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教育、研究 和 实验 动物 的福利

教育、研究 和 实验 动物 的福利. 本教材由 WSPA 于 2003 年首次开发，布里斯托大学 Greg Dixon 博士编写。 2012 年新版由 Caroline Hewson 博士提供更新信息，经 WSPA 多位科学顾问修订而成。. 本单元内容要点. 为何在研究、教育和实验领域动物的使用如此普遍 “锁定理论”（ Lock-in theory ） 伦理回顾 教育、研究 和 实验 动物 的 主要 福利 问题 如何改善它们的福利. 背景. 全球各实验室每年使用的实验动物超过一亿只 大白鼠与小白鼠是最常使用的品种 全球关注。例如：

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教育、研究 和 实验 动物 的福利

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  1. 教育、研究和实验动物的福利 本教材由WSPA于2003年首次开发，布里斯托大学Greg Dixon博士编写。2012年新版由Caroline Hewson博士提供更新信息，经WSPA多位科学顾问修订而成。

  2. 本单元内容要点 • 为何在研究、教育和实验领域动物的使用如此普遍 • “锁定理论”（Lock-in theory） • 伦理回顾 • 教育、研究和实验动物的主要福利问题 • 如何改善它们的福利

  3. 背景 • 全球各实验室每年使用的实验动物超过一亿只 • 大白鼠与小白鼠是最常使用的品种 • 全球关注。例如： • 南美。如巴西 (Filipecki et al., 2011) • 非洲国家(Nyika, 2009) • 中国(Kong & Qin, 2010) • 土耳其与伊朗 (Izmirli et al., 2010) • 指南：OIE《陆生动物卫生法典》(OIE, 2011) • 关注原因/道德不安 • 动物具有感知力，而实验操作与饲养管理常会给动物带来伤害 • 将动物用于研究、实验和教育带来的益处是有限的，而且可以通过使用替代方案来实现

  4. 使用动物的原因(1)(Frank, 2005) • 早期基督教会禁止使用人体进行学术研究 • 十九世纪 • Claude Bernard极力主张将动物用于试验室的研究工作 • 当时的唯一选择 – 没有统计学，计算机模型，等 • 被作为主要的研究手段确立下来

  5. 使用动物的原因(2)(Frank, 2005) • “锁定” • 经济学理论：行动路径带来越来越多的回报  行为的僵化和固执地坚持，虽然其他路径长远看来可能更加有利 • 实验动物研究：巨大的初期投资，但廉价的生产回报不断增加 有可能“锁定” • “锁定”惯性。因为： • 巨大的基础结构。例如： • 期刊，实验室，私人检验公司，化妆品公司，医药公司，相关的人员，监管机构，学术单位，赞助单位，等 • 改变圈舍的成本，等

  6. 心理因素(1)(Frank, 2005) • 偏见。例如： • 倾向于忽视或拒绝接受与个人经验不同的信息 • 学术研究领域发表偏见 • 验证性偏见：抗拒那些与既有认知相违背的证据，而坚持既有的认知 • “内部心理诉求”。例如： “客观的”、“可控的” • 将批评同有可能存在暴力倾向的动物解放极端组织相联系

  7. 心理因素(2) (Frank, 2005) • 认知失调。例如： • “牺牲”，而不是“杀死” • 动物被编号代替，而没有名字 • 人与动物之间的联系(Herzog, 2002) • 工作人员可能对某一动物存在倾向性 • 影响结果(例如：Sherwin, 2004)

  8. 伦理学理论(1) (Sandøe& Christiansen,2008) • 功利主义论 • 评判的标准在于给人类带来的益处是否超过动物付出的代价 • 3Rs原则：替代，减少，优化

  9. 3Rs原则(Russell & Burch,1959;Fenwick et al.,2009) • Russell and Burch:《人道实验技术原理》（The principles of humane experimental technique） • 作为使用动物的替代方案的3Rs原则：替代，减少和优化 • OIE《陆生动物卫生法典》第7章第8节引用了3Rs原则 (OIE, 2011) • 相对替代：使用动物细胞、组织、器官 • 绝对替代：使用无生命的系统（例如，计算机模型） • 减少：减少使用动物的数量 • 优化：最小化实验动物的疼痛并增进实验动物的福利。例如： • 使用更少能感受痛苦的物种 • 在整个实验动物的生命周期里--动物圈舍、运输和安乐死，以及试验的过程中，考虑动物的福利

  10. 对功利主义论的批评(Sandøe & Christiansen, 2008) • 功利主义论的问题。例如： • 不加批判地接受动物使用(Haynes, 2010) • 许多新产品对于人类或动物并非不可或缺，而仅为了商业利益 • 一些并不威胁生命的情况(例如：秃顶) • 动物实验所产生的数据并不能够准确预测其对人类的作用。例如：脊髓灰质炎疫苗（polio vaccine）

  11. 案例研究：脊髓灰质炎疫苗(Frank, 2005; WHO, 2012) • 能够造成儿童的麻痹；能够造成死亡 • 疫苗研究使用了约1百万只猴子，多为印度的猕猴（rhesus macaques） • 猴子经由鼻腔接种病毒，但人类经口感染 • 研究人员忽略了在肠道中聚集的病毒–验证性偏见? • 有效的疫苗需要在人类组织中复制生长 • 然而，认为对人的临床观察数据不如实验室的动物实验数据那么“科学”

