Beschrijf de doelstellingen van het project (bijvoorbeeld het aanpakken van bepaalde wetenschappelijke onduidelijkheden, of wetenschappelijke of klinische behoeften).
Posttraumatische stressstoornis (PTSS) is een psychische stoornis die kan ontstaan na het ervaren van een enge of zeer schokkende gebeurtenis. Kenmerkend voor PTSS is dat deze traumatische ervaring ongewild opnieuw wordt beleefd, zoals in nachtmerries. Andere klachten die vaak voorkomen zijn angst en concentratieproblemen. Deze klachten belemmeren de patiënten in het dagelijks leven en verhogen het risico op zelfdoding.
PTSS kan op verschillende manieren worden behandeld. Als eerste wordt PTSS met gedragstherapie behandeld, waardoor de klachten verminderen of zelfs volledig kunnen verdwijnen. Helaas werkt deze therapie in veel patiënten onvoldoende of helemaal niet. In dat geval kunnen patiënten ook behandeld worden met medicijnen. Deze middelen veroorzaken echter verschillende bijwerkingen en daardoor is het grootste deel van de patiënten niet gebaat bij deze medicatie. Door de beperkte werking van deze therapieën is er dus behoefte aan een nieuw, veilig, betaalbaar en effectief medicijn om PTSS te behandelen.
Eerdere onderzoeken hebben laten zien dat in PTSS de balans van signaalstoffen in stress regulerende hersennetwerken is verstoord. Uitgebreid onderzoek door een van onze partners in dit project heeft geleid tot identificatie van een mogelijk nieuw geneesmiddel die deze verstoorde balans zou kunnen herstellen. Deze stof behoort tot een nieuwe groep stoffen die ook wel worden omschreven als ‘selectieve endocannabinoïde heropnameremmers’ (SERI’s).
In dit project willen we het effect van dit nieuwe medicijn onderzoeken in proefdierendoor te kijken naar de invloed van het medicijn op de hersenactiviteit in stress regulerende hersennetwerken met behulp van functionele MRI (fMRI). Dit zijn specifieke MRI scans van het brein die hersenactiviteit en daarmee hersenfunctie in kaart kunnen brengen. Omdat narcose de hersenactiviteit sterk beïnvloed, is het van belang dit in wakkere dieren te onderzoeken. Het eerste doel is dan ook het opzetten van een methode waarin we de fMRI scans kunnen doen in wakkere dieren. We kunnen de dieren niet vragen om stil te blijven liggen, daarom moeten ze gewend raken aan dat hun lichaam en hoofd vastgemaakt worden zodat ze zich niet meer kunnen bewegen tijdens de scan. Vervolgens willen we de dieren behandelen met het nieuwe medicijn en het effect hiervan op de hersenen bekijken. Het uiteindelijke doel is om het effect van het nieuwe medicijn op de stressreactie te onderzoeken in dieren die zijn blootgesteld aan acute stress.
Welke potentiële voordelen kan dit project opleveren? Leg uit hoe de wetenschap vooruit kan worden geholpen of mensen, dieren of het milieu uiteindelijk voordeel kunnen hebben bij het project. Maak, waar van toepassing, een onderscheid tussen voordelen op korte termijn (binnen de looptijd van het project) en voordelen op lange termijn (die mogelijk pas worden bereikt nadat het project is afgerond).
Het uiteindelijke doel van dit project is het bestuderen van een nieuw ontwikkeld medicijn (SERI) op de hersenactiviteit onder normale omstandigheden en tijdens acute stress. Deze informatie is van groot belang voor de verdere ontwikkeling van dit middel zodat het uiteindelijk ook voor mensen gebruikt kan worden. Op de lange termijn zouden voornamelijk patiënten die lijden aan een angst en/of stressstoornis, zoals PTSS, geholpen kunnen worden met dit nieuwe geneesmiddel.
Een van de subdoelen in dit project is het implementeren van een recent gepubliceerde methode waarin MRI scans gemaakt kunnen worden van de hersenactiviteit in wakkere ratten. Op dit moment is het in de dierfaciliteit enkel mogelijk dieren te scannen onder volledige narcose, maar het belang van deze hersenmetingen zonder narcose wordt door neurowetenschappers wereldwijd sterk ondersteund. De implementatie van deze nieuwe methode is daarom niet alleen van belang voor ons eigen project, maar komt ook ten goede aan vele andere wetenschappers die hersenonderzoek verrichten met behulp van MRI. In een volgende stap zullen we ook de analyse van de gegevens verder optimaliseren. Deze analyse is echter niet eenvoudig en zullen we dan ook opzetten in samenwerking met een andere onderzoeksgroep in Nederland. Deze resultaten zullen in een wetenschappelijk tijdschrift en/of een online database worden gepubliceerd, waardoor ook andere onderzoeksgroepen deze methoden kunnen gebruiken.
