3V-Stimuleringsfonds: stressvrij stress meten met de infraroodcamera

3 jaar geleden

Hoe kun je stress op een niet-invasieve manier meten bij proefdieren? Dat is de vraag rond de onderzoekslijn van dr. Hetty Boleij, universitair docent bij het departement Dier in Wetenschap en Maatschappij van de faculteit Diergeneeskunde in Utrecht. Zij onderzoekt of stress op een betrouwbare wijze gemeten kan worden aan de hand van veranderingen in lichaamstemperatuur, geregistreerd door een infraroodcamera. Om deze methode verder te onderzoeken heeft zij onlangs een subsidie gekregen uit het 3V-stimuleringsfonds. Metingen met de warmtecamera hebben potentie tot verfijning van proefdieronderzoek, wat leidt tot een verbeterd welzijn en meer betrouwbare onderzoeksresultaten.

Wat houdt het onderzoek in?

Recentelijk verschijnen steeds meer publicaties over infraroodmetingen bij verschillende diersoorten. Deze metingen worden verricht met een infraroodcamera, die de infraroodstraling meet die objecten, maar ook dieren afgeven. Als de infraroodmeting een verandering in warmte van een dier laat zien, kan dat een aanwijzing zijn dat een dier gestrest is.

Tot nu toe hebben onderzoekers met de infraroodcamera aangetoond dat bij verscheidene diersoorten de temperatuur van de oogbol gerelateerd is aan veranderingen in lichaamstemperatuur als gevolg van stress. De oogboltemperatuur kan op afstand gemeten worden met een infraroodcamera. De temperatuur moet worden gemeten als verandering in de tijd, dus je kunt niet op slechts één tijdstip meten. Feitelijk bekijk je dus of er een verhoging optreedt en of deze vervolgens weer afneemt wanneer de stressor verdwijnt.

Bij laboratoriumdieren zijn nog weinig van dit soort metingen verricht; over muizen en ratten is het aantal publicaties hierover op één hand te tellen. Er zijn in andere diersoorten echter wel aanwijzingen gevonden dat het meten van stress met een infraroodcamera een goede alternatieve methode is, vergeleken met het meten van corticosteronwaarden in bloed, waarvoor een bloedafname nodig is. Het filmen van een dier is minder invasief, ofwel ingrijpend in het lichaam, dan bloed prikken, en zou daardoor minder stress opleveren, waardoor ook minder stress-gerelateerde invloed op onderzoeksresultaten te verwachten valt. Bovendien kan het gebruik van een infraroodcamera een non-invasief alternatief bieden in onderzoek naar temperatuurregulatie, waar nu nog vaak een transponder (apparaatje dat regeert, red.) geïmplanteerd wordt om temperatuur over tijd te meten. De operatie die daarvoor nodig is ook invasief, en kan bovendien de fysiologie van het dier beïnvloeden. Daarom is het interessant om de lichaamstemperatuur ook op een andere manier te kunnen meten. Op meerdere manieren kan deze methode dus zorgen voor verfijning van proefdieronderzoek.

Hoe ver zijn jullie nu?

Er zijn nu een paar kleine pilotstudies afgerond naar de beste manier is om de warmtecamera te gebruiken bij muizen en – in mindere mate – bij ratten. Bij het eerste project hebben we drie verschillende injectietechnieken vergeleken op betrouwbaarheid en de hoeveelheid stress die ze veroorzaken. Daarbij hebben we – naast corticosteronwaardes uit bloedafnames – metingen van de warmtecamera meegenomen om deze te kunnen valideren als metingen van stress.

Er zijn mooie resultaten uit gekomen met betrekking tot de injectietechnieken, maar wat betreft het meten van stress met de warmtecamera hebben we geen heldere conclusies kunnen trekken. We vonden wel deels wat verwacht was, namelijk een toename in oogtemperatuur en een afname in staarttemperatuur na het hanteren en het injecteren van de muis. We zagen echter geen verschil in temperatuur tussen de groepen; enerzijds de controlesituatie waarin de muis alleen in de testkooi is gezet en anderzijds de situatie waarin de muis geprikt is.

Overigens zijn enkel hanteren en plaatsing in een nieuwe omgeving ook al stressoren voor de dieren, ondanks dat we ze al een paar dagen hadden laten wennen aan het testkooitje. Dit is iets waar we verder onderzoek naar wilden doen, om te bekijken hoe we de muizen het beste kunnen meten. Dat zijn de volgende experimenten geweest, bijvoorbeeld het meten van temperatuur bij muizen in de thuiskooi.

Waar gaat je aandacht nu naar uit?

Onze muizen zijn, zoals bij wet verplicht, in groepjes gehuisvest. Uit onze metingen blijkt echter dat de muizen invloed hebben op elkaars lichaamstemperatuur, doordat ze tegen of op elkaar liggen om warm te blijven. Als je de staart meet die vlak daarvoor is opgewarmd door een kooigenoot, is je meting niet veel waard. We zouden daarom willen kijken of de metingen betrouwbaarder worden bij individueel gehuisveste dieren.

