Рекомендации по анестезии лабораторных животных при проведении биомедицинских исследований

Анестезия широко применяется в экспериментальных биомедицинских исследованиях для обезболивания (анальгезии) и обездвиживания (иммобилизации) лабораторных животных при выполнении хирургических вмешательств и экспериментальных процедур. В отличие от клинической и ветеринарной анестезиологии важным аспектом анестезиологического пособия у лабораторных животных является минимизация влияния анестетиков на результаты исследования. В Москве 19 ноября 2022 г. прошла IV Научно-практическая конференция «Экспериментальная хирургия, анестезиология и реаниматология лабораторных животных», на которой специалисты в области науки о лабораторных животных, экспериментальной хирургии, патофизиологии, ветеринарии, клинической и ветеринарной анестезиологии обсудили различные аспекты анестезии лабораторных животных. Данный обзор подготовлен по материалам прошедшей конференции и посвящен общим вопросам анестезии животных, ее технологическим аспектам (методы, оборудование и расходные материалы), рассмотрению преимуществ и недостатков наиболее часто применяемых ингаляционных и инъекционных анестетиков.

Обосновываются преимущества и схемы современной комбинированной анестезии, в частности, необходимость адекватной интраоперационной анальгезии и возможности регионарной анестезии. Также затронуты вопросы использования устаревших и не рекомендованных к применению препаратов. Обзор и отраженные в нем рекомендации имеют практическую направленность и предназначены широкому кругу исследователей медико-биологического профиля, которые используют лабораторных животных при проведении фундаментальных, трансляционных и регламентированных доклинических исследований.

1. Fish RE, Brown MJ, Danneman PJ, Karas AZ (eds.). Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals, 2nd ed. CA: Academic Press; 2008: 656.

2. Flecknell P. Laboratory Animal Anaesthesia, 4th ed. Academic Press; 2016: 300.

3. Tranquilli WJ, Thurmon JC, Grimm KA, editors. Lumb and Jones’ veterinary anesthesia and analgesia. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; 2013.

4. Каркищенко Н.Н., Грачев С.В. (ред.) Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях. М.: Профиль – 2С. 2010: 358.

5. Smith AJ. Guidelines for planning and conducting high-quality research and testing on animals. Lab Anim Res. 2020; 36:21. DOI: 10.1186/s42826-020-00054-0.

6. Percie du Sert N, Hurst V, Ahluwalia A, et al. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. PLoS Biol. 2020; 18(7): e3000410. DOI: 10.1371/journal.pbio.3000410.

7. Uhlig C, Krause H, Koch T, et al. Anesthesia and Monitoring in Small Laboratory Mammals Used in Anesthesiology, Respiratory and Critical Care Research: A Systematic Review on the Current Reporting in Top-10 Impact Factor Ranked Journals. PLoS One. 2015; 25;10:8: e0134205. DOI: 10.1371/journal.pone.0134205.

8. Fergusson DA, Avey MT, Barron CC, et al. Canadian Perioperative Anesthesia Clinical Trials Group. Reporting preclinical anesthesia study (REPEAT): Evaluating the quality of reporting in the preclinical anesthesiology literature. PLoS One. 2019; 14:5: e0215221. DOI: 10.1371/journal.pone.0215221.

9. Бунятян А.А., Рябов Г.А., Маневич А.З. Анестезиология и реаниматология. М.: Медицина. 1984.

10. Meyer RE, Fish RE. Pharmacology of Injectable Anesthetics, Sedatives, and Tranquilizers. In: Fish RE, Brown MJ, Danneman PJ, Karas AZ (eds.). Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals, 2nd ed. CA: Academic Press. 2008: 27–82. DOI: 10.1016/B978-012373898-1.50006-1.

11. Davies NJH, Cashman JN. (eds.) Lee’s Synopsis of Anaesthesia, 13th ed. Elsevier Health Sciences. 2005: 948. DOI: 10.1016/j.cacc.2006.02.006.

12. Brunson DB. Pharmacology of Inhalation Anesthetics. In: Fish RE, Brown MJ, Danneman PJ, Karas AZ (eds.). Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals, 2nd ed. CA: Academic Press. 2008: 83–95.

13. Navarro KL, Huss M, Smith JC, et al. Mouse Anesthesia: The Art and Science. ILAR J. 2021; 62:1–2; 238–273. DOI: 10.1093/ilar/ilab016.

