Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Laboratory rats spend a majority of their lives in their home-cages. The cage often used for rats, Makrolon type IV, only gives them limited opportunities for physical activity. The welfare of the rats would increase by housing them in larger cages that allow an increased amount of physical activity. The aim of this study was to evaluate the effect of larger, alternative cages, on parameters that are affected by physical activity. We compared 24 male Sprague Dawley (SD) rats and 24 male Spontaneously Hypertensive rats (SH) which were housed strain-wise in two commercially available housing systems with controls in standard cages. The SH rat is an animal model that develops an increased blood pressure and insulin resistance. The commercially available housing systems were; ScantainerNOVO (NOV) (floor space approximately 2240 cm2, four cages connected to each other with floor space of approximately 8970 cm2, height 32.5 cm) and Enriched Rat Cage System (ERC) (floor space approximately 6020 cm2, height 46 cm), and the standard cage was Makrolon type IV cage (ST) (floor space 2240 cm2, height 18 cm). Eight rats per strain were kept in the NOV-cages and the ERC-systems, while rats were kept in pairs in the ST-cages. Every week the rats´ body weight, blood pressure and food consumption were recorded. During week 3 and 10 the rats performed an exercise test on an inclined treadmill, a so-called laddermill, where the rats climbed at three different intensities (7 m/min, 9 m/min and 11 m/min) followed by an endurance test. Blood samples were collected for analysis of blood lactate concentration. The rats' muscle strength was assessed in a so-called inclined plane test. After ten weeks the rats were euthanized, heart and adrenals were collected and weighed, and blood samples were taken for analysis of corticosterone- and insulin concentration.

A temporary reduction in body weight gain in week 2 was seen in SD rats kept in NOV-cages, compared to those in ST-cages. The majority of rats succeeded in both exercise tests on the laddermill. In exercise test 2, SD rats kept in NOV-cages had a lower blood lactate level compared those kept in ST-cages. Both rat strains kept in ST-cages and SH rats kept in ERC-system had an increased lactate level in exercise test 2 compared to test 1. All rats kept in NOV-cages had a significantly increased endurance capacity in the exercise test 2. During week 10, SD rats kept in NOV-cages had an increased systolic blood pressure compared to those in ST-cages. The SH rats had a greater insulin concentration and relative heart weight compared to SD rats but no difference was seen between cage types. There was a positive correlation between body weight and insulin concentration in SH rats. Rats kept in ST-cages had the poorest performance in the inclined plane test, only 56% of the rats succeeded in holding on at an inclination exceeding 55°, compared to 88% of the rats in NOV-cages and 88 % of the rats in the ERC-system.

In a summary the rats kept in NOV-cages showed the clearest signs of an increased home cage activity based on the results obtained from the exercise tests. No effects on other physiological parameters were detected, which indicates that the activity level of the rats in their home-cages was not intense enough to result in a change in these parameters. The SH rats maintained their increased systolic blood pressure and insulin resistance regardless of cage type. In addition, they had no differences in body-, heart-, or adrenal weight between the different housing systems. This shows that it is possible to keep SH rats in larger cages without affecting the animal model. The study shows that rats increase their spontaneous activity in their home cages but not enough to create a distinct training effect. However, increased home cage activity is still relevant for animal welfare and does not have to interfere with scientific results.

Laboratorieråttor spenderar majoriteten av sina liv i sin hembur. Standardburen
som används till råttor, Makrolon typ IV, ger dem inte möjlighet till fysisk
aktivitet i någon större utsträckning. Råttornas välfärd skulle förbättras genom
inhysning i större burar som ger möjlighet till en ökad fysisk aktivitet. Syftet med
denna studie var att undersöka effekten av större, alternativa burtyper, på
parametrar som förändras i samband med en ökad fysisk aktivitet. Vi jämförde 24
råtthanar av stammen Sprague Dawley (SD) med 24 råtthanar av stammen
Spontaneously Hypertensive Rats (SH). SH är en råttmodell som utvecklar ett
förhöjt blodtryck samt insulinresistens. Råttorna hölls stamvis uppdelade i två
kommersiellt tillgängliga burtyper med kontrollgrupper i standardburar. De
kommersiella burtyperna var; ScantainerNOVO (NOV) (golvyta ca 2240 cm2
, fyra
burar sammankopplades, total golvyta ca 8970 cm2
, höjd 32.5 cm) och Enriched
Rat Cage System (ERC) (golvyta ca 6020 cm2
, höjd 46 cm), och standardburen
var Makrolon typ IV (ST) (golvyta ca 2240 cm2
, höjd 18 cm). I NOV-burarna och
ERC-systemet hölls åtta råttor av vardera stam och i ST-burarna hölls råttorna
parvis i fyra burar med SD råttor och fyra burar med SH råttor. Varje vecka
mättes kroppsvikt, foderkonsumtion och blodtryck. Under vecka tre och tio i
studien utfördes ett arbetsprov på en lutande rullmatta, s.k. laddermill där råttorna
fick klättra på tre ökande arbetsintensiteter (7, 9 och 11 m/min) med ett
efterföljande uthållighetsprov. Blodprov togs för analys av laktatnivåer. Råttornas
muskelstyrka testades på ett lutande plan. Efter tio veckor avlivades djuren, hjärta
och binjurar vägdes och blodprov togs för analys av kortikosteron- och
insulinhalt.
Vid ett tillfälle, v.2, sågs en lägre viktsökning hos SD råttor i NOV-burarna
jämfört med dem i ST-burar. Majoriteten av råttorna kunde fullfölja båda
arbetsproven på laddermill. Vid arbetsprov 2 sågs en lägre laktathalt hos SD råttor
från NOV-burar jämfört med dem i ST-burar. Båda råttstammarna i ST-burar,
samt SHR i ERC-burar hade ökad laktathalt i arbetsprov 2 jämfört med prov 1.
Alla råttor i NOV-burar hade en ökad uthållighet i arbetsprov 2 jämfört med prov
1. Under v.10 sågs ett signifikant ökat systoliskt blodtryck hos SD råttor i NOVburen
jämfört med SD råttor i ST-burar. SH råttor uppvisade ökad relativ hjärtvikt
och ökad insulinkoncentration jämfört med SD råttor, men ingen skillnad mellan
burtyper. En signifikant positiv korrelation kunde ses mellan kroppsvikt och
insulinkoncentration hos SH råttor. Vid lutande plan-testet presterade råttor från
ST-burar sämst, endast 56% av råttorna klarade av att hålla sig kvar på en lutning
överstigande 55°, jämfört med 88 % i NOV-burar och 88% i ERC-burar.
Sammanfattningsvis visade studien att råttor från NOV- burar uppvisade de
största tecknen på ökad fysisk aktivitet baserat på resultaten från arbetsproven.
Inga effekter på övriga fysiologiska parametrar sågs, vilket tyder på att råttornas
aktivitet i hemburarna ej varit tillräcklig för att påverka dessa parametrar. SH
råttorna bibehöll sitt höga blodtryck och insulinhalt oavsett burtyp. Det fanns
heller inga skillnader mellan burtyper i kroppsvikt, hjärtvikt eller binjurevikt.
Detta visar att det går att hålla SH råttor i större burar utan att påverka
djurmodellen. Studien visar att råttor ökar sin spontana aktivitet i hemburen, men inte tillräckligt mycket för att ge en tydlig träningseffekt. Men ökad
hembursaktivitet är ändå relevant för råttornas välfärd och behöver inte påverka
forskningsresultaten.