej u samców i samic myszy.
Wszystkie procedury opisane w niniejszym protokole zostały przejrzane i zatwierdzone przez właściwy lokalny organ nadzorczy (State Office for Health and Social Affairs of Berlin (LAGeSo); numer zatwierdzenia 2022-077-G) i zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi ARRIVE 2.0. Wszystkie materiały użyte w tym badaniu są wymienione w Tabeli materiałów.
1. Podanie dożylne
UWAGA: Niniejsza metoda opisuje zorientowane na dobrostan zwierząt podejście do manualnego unieruchomienia w celu podania dożylnego u myszy. Iniekcje dożylne powinny być wykonywane wyłącznie przez przeszkolony personel, zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi oraz ustalonymi procedurami bezpieczeństwa i higieny.
2. Podanie domięśniowe
UWAGA: Niniejsza metoda opisuje zorientowane na dobrostan podejście do ręcznego unieruchomienia podczas podawania substancji drogą doszpaniową u myszy. Iniekcje doszpaniowe powinny być wykonywane wyłącznie przez przeszkolony personel, zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi oraz ustalonymi procedurami bezpieczeństwa i higieny. Aby ułatwić dostęp do miejsca wstrzyknięcia, tunel aplikacyjny stosuje się w połączeniu z platformą nachyloną (klinem), która unosi tylną część ciała myszy do góry.
3. Pobieranie krwi z żyły ogonowej
UWAGA: Niniejsza metoda opisuje zorientowane na dobrostan zwierząt podejście do manualnego unieruchomienia w celu pobrania krwi z żyły ogonowej u myszy. Wszystkie procedury muszą być wykonywane przez przeszkolony personel, zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi oraz ustalonymi protokołami bezpieczeństwa i higieny.
Aby ocenić wpływ nowej techniki unieruchamiania na dobrostan myszy, przeprowadzono pobieranie krwi z żyły ogonowej oraz wstrzyknięcia dożylne zgodnie z opisanym protokołem. Samce i samice myszy typu dzikiego C57BL/6 poddano tym procedurom albo w tunelu aplikacyjnym, albo w konwencjonalnym unieruchamiaczu, a następnie oceniono pod kątem objawów bólu i stresu. Do określenia poziomu stresu myszy po pobraniu krwi z żyły ogonowej wykorzystano skalę grymasów mysich (MGS). MGS to powszechnie stosowany system punktowy, który analizuje ekspresję mięśni twarzy jako reakcję na ból lub stresujące procedury9,10. W celu wyznaczenia punktacji wykonano zdjęcia natychmiast po zwolnieniu myszy z unieruchamiacza lub tunelu (reprezentatywne obrazy przedstawiono na Rysunku 2). Dwóch obserwatorów doświadczonych w ocenie zachowania myszy oceniło trzy parametry ekspresji twarzy (widoczne na schematach na Rysunku 2C): zwężenie oczodołów (zamknięcie powieki i zwężenie obszaru oczodołu; wokół oka może być widoczna zmarszczka), wybrzuszenie nosa (może pojawić się wybrzuszenie na grzbiecie nosa i pionowe zmarszczki po bokach nosa) oraz położenie uszu (uszy obracają się na zewnątrz i/lub do tyłu, oddalając się od twarzy, i mogą składać się, tworząc „ostry” kształt; zwiększa się odstęp między uszami). Położenia wibrysów oraz wybrzuszenia policzków nie oceniano, ponieważ ciemny kolor futra myszy utrudniał wiarygodną ocenę. Każdy parametr punktowano w skali trzystopniowej od 0 do 2 (0 = brak, 1 = umiarkowany, 2 = wyraźny), a następnie wyciągnięto średnią z trzech parametrów twarzy, aby uzyskać jeden średni wynik MGS dla każdego zwierzęcia. Aby zapewnić rzetelność, każde zwierzę było oceniane przez obu obserwatorów niezależnie i w sposób zaślepiony, a dwa wyniki MGS uśredniono w celu uzyskania końcowego wyniku MGS dla każdego zwierzęcia. Zarówno u samic, jak i u samców myszy odnotowano istotną redukcję wyniku MGS, gdy pobieranie krwi przeprowadzano w tunelu aplikacyjnym w porównaniu z konwencjonalnym unieruchamiaczem (Rysunek 2A–B).