14. Bigiarelli K, Schepers LE, Soepriatna AH, et al. Use of an Integrated Low-Flow Anesthetic Vaporizer, Ventilator, and Physiological Monitoring System for Rodents. J Vis Exp. 2020; 161: 10.3791/61311. DOI: 10.3791/61311.

15. Ambrisko TD, Klide AM. Evaluation of isoflurane and sevoflurane vaporizers over a wide range of oxygen flow rates. Am J Vet Res. 2006; 67:6; 936–940. DOI: 10.2460/ajvr.67.6.936.

16. Adelsperger AR, Bigiarelli-Nogas KJ, Toore I, et al. Use of a Low-flow Digital Anesthesia System for Mice and Rats. J Vis Exp. 2016; 7:115; 54436. DOI: 10.3791/54436.

17. Damen FW, Adelsperger AR, Wilson KE, et al. Comparison of traditional and integrated digital anesthetic vaporizers. JAALAS. 2015; 54:6; 756–762.

18. Лапин К.Н., Рыжков И.А., Мальцева В.А. и др. Катетеризация сосудов мелких лабораторных животных при проведении биомедицинских исследований: технологические аспекты метода (обзор). Бюллетень сибирской медицины. 2021; 20:3; 168–181. DOI: 10.20538/1682-0363-2021-3-168-181.

19. Swindle M. Second edition: Swine in the laboratory: Surgery, anesthesia, imaging, and experimental techniques, 2007. DOI: 10.1201/9781420009156.

20. МакКормик Б. (ред.) Базовый курс анестезиолога: учебное пособие, электронный вариант. Перевод с англ. под ред. Э. В. Недашковского, В. В. Кузькова. Архангельск: Северный государственный медицинский университет. 2010: 238.

21. Loer SA, Scheeren TWL, Tarnow J. Desflurane Inhibits Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction in Isolated Rabbit Lungs. Anesthesiology. 1995; 83; 552–556. DOI: 10.1097/00000542-199509000-00014.

22. Hedenqvist P, Roughan JV, Antunes L, et al. Induction of anaesthesia with desflurane and isoflurane in the rabbit. Lab Anim. 2001; 35:2; 172–9. DOI: 10.1258/0023677011911561.

23. Gaertner DJ, Hallman TM, Hankenson FC, et al. Anesthesia and Analgesia for Laboratory Rodents. In: Fish RE, Brown MJ, Danneman PJ, Karas AZ (eds.). Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals, 2nd ed. CA: Academic Press. 2008: 239–297.

24. Royse CF, Liew DFL, Wright CE, et al. Persistent Depression of Contractility and Vasodilation with Propofol but Not with Sevoflurane or Desflurane in Rabbits. Anesthesiology. 2008; 108:1; 87–93. DOI: 10.1097/01.anes.0000296077.32685.26.

25. Kilicaslan A, Belviranli M, Okudan N, et al. Single and repeated sevoflurane or desflurane exposure does not impair spatial memory performance of young adult mice. Fundam Clin Pharmacol. 2013; 27:6; 641–9. DOI: 10.1111/fcp.12027.

26. Niikura R, Miyazaki T, Takase K, et al. Assessments of prolonged effects of desflurane and sevoflurane on motor learning deficits in aged AppNL-G-F/ NL-G-F mice. Mol Brain. 2022; 7; 15:1; 32. DOI: 10.1186/s13041-022-00910-1.

27. Hedley J. (ed.) BSAVA Small Animal Formulary 10th ed. Part B: Exotic Pets. British small animal veterinary association; 2020: 348.

28. Процак Е.С., Борщев Ю.Ю., Галагудза М.М. Роль оценки основных гемодинамических параметров в современной экспериментальной практике. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2023; 22:1; 103–109. DOI: 10.24884/1682-6655-2023-22-1-103-109.

29. Wenger S. Anesthesia and Analgesia in Rabbits and Rodents. Journal of Exotic Pet Medicine. 2012; 21:1; 7–16. DOI: 10.1053/j.jepm.2011.11.010.

30. Mikołajczyk A. Safe and effective anaesthesiological protocols in domestic pig. Ann. Warsaw Univ. Life Sci. – SGGW, Anim. Sci. 2016; 55:2; 219–227.

31. Tendillo FJ, Mascías A, Santos M, et al. Cardiopulmonary and analgesic effects of xylazine, detomidine, medetomidine, and the antagonist atipamezole in isoflurane-anesthetized swine. Lab Anim Sci. 1996; 46:2; 215–9.