Een ander belangrijk doel in dit project is het verkrijgen van meer kennis over een aantal specifieke processen in de hersenen van ratten. Met behulp van deze fMRI-methode kunnen we de activiteit in verschillende hersengebieden bepalen. In dit project zijn we voornamelijk geïnteresseerd in de activiteit van de hersengebieden die betrokken zijn bij emoties als angst en stress. Omdat de fMRI- scans meer dan alleen deze laatstgenoemde data opleveren, zouden de data ook hergebruikt kunnen worden voor andere onderzoeken in de hersenen dan onze eigen onderzoeksvragen.
In welke procedures worden de dieren gewoonlijk gebruikt (bijvoorbeeld injecties, chirurgische procedures)? Vermeld het aantal en de duur van deze procedures.
In dit project zullen we in ratten de activiteit van stress regulerende hersengebieden meten met behulp van MRI scans in het brein. Eerdere onderzoeken hebben laten zien dat narcose de hersenactiviteit beïnvloed en om die reden is het van belang dat de dieren wakker zijn tijdens het maken van de MRI scans. Omdat deze scans erg gevoelig zijn voor beweging, zal zowel het hoofd als het lichaam van het dier vastgemaakt worden. Om te zorgen dat de dieren hier minimaal stress van ondervinden, zullen de dieren door middel van een trainingsprotocol geleidelijk aan deze procedure gewend worden. Deze gewenning bestaat uit een aantal sessies (maximaal 10) op opeenvolgende dagen, waarbij de lengte van de trainingssessie elke dag toeneemt. De eerste trainingssessie zal 5 minuten duren, de tweede sessie 10 minuten, tot de dieren gewend zijn aan een periode van maximaal 60 minuten. Tijdens deze trainingssessies proberen we de opstelling en de omstandigheden van de machine (MRI) waar de uiteindelijke scan plaats zal vinden, zo goed mogelijk na te bootsen. Na afloop van de trainingssessie zal er bloed worden afgenomen uit de staart. Hiermee kunnen we volgen of de stress afneemt tijdens deze gewenningsperiode. We meten in het bloed of de hoeveelheid stresshormonen afnemen zodat we weten dat de dieren gewend zijn.
Na de gewenningsperiode voor de MRI meting zullen de dieren behandeld worden met een placebo (nepmiddel), het nieuwe medicijn (SERI) of met een ander medicijn waarvan we weten dat deze een effect heeft op de hersenactiviteit. Deze medicaties zullen maximaal drie keer worden toegediend via een slangetje naar de maag, het drinkwater of met een injectie in de buikholte of in de staart. Daarnaast zullen een aantal dieren ook worden blootgesteld aan een gebeurtenis om acute stress te veroorzaken. Kort daarna zullen de dieren in de MRI scanner worden gelegd en zullen de fMRI scans in wakkere dieren worden gemaakt. Vervolgens zal er onder diepe narcose hersenvocht worden afgenomen, waarna de dieren worden gedood. De hersenen en andere relevante organen zullen worden uitgenomen voor verdere analyse.
Wat zijn de verwachte gevolgen/nadelige effecten voor de dieren, bijvoorbeeld pijn, gewichtsverlies, inactiviteit/verminderde mobiliteit, stress, abnormaal gedrag, en wat is de duur van die effecten?
Omdat MRI het mogelijk maakt het lichaam in beeld te brengen zonder dat het daarvoor moet worden geopend, zullen de dieren geen pijn ervaren tijdens het maken van de MRI scans. Voorafgaand aan het maken van deze scans zullen de dieren gedurende maximaal 10 dagen getraind worden voor de MRI scans in wakkere toestand. Naarmate het trainingsschema vordert, zullen de dieren wennen aan deze procedure en zal de stress die de dieren zouden ondervinden verdwijnen. Tijdens alle trainingssessies en tijdens de MRI procedure zullen de dieren twee keer kort onder narcose worden gebracht. Dit zal gebeuren aan het begin en eind van de trainingssessie en/of MRI procedure om de dieren vast te kunnen leggen in dan wel vrij te kunnen maken van de opstelling. Het onder narcose brengen veroorzaakt geen pijn maar hieruit bijkomen is een onprettige ervaring. Omdat de narcose van korte duur is en deze ook zo licht mogelijk zal worden gehouden, zal de narcose na korte tijd weer uitgewerkt zijn. We hebben deze methode van verdoven toegepast in een eerdere studie in samenwerking met een andere onderzoeksgroep. Het lichaamsgewicht en het gedrag van de dieren werd toen geobserveerd om het effect op het welzijn van de dieren te beoordelen. Omdat we hierin geen verschillen zagen, verwachten we dit ook in dit project.