Daarnaast hebben we onderzocht of het verschil maakt wanneer je de dieren langer laat wennen aan de testkooi. Om dit te onderzoeken hebben we muizen een week lang twee keer per dag in een testkooi gezet. In de laatste sessie zagen we minder toename in oogtemperatuur dan in de eerste. Dit is gunstig, want dat wil zeggen dat de muizen waarschijnlijk minder gestrest zijn na meerdere dagen testen. Dus op dat punt zouden we op verder door kunnen gaan.

Tot slot hebben we ook ervaren dat bij thuiskooi-metingen het deksel van de kooi moet worden gehaald en de huisjes moeten worden verwijderd, omdat deze de warmtestraling tegenhouden en zo het meten bemoeilijken. Daarom zouden we graag een thuiskooi ontwerpen waarin het materiaal van de kooi geen straling tegenhoudt. Dan zou het alleen een kwestie zijn van de camera installeren bij de kooi, zonder dat je iets met de dieren doet. We hebben dus nog heel veel plannen!

Waarom is dit onderzoek belangrijk?

Ik vind het heel belangrijk om altijd verder te zoeken naar vernieuwende, verfijnende methodes om het welzijn van de dieren te verbeteren. Er zijn natuurlijk gevalideerde methodes om bepaalde waardes te meten, maar wij hebben nu de mogelijkheid om deze minder invasieve methode te valideren. Het zou natuurlijk heel mooi zijn als we hiermee teweegbrengen dat stress-gerelateerd onderzoek minder invloed heeft op het welzijn dan wanneer traditionele methodes worden gebruikt.

Het is dus niet alleen interessant voor welzijnsonderzoek, maar ook voor andere onderzoeksrichtingen. Ook bijvoorbeeld voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in thermoregulatie, denk aan onderzoek naar winterslaap bij bepaalde diersoorten. Wat dat betreft zijn er allerlei mogelijkheden, ook voor onderzoek bij mensen. Maar dan moet je wel eerst aantonen dat het een valide meting is, dus dat is de eerste stap die we willen zetten.

Wat betekent het 3V Stimuleringsfonds voor dit onderzoek?

Heel veel, want dit onderzoek maakt geen deel uit van een groter onderzoeksproject. Het is een meer toegepast onderzoek binnen de proefdierkunde, waarvoor niet veel financiële middelen beschikbaar zijn. En juist het ontwikkelen van materialen hiervoor, zoals het bouwen van een kooi, kost geld als je dat bij een werkplaats of een bedrijf wil laten doen. Die mogelijkheid heb je alleen als je daar financiering voor kunt krijgen, en het 3V-Stimuleringsfonds gaf daar de mogelijkheid toe.

Hoe ziet de planning eruit?

We hebben al een nieuw soort kooi bij ratten uitgeprobeerd die mogelijkheden biedt. Het is een dubbeldekker-kooi, waarin de dieren meer ruimte hebben. Metingen met de camera zijn tot nu toe niet helemaal gelukt, omdat de camera niet de gehele kooi in beeld kon brengen, waardoor je data mist wanneer de dieren zich buiten beeld bevinden. Je zou het liefst de hele bovenkant van de kooi van infrarood-doorlatend materiaal willen maken. We hebben contact met de leverancier om te overleggen of ze een aangepaste kooi kunnen bouwen, zodat deze geschikt is voor de warmtecamera.

Boleij hoort het graag als collega-onderzoekers ideeën hebben voor toepassing van de warmtecamera in het onderzoek naar temperatuur en stress. Ook wanneer men onderzoek doet met andere manieren van temperatuur meten, zou zij graag met hen in contact komen, om te kijken of de resultaten correleren met haar metingen. Boleij werkt zelf momenteel alleen met ratten en muizen, maar heeft ook samenwerkingen met collega’s om de camera bij andere dieren te gebruiken. Zo heeft de onderzoeksgroep ‘ecologische determinanten van gedrag’, van prof. dr. Liesbeth Sterck in een onderzoek bij Java-apen de camera ingezet om te kijken naar temperatuurveranderingen in het gezicht, in relatie tot emotionele reacties. Ook wordt de camera momenteel gebruikt in een experiment over slaapdeprivatie bij zebravinken. In de toekomst wil Boleij ook bij honden en varkens op de faculteit gaan meten. Voorlopig is dit 3V-project specifiek gericht op ratten en muizen. “We hebben maar één camera, dus we zullen geduld moeten hebben.”

Interesse in het gebruik van de warmtecamera? Neem contact op met Hetty Boleij: H.boleij@uu.nl.

Dit interview kwam tot stand in samenwerking met het 3Rs-Centre Utrecht Life Sciences.