Analgesie in der Maus Erkenntnisse aus aktuellen Studien · • Konstant niedrigere...
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Analgesie in der MausErkenntnisse aus aktuellen Studien
Dr. Thea FleischmannAbteilung Forschung Chirurgie
Anästhesie und perioperative Schmerzforschung UniversitätsSpital Zürich
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Versuchstiere total 590’245 in %Mäuse 378’819 64andere Nager 95’882 16andere Säugetiere 15’725 3Vögel, Geflügel 64’330 11Amphibien, Reptilien 16’631 3Fische 18’435 3Wirbellose 423 1
Nager total474,70180
Schweregrade
Tabelle5
2013
Schweregrad 0Schweregrad 1Schweregrad 2Schweregrad 3
Mäuse110'812 153'828 105,2498'930
29.3 % 40.6 % 27.8 % 2.4 %
SG 2+ SG 3114,179entspr. 30,2 Prozent
Ratten44'892 27'980 17'073 1'773
48.9 % 30.5 % 18.6 % 1.9 %
Hamster96 218 51
26.3 % 59.7 % 14 %
Meerschweinchen126 837 185 2
11 % 72.8 % 16.1 % 0.2 %
Andere Nager209 1'938 307 195
7.9 % 73.2 % 11.6 % 7.4 %
total Nager in SG 2 und SG 3133,765
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Analgesie in der Maus
• Rechtliche und ethische Vorgaben• Tierschutzgesetz
• Schmerzen und Leiden müssen erkannt und behandelt werden
• Humane Endpunkte• Keine Publikation ohne genau Angaben über
Analgesie (e.g. ARRIVE guidelines etc.)• Schmerz beeinflusst den gesamten Organismus
• Kann Studienergebnisse beeinflussen• Inakkurate Ergebnisse• Erhöhte Varianz
Warum brauchen wir Analgetika?
216. Juli 2017Analgesie in der Maus
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Analgesie in der Maus
• Gute Analgesie
• Stressfreie Applikation
• Lang-anhaltender Effekt
• Milde Sedation
• Keine (oder kontrollierbare) Nebeneffekte
• Mit Anästhetika kombinierbar
• …..
Das ideale Analgetikum…
16. Juli 2017 3Analgesie in der Maus
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• Design des Experimentes, Beeinflussungdes Experimentes durch Analgetika
• Schmerzgrad
• Dauer der Schmerzen
• Spezies, Stamm etc.
• Applikationsweg, Häufigkeit der Applikation
Welches Analgetikum?
16. Juli 2017 4
Analgesie in der Maus
Analgesie in der Maus
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Peroral:
• Einfach
• Stressfrei (Ausnahme: Gavage)
• Im Trinkwasser, Futter etc.
• Aufnahme nicht kontrollierbar
Applikationswege
16. Juli 2017
Analgesie in der Maus
Systemisch:
• Aufnahme nur i.v. kontrollierbar
• Ratte +/-, Maus –
• i.m., i.p.