Oddzielna grupa myszy została poddana dożylnemu wstrzyknięciu 100 µL 0,9% chlorku sodu (NaCl), a następnie odnotowano wystąpienie słyszalnych wokalizacji oraz próby obrócenia się w urządzeniu ograniczającym ruchy. Myszy wydają słyszalne piski jako sygnał silnego stresu, szczególnie w przypadku odczuwania bólu lub strachu oraz podczas zachowań obronnych11,12,13. Ponadto myszy naturalnie reagują na unieruchomienie fizyczne paniką, co skutkuje reakcją ucieczki w celu opuszczenia ograniczonej przestrzeni. Dlatego próby obrócenia się o 180 stopni w urządzeniu ograniczającym ruchy uznano za oznaki strachu. Zarówno u samic, jak i u samców myszy, zaobserwowano częstsze występowanie słyszalnych wokalizacji i prób obrócenia się podczas wykonywania wstrzyknięć dożylnych w ograniczniku w porównaniu do tunelu aplikacyjnego (Rysunek 3).

Rysunek 1: Nowoczesny tunel aplikacyjny. (A) Reprezentatywne obrazy ilustrujące różnicę w rozmiarze między konwencjonalnym ograniczaczem a nowoczesnym tunelem aplikacyjnym. (B) Wewnętrzna wyściółka tunelu składa się z dociętego na wymiar kawałka zwiniętego materiału Vetbed, zapewniającego miękkie, wspierające i ciemne środowisko. Jeśli myszy są zbyt małe i mają tendencję do obracania się, zwiniętą wyściółkę można zacisnąć, aby zmniejszyć dostępną przestrzeń. (C) Różne etapy manipulacji wewnątrz tunelu aplikacyjnego, w tym wejście i wyjście, bezpieczne i komfortowe unieruchomienie oraz dostęp do brzucha i ogona. (D) Dodatkowy klin do wykonywania iniekcji domięśniowych wewnątrz tunelu. Klin zwiększa kąt nachylenia tunelu względem osoby wykonującej zabieg, co ułatwia dostęp do obszaru brzusznego. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 2: Skala grymasu myszy po pobraniu krwi z żyły ogonowej. Samce i samice myszy poddano pobraniu krwi albo w tunelu aplikacyjnym, albo w konwencjonalnym ograniczniku. Zdjęcia do oceny skali grymasu myszy wykonano natychmiast po wyjściu zwierząt z ogranicznika lub tunelu; następnie zostały one niezależnie ocenione przez dwóch doświadczonych eksperymentatorów, którzy nie znali przydziału myszy do grup, oceniając stopień zmrużenia oczu, wybrzuszenie nosa oraz pozycję uszu. Dla każdego zwierzęcia obliczono średnią na podstawie dwóch ocen. (A) Samice myszy (tunel n = 5; ogranicznik n = 8). (B) Samce myszy (tunel n = 11; ogranicznik n = 11). Wykres ten został zaadaptowany z pracy Schlutt et al., 2026, PLOS ONE. Oryginalne dane, opublikowane w formie wykresu słupkowego na licencji CC BY 4.0, zostały zmodyfikowane i przedstawione tutaj w formie wykresu pudełkowego. (C) Schematyczny rysunek jednostek działania twarzy stworzony z opracowanego przez autorów promptu tekstowego przy użyciu ChatGPT Image 2 (OpenAI; dostępny pod adresem https://chatgpt.com/); końcowy obraz został sprawdzony i zatwierdzony przez autorów pod kątem poprawności naukowej. Dane przedstawiono jako wykresy pudełkowe (min do max); linia wskazuje średnią. Test Mann-Whitney, wartości p < 0,05 uznano za istotne. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 3Słyszalne wokalizacje i próby odwrócenia się po wstrzyknięciu dożylnym. Myszy, samce lub samice, poddano dożylnemu wstrzyknięciu 100 µL 0,9% NaCl w tunelu aplikacyjnym lub konwencjonalnym ograniczniku. Podczas procedury rejestrowano przypadki słyszalnej wokalizacji oraz prób odwrócenia się wewnątrz urządzenia ograniczającego (tak/nie). Wszystkie grupy n = 10. Dane przedstawiono na skumulowanych wykresach słupkowych zależności. Dokładny test Fishera, p-wartości < Wartość 0,05 uznano za istotną. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.
Rycina uzupełniająca 1: Iniekcja doszpczewna u szczurów z wykorzystaniem większej wersji tunelu aplikacyjnego.Do iniekcji doszpczewnej u szczurów zastosowano tunel aplikacyjny o średnicy 15 cm. Procedurę przeprowadzono zgodnie z tym samym protokołem, który opisano dla myszy. Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.