Een deel van de dieren zal worden behandeld met het nieuwe medicijn of een van de reeds bestaande middelen om het effect of de stress regulerende hersennetwerken te bestuderen.
Deze middelen zullen maximaal 1 dag voorafgaand aan het MRI protocol worden toegediend. Mede door deze korte behandelperiode en omdat eerdere onderzoeken door onze partners geen nadelige effecten voor de dieren hebben laten zien, verwachten we ook in dit project geen nadelige effecten door behandeling met deze middelen.
Een ander deel van de dieren zal worden blootgesteld aan een ervaring die acute stress opwekt. Eerdere onderzoeken door een van onze partners laten zien dat de acute stress in dieren zichtbaar was doordat ze zich 5 tot 10 minuten bijna niet bewegen of juist het lichaam en de vacht overmatig gaan verzorgen, afhankelijk van de gebruikte methode om de acute stress te veroorzaken. We verwachten na deze acute stress geen andere nadelige gevolgen, omdat de dieren slechts eenmaal zullen worden blootgesteld aan de stressor, gevolgd door niet-invasieve MRI metingen van het effect van de stressor.
Welke soorten en aantallen dieren zullen naar verwachting worden gebruikt? Wat zijn de verwachte ernstgraden en de aantallen dieren in elke ernstcategorie (per soort)?
Soort:
Totaal aantal
Geraamde aantallen naar ernstgraad
Terminaal
Licht
Matig
Ernstig
Ratten (Rattus norvegicus)
702
Wat gebeurt er met de dieren die aan het einde van de procedure in leven worden gehouden?
Soort:
Geraamd aantal te hergebruiken, in het habitat-/houderijsysteem terug te plaatsen of voor adoptie vrij te geven dieren
Hergebruikt
Teruggeplaatst
Geadopteerd
Geef de redenen voor het geplande lot van de dieren na de procedure.
Het meten van de hersenactiviteit met behulp van fMRI-methode is een van de belangrijkste uitkomsten voor het beantwoorden van de verschillende onderzoeksvragen. Een aantal vragen kunnen echter niet met fMRI of andere MRI scans beantwoord worden, maar wel door verdere bestudering van het hersenweefsel. Een voorbeeld hiervan is het meten van de hoeveelheden toegediende middelen die in de hersenen terecht zijn gekomen. Om deze reden is het dan ook noodzakelijk de dieren na afloop van het experiment te doden. Naast de hersenen zal er ook hersenvocht en bloed worden afgenomen om hier verdere analyses op te kunnen doen.
1. Vervanging
Beschrijf welke diervrije alternatieven op dit gebied voorhanden zijn en waarom zij niet voor het project kunnen worden gebruikt.
In dit project willen we het effect van een nieuw medicijn (SERI) op de hersenactiviteit bestuderen. Omdat de ontwikkeling van het medicijn zich nog in een preklinisch stadium bevindt, is het gebruik ervan in mensen of PTSS patiënten nog niet goedgekeurd. In perioden van stress, zoals in PTSS, is de activiteit in verschillende specifieke hersengebieden verstoord. Deze stressreactie is het gevolg van het samenspel van een aantal verschillende processen, waaronder de invloed van hormonen, de activiteit van de hersencellen en de communicatie tussen verschillende hersengebieden. Deze afzonderlijke processen vormen een geheel, dat op dit moment nog niet in gekweekte cellen of met computermodellen is na te bootsen. Om deze reden is het dus niet mogelijk onze onderzoeksvraag in een proefdiervrij model te bestuderen en daarom is het nodig om hiervoor levende dieren te gebruiken.
2. Vermindering
Leg uit hoe de aantallen dieren voor dit project zijn bepaald. Beschrijf de stappen die zijn genomen om het aantal te gebruiken dieren te verminderen en de beginselen die zijn gebruikt bij het opzetten van de studies. Beschrijf, waar van toepassing, de praktijken die gedurende het hele project zullen worden toegepast om het aantal dieren die in overeenstemming met de wetenschappelijke doelstellingen werden gebruikt, tot een minimum te beperken. Deze praktijken kunnen bijvoorbeeld bestaan uit proefprojecten, computermodellen, het delen van weefsel en hergebruik.