• s.c.• Am häufigsten angewendet
• Perkutan (Pflaster)
Analgesie in der Maus 5
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Applikations-Intervall
16. Juli 2017
Analgesie in der Maus
Wie oft muss nachgespritzt werden?Stress ↔ Applikations Intervall
Analgesie in der Maus 6
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Analgesie in der Maus
Opioide• Zentrale Wirkung• Potente AnalgesieNebenwirkungen:
• Atemdepression• GIT-Stase• Pica Verhalten• Hyperaktivität• Immun-Modulation
Klassifizierung der Analgetika
16. Juli 2017
NSAIDs• Periphere Wirkung• Entzündungshemmend,
fiebersenkend, analgetisch
Nebenwirkungen:
• Thrombozyten-Aggregations-Hemmer• Magen-Ulzera, Blutungen im GIT• Teils nephrotoxisch• Immun-Modulation
Analgesie in der Maus 7
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Analgesie in der Maus
Opioide:• Buprenorphin (Temgesic®)
• Morphin (M-retard®)
• Fentanyl (Durogesic TTS®)
• Tramadol (Tramal®)
• Butorphanol (Morphasol®)
• Codein (Codein)
• Butorphin (Butorphine TM)
Klassifizierung der Analgetika
16. Juli 2017
NSAIDs:• Flunixin-Meglumin (Finadyne®)• Meloxicam (Metacam®)• Carprofen (Rimadyl®)• Diclofenac (Voltaren®)• Acetyl-Salicyl-Säure (Aspirin®)
Antipyretica:• Metamizol (Novalgin®)• Paracetamol (Dafalgan®)
Analgesie in der Maus 8
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1) Buprenorphin Injektionen
2) Buprenorphin Sustained Release
3) Buprenorphin im Trinkwasser
4) Tramadol im Trinkwasser
5) Paracetamol im Trinkwasser
16. Juli 2017
Analgesie in der MausErgebnisse aus aktuellen Studien
Analgesie in der Maus 9
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Buprenorphin
Pros:
• Potente Analgesie
• Lange Wirkdauer
• Applikation i.v., s.c., p.o., i.p.
Buprenorphin (Temgesic®)
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Cons:
• Obstipation
• Immunsuppressiv
• Langsamer Wirkungseintritt (30-60 min)
• Verhaltensveränderungen
• Pica-Verhalten, Selbst-Mutilation
• Atemdepression
• Reduzierte Futter- und Wasseraufnahme, Gewichtsabnahme
Analgesie in der Maus
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C. Richardson and P. Flecknell: Anaesthesia and post-operative Analgesia following experimental surgery in laboratory rodents: Are we making progress?ATLA 33, p. 119-127, 2005
Buprenorphin: Dosierungsintervall
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 11
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• Injektion: i.p., s.c. 0,05 - 0,1 mg/kg BW, s.c.
• Temgesic verdünnt in sterilem NaCL (0.9%), Volumen 2μl/g BW, 0,1 mg/kg
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1) Buprenorphin per Injektion
16. Juli 2017Analgesie in der Maus
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• Injektion: i.p., s.c. 0,05 - 0,1 mg/kg BW, s.c.
• Temgesic verdünnt in sterilem NaCL (0.9%), Volumen 2μl/g BW, 0,1 mg/kg
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• Serum concentration buprenorphine in ng/mL
• Target concentration 0.5 ng/mL
time Jirkof et al. 2015
1) Buprenorphin per Injektion
16. Juli 2017Analgesie in der Maus
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• Serum concentration buprenorphine in ng/mL
• Target concentration 0.5 ng/mL
time Jirkof et al. 2015
Ergebniss: Injektions-Intervall 4-6h!
Häufige Fixierung & Injektionen= Stress & Schmerz (Cinelli et al. 2007, Meijer et al. 2006)
1) Buprenorphin: Dosierung und Applikationsroute
• Injektion: i.p., s.c. 0,05 - 0,1 mg/kg BW, s.c.
• Temgesic verdünnt in sterilem NaCL (0.9%), Volumen 2μl/g BW, 0,1 mg/kg
16. Juli 2017Analgesie in der Maus
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Maus
Buprenorphin
• Wirkung hält max. 4-6 Stunden
• Mehrfache Fixierung und Injektionen -> enormer Stress für das Tier
Alternative Applikationswege:
• Osmotic pumps
• Sustained Release
• Trinkwasser, Futter, Gels etc.
