Fortsetzung der abgeschlossenen Studie „Ist das Ei als Alternativmethode gesetzlich noch haltbar?“ – Studie zur Nozizeption und zum Schmerzempfinden bei Hühnerembryonen zur Änderung des Tierschutzgesetzes

Forschungsanliegen/Research Focus

Eingriffe an Hühnerembryonen zu Versuchszwecken gelten in Deutschland und der EU nicht als Tierversuch. Sie sind sogar als Ersatzmethode im Sinne des 3R-Konzepts (Replace, Reduce, Refine) akzeptiert. Somit sind Hühnerembryonen im Gegensatz zu Säugetierföten und Wirbeltierlarven bisher nicht durch das Tierschutzgesetz geschützt, und folglich gelten für sie keine Vorschriften zur Reduzierung von Schmerzen, Leiden und Schäden während eines Versuchs. 

In vorausgegangenen Arbeiten haben wir nachgewiesen, dass ab dem 13. Bruttag Hühnerembryonen eine physiologische elektrische Hirnaktivität haben. Folglich kann die Fähigkeit, Schmerzen zu empfinden, ab diesem Zeitpunkt nicht mehr ausgeschlossen werden. Zusätzlich reagieren Hühnerembryonen ab dem 15. Bruttag mit kardiovaskulären und Verhaltensveränderungen auf einen noxischen Reiz, was die Fähigkeit zur Nozizeption indiziert. Im Sinne des Refinements von Tierversuchen erachten wir es daher als notwendig, auch bei Hühnerembryonen eine wirksame Analgesie bei potenziell schmerzhaften Eingriffen anzuwenden. Bis dato gibt es jedoch keine ausreichenden Untersuchungen oder Empfehlungen zur Wirksamkeit von Analgetika bei Hühnerembryonen.

Ziel der Studie ist die Validierung der Wirksamkeit verschiedener Analgetika auf Grundlage pharmakodynamischer, pharmakokinetischer und rezeptorpharmakologischer Parameter. 

Ziel unseres Projektes ist es daher, potente Analgetika für potenziell schmerzhafte Eingriffe bei Hühnerembryonen zu identifizieren. Dazu werden wir Analgetika verschiedener Substanzgruppen hinsichtlich ihrer Aufnahme und Verteilung im Körper und ihrer klinischen Wirksamkeit im Hühnerembryo systematisch untersuchen. Versuchsmodelle, um Plasmakonzentrationen der Analgetika und Nozizeption im Hühnerembryo zu messen, sind bereits in unserem Labor etabliert. Zusätzlich werden wir die grundlegenden molekularen und pharmakologischen Wirkeigenschaften der verschiedenen Analgetika im Hühnerembryo erarbeiten. Auf Basis der erarbeiteten Daten ist es unser Ziel, Dosierungsempfehlungen für eine sichere und potente Analgesie bei Hühnerembryonen abzuleiten. 

Wir sind überzeugt, dass unsere Ergebnisse zu einem großen Refinement der Versuche in Hühnerembryonen führen werden. Dafür empfehlen wir, dass Leitlinien bzw. Richtlinien für geeignete Anästhesie- und Analgesieverfahren für Hühnerembryonen bei potentiell schmerzhaften Eingriffen sowie für schmerzfreie Tötungsmethoden bei Hühnerembryonen entwickelt und implementiert werden. Dazu werden weitere Studien notwendig sein. Damit tragen wir entscheidend zur Verbesserung des Tierschutzes und der Umsetzung des 3R-Prinzips in der Wissenschaft bei. 

Kontakt

Professorin Dr. Christine Baumgartner

E-Mail: christine.baumgartner@tum.de

• Leiterin des Zentrums für Präklinische Forschung (ZPF) an der TUM School of Medicine and Health der Technischen Universität München
• Vorsitzende des TUM Animal Welfare and Science Council (TUM AWC)
• APL-Professorin an der Veterinärmedizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) 
• Fachtierärztin für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie

Forschungsanliegen/Research Focus

Kaninchen sind nicht nur Haus- und Zuchttiere, sondern nehmen in Deutschland auch eine bedeutende Stellung als Versuchstiere ein. Aus medizinischer Erfordernis oder zu Forschungszwecken ist es daher nicht ungewöhnlich, dass Kaninchen einer Narkose unterzogen werden müssen. Allerdings besitzen die Tiere ein anfälliges Atmungs- und Herzkreislaufsystem und eine besondere Sensitivität gegenüber den atemdepressiven Eigenschaften von Anästhetika. Erforderlich ist deshalb eine sorgfältig ausbalancierte Anästhesie, um einerseits Nebenwirkungen von Anästhetika zu reduzieren und andererseits ein chirurgisches Toleranzstadium zu erreichen. 

