行为焦虑易导致兔术中呼吸暂停和心肺功能不稳定
2020年01月15日
来源:Applied Animal Behaviour Science Volume 221, December 2019, 104875
作者:李晓菲译
责任编辑:admin
摘要:兔容易因麻醉和焦虑而出现并发症。 考虑到焦虑通常会影响麻醉质量,我们开发了一种新颖的笼侧焦虑评估,并试图确定其是否与术前和术中心肺变化相关。我们使用焦虑评估方法其中包括行为观察,改良的人类入侵者测试和新颖的物体测试检查了31只单笼放置的雌性新西兰白兔,这些白兔计划进行简短的眼科手术实验,所有这些实验均在笼中进行;然而,当第一组被测试的兔(n=14)在几乎相同的时间接近目标时,新的目标测试在研究中被取消。手术当天,除了监测标准的心肺参数外,我们还对插管的难易程度进行了排序,并记录了术前和术中呼吸暂停的频率。我们的焦虑评估产生了几乎完美的观察者间共识和其测试的内部一致性。 我们发现9只兔表现出行为焦虑,22只没有表现出焦虑。焦虑兔显示术中呼吸暂停的频率增加,并且趋向于显示与非焦虑组相比最大心率范围。此外,无论焦虑如何,经历过术前呼吸暂停的兔更难以插管。根据这些结果,我们的焦虑评估成功地区分了表现为焦虑并在手术过程中表现出心肺不稳定的兔亚群。这种实用的笼侧工具可作为麻醉前筛选,以识别可能容易发生并发症的兔,并启用术前干预。鉴于笼环境对自然环境相对较贫瘠,笼子新颖的物体测试在实验室物种中的用处可能不大,因为新环境丰富刺激能克服潜在的恐惧。总之,将焦虑评估作为个人计划麻醉方案的辅助手段可改善兔的福利。
摘要:兔容易因麻醉和焦虑而出现并发症。 考虑到焦虑通常会影响麻醉质量,我们开发了一种新颖的笼侧焦虑评估,并试图确定其是否与术前和术中心肺变化相关。我们使用焦虑评估方法其中包括行为观察,改良的人类入侵者测试和新颖的物体测试检查了31只单笼放置的雌性新西兰白兔,这些白兔计划进行简短的眼科手术实验,所有这些实验均在笼中进行;然而,当第一组被测试的兔(n=14)在几乎相同的时间接近目标时,新的目标测试在研究中被取消。手术当天,除了监测标准的心肺参数外,我们还对插管的难易程度进行了排序,并记录了术前和术中呼吸暂停的频率。我们的焦虑评估产生了几乎完美的观察者间共识和其测试的内部一致性。 我们发现9只兔表现出行为焦虑,22只没有表现出焦虑。焦虑兔显示术中呼吸暂停的频率增加,并且趋向于显示与非焦虑组相比最大心率范围。此外,无论焦虑如何,经历过术前呼吸暂停的兔更难以插管。根据这些结果,我们的焦虑评估成功地区分了表现为焦虑并在手术过程中表现出心肺不稳定的兔亚群。这种实用的笼侧工具可作为麻醉前筛选,以识别可能容易发生并发症的兔,并启用术前干预。鉴于笼环境对自然环境相对较贫瘠,笼子新颖的物体测试在实验室物种中的用处可能不大,因为新环境丰富刺激能克服潜在的恐惧。总之,将焦虑评估作为个人计划麻醉方案的辅助手段可改善兔的福利。
关键词:兔 麻醉 焦虑 行为测试 实验动物福利 优化
简介:兔常被认为是麻醉的高危物种。兔表现出的与麻醉有关的死亡率与犬和猫高十倍。这种风险的增加可能与兔独特的解剖结构和性情有关。首先,兔具有狭窄的口腔,长舌和偏向腹侧的喉头。这些对气管内插管成功提出了挑战。此外,由于它们的肺活量显著低于狗和猫(4~6毫升/千克)(10~15毫升/千克),家兔的缺氧风险增加。与其他小型哺乳动物不同,用异氟醚或七氟醚等吸入性麻醉剂诱导兔是不可行的选择。兔在嗅到有毒气味时,有很强的屏气和剧烈搏斗的倾向,这可能会导致致命窒息或脊柱骨折。第二个对家兔安全麻醉提出挑战的因素是存在潜在的压力,它作用于交感神经-肾髓质(SAM)和下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴。SAM轴激活导致肾上腺素释放,这会使麻醉不稳定。