16. Juli 2017Analgesie in der Maus
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• Kontinuierliche und stress-freie Verabreichung
• Lösliche Kapsel setzt kontinuierlich Wirkstoff frei
• Nachweislich effektive Blutserum-Konzentrationen
• Kommerziell bis jetzt nur in den USA erhältlich (Animalgesics for Mice, Animalgesic Labs Inc, Millersville, MD, USA; Buprenorphine HCl CIII SR, Wildlife Pharmaceuticals Inc, Windsor, CO, USA)
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2) Buprenorphin
Sustained Release
16. Juli 2017Analgesie in der Maus
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2) Buprenorphin
Sustained Release
• In-house buprenorphine SR formulation, 2.2 mg/kg
• 48 hours effect
• Effective in hot plate test & pain scoring after surgery
Jirkof et al. 201516. Juli 2017Analgesie in der Maus
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Buprenorphin: Nebenwirkungen
Jirkof et al. 2015
Hyperlokomotion, gestörter zircadianer Rhythmus
> Überdosierung = Sedation
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 18
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Buprenorphin: Nebenwirkungen
Hyperlokomotion, abnormales Verhalten
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Freiwillige Aufnahme über Trinkwasser, Futter o.ä.
• 10x Injektionsdosis, 1mg/kg
• Flavored gelatin (Flecknell et al. 1998)
• Gel delivery systems (Hovard et al. 2015, MediGelSucralose; ClearH2O, Portland, ME, USA)
• Nutella ® (Goldkuhl et al. 2010, Kalliokoski et al. 2011)
• Standard-Futter (Molina-Cimadevila et al. 2014)
• Trinkwasser (Jessen et al. 2007)
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Buprenorphin
Maus
• First pass effect• Schlechte Bioverfügbarkeit
(3-6%)• Neophobie• Aufnahme von Fett, Zucker etc..• Unkontrollierte Aufnahme
(Zeit, Menge)
16. Juli 2017Analgesie in der Maus
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3) Buprenorphin Studie
Pharmakokinetik und Analgesiometrie Buprenorphin
• Bei Aufnahme im Trinkwasser
• Bei Aufnahme im Trinkwasser in Kombination mit Injektionen
• Empfehlung
Injektionen: 0,1 mg/kg BW, s.c.
Trinkwasser: 1,5 mg / 160 ml Trinkwasser
Studienziele
16. Juli 2017 21Analgesie in der Maus
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Wasseraufnahme
3) Buprenorphin im Trinkwasser
Sauer et al., 2016
Baseline
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 22
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3) Buprenorphin im Trinkwasser
Sauer et al., 2016
Baseline
BUP im Wasser
Wasseraufnahme
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 23
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3) Buprenorphin im Trinkwasser & Injektionen
Sauer et al., 2016
Baseline
BUP im Wasser
BUP Injektionen & BUP im Wasser
Wasseraufnahme
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 24
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Sauer et al., 2016
3) Buprenorphin im Trinkwasser & Injektionen
Baseline
BUP im Wasser
BUP Injektionen & BUP im Wasser
BUP Injektionen & BUP im Wasser
Wasseraufnahme
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 25
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Sauer et al., 2016
3) Buprenorphin im TrinkwasserPlasmakonzentrationen
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 26
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3) Buprenorphin Studie
Futteraufnahme
Sauer et al. 2016
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 27
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3) Buprenorphin Studie
Ergebnisse
16. Juli 2017 28
• Konstante Wasseraufnahme nach Zugabe von Buprenorphin
• Wasseraufnahme nach OP nicht reduziert
• Trinkverhalten entsprechend zirkadianem Rhythmus
• Konstante Plasmakonzentrationen in der Dunkelphase
• In Hellphase Mäuse teilweise unterhalb der Wirkdosis
Applikationsvorschlag:
SC Injektionen tagsüber alle 4h plus Buprenorphin im Trinkwasser über 24h
Analgesie in der Maus
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Tramadol
Pros:• Zentral wirksam• Moderate-starke Analgesie• Analgesie hauptsächlich über
Metabolit M1• Geringe Interaktion mit anderen
Substanzen• Wenig Nebenwirkungen
• Applikation i.v., s.c., p.o., i.p.