Vor diesem Hintergrund wurde in einer systematischen Studie eine Reihe intramuskulär verabreichter Anästhetika-Kombinationen analysiert, um diese sowohl im Hinblick auf ihre anästhetische Qualität als auch bezüglich potenzieller Nebenwirkungen auf die Physiologie von Atmung und Kreislauf und der zerebralen, neuronalen Aktivität zu untersuchen. Fünf spezifische Kombinationen, bestehend aus (S-)Ketamin, Medetomidin, Dexmedetomidin, Midazolam und Butorphanol, wurden intensiv getestet und verglichen. Über einen Zeitraum von 60 Minuten wurden dabei die Anästhesietiefe und diverse physiologische Parameter, darunter Herzfrequenz, Blutdruck und Atemfrequenz, aufgezeichnet und analysiert. 

Durch diese Forschungsarbeit streben wir die Entwicklung einer neuen, stressreduzierten Injektionsnarkose-Kombination an, welche mit geringeren Nebenwirkungen und einer zügigen und stressfreien Aufwachphase einhergeht und somit die Sicherheit und das Wohlbefinden von Kaninchen während und nach der Narkose gewährleistet.

Kontakt

Professorin Dr. Christine Baumgartner

E-Mail: christine.baumgartner@tum.de

• Leiterin des Zentrums für Präklinische Forschung (ZPF) an der TUM School of Medicine and Health der Technischen Universität München
• Vorsitzende des TUM Animal Welfare and Science Council (TUM AWC)
• APL-Professorin an der Veterinärmedizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) 
• Fachtierärztin für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie

Eine Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) (Förderkennzeichen 2821HS00S).

Forschungsanliegen/Research Focus

In Deutschland und in der EU stellen Eingriffe und Behandlungen an Hühnerembryonen zu Versuchszwecken bisher keinen Tierversuch dar. Sie gelten sogar als einsetzbare Alternative zum Tierversuch, ohne dass eine gesetzliche Maßgabe, wie z. B. eine Altersgrenze, welche Schmerzen, Leiden oder Schäden im Rahmen der Untersuchungen auf ein unerlässliches Maß beschränkt, eingehalten werden muss. 

Dies zu ändern, war das Ziel der Münchner Forschungsgruppe des Zentrums für Präklinische Forschung (ZPF) der TUM School of Medicine and Health der TU München. Sie untersuchte im ersten Schritt zusammen mit der Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin und der Professur für Biotechnologie der Reproduktion im Rahmen einer Studie zur Untersuchung der Nozizeption und des Schmerzempfindens bei Hühnerembryonen, in welchem Zeitraum der Brutphase Hühnerembryonen die Fähigkeit zur Nozizeption entwickeln bzw. die Fähigkeit entwickeln, aversive Sinneserlebnisse als Schmerzen zu empfinden.

Mit dieser Studie erstellte die Forschergruppe eine wissenschaftlich fundierte Entscheidungshilfe für das BMEL zur Änderung des Tierschutzgesetzes in Erweiterung zum Verbot des Kükentötens (Artikel 2a, BGBl. 2023 I Nr. 219 vom 23.08.2023). Diese Änderung des Tierschutzgesetzes greift seit dem 01. Januar 2024. 

In einem zweiten Schritt sollen nun auf Basis der bisherigen Studien geeignete Analgetika für potenziell schmerzhafte Eingriffe beim Hühnerembryo identifiziert werden. Durch die Erweiterung der wissenschaftlichen Datenlage soll eine richtungsweisende Verbesserung des Tierschutzes in Bezug auf Hühnerembryonen auch in der Forschung erreicht werden. Aktuelle Daten zur Nutzung von Hühnerembryonen im Experiment bestätigen die Notwendigkeit hierfür.

Ausgewählte Publikationen

L. Weiss, A.M. Saller, J. Werner, S.C. Süß, J. Reiser, S. Kollmansperger, M. Anders, H. Potschka, T. Fenzl, B. Schusser, and C. Baumgartner. "Nociception in Chicken Embryos, Part I: Analysis of Cardiovascular Responses to a Mechanical Noxious Stimulus." Animals 13, no. 17 (2023): 2710. https://www.mdpi.com/2076-2615/13/17/2710.