Ta technika unieruchamiania została opracowana w celu podawania substancji i pobierania krwi, aby wesprzeć podejście zgodne z najlepszymi praktykami w zakresie dobrostanu zwierząt. Niektóre środowiska naukowe wciąż wykazują niechęć do wdrażania udoskonalonych metod obchodzenia się i unieruchamiania zwierząt, które różnią się od długo ugruntowanych procedur standardowych, szczególnie gdy wymagają one dodatkowego czasu i wysiłku. Jednakże redukcja stresu u zwierząt laboratoryjnych jest nie tylko pożądana z perspektywy dobrostanu zwierząt, ale przyczynia się również znacząco do sukcesu eksperymentalnego poprzez zmniejszenie zmienności danych, minimalizację zmian fizjologicznych indukowanych stresem oraz ograniczenie liczby nieudanych prób i strat w grupie zwierząt. Niniejszy protokół przedstawia łatwą w implementacji metodę, która znacząco poprawia dobrostan zwierząt, zapewniając jednocześnie bezpieczne unieruchomienie i swobodny dostęp do zwierzęcia, co umożliwia bezpieczne przeprowadzanie procedur aplikacji i pobierania próbek.
Kluczowym krokiem w protokole jest zapewnienie pomyślnego wejścia i stabilnego ustawienia zwierzęcia w tunelu aplikacyjnym. W przypadku dobrowolnego wejścia zaleca się dwa możliwe podejścia: bezpośrednie wejście z rurki transferowej do tunelu lub najpierw umieszczenie myszy z rurki transferowej na uprzednio przygotowanej miękkiej wyściółce, z której mogą wejść do tunelu. Optymalne podejście zależy od zachowania zwierząt i obie metody powinny zostać ocenione. Wariantem preferowanym jest ten, w którym myszy wchodzą najszybciej i z najmniejszą niechęcią. Jeśli myszy wahają się przed wejściem do tunelu, należy rozważyć kilka czynników: (1) otwór wejściowy może być zbyt wąski, w takim przypadku wyściółkę można lekko ścisnąć, aby powiększyć otwór; (2) sygnały zapachowe z wewnętrznej wyściółki mogą wpływać na akceptację, dlatego wyściółki powinny najlepiej zachowywać znany zapach klatki, przy jednoczesnym zapewnieniu separacji między grupami eksperymentalnymi, klatkami i płciami oraz wymianie zabrudzonego materiału, aby uniknąć mylących zapachów; (3) wykazano, że myszy czują się bezpieczniej na powierzchniach o kolorach zbliżonych do koloru ich futra14, dlatego dopasowanie koloru wyściółki do futra zwierząt może być korzystne; oraz (4) skierowanie otworu tunelu w stronę ścianki klatki może zachęcić do wejścia, ponieważ myszy nadal widzą klatkę domową i współlokatorów. Potencjalnym ograniczeniem tunelu aplikacyjnego jest to, że opiera się on na dobrowolnym wejściu zwierzęcia, co może być postrzegane jako wprowadzenie krótkiego opóźnienia przed leczeniem lub pobraniem próbek. Jednak w niniejszym badaniu myszy wchodziły do tunelu szybko i konsekwentnie, zazwyczaj w czasie 2–10 s, co pozwoliło na przeprowadzenie procedur w wąskim i powtarzalnym oknie czasowym. Chociaż podejście to może wymagać nieco więcej czasu niż konwencjonalne unieruchomienie za pomocą chwytu za kark, niewielny wzrost czasu manipulacji należy rozważyć w zestawieniu ze znaczną poprawą dobrostanu zwierząt osiągniętą poprzez redukcję stresu związanego z obsługą. Co więcej, umieszczenie w konwencjonalnych unieruchamiaczach również wiąże się z czasem manipulacji, ponieważ myszy często stawiają opór przy umieszczaniu, co sprawia, że nie ma istotnej różnicy. W mniej niż 5% przypadków myszy nie weszły dobrowolnie do tunelu. Choć opisane powyżej środki były zazwyczaj wystarczające, aby zachęcić do wejścia, w razie potrzeby można było również delikatnie pomóc zwierzętom w wejściu do tunelu. Nawet w tych przypadkach miękka wewnętrzna wyściółka zapewnia przewagę w zakresie dobrostanu nad konwencjonalnymi unieruchamiaczami.