(Tramal ®)
16. Juli 2017 29
Cons:• Kurze Wirkdauer (1-2 h)
• Analgetische Wirkung controvers diskutiert (Wolfe et al., 2015)
Analgesie in der Maus
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4) Tramadol Studie
• Stabilität im Trinkwasser
• Pharmakokinetik Tramadol und M1 in verschiedenen Applikationsrouten
• Beste Applikationsroute für Tramadol in der Maus
Studienziele
16. Juli 2017 30Analgesie in der Maus
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4) Tramadol Studie
Untersuchung der Stabilität im Trinkwasser:
• Trinkwasser Roche
• Trinkwasser UZH Zürich
• angesäuertes Wasser Roche
• angesäuertes Wasser UZH Zürich
• Mit Sirup angereichertes Wasser Syrspend ®
Probennahme nach 0, 24, 48, 72 h und 7 Tagen
Material & Methoden
16. Juli 2017 31Analgesie in der Maus
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4) Tramadol Studie Resultate – Stabilität im Trinkwasser
16. Juli 2017 32Analgesie in der Maus
Vas et al., accepted
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4) Tramadol Studie
• Bolus-Applikationen:
• i.v., i.p., s.c., per os (Gavage)
• Dosierung 25 mg/kg; verdünnt in NaCl 0,9% (6.25 mg/ml)
• Tramadol im Trinkwasser oder Syrspend über 25h
• Dosierung 25 mg/kg/24h -> 0.6 ml Tramadol in 150 ml Trinkwasser
• Blutproben für Pharmakokinetik an verschiedenen Zeitpunkten
Material & Methoden
16. Juli 2017 33Analgesie in der Maus
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4) Tramadol Studie Resultate – Plasmakonzentrationen
16. Juli 2017 34Analgesie in der Maus
Vas et al., accepted
Blutproben nach 5, 15, 30 min, 1h, 2h, 4h
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4) Tramadol Studie Resultate – Plasmakonzentrationen
16. Juli 2017 35Analgesie in der Maus
Vas et al., accepted
Blutproben nach 15 min, 30 min, 1h, 2h, 4h, 7h
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4) Tramadol Studie Resultate – Plasmakonzentrationen
16. Juli 2017 36Analgesie in der Maus
Vas et al., accepted
Blutproben nach 1h, 3h, 7h, 25h
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• Konstant niedrigere Plasmakonzentrationen in w als in m
• Halbwertszeit Tramal 2 – 6h (Abhängig von der Applikationsart)
• Tramadol stabil in wässrigen Lösungen für bis zu 1 Woche
• Syrspend Flaschen haben zu stark getropft – kein Unterschied zu normalem Trinkwasser
• Selbst-Administration von Tramal haltigem Trinkwasser (0.20 mg/ml) führte zu konstanten Plasmakonzentrationen
• Applikationsvorschlag: SC Injektion plus Tramadol im Trinkwasser über 24h
4) Tramadol Studie
Ergebnisse
16. Juli 2017 37Analgesie in der Maus
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ParacetamolDafalgan®
16. Juli 2017 38
Pros:• Zentral und peripher wirksam
• Milde Analgesie, fiebersenkend
• Geringe Interaktion mit anderen Substanzen
• COX 3
• Applikation i.v., s.c., p.o., i.p.
