在生物醫(yī)學(xué)研究、藥品安全評估及特定種群管理中,嚙齒動物(大鼠、小鼠等)的an'le'si是不可避免的程序。二氧化碳(CO?)吸入因其相對可控、操作簡便、成本較低且無需接觸危險化學(xué)品等特點,成為廣泛應(yīng)用的an'le'si方法之一。然而,其人道性實施絕非簡單的“充氣”過程,而必須嚴格遵守一系列科學(xué)和倫理原則,以減輕動物的痛苦與焦慮,確保死亡過程符合“安樂”的核心要求。
一、 倫理基石:尊重生命與最小化痛苦
所有動物使用都應(yīng)遵循“3R原則”(替代、減少、優(yōu)化)。當an'le'si無法避免時,人道主義精神要求我們:
1. 選擇驗證有效的方法:CO?方法需經(jīng)過科學(xué)評估,確證其在規(guī)范操作下能快速導(dǎo)致意識喪失和死亡,且造成的痛苦小于其他可行方法(如物理方法在特定場景下可能更優(yōu))。
2. 追求無痛與無覺:核心目標是使動物快速失去知覺(意識喪失),避免其經(jīng)歷痛苦、恐懼或焦慮。
3. 最小化應(yīng)激:操作前、操作中的環(huán)境(噪音、氣味、不當搬運)和操作本身(如突然暴露于高濃度CO?)都可能引起顯著應(yīng)激,必須盡力避免。
4. 操作者責任:人員需經(jīng)過嚴格培訓(xùn),理解動物行為、生理反應(yīng)及操作細節(jié),具備同理心和責任感,嚴格按照規(guī)程操作。
二、 CO?an'le'si的機制與爭議
CO?通過以下機制導(dǎo)致死亡:
1. 酸中毒:CO?溶于體液形成碳酸,降低血液和組織pH值,抑制細胞功能,特別是影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。
2. 缺氧:高濃度CO?置換氧氣,導(dǎo)致機體缺氧。
3. 中樞抑制: CO?本身對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有直接抑制作用。
關(guān)鍵爭議點在于意識喪失前的潛在不適感:
CO?濃度升高會刺激呼吸感受器,可能導(dǎo)致動物在失去意識前感到呼吸急促(氣促)或窒息感。嚙齒類鼻腔中可能存在對CO?敏感的傷害性感受器,引起刺激或燒灼感。因此,規(guī)范操作的核心在于:如何確保動物在感知到顯著不適前就迅速失去意識。
三、 核心操作原則:確保快速意識喪失
為了克服上述挑戰(zhàn),現(xiàn)代指南(如AVMA, CCAC, EU Directive 2010/63/EU)強調(diào)以下關(guān)鍵原則:
1. 預(yù)充填或高流量初始濃度:
核心要求:避免將清醒動物直接放入高濃度(>80%) CO?環(huán)境中,這會引起劇烈的痛苦反應(yīng)。
推薦方法:
①預(yù)充填法(shou'xuan):將CO?預(yù)先充入密閉an'le'si腔室,達到足夠高的濃度(通常推薦30%-70%的置換率,使初始濃度遠高于室內(nèi)空氣水平),再將動物快速放入。目標是讓動物在幾秒鐘內(nèi)(理想<30秒)暴露于能迅速誘導(dǎo)意識喪失的濃度。
②高流量梯度上升法(如無預(yù)充填條件):將動物放入含正??諝獾那皇?,然后以高流速(通常建議將腔室容積的20%-30%/分鐘)充入CO?。高流速旨在使CO?濃度快速上升,盡快(在1-2分鐘內(nèi))達到并超過誘導(dǎo)意識喪失所需的臨界濃度(通常認為>40%體積濃度)。低流速(<10%腔室容積/分鐘)導(dǎo)致緩慢窒息,是絕對禁止的。快速達到高濃度CO?環(huán)境是縮短動物感知不適時間的關(guān)鍵。
2. 維持足夠濃度與時間:
動物失去意識(通過行為學(xué)判斷)后,必須維持足夠高的CO?濃度(通常>70%)足夠長的時間(通常建議至少維持1-5分鐘,或確認動物死亡后),以確保呼吸停止和心臟停搏,避免恢復(fù)。禁止過早移出動物。
3. 濃度監(jiān)測與校準:
必須使用經(jīng)過校準的CO?濃度監(jiān)測模塊,實時監(jiān)測并記錄腔室內(nèi)的氣體濃度變化過程(從放入動物開始到死亡確認結(jié)束)。這是驗證操作是否符合標準的核心證據(jù)。流量計必須定期校準,確保流速準確。
4. 腔室設(shè)計與管理:
材質(zhì):透明(便于觀察動物)、易清潔消毒、耐腐蝕(CO?溶于水呈弱酸性)。
