1959年,英国的动物学家WilliamRussell和生物学家RexBurch在《人道主义实验技术原理》(ThePrinciplesofHumaneExperimentalTechnique)一书中首次提出了著名的“3R”原则(the3Rprinciples):替代(replacement)、减少(reduction)、优化(refinement)[1]。替代:是指尽可能采用其他方法而不使用动物进行实验,或者优先使用低等动物而非高等动物进行实验。减少:是指在不影响科研目的实现的情况下,尽可能地减少实验动物的使用数量。优化:是指通过改进实验条件,优化实验技术路线,避免或减轻对实验动物造成的痛苦。1965年,Brambell提出动物福利的五大自由:享受不受饥渴的自由;享有生活舒适的自由;享有不受痛苦、伤害和疾病的自由;享有生活无恐惧和无悲伤的自由;享有表达天性的自由。3R原则和动物福利的五大自由构成了现在国际上比较公认的动物伦理审查的基本要求[2]。
关于动物麻醉伦理方面,美国兽医学会(AmericanVeterinaryMedicalAssociation,AVMA)制定了“动物安乐死指南”(AVMAGuidelinesfortheEuthanasiaofAnimals:2013Edition),提供了可以参考的安乐死方法。2014年7月8日,美国通过了《美国兽医流动法案》,这项法案中规定,为了保护动物福利,兽医可在紧急情况下对动物进行麻醉、疼痛管理甚至安乐死。
2国内动物福利伦理研究进展
3常用动物麻醉剂使用的福利伦理问题
在动物实验过程中,麻醉是动物手术顺利进行的先决条件。基于伦理及动物福利的考虑,应给予实验动物适当的镇静、麻醉剂以减轻对实验动物造成的痛苦。动物实验的麻醉分为不同的类型:按照麻醉途径可分为吸入麻醉、口服麻醉、皮下或肌肉注射麻醉、腹腔麻醉以及静脉注射麻醉;按照麻醉部位可分为全身麻醉和局部麻醉;按照用药的种类可分为单一麻醉和复合麻醉。不同的麻醉剂及麻醉方式会对实验动物生理功能产生不同的影响,根据研究目的科学地选择合适的麻醉剂是对科研工作者的基本要求。
3.1吸入性麻醉剂
3.1.1乙醚(diethylether)
乙醚曾是广泛使用的麻醉剂和动物安乐死药物,被吸收后会广泛抑制中枢神经系统,为高度易挥发性液体,对呼吸系统有刺激性,可增加呼吸道分泌物。乙醚麻醉过深,可抑制呼吸中枢导致动物死亡。由于其对实验动物的造成有害作用及可能造成的人员操作危险等原因,目前已不推荐使用[3]。
3.1.2七氟烷(sevoflurane)
研究表明,幼年时期接触七氟烷会导致成年后空间记忆受损,并且接触间隔越短,记忆受损越严重[4]。七氟烷可以通过激活GABAA受体,抑制中枢神经系统;引起Bax和caspase-3表达增加以及Bcl-2表达降低,造成神经干细胞凋亡,最终导致神经干细胞退化[5]。另有研究表明,2.5%七氟烷持续麻醉1~3h可以改善小鼠空间认知能力。该认知能力的改善可能与海马中NR2B水平和p-ERK1/2∶总ERK1/2比值增高有关。然而,暴露于七氟烷4h会引起caspase-3激活和凋亡,导致神经毒性[6]。
3.1.3异氟烷(isoflurane)
异氟烷是目前广泛使用的吸入麻醉药,是无色透明的液体,不易燃烧,化学性质稳定,诱导、恢复和麻醉快速,吸入后80%以上以原形随呼气排出,体内代谢少,因此,对药物代谢和毒理学实验的干扰小。麻醉时有一定的肌松作用,不影响心肌收缩力,对肝、肾、脑也无不良影响。深麻醉时,能引起呼吸抑制。
3.2非吸入性麻醉剂
3.2.1戊巴比妥钠(pentobarbitalsodium)
戊巴比妥钠属于中效巴比妥类镇静催眠药,随用量的增加逐渐产生镇静、催眠和抗惊厥作用,大剂量使用时可产生麻醉作用。戊巴比妥钠通过作为GABA受体激动剂而发挥麻醉作用[13],对呼吸中枢有较强的抑制作用,安全范围较小,麻醉过量易导致动物死亡。
3.2.2水合氯醛(chloralhydrate)
水合氯醛是一种催眠药、抗惊厥药,为白色或无色透明的结晶,有刺激性气味。具有镇静、催眠和抗惊厥作用。较大剂量有抗惊厥作用,大剂量可引起昏迷和麻醉。麻醉过量会导致延髓呼吸中枢抑制,引起死亡。水合氯醛对心血管系统影响大,可引起严重的心律失常[16]。
3.2.3氯胺酮(ketamine)
氯胺酮是一种作用于大脑皮质和脊髓神经元的非竞争性NMDA受体拮抗剂[36]。NMDA受体对学习和记忆功能有重要作用。氯胺酮广泛应用于所有动物物种的麻醉,还具有镇痛作用。氯胺酮的多种副作用,包括妄想、幻觉、谵妄和混乱等致使临床上氯胺酮不再作为主流麻醉剂使用[37]。
氯胺酮不适合单独作为手术麻醉药物,常与其它麻醉剂联合使用[38]。与α-2-肾上腺素能激动剂(甲苯噻嗪)联合使用,可增加镇静和镇痛作用。与苯二氮平类药物(地西泮)联用可缓解肌肉僵硬症状。使用阿托品可以预防使用氯胺酮导致的唾液分泌物增加和心律失常。
研究表明,氯胺酮具有神经毒性,会导致大鼠发育的大脑神经元细胞凋亡[39],引起脑超氧化物增加[40],损伤线粒体功能并促进大脑超氧化物歧化酶活性[41],氯胺酮还会抑制神经干细胞的增殖[42]并干扰其分化[43]。
3.2.4乌拉坦(urethane,ethylcarbamate)
乌拉坦又称氨基甲酸乙酯,是一种易逆性胆碱酯酶抑制剂。乌拉坦通过抑制乙酰胆碱酶的活性,造成乙酰胆碱累积干扰正常神经传导而发挥麻醉作用。此外,乌拉坦可能对其他多个通道具有调控作用,包括GABA受体、NMDA受体等[44]。乌拉坦作用持久,麻醉平稳,对实验动物生理变化影响较小,副作用包括具有致癌、骨髓抑制作用等[45]。实验人员操作时需注意:处理乌拉坦的结晶或粉末时,需戴口罩、防护眼镜和手套,防止吸入和接触皮肤,并且应戴手套处理乌拉坦麻醉动物的血液或血清。
这里也提供一张表格给大家参考，表格来自中日友好中医院病理主任潘林老师编写的《实验病理学技术图鉴》，有兴趣的可以买来阅读一下，非常实用。
4讨论
在动物实验开始前对各种麻醉剂作用机制及毒副作用进行了解,充分考虑麻醉剂对实验结果及实验动物可能造成的影响,根据研究目的科学地选择麻醉剂,不仅可以避免麻醉剂对实验结果的干扰,增加实验数据的准确性,同时又能保证动物实验的伦理学要求。因此,我们建议:建立更加科学、完善的实验动物福利伦理审查制度;加强研究人员及技术人员关于动物福利伦理方面知识的培训,比如在研究生教育阶段就增加动物福利伦理方面的课程;加强科研人员与兽医学和实验动物领域专家的交流,适时寻求专业指导。
参考文献
【福利时刻】
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