Darstellung von Gewebeschäden und Schmerzen zur Beurteilung des Tierwohls

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Fabian Kießling

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Projekt im Rahmen der DFG Forschergruppe FOR 2591 Severity Assesment

Tiergestützte Forschung muss das 3R-Prinzip (replace, refine, reduce) einhalten, nicht nur im Hinblick auf die ethische Rechtfertigung des Tiereinsatzes, sondern auch zur Qualitätssicherung im Sinne der Standardisierung. Hier ist die Bewertung des Schweregrades, den die Tiere erfahren, in der EU (2010/63/EU) zur Voraussetzung für die Projektgenehmigung geworden, einschließlich der Einstufung von Schmerzen, Leiden und Ängsten, die Tiere während wissenschaftlicher Verfahren erfahren. Wissenschaftlich fundierte und routinemäßig anwendbare Skalen zur Einstufung des Schweregrads bei Labortieren sind jedoch nicht verfügbar oder noch unzureichend, wodurch eine tiefe Lücke zwischen den aktuellen Vorschriften und den wissenschaftlichen Erkenntnissen entsteht.

Im Rahmen der Forschergruppe FOR 2591 sind wir mit einem gemeinsamen Projekt mit Prof. Felix Mottaghy beteiligt.

In der ersten Förderperiode haben wir wichtige Erkenntnisse über den Einfluss von Bildgebung auf das Tierwohl und die Studienergebnisse in gesunden und tumortragenden Mäusen gesammelt. Die wiederholte anatomische Magnetresonanztomographie (MRT) Bildgebung von Tieren hatte keinen Einfluss auf die verhaltensbezogenen und physiologischen Messgrößen und das Tumorwachstum. Basierend auf diesen Daten betrachten wir die longitudinale MRT als ein sicheres Werkzeug, um morphologische und physiologische Informationen zu erhalten. Der kontrastverstärkte Ultraschall (US) hatte ebenfalls keinen Einfluss auf das Tumorwachstum und das Tierwohl, erhöhte aber die Tumordurchblutung und die Leukozyteninfiltration. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die Mechanismen hinter diesen Auswirkungen zu entschlüsseln und eine Sicherheitsempfehlung für USProtokolle zu geben.Auch wenn MRT und US nach unseren Severity-Tests als gut verträglich gelten können,schließt dies nicht aus, dass bildgebende Verfahren Gewebeschäden verursachen. In diesem Zusammenhang ist unklar, ob die Severity-Tests und die klinische Chemie empfindlich genug sind, um auch milde Gewebereaktionen zu erfassen. Gerade bei therapeutischen Eingriffen sind fortschrittliche diagnostische Technologien gefragt, um nicht nur Vitalparameter sondern auch Schmerzen, Stress und Gewebeschäden zu überwachen. Diesbezüglich haben wir die [68Ga]Ga-NODAGA-Duramycin Positronen Emissions Tomographie (PET) zur longitudinalen Untersuchung von Gewebeschäden nach Chemotherapie eingesetzt. Der Tracer bindet an Phosphatidylethanolamin, das bei oxidativem Stress, während Apoptose und Nekrose exponiert wird. Die PET-Ergebnisse entsprachen der klinischen Chemie und Histologie und zeigten in einigen Organen höhere Sensitivitäten als die Referenzmethoden. Auf Basis dieser Ergebnisse wollen wir in der zweiten Förderperiode ein neues bildgebendes Konzept zur gleichzeitigen Erkennung von Schmerz und Gewebeschäden umsetzen. Hierfür werden wir einen Duramycin Single Photon Emission Computertomographie (SPECT) Tracer zur Beurteilung von Gewebeschäden in Kombination mit einem neuartigen PET Tracer ([18F]FTC-146), der an den aktivierten Sigma-1 Rezeptor zur Schmerzerkennung bindet, verwenden. Das Bildgebungsprotokoll wird auf verschiedene Schmerzmodelle (neuropathische, entzündliche, tumorinduzierte und postoperative Schmerzen) sowie auf die US-Bildgebung angewendet, die lokale physiologische und immunologische Reaktionen hervorgerufen hat. Im letzteren Fall werden wir auch die pathophysiologischen Mechanismen der beobachteten Veränderungen untersuchen und diese mit der auftretenden Belastung korrelieren. Um die Empfindlichkeit der verschiedenen Methoden zur Erkennung von Schmerzen und Beschwerden zu bewerten, wird ein Vergleich zwischen histologischen Analysen, Ergebnissen aus PET/SPECT/CT-Messungen und Verhaltenstests durchgeführt werden.