大小:大小適中,避免過度擁擠(動物應(yīng)有正常姿態(tài)空間),但也不宜過大導(dǎo)致預(yù)充填效率低或濃度上升慢。分層放置需謹慎,確保各層氣體均勻。禁止將動物疊放或塞入過滿。
氣體分布:進氣口應(yīng)在腔室底部(CO?密度大于空氣),排氣口在頂部,確保氣體有效置換,避免死角。使用擴散裝置(如多孔板)使氣流柔和,減少噪音和直接氣流沖擊。
清潔:每次使用后必須清潔消毒,去除排泄物、氣味和病原體,防止對后續(xù)動物造成應(yīng)激或交叉感染。
墊料:腔室底部可放置少量動物熟悉的、無強烈氣味的吸收性墊料(如紙屑),增加舒適感,吸收排泄物。
5. 動物安置與觀察:
u輕柔操作:抓取和放入動物必須動作輕柔、迅速,減少操作應(yīng)激。禁止粗暴抓取尾巴或身體。
v同窩/社會群體:幼崽或具有強烈社會聯(lián)系的動物(如某些小鼠品系),強烈建議與熟悉的同伴(非陌生動物)一起an'le'si,以減輕分離焦慮。但需確保腔室不過度擁擠。
w持續(xù)觀察:操作者必須全程密切觀察動物行為,直至確認死亡。關(guān)鍵觀察點包括:
意識喪失標志:翻正反射消失(動物側(cè)放后無法自行翻身)、肌肉松弛(特別是下頜)、呼吸模式改變(由急促變深慢或無規(guī)律)、眼瞼反射消失。
痛苦跡象(應(yīng)極短暫或避免):過度理毛、抬頭喘氣、試圖逃離、發(fā)聲、過度興奮或劇烈掙扎(注意區(qū)分與意識喪失前的本能蹬踏)。
死亡確認:呼吸停止、瞳孔散大、無心跳(可通過聽診器或觸診,必要時需二次確認方法)。
6. 二次確認死亡:
強制性步驟!在移出動物前,必須100%確認動物死亡。
推薦方法:物理方法(頸椎脫位、斷頭術(shù) - 需經(jīng)專門訓(xùn)練)或開胸檢查直視心臟停跳。禁止僅依賴CO?暴露時間或表象判斷。
四、 獸醫(yī)監(jiān)督與方案制定
獸醫(yī)是核心:機構(gòu)內(nèi)獸醫(yī)應(yīng)在CO?an'le'si方案的制定、審核、人員培訓(xùn)和監(jiān)督中發(fā)揮主導(dǎo)作用。
方案個性化:方案需根據(jù)具體嚙齒動物種類、品系、年齡、健康狀況、研究目的以及可用的設(shè)施設(shè)備進行定制化。
持續(xù)評估與改進:定期審查操作流程、人員表現(xiàn)、動物反應(yīng)和監(jiān)測數(shù)據(jù),結(jié)合研究和技術(shù)進展,不斷優(yōu)化方案。
五、 替代方法與輔助措施
鎮(zhèn)靜/麻醉預(yù)處理:強烈推薦,尤其對于成年大鼠、幼崽或可能因CO?產(chǎn)生較強不適感的場景。在放入CO?腔室前,先使用吸入麻醉劑(如異氟烷、)或注射鎮(zhèn)靜/麻醉劑使動物失去意識。幾乎消除動物在CO?暴露中感知不適的可能性,大幅提升人道性。已成為許多高標準實驗室和研究機構(gòu)的常規(guī)做法或強制要求。
探索更優(yōu)方法:持續(xù)關(guān)注和評估新興的、可能更人道的an'le'si方法(如惰性氣體氬氣/氮氣、某些麻醉劑過量注射)。
六、 人員培訓(xùn):倫理與技術(shù)的雙重塑造
培訓(xùn)bu'ke'huo'que:所有執(zhí)行或監(jiān)督CO?an'le'si的人員必須接受全面、嚴格的培訓(xùn),并通過能力評估。
培訓(xùn)內(nèi)容:
①理論基礎(chǔ):動物福利倫理、“3R”原則、嚙齒動物生物學(xué)與行為學(xué)、CO?作用機制與潛在風險、相關(guān)法律法規(guī)與指南。
②實操技能:正確安全的動物抓取與保定、設(shè)備(腔室、氣瓶、減壓閥、流量計、濃度監(jiān)測儀)的安全使用與校準、預(yù)充填/高流速操作流程、動物行為觀察與意識喪失/死亡判定標準、二次確認死亡方法、緊急情況處理、設(shè)備清潔消毒。
③態(tài)度培養(yǎng):培養(yǎng)對動物生命的尊重、責任感和同情心,理解操作對動物福利的影響。
七、 記錄與問責
詳盡記錄:對每一次an'le'si操作進行記錄,包括日期、操作者、動物信息(種類、數(shù)量、標識)、使用的具體方法(CO?流速、是否預(yù)充填、初始濃度、維持濃度和時間、是否使用鎮(zhèn)靜劑)、濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)(圖表或關(guān)鍵點記錄)、觀察到的動物反應(yīng)、二次確認死亡的方法及執(zhí)行人。