32. Turner PV, Albassam MA. Susceptibility of rats to corneal lesions after injectable anesthesia. Comp Med. 2005; 55:2; 175–82.

33. Doerning BJ, Brammer DW, Chrisp CE, et al. Nephrotoxicity of tiletamine in New Zealand white rabbits. Lab Anim Sci. 1992; 42:3; 267–9.

34. Hull RM. Guideline Limit Volumes for Dosing Animals in The Preclinical Stage of Safety Evaluation. Human & Experimental Toxicology. 1995; 14:3; 305–307. DOI: 10.1177/096032719501400312.

35. Diehl KH, Hull R, Morton D, et al. A Good Practice Guide to the Administration of Substances and Removal of Blood Including Routes and Volumes. Journal of Applied Toxicology. 2001; 21:1; 15–23. DOI: 10.1002/jat.727.

36. Morton DB, Jenning M, Buckwell A, et al. Refining Procedures for the Administration of Substances. Report of the BVAAWF/FRAME/RSPCA/UFAW Joint Working Group on Refinement. Laboratory Animals. 2001; 35:1; 1–41. DOI: 10.1258/0023677011911345.

37. Ahmadi-Noorbakhsh S, Farajli Abbasi M, Ghasemi M, et al. Anesthesia and analgesia for common research models of adult mice. Lab Anim Res. 2022; 13:38:1; 40. DOI: 10.1186/s42826-022-00150-3.

38. Corletto F. Multimodal and balanced analgesia. Vet Res Commun. 2007; 1; 59–63. DOI: 10.1007/s11259-007-0085-5.

39. Овечкин А.М., Баялиева А.Ж., Ежевская А.А. и др. Послеоперационное обезболивание. Клинические рекомендации. Вестник интенсивной терапии имени А. И. Салтанова. 2019; 4; 9–33. DOI: 10.21320/1818-474X-2019-4-9-33.

40. Burton M, Conway R, Mishkin N, et al. Pharmacokinetics of gabapentin after single, oral administration in domestic rabbits (Oryctolagus cuniculus). Journal of Exotic Pet Medicine. 2023; 45:5; 1–5. DOI: 10.1053/J.JEPM.2023.02.001.

41. d’Ovidio D, Adami C. Locoregional Anesthesia in Exotic Pets. Vet Clin North Am Exot Anim Pract. 2019; 22:2; 301–314. DOI: 10.1016/j.cvex.2019.01.007.

42. Lerche P, Aarnes T, Covey-Crump G, et al. Handbook of Small Animal Regional Anesthesia and Analgesia Techniques. 2016. DOI:10.1002/9781119159490.

43. Skarda RT. Local and regional anesthesia in ruminants and swine. Vet Clin North Am Food Anim Pract. 1996; 12:3; 579–626. DOI: 10.1016/s0749-0720(15)30390-x.

44. Ouchi K, Sekine J, Koga Y, et al. Establishment of an animal model of sedation using epidural anesthesia that uses the tail-flick test for evaluating local anesthetic effects in rats. Exp Anim. 2013; 62:2; 137–44. DOI: 10.1538/expanim.62.137.

45. Adolphs J, Schmidt DK, Mousa SA, et al. Thoracic epidural anesthesia attenuates hemorrhage-induced impairment of intestinal perfusion in rats. Anesthesiology. 2003; 99:3; 685–92. DOI: 10.1097/00000542-200309000-00025.

46. Rahman MM, Lee JY, Kim YH, et al. Epidural and Intrathecal Drug Delivery in Rats and Mice for Experimental Research: Fundamental Concepts, Techniques, Precaution, and Application. Biomedicines 2023; 10:11:5; 1413. DOI: 10.3390/biomedicines11051413.

47. Kim NH, Lee SH, Lee SJ. Percutaneous transforaminal epidural injection method in an experimental rat: minimally invasive drug delivery method to spinal epidural space. Ann Rehabil Med. 2012; 36:5; 640–647. DOI: 10.5535/arm.2012.36.5.640.

48. Yashpal K, Katz J, Coderre TJ. Effects of Preemptive or Postinjury Intrathecal Local Anesthesia on Persistent Nociceptive Responses in Rats: Confounding Influences of Peripheral Inflammation and the General Anesthetic Regimen. Anesthesiology. 1996; 84:5; 1119–1128. DOI: 10.1097/00000542-199605000-00014.