Po wprowadzeniu do tunelu myszy mogą pewnie chwycić jego wewnętrzną wyściółkę. Jest to bardzo korzystne z punktu widzenia dobrostanu zwierząt, ponieważ wykazano, że unieruchomione myszy przejawiają niższy poziom stresu, gdy podczas manipulacji mogą trzymać się powierzchni4. Jednocześnie operator może pewnie trzymać nasadę ogona, bez ryzyka, że mysz będzie próbowała się odwrócić. Niezbędne jest, aby wewnętrzna wyściółka ściśle opaszała zwierzę. Jeśli myszy są zbyt małe i mają tendencję do obracania się wewnątrz tunelu, można szybko wprowadzić korekty poprzez mocniejsze zaciśnięcie zwiniętej wyściółki lub dodanie dodatkowej warstwy. W przypadku eksperymentów z udziałem zwierząt o różnych rozmiarach (np. ze względu na różnice w wieku, płci lub diecie), można również zastosować tunele o różnych średnicach (patrz szablony do druku8).
Iniekcje i pobieranie krwi powinny być zawsze wykonywane przez przeszkolony personel. Niemniej jednak, zastosowanie tunelu okazało się skuteczne zarówno dla wysoko wykwalifikowanego personelu, jak i dla użytkowników z mniejszym doświadczeniem. W szczególności personel bez doświadczenia zgłaszał mniej nieudanych prób, co ograniczyło liczbę powtórzeń czynności i skróciło czas trwania procedur. Użytkownicy raportowali również większy komfort i poczucie bezpieczeństwa podczas unieruchamiania myszy w tunelu w porównaniu do nauki konwencjonalnych technik unieruchamiania manualnego. Stanowi to znaczną zaletę dla laboratoriów z częstą rotacją personelu, ponieważ metoda jest łatwa do wdrożenia i przynosi korzyści zarówno zwierzętom, jak i eksperymentatorowi. Obserwacje te są zgodne z wcześniej raportowanymi poprawami w zakresie komfortu manipulacji i pewności techników związanych z udoskonalonymi technikami obsługi, takimi jak wykorzystanie tunelu i kubka15.
Co istotne, opisana tutaj metoda jest skuteczna nawet u myszy niewytrenowanych, a wszystkie przedstawione wyniki uzyskano przy użyciu zwierząt bez wcześniejszej habituacji. Wcześniejsze badania wykazały, że habituacja i trening medyczny zwierząt mogą zmniejszyć reakcje stresowe u myszy poprzez oswojenie ich z planowanymi procedurami16,17. Protokół treningowy uwzględniający tunel aplikacyjny może zatem dodatkowo obniżyć poziom stresu, zwłaszcza gdy konieczne są częste interwencje, które w przeciwnym razie mogłyby wywołać negatywne skojarzenia z tunelem. Taki program treningowy został z sukcesem zastosowany w poprzednim badaniu, co pozwoliło nam na wielokrotne wykorzystanie tunelu do iniekcji dosytrawniczych przez wiele tygodni8. Szczególnie w badaniach wymagających powtarzalnych iniekcji, tunel ten może stanowić istotne udoskonalenie metodologiczne. Wykazano, że udoskonalone techniki manipulacji z wykorzystaniem rurek transportowych i ograniczeniem unieruchomienia utrzymują pozytywne efekty nawet po wielokrotnym unieruchomieniu za kark lub iniekcjach dosytrawniczych, w tym zwiększoną chęć do interakcji z opiekunami oraz zmniejszone zachowania lękowe w standardowych testach behawioralnych18,19. Podobnie, powtarzane iniekcje wykonywane w tunelu nie zwiększyły parametrów związanych ze stresem u myszy8.
Wykazano, że nagrody pokarmowe ułatwiają habituację poprzez pozytywne wzmocnienie, co jest powszechnie uznaną zasadą w treningu zwierząt. Dlatego zaleca się podawanie niewielkiego smakołyku na koniec każdej sesji manipulacji w ramach nagrody. Podczas testowania tunelu wystarczające były bardzo małe ilości, np. jedno ziarno owsa, co prawdopodobnie nie zakłóca normalnej diety zwierząt. Jeśli spożycie pokarmu budzi obawy, na przykład w badaniach metabolicznych, dostępne są smakołyki smakowe kompatybilne ze specjalistycznymi dietami (np. dietami ketogenicznymi). Co istotne, smakołyki należy traktować jako dodatkowy środek udoskonalający (refinement), który usprawnia habituację, a nie jako warunek niezbędny do pomyślnego korzystania z tunelu aplikacyjnego. Po zapoznaniu się z systemem myszy dobrowolnie i wielokrotnie wchodziły do tunelu aplikacyjnego również bez otrzymywania nagrody pokarmowej.
