Untersuchung kardiovaskulärer und neurohumoraler Parameter zur Evaluierung nozizeptiver Reaktionen beim Hühnerembryo

Weiss, Larissa (2025): Untersuchung kardiovaskulärer und neurohumoraler Parameter zur Evaluierung nozizeptiver Reaktionen beim Hühnerembryo. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Abstract

Hühnerembryonen werden in vielen Bereichen der Forschung zur Beantwortung wissenschaftlicher Fragestellungen eingesetzt, ohne dass sie durch gesetzliche Vorgaben zur Belastungsreduktion geschützt werden. Außerdem wird die Geschlechtsbestimmung im Ei mit anschließender Tötung männlicher Embryonen seit dem Verbot des Tötens männlicher Eintagsküken Anfang 2022 in Deutschland kommerziell eingesetzt. Anhand der wissenschaftlichen Datenlage konnte bis dato jedoch kein Zeitpunkt des Einsetzens von Nozizeption (= Reizweiterleitung) und Schmerzperzeption genannt werden. Die vorliegende Studie untersuchte nozizeptive Reaktionen von Hühnerembryonen anhand von kardiovaskulären und neurohumoralen Parametern. Sie war Teil eines vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft beauftragten Forschungsprojektes, bei dem außerdem Verhaltensbeobachtungen durchgeführt sowie die elektrische Hirnaktivität aufgezeichnet wurde. Hühnerembryonen an Bruttag (ED) 7, ED 9 und ED 12 – 18 wurden hinsichtlich der Reaktion auf einen noxischen (= tatsächlich oder potenziell gewebeschädigenden) mechanischem Reiz (Pinch) im Vergleich zu einer Berührung an der Schnabelbasis als Kontrolle (Touch) im mittleren arteriellen Blutdruck (MAP) und in der Herzfrequenz (HR) untersucht. Der MAP und die HR wurden dabei mit einem Mikrotip-Katheter, der in eine Arterie der Chorioallantoismembran eingesetzt wurde, aufgezeichnet. Außerdem wurde eine Reaktion der Katecholamine Dopamin (DOPA), Norepinephrin (NE) und Epinephrin (E) nach Pinch im Vergleich zu Touch bei Embryonen von ED 15 bis 18 untersucht. Hierfür wurde Allantois-/Amnionflüssigkeit vor und zu drei verschiedenen Zeitpunkten nach dem Reiz entnommen. Der MAP von Hühnerembryonen an ED 16 bis 18 stieg nach Pinch im Vergleich zu Touch signifikant an. Ebenfalls wurden signifikante Veränderungen der HR nach Pinch im Vergleich zu Touch an ED 17 und 18 beobachtet. Die Injektion des Lokalanästhetikums Lidocain reduzierte die Reaktion im MAP auf Pinch bei Embryonen an ED 18 signifikant. Vereinzelt wurden Reaktionen in MAP und HR bereits bei Embryonen an ED 15 beobachtet. In den Proben der Allantois-/Amnionflüssigkeit konnte nur DOPA detektiert und quantifiziert werden. Es konnte jedoch keine Reaktion von DOPA nach Pinch im Vergleich zu Touch dargestellt werden. Der MAP erwies sich in der vorliegenden Studie als sensitivster Parameter zur Evaluation nozizeptiver Reaktionen bei Hühnerembryonen. Auf Basis der Ergebnisse kann die Fähigkeit zur Nozizeption an ED 15 nicht ausgeschlossen und ab ED 16 angenommen werden. Das in dieser Studie durchgeführte Versuchssetup zur Bestimmung neurohumoraler Parameter erwies sich für die Darstellung einer nozizeptiven Reaktion beim Hühnerembryo als nicht geeignet. Zusammenfassend liefert die vorliegende Studie neue Erkenntnisse zur Methodik der Erfassung kardiovaskulärer Parameter und zur Beurteilung nozizeptiver Reaktionen bei Hühnerembryonen.

Abstract

Chicken embryos are used in various areas of research to answer scientific questions without being protected by legal requirements to reduce stress. In addition, sex determination in the egg with subsequent killing of male embryos is being used commercially in Germany since the ban on killing male day-old chicks at the beginning of 2022. Based on the scientific data available, however, it has not yet been possible to determine the time of onset of nociception (= stimulus transmission) and pain perception. The present study investigated nociceptive reactions of chicken embryos by means of cardiovascular and neurohumoral parameters. It was part of a research project commissioned by the Federal Ministry of Food and Agriculture, which also included behavioral observations and the recording of electrical brain activity. Chicken embryos on embryonic day (ED) 7, ED 9 and ED 12 – 18 were examined in terms of their response to a noxious (= actually or potentially tissue damaging) mechanical stimulus (Pinch) compared to a light touch at the base of the beak as a control (Touch) in mean arterial blood pressure (MAP) and heart rate (HR). MAP and HR were recorded using a microtip catheter inserted into an artery of the chorioallantoic membrane. In addition, a response of the catecholamines dopamine (DOPA), norepinephrine (NE) and epinephrine (E) after Pinch was examined in comparison to Touch in embryos from ED 15 to 18. For this purpose, allantoic/amniotic fluid was collected before and at three different time points after the stimulus. The MAP of chicken embryos at ED 16 to 18 increased significantly after Pinch compared to Touch. Significant changes in HR were also observed after Pinch compared to Touch on ED 17 and 18. Injection of the local anesthetic lidocaine significantly reduced the response of MAP after Pinch in ED 18 embryos. Occasionally, reactions in MAP and HR were already observed in embryos on ED 15. Only DOPA could be detected and quantified in the allantoic/amniotic fluid samples. However, no reaction of DOPA after Pinch could be displayed compared to Touch. In the present study, MAP proved to be the most sensitive parameter for the evaluation of nociceptive reactions in chicken embryos. Based on the results, the capacity for nociception cannot be excluded at ED 15 and can be assumed from ED 16 onwards. The experimental set-up used in this study to determine neurohumoral parameters was not suitable for displaying a nociceptive response in the chicken embryo. In summary, the present study provides new insights into the methodology of recording cardiovascular parameters and the assessment of nociceptive responses in chicken embryos.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Blutdruck, Herzfrequenz, Katecholamine, Nozizeption, Schmerz, Hühnerembryo, Entwicklung, Gallus gallus domesticus, Geflügel
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
• Fakultäten: Tierärztliche Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 8. Februar 2025
• 1. Bericht­erstatter:in: Potschka, Heidrun