S. Kollmansperger, M. Anders, J. Werner, A.M. Saller, L. Weiss, S.C. Süß, J. Reiser, G. Schneider, B. Schusser, C. Baumgartner, and T. Fenzl. "Nociception in Chicken Embryos, Part Ii: Embryonal Development of Electroencephalic Neuronal Activity in Ovo as a Prerequisite for Nociception." Animals 13, no. 18 (2023): 2839. https://www.mdpi.com/2076-2615/13/18/2839.

S.C. Süß, J. Werner, A.M. Saller, L. Weiss, J. Reiser, J.M. Ondracek, Y. Zablotski, S. Kollmansperger, M. Anders, H. Potschka, B. Schusser, T. Fenzl, and C. Baumgartner. "Nociception in Chicken Embryos, Part Iii: Analysis of Movements before and after Application of a Noxious Stimulus." Animals 13, no. 18 (2023): 2859. https://www.mdpi.com/2076-2615/13/18/2859.

J. Werner, A.M. Saller,  S.C. Süß, L. Weiss, J. Reiser, S. Kollmansperger, M. Anders, T. Fenzl, B. Schusser, and C. Baumgartner. Wann setzt das Schmerzempfinden ein? DGS Magazin (2024)

Link zur Veröffentlichung des BMEL

https://www.bmel.de/SharedDocs/Downloads/DE/_Tiere/Tierschutz/bericht-21-6a-tierschg-anlage.html

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Professorin Dr. Christine Baumgartner

E-Mail: christine.baumgartner@tum.de

• Leiterin des Zentrums für Präklinische Forschung (ZPF) an der TUM School of Medicine and Health der Technischen Universität München, 
• Vorsitzende des TUM Animal Welfare and Science Council (TUM AWC),
• APL-Professorin an der Veterinärmedizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) 
• Fachtierärztin für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie

Verbundprojekt „Wirksamkeit der Schmerzausschaltung durch Lokalanästhesie bei der Ferkelkastration“ 

Eine Studie im Auftrag des BMEL (Förderkennzeichen 2817HS016)

Forschungsanliegen/Research Focus

Aufgabe des Forschungsprojekts war es, verschiedene Lokalanästhetika (Bupivacain, Lidocain, Mepivacain und Procain) sowie Applikationstechniken darauf zu untersuchen, wie effektiv sie zur Schmerzausschaltung bei der Saugferkelkastration eingesetzt werden können. 

Neben der Evaluierung des effektivsten Lokalanästhetikums und der besten Applikationsmethode unter Laborbedingungen wurde anschließend die Praxistauglichkeit dieser Methode im Feld überprüft, um Durchführungskonzepte für die Implementierung in Ferkelerzeugerbetrieben erstellen zu können. Zur Beurteilung der analgetischen Wirkung wurden hämodynamische, klinische und labordiagnostische Paramater erhoben, Verhaltensbeobachtungen durchgeführt, Lautäußerungen sowie das Nachbluten, die Wundheilung, Nebenwirkungen und die Gewichtsentwicklung beurteilt. 

Ziel des Projektes war die Erweiterung der wissenschaftlichen Datenbasis für das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft als Entscheidungshilfe, ob die Anwendung der Lokalanästhesie als weitere rechtskonforme Methode in Deutschland zur Schmerzausschaltung bei der Ferkelkastration zugelassen werden kann.

Ausgewählte Publikationen

N. Abendschon, S. Senf, P. Deffner, R. Miller, A. Grott, J. Werner, A. M. Saller, J. Reiser, C. Weiss, Y. Zablotski, J. Fischer, S. Bergmann, M. H. Erhard, C. Baumgartner, M. Ritzmann, and S. Zols. "Local Anesthesia in Piglets Undergoing Castration-a Comparative Study to Investigate the Analgesic Effects of Four Local Anesthetics Based on Defensive Behavior and Side Effects." Animals (Basel) 10, no. 10 (Sep 26 2020). http://dx.doi.org/10.3390/ani10101752.

P. Deffner, S. Senf, A. Saller, J. Werner, J. Reiser, N. Abendschon, Y. Zablotski, C. Baumgartner, M. Ritzmann, and S. Zols. "Application of a Topical Anesthetic Reduces Pain-Associated Parameters During Spermatic Cord Transection in Piglet Castration Using a Minimal Anesthesia Model." Am J Vet Res 84, no. 9 (Sep 1 2023). http://dx.doi.org/10.2460/ajvr.23.03.0060.