肾上腺素会刺激心动过速、呼吸过速和高血压,在最坏的情况下,这些变化会导致致命的心律失常。其次,HPA轴释放了免疫抑制和糖异生激素,例如糖皮质激素,这增加了术后感染的风险,,并可能导致危及生命的肝病。因此,压力和麻醉都会使原本轻微或中度的疾病恶化,导致严重的预后。尤其是在潜在的心肺或肾脏疾病中,许多麻醉剂是禁药。由于麻醉的直接结果或未解决的疼痛或压力而间接导致胃肠道肠梗阻。 胃肠道肠梗阻仍然是家兔发病和死亡的主要原因之一。在人类手术患者中,术前广泛性焦虑症(GAD)与术后疼痛严重程度高度相关,无论是通过自我报告还是通过自行使用镇痛药来衡量。在诱导和维持过程中,GAD还被证明会混淆麻醉剂的作用。尽管缺乏专门与兔的焦虑和麻醉相关的文献,但通常认为与其他伴侣动物相比,的兔更容易产生压力和焦虑。此外,已报道家兔表现出潜在的焦虑障碍的行为体征。Srivastava等人描述了继发于分离焦虑症的肢端舔皮炎症状。McBride等人描述焦虑是一种常见的鉴别诊断,表现为攻击性和尿液喷洒。因此,人们可以推断出焦虑对兔麻醉风险的意义。由于家兔不能自我报告他们的情感状态,性情测试是用来评估焦虑的一种机制。性情可以被定义为一种动物对环境挑战的天性,这种挑战在生命早期就出现了,并在发展过程中保持不变。尽管有多种方法来评估性情,但跨物种最常见的是行为编码,在行为编码中,根据实验测试或被动观察对各种特征进行客观分类。相反,对于拥有熟悉的主人或看护人的动物,通常采用主观调查。在评估实验兔的性情质时,出现了一些与临床前研究环境特别相关的局限性。首先,使用兔进行的首要实验可能会排除重复进行性情测试的能力,而重新测试的可靠性是确保测试结果真正代表动物天性的先决条件。第二,除非特别旨在根据人与动物的关系来评估动物的性情(例如,人类入侵者测试[HIT]),否则性情测试的位置应消除对人类的潜在恐惧反应,因为兔的反应可以反映出它们的温顺程度,而不是被检查的性情特征。因此,这项研究的首要目的是开发一套新的行为测试来评估兔的焦虑,这是专门设计作为一种实用的笼侧工具,供实验室中的观察者使用。其次,我们建议将焦虑和生理参数相关联,以确定麻醉不良的危险因素。 我们假设焦虑的兔会表现出心肺稳定性降低的迹象,从而降低麻醉质量。
方法:31只雌性新西兰白兔(年龄:3-12月龄,研究开始时体重:3.6-6.4kg)。到达我们的设施后,由指定的看护人员进行长达两小时的日常观察,并在每周更换笼子。焦虑评估:我们的焦虑评估结合了四个行为测试,目的是获得对动物的全面分析,同时保持效用作为笼侧工具。这些测试包括被动行为观察(即,在笼子中的位置,行为表)和交互式测试(即,HIT和新颖物体测试[NOT])。为确定焦虑评估的可靠性,观察者之间的一致性在两个观察者之间进行评估,使用三个可用的单次观察的非研究兔。
被动观察:笼子中的位置和行为:首先,观察者在兔的直接视野大约1米处站立。虽然兔通常对门的开和关作出反应,但没有看到它们以这种方式注意观察者。为了观察在笼中的位置,将架沿中线分成两个半部,立即进行一次记录,以表明兔身体的大部分位于笼子的前半部分还是后半部分(即“前”或“后”)。接下来,观察者遵循一个特别注意与害羞或大胆相关的行为的人格图进行5分钟的随意采样观察到特定行为时,对其进行统计,并在评估表上记录大多数行为对应的类别(即“害羞”或“大胆”)。行为描述:害羞,耳朵直立成90度,并处以紧张状态,眼睛警惕,紧张的姿势。大胆,接触环境丰富物体。爪伸出笼外,耳朵放松呈大约70度角直立,并且朝前或略微偏向侧面,处于卷曲状态,眼睛半睁,身体放松,站立,在笼内运动。高度反应性,,僵住,以紧张的姿势一动不动,朝着远离人的笼子后面移动,用后肢用力踢笼底。低反应性:向人类靠近,人可接触兔的头部。