Opisana tutaj metoda posiada pewne ograniczenia w odniesieniu do dostępu do konkretnych obszarów ciała. O ile do ogona można łatwo i bezpiecznie uzyskać dostęp w celu wykonania wstrzykiwań dożylnych i pobrania krwi, a tylny obszar brzucha nadaje się do wstrzykiwań doszczelnych, o tyle dostęp do bocznych obszarów ciała w celu aplikacji podskórnych jest ograniczony. Należy również dokładnie rozważyć podawanie doustne. Konwencjonalne zgłębnikowanie nie jest możliwe w tym systemie, ponieważ nie można uzyskać wymaganego wyprostu szyi. Jednakże bardziej precyzyjne metody podawania doustnego, w których myszy dobrowolnie spożywają substancje z końcówki pipety (np. zmieszane z zagęszczonym mlekiem)20, mogą być wykonalne przez otwartą stronę tunelu. W takich przypadkach należy upewnić się, że głowa pozostaje wyraźnie widoczna i że mysz nie znajduje się zbyt głęboko w wyściółce lub tunelu, aby potwierdzić całkowite spożycie substancji.
W porównaniu z istniejącymi tunelami unieruchamiającymi, opisany tutaj tunel aplikacyjny oferuje wyraźne zalety w zakresie dobrostanu zwierząt. Chociaż unieruchomienie jest często konieczne dla bezpiecznego przeprowadzenia procedur aplikacji i pobierania próbek, jest ono również uznawane za jeden z największych stresorów, których doświadczają gryzonie podczas procedur eksperymentalnych7,21,22. Poprzednie badania wykazały już, że zastąpienie tradycyjnego chwytania za ogon i unieruchamiania metodami udoskonalonymi, takimi jak chwytanie za pomocą tunelu lub kubka, znacznie poprawia dobrostan zwierząt. Myszy traktowane tymi udoskonalnionymi metodami wykazują niższy poziom lęku i większą chęć do interakcji z opiekunami niż myszy podnoszone za ogon23,24. Stosowanie tunelu aplikacyjnego, do którego myszy wchodzą dobrowolnie, jest konsekwentnym rozwinięciem metody chwytania za pomocą tunelu. Skala grymasów u myszy opuszczających tunel aplikacyjny wskazuje, że zwierzęta nie czują się unieruchomione ani uwięzione. Choć metoda iniekcji doszpikowej przy myszach trzymających się kraty klatki przypomina opisane podnoszenie za obszar miednicy5, ta pierwsza opiera się na próbie ucieczki zwierząt. Na kracie myszy trzymają się łapami i ciągną do przodu, z dala od uścisku opiekuna, co prowadzi do unieruchomienia i w konsekwencji do stresu. Dodatkowo tego typu unieruchomienie zwiększa napięcie mięśni brzucha, co wtórnie nasila ból podczas nakłucia igłą. W przeciwieństwie do tego, tunel aplikacyjny stanowi udoskonaloną metodę unieruchomienia, a wyniki wskazują na obniżenie parametrów związanych ze stresem, w tym niższe wyniki w skali grymasów, rzadsze słyszalne wokalizacje oraz utrzymanie chęci do interakcji z opiekunami811,12,13. Chociaż wokalizacje ultradźwiękowe (USVs) są coraz częściej uznawane za etologicznie istotne sygnały komunikacyjne, ich wykorzystanie jako markerów stresu u dorosłych myszy pozostaje przedmiotem badań, ponieważ USVs są wysoce zależne od kontekstu i występują również podczas normalnych zachowań fizjologicznych25.
Niemniej jednak, ostatnie dowody sugerują, że rejestracja USV może stanowić obiecującą, nieinwazyjną i powtarzalną metodę oceny reakcji behawioralnych na unieruchomienie26. Włączenie rejestracji USV do przyszłych badań może zatem dostarczyć dodatkowego obiektywnego pomiaru, pozwalającego na dalszą charakterystykę stresu i reakcji emocjonalnych. Wszystkie te wyniki wskazują, że tunel aplikacyjny umożliwia bezpieczniejszą i mniej stresującą procedurę unieruchomienia podczas rutynowych aplikacji i pobierania próbek w porównaniu z konwencjonalnymi unieruchamiaczami. Co istotne, w przeciwieństwie do przezroczystych akrylowych unieruchamiaczy, miękka wyściółka wewnętrzna pozwala myszom na pewny chwyt powierzchni, co jest uważane za ważną poprawę dobrostanu zgodnie z zaleceniami NC3Rs27. Wewnątrz tunelu zaobserwowano znacznie mniej prób odwrócenia się, co poprawiło zarówno dobrostan, jak i bezpieczeństwo obsługi. W konwencjonalnych plastikowych unieruchamiaczach próby odwrócenia się są często powiązane z oddawaniem moczu, a powstałe mokre futro dodatkowo pogarsza komfort. Problem ten został w dużej mierze wyeliminowany dzięki zastosowaniu tunelu aplikacyjnego.
