Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

I den här pilotstudien har beteendeobservationer gjorts på möss och råttor vid nebulisering av läkemedel samt vid efterföljande exponering för koldioxid (CO2). Syftet med studien var att utvärdera ett nytt tillvägagångsätt för att minska stress, smärta och obehag vid bedövning med koldioxid vid slakt av livsmedelsproducerande djur. Vid exponering för koldioxid induceras intracellulär acidos som innebär att pH-värdet i cellerna sjunker. Vidare minskar grundläggande nervaktivitet och responsen på yttre stimuli. Koldioxid stimulerar smärtnerver i andningsvägarna och skapar andnöd, vilket kan vara ångestfyllt. Studiens hypotes var att premedicinering med lugnande eller smärtstillande läkemedel via nebulisering före bedövning med koldioxid reducerar beteende relaterat till smärta, stress och obehag.
Som modell användes möss av stammarna BALB/c och CBB samt råttor av stammen Wistar. Under studiens gång undersöktes ett avlivningsmedel (pentobarbitalnatrium), ett lokalbedövningsmedel (prokain), ett anestesimedel (ketamin), ett lugnande läkemedel (medetomidin), en kombination av medetomidin och ketamin, samt koksalt (NaCl) som kontroll. En mus respektive råtta placerades en i taget i en plexiglaskammare som var kopplad till en nebulisator där djuret exponerades för läkemedel. Därefter flyttades djuret till en större kammare tillsammans med en obehandlad burkamrat och båda exponerades för koldioxid i syfte att avlivas. Djuren filmades under nebulisering och exponering för koldioxid och beteenden som kan kopplas till stress och obehag registrerades från filmerna: lokomotion, resa sig på bakbenen (rearing), skaka på sig, klättra/krafsa, hoppa, tvätta sig.
Vid nebulisering uppvisade BALB/c-möss en hög frekvens av beteenden vid exponering för ketamin och pentobarbitalnatrium. Under nebulisering med koksalt var frekvensen lägre än vid exponering för läkemedel. CBB-möss uppvisade lägre frekvens av beteenden i jämförelse med BALB/c-möss. Wistar-råttor visade låg frekvens av beteenden under exponering för alla läkemedel. Pentobarbitalnatrium tog cirka sju minuter att nebulisera medan resterande läkemedel tog cirka fyra minuter. Samtliga läkemedel och NaCl, inducerade vinglighet på BALB/c-möss medan Wistar-råttor inte visade vinglighet under behandling med något läkemedel eller NaCl.
Av mössen och råttorna visade BALB/c högst frekvens av de olika beteenden när de exponerades för koldioxid. BALB/c-mössen som fått ketamin enbart eller i kombination med medetomidin varken hoppade, klättrade/krafsade eller visade rearing under CO2-exponering. På CBB-möss sågs en lägre frekvens av beteenden under koldioxidexponering efter nebulisering med ketamin-medetomidin, pentobarbitalnatrium, ketamin och prokain samt en högre frekvens efter exponering för medetomidin. Frekvensen av beteenden var generellt låga under koldioxidexponering av Wistar-råttor. Däremot uppmärksammades en ökad lokomotion och frekvens av ”klättra/krafsa” efter ketamin. Den totala tiden för nebulisering och koldioxidexponering varade några minuter. Tiden varierade beroende på läkemedel och stam. En gemensam nämnare för alla stammar var att nebulisering med ketamin-medetomidin medförde att medvetslöshet inducerades snabbare vid CO2-exponering
Slutsatsen är att nebulisering med en kombination av medetomidin och ketamin har störst potential att minska lidande vid koldioxidbedövning.

In this pilot study, behavioral observations were made on mice and rats during nebulization of drugs and subsequent exposure to carbon dioxide. The aim of the study was to evaluate a new approach to reduce stress, pain, and discomfort during stunning with carbon dioxide before slaughter of food producing animals. When exposed to carbon dioxide, intracellular acidosis is induced, which means that the pH value in the cells drops. Furthermore, basic nerve activity and the response to external stimuli decrease. Carbon dioxide stimulates pain receptors in the respiratory tract and causes shortness of breath, which can induce anxiety. The study hypothesis was that premedication with sedative and analgesic drugs via nebulization before stunning with carbon dioxide reduces behaviors related to pain, stress, and discomfort.
As models, mice of the strains BALB/c and CBB and rats of the strain Wistar were used. During the study, a euthanasia agent (pentobarbital sodium), a local anesthetic (procaine), an anesthetic (ketamine), a sedative drug (medetomidine), a combination between medetomidine and ketamine, and saline (NaCl) as a control were investigated. A mouse and a rat respectively, was placed one at a time in a plexiglas chamber connected to a nebulizer where the animal was exposed to the drug. Next, the animal was moved to a larger chamber with an untreated cagemate, and both were exposed to carbon dioxide for euthanasia. The animals were filmed during nebulization and carbon dioxide exposure and behaviors related to stress and discomfort were registered from the videos: locomotion, rearing, wet-dog shaking, climbing/digging, jumping and grooming.
During nebulization, BALB/c mice exhibited a high frequency of behaviors when exposed to ketamine and pentobarbital sodium. During NaCl administration, the frequency of behaviors was lower than during drug exposure. CBB mice showed a lower frequency of behaviors compared to BALB/c mice. Wistar rats showed a low frequency of behaviors during exposure to all drugs.
Pentobarbital sodium took about seven minutes to nebulize, while the remaining drugs took about four minutes. All drugs and NaCl caused wobbling in the BALB/c mice, while the Wistar rats showed no wobbling during treatment with the different drugs or NaCl.
Of the mice and rats, BALB/c mice showed the highest frequencies of the different behaviors when exposed to carbon dioxide. The BALB/c mice administered ketamine alone or in combination with medetomidine neither jumped, climbed/digged, nor showed rearing during carbon dioxide exposure. In CBB mice, a lower frequency of behaviors during carbon dioxide was seen after nebulization with ketamine-medetomidine, pentobarbital sodium, ketamine and procaine, and a higher after treatment with medetomidine. The frequency of behaviors was generally low during carbon dioxide exposure of Wistar rats. However, increased locomotion and frequency of climbing/digging were noticed after ketamine. The total time of nebulization and carbon dioxide exposure lasted a few minutes. The time varied depending on the drug and the strain. A common denominator for all strains was that nebulization with ketamine-medetomidine resulted in faster induction of unconsciousness upon carbon dioxide exposure.
The conclusion is that the nebulization with a combination of medetomidine and ketamine has the greatest potential to reduce suffering during carbon dioxide stunning.