入侵者试验:HIT是非人类灵长类动物(NHP)中测量应激或威胁情况下继发反应性的著名样本。由于对HIT的反应与生化和功能成像数据相关,高行为反应被认为是潜在的焦虑。我们修改了这种经典的NHP测试,以适应兔的生物学并使其能够在笼中进行评估。 观察者走近,打开并伸入笼子约50厘米(即肘部的长度)10秒钟。然后根据所观察到的反应(即“高反应性”或“低反应性”)来记录兔的即时反应。
新对象测试:最后,在与HIT相同的前提下,NOT可以将恐新症评估为一种间接的情感量度; 然而,与人类威胁不同,刺激本质上是无害的。在移开手臂但没有关闭笼子的情况下,观察者然后用毛巾将兔挡起来,以放置新的物体。这个物体被特别地放置在兔的对角线上,因为这样可以让兔的空间有意识地选择什么时候和它互动。取下毛巾并关上笼门后,观察者走出了兔的视线,并记录了她接近物体的等待时间。当所有接受测试的兔(n = 14)在几乎相等的时间内接近对象时,无论在其他焦虑行为测试中的得分如何,该NOT在研究中均被消除,表明对笼养的适应敏感性较差。我们期望焦虑的兔在所有三种行为测试中做出同样的反应,具体表现为“后面”、“害羞”和“高反应性”。相反,非焦虑兔的反应将是“前面”、“大胆”和“低反应性”。基于总体多数反应,家兔被分为焦虑型或非焦虑型。
麻醉质量:通过记录足底反射和翻正反射消失的潜伏期来捕捉类似的效果,这是动物中表示诱导的常见指标。指标的评分范围均为1-3,分别定义为<5min、5-10min和>10min。由于兔使用盲法插管(即通过喉镜不直接观察气管),插管的容易程度评分为1-4分,其中1分被定义为在<5?分钟内插管成功,2分在5-10分钟内插管成功,3分在>10分钟内插管成功。4分表示插管失败,动物通过面罩维持。注意术前呼吸暂停的发生和使用其他麻醉药(即异氟烷+/-氯胺酮)以促进诱导。术中测量包括每5分钟每分钟的标准生理测量(即心率[HR],呼吸频率[RR],潮气末二氧化碳浓度[ETCO2]和血红蛋白的动脉血氧饱和度[SpO2])。此外,连续记录术中呼吸暂停发作(定义为30s无呼吸)。由于一些兔没有按照实验手术的要求从麻醉中恢复,我们没有将麻醉恢复的相关参数作为本研究的一部分。用氯胺酮(30mg/kg i/m)-右美托咪定(40 mcg/kg)和丁丙诺啡(0.05mg/kg s/c)诱导麻醉。在丧失足底反射和翻正反射时,在喉部局部施用利多卡因(2mg/kg),以防止喉部痉挛和促进插管。兔用3.0-4.0mm无纤维气管导管插管,并用0.8-2.0%异氟烷麻醉。
结果:焦虑评估:对三只非受试家兔进行焦虑评估,根据行为测试的反应(即笼中位置,行为和HIT),焦虑评估产生了可接受的内部一致性。更具体地说,把笼子后面的兔更容易表现出害羞的行为和对人类入侵者的高反应性,而笼前面的兔则更大胆,反应更少。我们确定9只兔表现为焦虑,22只为非焦虑。这些亚型用于麻醉质量分析。
麻醉质量:焦虑家兔术中呼吸暂停的频率高于非焦虑兔。此外,与非焦虑兔相比,焦虑兔出现更广泛的范围和最大的心率趋势。焦虑亚型对其余的生理变量没有影响,特别是:HR最小值; RR最小值,最大值或范围,以及; ETCO2最小值,最大值或范围。焦虑与手术前的测量没有显著的交互作用。大多数兔(n = 16)被认为易于插管(得分为1)。与未出现呼吸暂停的兔(平均得分:1)相比,术前出现呼吸暂停兔(平均得分:3)的插管难度更大。但是,插管的难易与焦虑亚型无关。
结论:我们针对物种的焦虑反映行为测试开发了笼式评估,使兽医和看护者能够识别出焦虑的兔并制定相应的计划。用这种方法鉴定出焦虑的兔在麻醉期间经历更高的术中呼吸暂停和心脏不稳定性。虽然需要更多的研究来确认麻醉前处理对这些生理变化的益处,但结果表明,使用焦虑评估可以作为麻醉计划的辅助手段。总之,在实验和临床环境中,增加行为测试的使用以及更多个性化的麻醉计划是对兔麻醉管理的一个重大改进。
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