Potencjalne zastosowania tej metody są szerokie. Warto zauważyć, że ulepszona metoda unieruchamiania nie ogranicza się do myszy, lecz może być stosowana również u szczurów przy użyciu tunelu o większej średnicy (Rycina uzupełniająca 1). Gryzonie są najszerzej stosowanymi gatunkami zwierząt laboratoryjnych we wszystkich dyscyplinach naukowych, a unieruchamianie w celu podania substancji i pobierania próbek jest rutynową procedurą w wielu laboratoriach. Wykazano jednak, że stres związany z unieruchomieniem nie tylko pogarsza dobrostan zwierząt, ale także znacząco wpływa na wyniki naukowe, w tym na reakcje behawioralne.28,29 or mechanizmach fizjologicznych, takich jak funkcja odpornościowa30W związku z tym minimalizacja zmienności związanej ze stresem jest kluczowa zarówno dla rzetelności naukowej, jak i kwestii etycznych w eksperymentach na zwierzętach. Poprzez redukcję stresu związanego z unieruchomieniem, przy jednoczesnym zachowaniu bezpiecznego i praktycznego sposobu manipulowania zwierzętami, zastosowanie tunelu może znacząco poprawić jakość i powtarzalność eksperymentów, zwiększając jednocześnie dobrostan zwierząt.
A.S., J.K.U. i L.H. są właścicielami wzoru użytkowego tunelu wtryskowego w Niemczech (numer rejestracyjny 20 2024 100 448). Pozostali autorzy nie zgłaszają żadnych konfliktów interesów.
Dziękujemy pracownikom zwierzęcego laboratorium Charité oraz inspektorom ds. dobrostanu zwierząt, w szczególności dr. André Dülsnera, za wsparcie; jednostce Charité 3R za wsparcie finansowe przy upowszechnianiu tunelu aplikacyjnego; oraz wszystkim członkom grupy roboczej Charité 3R Refinement Taskforce za pomocne dyskusje.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Lancety do testów alergii, sterylne | Heinz Herenz Medizinalbedarf GmbH, Hamburg, Germany | 1110106 | |
| Tunel aplikacyjny z opcjonalnym klinem | Tunel wydrukowany w 3D wewnątrz placówki | szablony do druku dostępne pod adresem https://osf.io/vsjnb. | |
| Probówki do pobierania krwi: Microvette 100 EDTA K3E, 100 µL | SARSTEDT AG & Co. KG, Nümbrecht, Germany | 20.1278.100 | |
| Przezroczysta probówka transportowa | Datesand Group, Stockport, UK | GZCHTUBE-100 | rozmiar: 50 x 3 x 100 mm |
| Etanol, ≥70% | Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlsruhe, Germany | T913.1 | |
| Strzykawka do precyzyjnego dozowania jednorazowego Inject-F 1 mL | B.Braun Deutschland GmbH & Co. KG, Melsungen, Germany | 9166017V | |
| Owsianka | Schapfen Mühle GmbH Co.KG, Ulm, Germany | W100197 | autoklawowana |
| Lampa podczerwona Sanitas SIL 06 | Beurer Europe GmbH, Ulm, Germany | 61424 | |
| Miękka wyściółka wewnętrzna: Original Vetbed Isobed SL | Vetbed Deutschland, Mudersbach, Germany | 1999981 | docięta do wymaganych rozmiarów |
| Spray dezynfekcyjny Softasept ISO 70% | B.Braun Deutschland GmbH & Co. KG, Melsungen, Germany | 19905 | |
| Sterylne jednorazowe igły podskórne Sterican 27 G x ¾ | B.Braun Deutschland GmbH & Co. KG, Melsungen, Germany | 4657705B | rozmiar: 0.40 mm x 20 mm |
| Wymazy: medyczne aplikatory FIWA app | Fink & Walter GmbH, Merchweiler, Germany | 329012 |
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie