Af Aage Kristian Olsen Alstrup, specialdyrlæge i Forsøgsdyrsmedicin, ph.d. Nuklearmedicinsk Afdeling & PET-center, Aarhus Universitetshospital
Billeddannelse i præklinisk forskning
Forsøgsdyr bliver i stigende omfang skannet i den prækliniske forskning, hvad enten der er tale om funktionelle skanningsmetoder (positron emission tomografi, PET) eller anatomiske skanningsmetoder (computer tomografi, CT eller magnetisk resonans, MR). I sig selv indebærer skanningerne ikke nogen signifikant påvirkning af forsøgsdyrene, da de som udgangspunkt er non-invasive. Tilmed reducerer skanningerne antallet af forsøgsdyr, idet samme dyr kan blive skannet adskillige gange, hvorved en sygdomsudvikling eller behandlingseffekt kan blive fulgt hos det enkelte forsøgsdyr, uden det kræver store grupper af forsøgsdyr.
Modsat kræver skanningsteknikkerne som oftest, at forsøgsdyrene er bedøvede under skanningerne. Dette indebærer en vis belastning hos dyrene, særligt ved de langvarige procedurer, som eksempel PET-skanningen, der kan vare op til flere timer. Yderligere kan det være nødvendigt at udtage blodprøver, ligesom der skal indgives sporstoffer forud for PET-skanningen. I forbindelse med en CT- og MR-skanning kan det være nødvendigt at indgive kontrastoffer.
Resultater uden brug af ekstra forsøgsdyr
På Aarhus Universitetshospital har vi udført en række undersøgelse på grise, der bliver anvendt til PET-skanning af hjernen. Formålet med skanningerne kan for eksempel være at monitorere en ny behandling mod Parkinsons sydom i forsøgsgrise.
Hovedresultaterne fra disse undersøgelser vil blive præsenteret i denne artikel. Resultaterne er alle opnået uden brug af ekstra forsøgsdyr, idet gamle data blot er blevet genbrugt til at evaluere de anvendte procedurer på en ny måde.
Forskningen har gjort brug af det andet R i 3R-konceptet, hvor der anvendes så få forsøgsdyr som muligt i opnåelsen af den nødvendige information. Resultaterne forventes ligeledes at kunne bruges af dyrlæger og forskere, der benytter andre forsøgsdyr end grisen og andre organer end hjernen i deres forskning.
Valg af anæstesimiddel
Man kan næppe bedøve hjernen uden at påvirke dens funktion og dermed resultaterne af hjerne-PET-skanninger. Omvendt kan det være stressende for forsøgsdyrene at blive skannet i vågen tilstand, særligt hvis de er fixerede for at holde hovedet stille. Stress påvirker ligeledes hjernens funktioner. Nogle forsøgsdyr, såsom primater, kan trænes til at sidde helt stille, men hos de fleste forsøgsdyr, såsom grise, må bedøvelsen betragtes som et nødvendigt onde.
Anæstesieffekterne er ofte så store, at de langt overskrider de typiske interventioner, som man ønsker at teste på forsøgsdyrene. På Aarhus Universitetshospital har vi sammenlignet data fra tidligere udførte dyreforsøg, hvor de samme sporstoffer, men forskellige anæstesimidler, er blevet anvendt. Her har vi kunnet påvise markante effekter i tre ud af fire testede sporstoffer.
Anæstesieffekterne er oftest indirekte, hvor det primært er hjernens blodgennemstrømning, som påvirker sporstoffernes kinetik. Hjernens blodgennemstrømning er for eksempel markant højere under isoflurananæstesi end under propofolanæstesi, og derfor fandt vi også, at kinetikken af dopamin D1-receptoren [11C]SCH23390 er forskellig under de to typer anæstesi i minigrise.
Resultatet er overraskende i det omfang, at hjernens binding af [11C]SCH23390 viste sig at være forskellig fra tidligere studier udført på bedøvede primater. Det er derfor ikke altid muligt at overføre erfaringer med anæstesieffekter mellem dyrearter.
Monitorering under anæstesi
Særligt ved langvarig bedøvelse er det nødvendigt nøje at monitorere de bedøvede forsøgsdyr for at sikre ensartede resultater. I et studie af tidligere udførte skanningsforsøg har vi undersøgt, hvilke monitoreringsparametre, som er af størst betydning for hjernens blodgennemstrømning målt med radioaktivt vand.
Studiet viste, at det arterielle indhold af kuldioxid såvel som kropstemperaturen var positiv korreleret med blodgennemstrømningen hos grisene. Derimod var hverken anæstesilængden eller de øvrige monitoreringsparametre (puls, blodtryk, arterielt iltindhold, blodglukose og hæmatokrit) statistisk korrelerede hermed.
Den kausale effekt af ændret kuldioxid-indhold er blevet påvist i et studium, og i et andet studium blev det vist, at simpel cardiografi af udåndingsluften kan erstatte den invasive måling af arterielt kuldioxid hos grise. Blodlaktat som monitoreringsparameter blev ligeledes undersøgt ved at sammenligne gamle målinger. Undersøgelsen viste, at blodlaktat er afhængig af den valgte grise-type, idet vi fandt tre gange højere værdier hos minigrise (2,56 ± 1.10 mmol/l) end hos almindelige grise (0,68 ± 0,48 mmol/l).
Modsat havde grisens alder/vægt, anæstesitype og anvendte procedurer ikke betydning for blodlaktat hos de testede, almindelige grise. Blodlaktat holder sig konstant over tid, men stiger til 5-gange højere niveauer, hvis grisene blev transporteret 1-1½ time mellem skanningscentre i bedøvet tilstand.
Langvarige skanninger med blodprøver og transport
Nogle PET-skanninger involverer langvarig anæstesi, intensiv blodprøvetagning og transport mellem forskellige skanningscentre. Vi benyttede et akutforsøg til at undersøge, hvordan den samlede belastning påvirkede grisene, velvidende at dette forsøg repræsenterede en absolut højere belastning, end hvad man ville have accepteret ved overlevelsesforsøg.
Postmortem-undersøgelser viste således også, at der kan opstå lunge-forandringer og kredsløbspatologi under denne type belastning, der tillige inkluderede eksperimentelt induceret osteomyelitis. Et interessant fund var, at den valgte standart-monitorering ikke gav anledning til at påvise forandringer, på nær stigningen i blodlaktat. Studierne viste dog også, at hjernen ikke var påvirket hverken makroskopisk, histologisk eller med tegn på hypoksi hos nogen af de testede grise.
Opbevaring af blodprøver og indgift af sporstoffer
PET-sporstoffer indsprøjtes ofte gennem et kateter placeret i ørevenen. Dermed kan indgiften af sporstoffet potentielt påvirke skanningsresultaterne som følge af den korte distance til hjernen. Det er særligt problematisk for de sporstoffer, som har tendens til at klæbe sig til katetrene.
Et in vitro-studie, hvis resultater efterfølgende er blevet bekræftet i vore igangværende in vivo-studier, har vist, at problemet i væsentligt omfang kan løses, hvis blot sporstoffet fortyndes op i større mængder saltvand, før det indgives via ørevenen. Denne løsning kan spare mange grise for at få indopereret katetre andetsteds, for eksempel i lyskeregionen.
To andre studier har dokumenteret, hvordan blodprøver udtaget under skanningerne bør opbevares, forud for deres analyse. Det ene for blodgasmålinger og det andet for differentialtællinger. I al væsentligt kan blodet opbevares ligesom blod fra mennesker, men visse interessante forskel eksisterer. Blandt andet synes pseudotrombocytopeni, som kendes fra enkelt-tilfælde hos dyr og mennesker, at være et mere udbredt fænomen hos Göttingen minigrise.
Genbrug af eksisterende data
Det har vist sig muligt at anvende data fra eksisterende forsøg til opnåelse af ny viden. Dette kan være praktisk, når nye forsøg skal designes og udføres. Som forsøgsdyrsveterinær står man ofte i den situation, at forskellige forskergrupper efterspørger en manglende viden, og at denne viden kan uddrages den af den eksisterende data, som forskerne selv ligger inde med.
I dag er det sjældent, at data bliver genbrugt på denne måde. Der bør efter min mening rettes fokus på dette, så en større mængde eksisterende data bliver genbrugt i fremtiden.
