RECOGNITION OF PAIN AND STRESS IN LABORATORY ANIMALS

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.118.4.021

РАСПОЗНАВАНИЕ БОЛИ И СТРЕССА У ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ

Научная статья

Карамян А.С.^*

ORCID: 0000-0003-2112-673X,

Аграрно-технологический институт РУДН, Москва, Россия

^* Корреспондирующий автор (Karamyan-as[at]rudn.ru)

Аннотация

Распознавание боли, стресса и страданий имеет решающее значение для поддержания благополучия лабораторных животных и получения достоверных научных результатов. Однако эта важная задача является сложной из-за отсутствия единого протокола и терминов, а также отсутствия абсолютных, объективных показателей для выявления боли и стресса. Поскольку животные не могут выразить словами то, что они испытывают, исследователи должны фиксировать состояние животного на основе внешнего вида, поведения, симптомов [1].

Боль и стресс могут вызвать дистресс, а биологические эффекты могут поставить под угрозу получение достоверных и воспроизводимых экспериментальных результатов [3]. С появлением современных методов исследования, высокоточного оборудования для исследования и регистрации физиологических изменений, требуется пересмотр и дополнение рекомендаций по распознаванию и оценке боли и дистресса у лабораторных животных [4].

Ключевые слова: боль, лабораторные животные, дистресс.

RECOGNITION OF PAIN AND STRESS IN LABORATORY ANIMALS

Research article

Karamyan A.S.^*

RUDN University, Agrarian and Technological Institute, Moscow, Russia

^* Corresponding author (Karamyan-as[at]rudn.ru)

Abstract

Recognizing pain, stress and suffering is critical to maintaining the well-being of laboratory animals and obtaining reliable scientific results. However, this important task is difficult due to the lack of a single protocol and terms, as well as the lack of absolute, objective indicators for identifying pain and stress. Since animals cannot put into words what they are experiencing, researchers must record the state of the animal based on appearance, behavior, and symptoms. [one]. Pain and stress can cause distress, and biological effects can jeopardize reliable and reproducible experimental results. [3] With the advent of modern research methods, high-precision equipment for the study and registration of physiological changes, it is necessary to revise and supplement the recommendations for recognizing and assessing pain and distress in laboratory animals[4].

Keywords: pain, laboratory animals, distress.

Актуальность

Международная ассоциация по изучению боли (IASP) определила боль у людей как “неприятное сенсорное и эмоциональное переживание, связанное с потенциальным или фактическим повреждением тканей или описанное в таких терминах”. У животных диагностика развития болевого симптома возможна при осмотре внешнего вида животного и появления болевого (“ноцифензивного”) поведения [2]. Опиоидные пептиды облегчают негативный аффективный компонент боли. Однако аффективное состояние - это не просто продукт боли, оно также может быть причиной боли. Большинство видов млекопитающих реагируют таким образом, чтобы избежать и уменьшить воздействие (потенциально или явно повреждающих ткани) раздражителей. Выявлено, что при кратковременном воздействии стресса на мозг крыс, отмечается рост клеток в гипокампе, учавствующего в формировании реакции на стресс и память. При умеренном стрессе активно формируются новые нейронные связи, новые клетки мозговой ткани. [5]В отдаленном периоде, было выявлено улучшение результатов поведенческих тестов, т.к. в работу были вовлечены новые нейроны, сформированные во время воздействия кратковременного стресса. Также была выявлена обратная корреляция: при воздействии длительного стресса на организм животных, а также, при усилении интенсивности стресса, процесс образования новых нейронов снижается [9].

Цель работы заключалась в мониторинге состояния животного при болевом симптоме и предупреждение развития стресса на протяжении всего эксперимента. По этим причинам мы постоянно стремимся контролировать и смягчать воздействие боли и стресса на лабораторных животных. Боль и стресс никогда не могут быть полностью устранены. Боль обычно выполняет защитную функцию, предупреждая о надвигающейся опасности, и поэтому является адаптивной. Животные выработали соответствующие биологические паттерны, помогающие им справляться со стрессом. Таким образом, боль и стресс по своей сути не являются вредными для животного, если только они не воздействуют длительно и глубоко, вызывая структурно-функциональные повреждения.

Материалы и методы исследований

Исследования проводились с 2013 по 2021 годы на базе Департамента ветеринарной медицины АТИ РУДН, ЦКП(НОЦ) РУДН и ветеринарных клиник г.Москвы и МО. Основным объектом исследований являлись как лабораторные животные (мыши, крысы, кролики). Животные содержались в стандартных условиях в соответствии с «Руководством по содержанию и использованию лабораторных животных». NationalAcademypress. –Washington, D.C. 1996, ГОСТ Р 53434-2009, с Санитарно-эпидемиологическими правилами СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)» (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 29 августа 2014 г. № 51). [4], [5], [6].

