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Belastungseinschätzung von Tieren in der tierexperimentellen Forschung

Ziel der DFG Forschungsgruppe FOR 2591

Mit der Implementierung der EU Direktive 2010/63 wurden die 3R Prinzipien und eine stringente Belastungsbewertung, eine wichtige Voraussetzung für Refinement-Maßnahmen, rechtlich bindende Vorschriften in der tierexperimentellen Forschung. Alle Eingriffe, die zu Schmerzen, Leiden oder dauerhaften Schäden führen, müssen hinsichtlich des Schweregrads als „gering“, „mittel“ oder „schwer“ eingestuft werden, was evidenzbasierte Methoden und praktische Empfehlungen erfordert. Um die zu ermöglichen, startete FOR 2591 im April 2017 mit 15 Gruppen aus 7 Institutionen in Deutschland und einer in der Schweiz. Das Ziel der ersten Förderperiode war die Evaluation von Parametern und die Entwicklung neuer, innovativer Techniken, mit denen eine Belastungsbewertung in ausgewählten Tiermodellen vorgenommen werden kann. Die Auswahl der Parameter orientierte sich an der Objektivität, Skalierbarkeit, Anwendbarkeit sowie der Invasivität und Sensitivität.

In der 2. Förderperiode sollen mit validierten Parametern komplexe Bewertungssysteme entwickelt werden. Mit diesen sollen Tiermodelle, Einzeltiere und Methoden vergleichend dargestellt sowie evidenzbasiertes Refinement untersucht werden. Diese Systeme sollten Daten objektiv aufnehmen, analysieren und bewerten. Entsprechend müssen die Parameter sowie die Bewertungssysteme mit den zugrundeliegenden Algorithmen validiert und ihre Generalisierbarkeit und Robustheit untersucht werden. Weiterhin sollen Heimatkäfig-basierte Überwachungssysteme entwickelt werden, um in der Routine eine kontaktlose Bewertung von Tieren in Echtzeit zu ermöglichen. Letztlich sollen normative Voraussetzungen für die Implementierung einer evidenzbasierten Belastungsbewertung in gesetzliche Vorschriften untersucht werden.

Um dies zu erreichen, soll FOR 2591 weiterhin multidisziplinär zusammenarbeiten und die starken Synergieeffekte zwischen biomedizinischer Forschung, Ingenieurwissenschaften, Pharmakokinetik und ethisch/rechtlicher Expertise nutzen. Die Qualität und Validität der Untersuchungen soll durch multilaterale und multizentrische Studien gewährleistet werden. Insgesamt sollen die Ergebnisse genutzt werden, um eindeutige Empfehlungen zu verfassen, politische Entscheidungen zu stützen und das Tierwohl zu steigern.

 

Teilprojekt 15 (Zechner/Vollmar): Bewertung und Verbesserung der Belastungen von Tiermodellen für gastrointestinale Erkrankungen

Experimente während der ersten Förderperiode ermittelten in wie weit sich Tiere während unterschiedlicher Krankheitsmodelle an die Belastung adaptierten beziehungsweise nicht adaptierten. Eine Adaptierung wurde zum Beispiel während der Cerulein induzierten Pankreatitis beobachtet. Während einer Cholestasis kam es hingegen zu einer kontinuierlichen Erhöhung der Belastung. Als wichtige Grundlage für die zweite Förderperiode bewiesen diese Experimente auch, dass einfache nicht-invasive Methoden wie das Messen von Korticosteronmetabolite im Kot, Köpergewicht, Buddelverhalten und Nestbau sowie die Verwendung eines score sheets bestens geeignet sind, um Belastung zwischen unterschiedlichen Tiermodellen zu vergleichen. Zusätzlich wurden zwei mathematische Methoden, die mehrere Erhebungsparameter in Form von multivariablen Belastungsanalysen berücksichtigen, getestet. Beide Methoden, Multiple Logistische Regression als auch Clustering plus Support Vector Machine Klassifizierung, konnten erfolgreich die Belastung von Tiermodellen beschreiben und vergleichen.

Während der zweiten Förderperiode wird sich der Fokus unserer Studien von einer Beschreibung der Tierbelastung zu folgenden 3 Zielsetzungen verschieben. Erstens werden wir die Validität unserer Erhebungsparameter und mathematischen Methoden kritisch evaluieren. Wir werden somit eine Heterogenisierung unserer Experimente verfolgen, indem wir unterschiedliche Mausstämme und sowohl männliche als auch weibliche Mäuse verwenden. Dies wird es uns erlauben die Generalisierbarkeit unserer Schlussfolgerungen und Methoden zwischen unterschiedlichen Mausstämmen, Geschlechter und gastrointestinalen Erkrankungen zu überprüfen. Zweitens werden wir überprüfen, wie wir das Leid von Tieren minimieren können. Wir werden Kriterien für die Euthanasie von Mäusen in Tiermodellen für das metastasierende Pankreaskarzinom und Cholestasis verbessern. Wir werden zusätzlich auch unterschiedliche Analgesiestrategien und multimodale Schmerztherapien bei chronischer Pankreatitis beurteilen. Drittens werden wir neue Methoden zur Belastungsbeurteilung von Tieren untersuchen. Thermographie in Kombination mit traditionellen Videokameras wird es uns erlauben Parameter wie Herzfrequenz, Atemfrequenz und das Verhalten von Tieren in deren Käfig zu evaluieren. Letztendlich werden wir eine neue Strategie verfolgen, um Belastung an Mäusen zu erkennen. Wir werden mittels Mikroextraktion, Gaschromatographie und Massenspektrometrie volatile Substanzen in der Luft identifizieren, die als Biomarker dienen könnten, um eine Belastung von Mäusen anzuzeigen.