Het minimale aantal dieren per groep is berekend op basis van een statistische methode. De onbekende getallen in deze berekening zijn afgeleid van resultaten uit eerder gepubliceerde literatuur die goed vergelijkbaar is met de onderzoeksvragen in dit project. We hebben gekozen voor een minimaal aantal dieren dat nodig is om tot een betrouwbare uitkomst te komen. Ook zijn voor een aantal optimalisatie stappen van het fMRI protocol geen levende dieren nodig. In deze gevallen gebruiken we een dood dier, door middel van hergebruik uit andere studies.
Omdat het met MRI mogelijk is het lichaam in beeld te brengen zonder daarvoor letsel te hoeven aanrichten, is het mogelijk hetzelfde dier voor meerdere metingen te kunnen gebruiken. Zo kan hetzelfde dier bijvoorbeeld vóór en na toediening van het medicijn of blootstelling aan de stress ervaring gebruikt worden. Hiermee kan het effect van het medicijn of de stress ervaring nauwkeuriger bepaald worden. Tot slot zullen we na afloop van het experiment de dieren doden, waarna er bloed en hersenvocht zal worden afgenomen en de hersenen en andere relevante organen uitnomen worden. We streven er naar zo veel mogelijk analyses op deze weefsels en vloeistoffen van hetzelfde dier te doen. Een voorbeeld hiervan is het opdelen van de hersenen in de twee hersenhelften, welke elk zullen worden gebruikt voor verschillende metingen.
Daarnaast is het experimentele protocol van dit project deels gebaseerd op de onderzoeksresultaten van andere onderzoeken uit het project, bijvoorbeeld met betrekking tot de te gebruiken geneesmiddelen en het stress model. Dit voorkomt een onnodig groot aantal verschillende groepen dieren dat getest moet worden in dit project. Ook hebben we dankzij een eerdere samenwerking ervaring opgedaan met het trainen van de dieren voor het maken van functionele MRI scans in wakkere toestand. Hierdoor hebben we een beperkt aantal dieren nodig om deze procedure op te zetten in ons eigen laboratorium.
3. Verfijning
Geef voorbeelden van de specifieke maatregelen (bv. verscherpte monitoring, postoperatieve behandeling, pijnbestrijding, training van dieren) die in verband met de procedures moeten worden genomen om de welzijnskosten (schade) voor de dieren tot een minimum te beperken. Beschrijf de mechanismen om gedurende de looptijd van het project nieuwe verfijningstechnieken in gebruik te nemen.
Onze onderzoeksgroep heeft veel ervaring met het maken van MRI scans in knaagdieren, waaronder ook de beeldvorming van de hersenen. Dit zorgt ervoor dat de totale scantijd in wakkere toestand geminimaliseerd wordt. Dit zal tot zo min mogelijk ongerief voor de dieren leiden. Omdat we ook uitgebreide ervaring hebben opgedaan met het trainen van ratten om met vastgemaakt lichaam en hoofd gescand te worden, zal onverwacht ongerief met betrekking tot deze procedure voorkomen worden. Verder zullen we in samenwerking met de MRI fabrikant een geoptimaliseerde versie van de fMRI meting ontwikkelen die het geluid van de MRI scan stiller maakt, wat fijner is voor de rat.
Licht de keuze van de soorten en de bijbehorende levensstadia toe
In dit onderzoek zullen we gebruik maken van ratten. We hebben voor ratten gekozen omdat dit een traditioneel gebruikt diermodel is in gedrags- en hersenonderzoek. Een van de redenen hiervoor is dat de hersenen van ratten verschillende relevante eigenschappen laten zien die goed overeenkomen met die in de mens. Daarnaast zijn ratten in staat gemakkelijk bepaalde taken aan te leren. Dit maakt de rat erg geschikt als diermodel in dit project, omdat het voor de kwaliteit van de fMRI-beelden van belang is dat de dieren zo min mogelijk bewegen en ratten hierop getraind kunnen worden. We zullen ratten van jong volwassen of volwassen leeftijd gebruiken. Op deze leeftijd zijn de hersenen volledig ontwikkeld. De andere onderzoeksgroepen binnen het overkoepelende project maken gebruik van specifieke analyse technieken die standaard in jongvolwassen ratten gedaan worden. Om onze resultaten optimaal te laten aansluiten bij deze onderzoeken is het belangrijk dat ook wij gebruik zullen maken van jongvolwassen ratten.
Project geselecteerd voor BA?
nee
Reden voor de beoordeling achteraf
Bevat ernstige procedures
Maakt gebruik van niet-menselijke primaten
Toelichting van de andere reden voor de beoordeling achteraf