意義:確保操作可追溯,便于審查、監(jiān)督、質(zhì)量控制和持續(xù)改進。是倫理審查和合規(guī)性的重要證據(jù)。
使用CO?對嚙齒動物實施an'le'si,絕非一個簡單的技術(shù)動作,而是承載著沉重的倫理責任和科學(xué)嚴謹性的專業(yè)實踐。其核心在于通過精確控制氣體濃度變化過程(快速達到并維持有效濃度),結(jié)合細致的動物行為觀察和強制性的二次死亡確認,并優(yōu)先考慮使用鎮(zhèn)靜/麻醉預(yù)處理,來實現(xiàn)快速意識喪失和死亡,最大限度地減輕潛在痛苦和焦慮。
北京元森凱德生物技術(shù)有限公司YSKD研制生產(chǎn)的小動物安樂處死系統(tǒng)(二氧化碳窒息箱)具有以下性能優(yōu)勢:選擇具有可視流量調(diào)節(jié)面板、氣體轉(zhuǎn)換閥一鍵切換等功能的系統(tǒng),便于操作。透明處死箱可方便觀察動物狀態(tài)。系統(tǒng)需具備良好的密封性和通風設(shè)計,防止有害氣體泄漏。高自動化程度的系統(tǒng)可自動進行氣體充氣、維持和廢氣清除作業(yè),實現(xiàn)一鍵式操作,可確保操作安全。
嚴格遵守設(shè)備設(shè)計、操作流程、人員培訓(xùn)、獸醫(yī)監(jiān)督和記錄保存的規(guī)范,是保障這一方法真正符合“安樂”要求的基石。機構(gòu)管理層、獸醫(yī)和研究負責人必須承擔首要責任,確保動物福利理念貫穿始終,資源配置到位,文化氛圍支持倫理優(yōu)先。唯有如此,我們才能在必要的科學(xué)探索與對生命的深切尊重之間,找到并堅守那條道德的準繩。
附:北京元森凱德生物技術(shù)有限公司研制生產(chǎn)的動物霧化吸入給藥儀器,主要包括大/小動物肺部氣管直接遞送裝置(動物氣道霧化針)、小動物霧化給藥儀,動物口鼻吸入、僅鼻腔霧化/鼻腦給藥器、全身式暴露染毒、動物煙氣/PM2.5染毒系統(tǒng)、粉塵氣溶膠發(fā)生器、液體氣溶膠發(fā)生器、靜式吸入染毒柜、臭氧動物暴露裝置、動物高低壓氧艙,此外給客戶多樣化提供自動型實驗動物an'le處死系統(tǒng)(窒息系統(tǒng)、二氧化碳anle處死箱),實驗動物除臭暫存系統(tǒng),巴馬香豬皮,NGI Gentle Rocker智能洗盤裝置,NGI新一代撞擊器和ACI安德森撞擊器的校驗與檢測。
附:北京元森凱德生物技術(shù)有限公司(BEIJING YSKD BIO-TECHNOLOGY CO.,LTD),簡稱元森凱德(YSKD),2013年成立于北京中關(guān)村科技園,是一家專業(yè)從事生命科學(xué)類實驗儀器研制、生產(chǎn)與銷售的科技創(chuàng)新型企業(yè)。服務(wù)毒理學(xué)、藥理學(xué)、免疫學(xué)、生物安全、大氣污染物、化學(xué)物質(zhì)毒性鑒定、臨床前藥物開發(fā)與安全性評價、呼吸系統(tǒng)、環(huán)境與健康等領(lǐng)域。
部分用戶案例:哈佛大學(xué),麻省理工學(xué)院,新加坡國立大學(xué),瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院,中國科學(xué)院上海藥物研究所,中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所,麗珠醫(yī)藥集團股份有限公司,康龍化成(寧波)生物醫(yī)藥有限公司,中日醫(yī)院呼吸病學(xué)研究中心/中日友好臨床醫(yī)學(xué)研究所,北京中醫(yī)藥大學(xué),中國藥科大學(xué),沈陽藥科大學(xué),復(fù)旦大學(xué),浙江大學(xué),四川大學(xué),中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院等
相關(guān)產(chǎn)品
免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負版權(quán)等法律責任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。