 Кормление животных проводилось на основании СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)». Животным давалась очищенная вода и нормированная по органолептическим свойствам, по показателям рН, сухого остатка, восстанавливающих веществ, диоксида углерода, нитратов и нитритов, аммиака, хлоридов, сульфатов, кальция и тяжелых металлов, на основании ГОСТ 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества» adlibitum.

Результаты исследований

Современные методы коррекции боли и стресса животного основываются на своевременно проведенной диагностике. Был предложен очень общий набор наблюдений для оценки боли и дистресса: изменение массы тела, внешний вид, клинические признаки, изменения в неспровоцированном поведении и поведенческие реакции на внешние раздражители. [7], [8] Показатели боли включают в себя общее отклонение от нормального здорового внешнего вида животного вследствие уменьшения груминга, потери массы тела и снижения двигательной активности (табл. 1 ). Возможны постуральные изменения, такие как “сгорбленная” поза с болями в животе. Крысы могут проявлять порфириновые выделения (”красные зубы") вокруг глаз. Животное может вокализировать спонтанно и/или при обращении; однако вокализация не является специфичной для боли, и животные, испытывающие боль, не обязательно вокализируют. Грызуны испускают вокализации в слышимом диапазоне, а также на частотах >20 кГц; и хотя такие ультразвуковые вокализации могут быть связаны с болью, они также испускаются при воздействии стресс-факторов. Испытывающее боль животные может не проявлять свойственной активности или социальных взаимодействий, проявлять повышенную агрессивность. Здесь знание видоспецифического поведения имеет важное значение для оценки боли. В таблице 1 приводится сводная информация о многих показателях боли у нескольких видов лабораторных.

Таблица 1 – Диагностика болевого симптома у лабораторных животных

№ п/п	Вид животного	Поведенческие реакции	Внешний вид	Внешний вид	Физиологические показатели
1.	Мышь	Снижение активности; снижение аппетита; снижение потребления алкоголя; лижет; охраняет конечности; самоуничтожение; повышенная агрессия и вокализация; отвращение к кон-специфике	Схожие с крысами прявления	Схожие с крысами прявления	Схожие с крысами прявления
2.	Крыса	Снижение активности; снижение аппетита; снижение потребления алкоголя; лижет; охраняет конечности; самоуничтожение; повышенная агрессия и вокализация; отвращение к кон-специфике	Неухоженный; пилоэрекция; ненормальная поза; сгорбленная поза; " красные слезы”; веки частично закрыты; мидриаз; выделения из носа	Неухоженный; пилоэрекция; ненормальная поза; сгорбленная поза; " красные слезы”; веки частично закрыты; мидриаз; выделения из носа	Сон нарушен; переохлаждение; учащенное поверхностное дыхание, может хрипеть на выдохе
3.	Морская свинка	Визг, паническое бегство при обращении; или тишина	Схожие с крысами прявления	Схожие с крысами прявления	Схожие с крысами прявления
4.	Кролик	Тревожный; прячется; визжит или плачет; или агрессивный; царапины / укусы; пониженный аппетит; пожирает молодняк; тонизирующая неподвижность	Может не показывать больших изменений	Может не показывать больших изменений	Слюна; быстрое повехностноедыхание

У животных, подвергшихся местной хирургической операции (n=318, самцы, самки), наблюдались локальные симптомы боли. Из-за хирургического разреза или частичного повреждения нерва при осмотре оперированной конечности на наличие признаков спонтанной боли и/или гипералгезии и аллодинии, было установлено появление хромоты, что сопровождалось изменением позы животного и походки, с переносом веса тела на здоровую конечность. В дальнейшем, у 7,2% экспериментальных животных было выявлено изменение мышечного тонуса и температуры конечности, вокализации и/или гиперреакция/отдергивание конечности в ответ на безобидную или болезненную стимуляцию, а также тряску, облизывание, царапание или укусы пораженного участка ( Christoffel, D.J. 2018; BennettandXie 1988; KimandChung 1992; Selzeretal. 1990; Taboetal. 1999; Takaishietal. 1996). Однако, расчесывание поврежденного участка также могло свидетельствовать о зуде, который очень трудно отличить от боли. Данные изменения могут развиваться на фонеобщего благополучия клинического статуса животного.