49. Yahalom B, Athiraman U, Soriano SG, et al. Spinal anesthesia in infant rats: development of a model and assessment of neurologic outcomes. Anesthesiology. 2011; 114:6; 1325–35. DOI: 10.1097/ALN.0b013e31821b5729.

50. Carbone E, Lindstrom K, Diep S, et al. Duration of action of sustained-release buprenorphine in 2 strains of mice. JALAAS. 2012; 51:6; 815–819.

51. Mayer J, Mans C. Rodents. In: Carpenter J, Marion C, eds. Exotic Animal Formulary. 5thed. St. Louis, MO: Elsevier. 2018; 459–493.

52. Foley P, Kendall L, Turner P. Clinical management of pain in rodents. Comp Med. 2019; 69:6; 468–489. DOI: 10.30802/AALAS-CM-19-000048.

53. Morrisey J, Carpenter J. Ferrets, Rabbits, and Rodents: Clinical Medicine and Surgery. 3rd ed. St. Louis, MO: Saunders/Elservier; 2012.

54. Plumb D. Plumb’s Veterinary Drug Handbook. Blackwell Pub: Electronic-App; 2019.

55. Nishiyori M, Ueda H. Prolonged gabapentin analgesia in an experimental mouse model of fibromyalgia. Mol Pain. 2008; 6:4; 52. DOI: 10.1186/1744-8069-4-52.

56. Tubbs JT, Kissling GE, Travlos GS, et al. Effects of buprenorphine, meloxicam, and flunixin meglumine as postoperative analgesia in mice. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2011; 50:2; 185–91.

57. Kang SC, Jampachairsri K, Seymour TL, et al. Use of liposomal bupivacaine for postoperative analgesia in an incisional pain model in rats (Rattus norvegicus). JALAAS. 2017; 56:1; 63–68.

58. Durst MS, Arras M, Palme R, et al. Lidocaine and bupivacaine as part of multimodal pain management in a C57BL/6J laparotomy mouse model. Sci Rep. 2021; 25:11:1; 10918. DOI: 10.1038/s41598-021-90331-2.

59. Van Pelt LF. Ketamine and xylazine for surgical anesthesia in rats. J Am Vet Med Assoc. 1977; 1:171:9; 842–4.

60. Grint NJ, Murison PJ. A comparison of ketamine-midazolam and ketamine-medetomidine combinations for induction of anaesthesia in rabbits. Vet Anaesth Analg. 2008; 35:2; 113–21. DOI: 10.1111/j.1467-2995.2007.00362.x.

61. Cagle LA, Franzi LM, Epstein SE, et al. Injectable Anesthesia for Mice: Combined Effects of Dexmedetomidine, Tiletamine-Zolazepam, and Butorphanol. Anesthesiol Res Pract. 2017; 2017:9161040. DOI: 10.1155/2017/9161040.

62. Vovk AN, Karantysh G, Kosenko PO, et al. Principles of therapy and care of laboratory animals after chronic administration into Xylasine-ZoletylВ® Anesthesia. International Journal of Veterinary Science and Research. 2020; 114–117. DOI: 10.17352/ijvsr.000062.

63. Limprasutr V, Sharp P, Jampachaisri K, et al. Tiletamine/zolazepam and dexmedetomidine with tramadol provide effective general anesthesia in rats. Animal Model Exp Med. 2021; 2:4:1; 40–46. DOI: 10.1002/ame2.12143.

64. Baxter MG, Murphy KL, Taylor PM, et al. Chloral hydrate is not acceptable for anesthesia or euthanasia of small animals. Anesthesiology. 2009; 111:1; 209. DOI: 10.1097/ALN.0b013e3181a8617e.

65. Silverman J, Muir WW. 3rd. A review of laboratory animal anesthesia with chloral hydrate and chloralose. Lab Anim Sci. 1993; 43:3; 210–6.

66. Билан Д.С., Кельмансон И.В., Белоусов В.В. Влияние типа анестезии и условий прокрашивания тканей мозга красителем 2,3,5-трифенилтетразолием хлористым (ТТХ) на оценку ишемического повреждения мозга крыс на ранних стадиях патогенеза. Вестник РГМУ. 2017; 6; 67–74. DOI: 10.24075/vrgmu.2017-06-11.

67. Silachev DN, Usatikova EA, Pevzner IB, et al. Effect of Anesthetics on Efficiency of Remote Ischemic Preconditioning. Biochemistry (Mosc). 2017; 82:9; 1006–1016. DOI: 10.1134/S0006297917090036.