J. Reiser, M. Kreuzer, J. Werner, A. M. Saller, J. Fischer, S. Senf, P. Deffner, N. Abendschon, T. Groll, A. Grott, R. Miller, S. Bergmann, M. H. Erhard, M. Ritzmann, S. Zols, G. Schneider, K. Steiger, and C. Baumgartner. "Nociception-Induced Changes in Electroencephalographic Activity and Fos Protein Expression in Piglets Undergoing Castration under Isoflurane Anaesthesia." Animals 12, no. 18 (Sep 2022). https://doi.org/10.3390/ani12182309.

A. M., Saller, J. Werner, J. Reiser, S. Senf, P. Deffner, N. Abendschon, C. Weiss, J. Fischer, A. Schorwerth, R. Miller, Y. Zablotski, S. Bergmann, M. H. Erhard, M. Ritzmann, S. Zols, and C. Baumgartner. "Local Anesthesia in Piglets Undergoing Castration-a Comparative Study to Investigate the Analgesic Effects of Four Local Anesthetics on the Basis of Acute Physiological Responses and Limb Movements." Plos One 15, no. 7 (2020): e0236742. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0236742.

J. Werner, A. M. Saller, J. Reiser, S. Senf, P. Deffner, N. Abendschon, J. Fischer, A. Grott, R. Miller, Y. Zablotski, K. Steiger, S. Bergmann, M. H. Erhard, M. Ritzmann, S. Zols, and C. Baumgartner. "Evaluation of Two Injection Techniques in Combination with the Local Anesthetics Lidocaine and Mepivacaine for Piglets Undergoing Surgical Castration." Animals 12, no. 8 (Apr 2022). https://doi.org/10.3390/ani12081028

Dissertationen

Abendschön, Nora Sabina (2021): Vergleichende Untersuchung der Wirkung von Lokalanästhetika bei der Saugferkelkastration anhand des Abwehrverhaltens sowie die Erfassung von Nebenwirkungen. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Saller, Anna Maria (2021): Evaluation der Wirkung von Lokalanästhetika bei der chirurgischen Ferkelkastration unter Isofluran-Narkose anhand der Auswertung von klinischen und labordiagnostischen Parametern. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Reiser, Judith (2022): Elektroenzephalogramm und FOS-Expression bei der chirurgischen Kastration von Saugferkeln unter Lokalanästhesie. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Miller, Regina Jasmin (2023): Schmerzverhalten von Saugferkeln bei der chirurgischen Kastration unter Lokalanästhesie. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

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Professorin Dr. Christine Baumgartner

E-Mail: christine.baumgartner@tum.de

• Leiterin des Zentrums für Präklinische Forschung (ZPF) an der TUM School of Medicine and Health der Technischen Universität München, 
• Vorsitzende des TUM Animal Welfare and Science Council (TUM AWC),
• APL-Professorin an der Veterinärmedizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) 
• Fachtierärztin für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie

Forschungsanliegen/Research Focus

Im Jahre 2023 wurden erstmals neuartige thermosensitive Liposomen, die mit dem Krebsmedikament Doxorubicin beladen sind, zur Therapie von Humanpatienten mit bisher schwer zu therapierenden Weichgewebesarkomen eingesetzt. Dabei handelt es sich um mikroskopisch kleine Vesikel mit einer hitzeempfindlichen Lipiddoppelschicht als Hülle, in der Doxorubicin eingeschlossen ist. 

Die Entwicklung dieser Therapie basiert auf Arbeiten eines interdisziplinären Ansatzes der Humanmedizin LMU , biophysikalischer Chemie und Veterinärmedizin sowie der komparativen Plattform des ZPF. Erfolgreiche Heilversuche an Hauskatzen, die ebenfalls an einem Weichteilsarkom erkrankt waren, haben den Weg in die Klinik maßgeblich mitgefördert.

Publikation

K. Zimmermann, M. Hossann, J. Hirschberger, K. Troedson, M. Peller, M. Schneider, A. Bruhschwein, A. Meyer-Lindenberg, G. Wess, M. Wergin, R. Dorfelt, T. Knosel, M. Schwaiger, C. Baumgartner, J. Brandl, S. Schwamberger, and L. H. Lindner. "A Pilot Trial of Doxorubicin Containing Phosphatidyldiglycerol Based Thermosensitive Liposomes in Spontaneous Feline Soft Tissue Sarcoma." Int J Hyperthermia 33, no. 2 (Mar 2017): 178-90. http://dx.doi.org/10.1080/02656736.2016.1230233.