Cons:• Lebertoxisch
• Analgetische Wirkung kontrovers diskutiert (Matsumiya et al., 2012; Dickinson et al., 2009)
Analgesie in der Maus
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5) Paracetamol Studie
• Pharmakokinetik Paracetamol in verschiedenen Applikationsrouten
• Freiwillige Aufnahme im Trinkwasser
• Auswirkungen auf Embryotransfer
Studienziele
16. Juli 2017 39Analgesie in der Maus
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5) Paracetamol Studie
• 40 weibliche Crl:CD-1 Mäuse
• Messung Wasseraufnahme
• Pharmakokinetik Paracetamol in Blutserum
• Kontrollgruppen: i.p. und per os (Gavage)
• 15 weibliche Zbz:FM Mäuse
• Embyro Transfer
• Messung Wasseraufnahme
Material & Methoden
16. Juli 2017 40Analgesie in der Maus
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5) Paracetamol Studie
• Trinkwasser über 24h (naive Mäuse) und über 48h (Embryo Transfer)
• Dosierung: 200 mg/kg BW / 24h
• 28 ml Dafalgan Kinder-Sirup ® in 212 ml Trinkwasser
-> 3.5 mg Paracetamol / 1 ml Trinkwasser
Bei angenommener Trinkwasseraufnahme
von 3 ml/Tag
Material & Methoden
16. Juli 2017 41Analgesie in der Maus
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/// 16. Juli 2017Analgesie in der Maus 42
Surrogate mothers:mating with vasectomized males medicated water bottle / paracetamol treatment embryo transfer surgery (ET)
WI measurement of water intake at 13:00 and 08:00 (i.e. after 5, 24, 48 h)
Naïve mice:medicated water bottle / paracetamol treatment
WI measurement of water intake at 14:00, 19:00 and 08:00 (i.e. after 6, 11, 24 h)BS blood sampling at 14:00, 19:00 and 08:00 (i.e. after 6, 11, 24 h)
♂
Fleischmann et al., 2016
http://www.google.ch/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiv5c7qscDLAhWF1RQKHcu9DyQQjRwIBw&url=http://de.freepik.com/freie-ikonen/blitz--pfeil--ios-7-symbol_709729.htm&bvm=bv.116636494,d.bGQ&psig=AFQjCNEO8TxLf2SMIQLfPGjbEd59dpS7Og&ust=1458052192563299
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Resultate – Wasseraufnahme naive Mäuse
5) Paracetamol Studie
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 43
Fleischmann et al., 2016
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Resultate – Wasseraufnahme Embryo Transfer
5) Paracetamol Studie
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 44
Fleischmann et al., 2016
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Resultate – Pharmakokinetik
5) Paracetamol Studie
16. Juli 2017Analgesie in der Maus 45
Fleischmann et al., 2016
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• Höhere Wasseraufnahme bei Zugabe von Paracetamol-haltigem Sirup
• Keine Auswirkungen auf Embryo Transfer
• Halbwertszeit Paracetamol 2h
• Selbst-Administration von Paracetamol haltigem Trinkwasser (3.5 mg/ml) führte zu konstanten Plasmakonzentrationen über 24 h
• Applikationsvorschlag: SC Injektion plus Paracetamol im Trinkwasser über 24h
5) Paracetamol Studie
Schlussfolgerungen
16. Juli 2017 46Analgesie in der Maus
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Vielen Dank!
16. Juli 2017Analgesie in der Maus
Analgesie in der Maus�Erkenntnisse aus aktuellen StudienFoliennummer 2Analgesie in der MausAnalgesie in der MausFoliennummer 5Foliennummer 6Foliennummer 7Analgesie in der Maus�Analgesie in der Maus�Foliennummer 10BuprenorphinFoliennummer 121) Buprenorphin per InjektionFoliennummer 14Foliennummer 15Foliennummer 162) Buprenorphin2) BuprenorphinBuprenorphin: Nebenwirkungen��Foliennummer 20Buprenorphin3) Buprenorphin Studie �Foliennummer 24Foliennummer 25Foliennummer 26Foliennummer 27Foliennummer 283) Buprenorphin StudieTramadol4) Tramadol Studie 4) Tramadol Studie 4) Tramadol Studie 4) Tramadol Studie 4) Tramadol Studie 4) Tramadol Studie 4) Tramadol Studie 4) Tramadol Studie Paracetamol�5) Paracetamol Studie 5) Paracetamol Studie 5) Paracetamol Studie Foliennummer 435) Paracetamol Studie5) Paracetamol Studie5) Paracetamol Studie5) Paracetamol Studie Foliennummer 48