Таким образом, у 9,6% лабораторных крыс, после проведенных хирургических манипуляций, участились случаи самотравмирования. Однако, не всегда удавалось четко распознать, является ли данная реакция ответом на боль, реакцией на потерю чувствительности, либо проявлением нарушения сенсомоторного синтеза в виде искажения восприятия размера, массы и формы собственного тела (Codereetal. 2016). При проведении экспериментальных исследований важно учитывать развитие болевого симптома, его силу, патогенез и длительность воздействия, как стресс-фактор, воздействующийна метаболические процессы в организме животного, а значит влияющий на результаты проводимых исследования.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Коробейникова Е.П. Лабораторные животные – биомодели и тест-системы в фундаментальных и доклинических экспериментах в соответствии со стандартами надлежащей лабораторной практики (GLP/GLP)/ Е.П. Коробейникова, Е. Ф. Комарова // Журнал фундаментальной медицины и биологии – М., 2016.1:30-6.
2. Коррекция стресс-индуцированных нарушений экспрессии С-ФОС мононуклеарными лейкоцитами крыс методом ТЭС-терапии/ П. П. Поляков, А. А. Агумава, Л. Р. Гусарук и др. / Кубанский научный медицинский вестник-Крд., 2017;(6):106-109. DOI: 10.25207/1608-6228-2017-24-6-106-109
3. Рябыкина, Н. В. Изучение влияния стресса и антиоксидантов на уровень апоптоза элементов крови на этапах онтогенеза у лабораторных животных / Н. В. Рябыкина// Молодой ученый. – 2018. – № 49 (235). – С. 63-67.
4. ГОСТ 33044-2014 от 01.08.2015 «Принципы надлежащей лабораторной практики».
5. ГОСТ Р 53434-2009, с Санитарно-эпидемиологическими правилами СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)» (утверждены постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 29 августа 2014 г. № 51)
6. Bennett, G. J. Animal models of neuropathic pain. / G. J. Bennett // In Proceedings of the 7th World Congress on Pain: Progress in Pain Research and Management. –Seattle:IASPPress, 1994. –vol.2. – pp. 495-510.
7. Codere F. The anatomy of Whitnall ligament/ Codere F, Tucker NA, Renaldi B.// Ophthalmology 2016;102:2016-9.
8. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, National Research Council, National Academy Press, 2011
9. Pain assessment in companion animals: an update/ Jacky Reid, Marian Scott, Andrea Nolan// 2017 DOI: 10.1136/inp.j4513

Список литературы на английском языке / References in English

1. Korobeynikova E.P. Laboratornye zhivotnye – biomodeli i test-sistemy v fundamental'nyh i doklinicheskih eksperimentah v sootvetstvii so standartami nadlezhashchej laboratornoj praktiki (GLP/GLP) [Laboratory animals – biomodels and test systems in fundamental and preclinical experiments in accordance with the standards of good laboratory practice (GLP / GLP)] / P.Korobeynikova, E.F. Komarova // Journal of Fundamental Medicine and Biology – M., 2016.1:30-6. [in Russian]
2. Korrekciya stress-inducirovannyh narushenij ekspressii S-FOS mononuklearnymi lejkocitami krys metodom TES-terapii [Correction of stress-induced disorders of C-FOS expression by rat mononuclear leukocytes by TES therapy] / P.P.Polyakov, A. A. Agumava, L. R. Gusaruk et al.// Kuban Scientific Medical Bulletin-Krd. – 2017. – (6). – pp. 106-109. DOI: 10.25207/1608-6228-2017-24-6-106-109. [in Russian]
3. Ryabykina, N. V. Izuchenie vliyaniya stressa i antioksidantov na uroven' apoptoza elementov krovi na etapah ontogeneza u laboratornyh zhivotnyh [Study of the effect of stress and antioxidants on the level of apoptosis of blood elements at the stages of ontogenesis in laboratory animals]. / N. V. Ryabykina // Molodoj uchenyj [Young scientist]. – 2018. – No. 49 (235). — 63-67. [in Russian]
4. GOST 33044-2014 of 08/01/2015 «Principy nadlezhashchej laboratornoj praktiki». ["Principles of Good Laboratory Practice"]. [in Russian]
5. GOST R 53434-2009, Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k ustrojstvu, oborudovaniyu i soderzhaniyu eksperimental'no-biologicheskih klinik (vivariev)» (utverzhdeny postanovleniem Glavnogo gosudarstvennogo sanitarnogo vracha Rossijskoj Federacii ot 29 avgusta 2014 g. № 51) [with Sanitary and epidemiological rules SP 2.2.1.3218-14 "Sanitary and epidemiological requirements for the arrangement, equipment and maintenance of experimental biological clinics (vivariums)" (approved by the decision of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation of August 29 2014 No. 51)] [in Russian]
6. Bennett, G. J. Animal models of neuropathic pain. / G. J. Bennett // In Proceedings of the 7th World Congress on Pain: Progress in Pain Research and Management. – Seattle: IASPPress, 1994. – vol.2. – pp. 495-510.
7. Codere F. The anatomy of Whitnall ligament/ Codere F, Tucker NA, Renaldi B.// Ophthalmology 2016;102:2016-9.
8. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, National Research Council, National Academy Press, 2011
9. Pain assessment in companion animals: an update/ Jacky Reid, Marian Scott, Andrea Nolan// 2017 DOI: 10.1136/inp.j4513