  12. 伦理妥协(Sandøe & Christiansen, 2008) • 动物使用的条件: • 研究课题必须具有绝对的重要性 • 什么是“绝对重要”? 市场的力量… • 除了使用动物外没有解决研究课题的方式 • 实验动物不应承受实验要求以外的痛苦

  13. 教学使用的动物(Balcombe, 2000; King, 2004) • 约有百分之二到三的实验动物用于学校与本科院校教学 • 操作技能。例如：直肠触诊 • 知识。例如：显视药物的影响；讲授解剖结构(解剖) • 问题包括： • 功利主义论：弱化对生命和感知力的尊重(请注意:兽医培训) • 有效性：不比替代方案更有效(例如：Patronek & Rauch, 2007) • 动物福利：圈舍，疼痛缓解，等 • 缺乏数据。例如： • 动物被用于解剖等目的而杀死的数量不在记录之内 • 有关传统学习方式和替代方案的学习成果的对照比较研究相对较少

  14. 兽医教学中动物的使用(1) • “拒服兵役者”： • 建设性解决方案——双赢 • 3Rs原则(Martinsen & Jukes, 2005; Hart et al., 2005) • 大学的动物护理和使用委员会 • 会议。例如：InterNICHE公司 • 替代(绝对) • 触觉仿真牛（haptic cow）。英国：可用于腹腔解剖与直肠触诊教学(Kinnison et al., 2009) • “小马在妈妈肚子里”（Foal in Mare） 的3D影片。比利时：用于马产科教学(Govaere et al., 2012)

  15. 兽医教学中动物的使用(2) (King,2004;Martinsen & Jukes,2005) • 替代(相对) • 塑化技术能够更为长久地保存动物器官 • 减少 • 动物所有者将动物尸体捐赠:“教育性纪念计划” • 新型防腐剂能够保持动物死后组织的柔软与弹性，用于手术练习(Silva et al., 2007) • 屠宰场即将宰杀的母牛用于直肠触诊教学?(Lopes & Rocha, 2006) • 导师指导：经过动物所有者同意，在指导老师现场监督下的实习活动

  16. 兽医教学中动物的使用(3) • 优化(OIE, 2011) • 一般性饲养管理：丰容的圈舍最大化动物的福利 • 运输 • 安乐死 • 教学期间：使用镇痛；人道处置；教学期间限制动物使用数量

  17. 研究中动物的使用 (Richmond, 2010) • 探索模式 • 实际应用不确定 • 因此功利主义伦理观存在问题 (Sandøe & Christiansen, 2008) • 解释模式 • 机理的探索。例如：疾病；药物机理研究 • 转基因动物。例如：带有易致某种特殊肿瘤的基因 • 预测模式 • 决定:功效、效价与安全性

  18. 动物疫苗(Stokes etal.,2011) • 每一批疫苗都必须检测如下项目: • 安全性——没有不良反应 • 纯度——没有会造成不良反应的额外物质 • 效价——足以产生免疫反应的对应抗原量 • 效能——产生适当的免疫反应

  19. 3Rs原则和动物疫苗 (Stokes et al., 2011) • 效价检测 • 疫苗做系列稀释，然后接种到不同的动物分组，还有一组不接种疫苗作为对照组 • 病原攻毒——如果接种疫苗的动物发病或死亡，则稀释的疫苗效价不足 • 福利问题：人道终结点 • 人道终结点(OIE, 2011) • 实验动物的痛苦以止痛药、安乐死或退出实验等方式加以终止的那一刻 • 效价检测的优化 • 研究确认临床症状并据此预测死亡 • 培训操作人员观察这些症状 • 体外试验作为替代方式——并非所有监管当局都接受这种方式 • 效价检测的减少 • 每个分组中使用最少量的动物 • 整体进行效价试验 • 鱼疫苗也有类似问题 (Midtlyng et al., 2011)

  20. 其他产品测试——安全性 • 兽药和人药：急性和慢性毒性测试 • 家用日化产品 • 化妆品 • Draize眼刺激试验 • 贝类毒素测试(Guy & Griffin, 2009) • 高效液相色谱法（HPLC）优于小白鼠生物测定，但因为客观条件障碍而没有被普遍采用

  21. 3Rs原则和解释性研究：帕金森病(Manciocco et al., 2009) • 背景 • 多巴胺能神经元渐进性退化  震颤、衰弱与抑郁 • 致病原因未知——个体基因及环境? • 啮齿动物模型——杀虫剂，其他化学品，基因 • 3Rs原则 • 替代：体外试验；无脊椎动物模型。例如果蝇、扁型虫 • 减少：设计和统计 • 优化：转基因小白鼠? 研究人员对承受痛苦的关注。例如：人道终结点；饲养管理 • 3Rs原则间自相矛盾。例如： • 优化(使用较低剂量的毒素 更少承受痛苦) 与减少（可能使用更多的动物）相矛盾 • 优化不是所有转基因小白鼠都能表现出疾病的关键特质——对于那些没有表现出疾病特质的小白鼠要怎么办?

  22. 转基因动物 • 基因操作 • 同一物种 • 不同物种之间——转基因动物。例如：带有人类基因的小白鼠 • 问题包括(Christiansen & Sandøe, 2000; Kues & Niemann, 2011)： • 诱发出疾病的动物承受的痛苦。例如：转基因小白鼠的帕金森病 • 非预期的问题。例如：转基因农场动物生长速度提高；肿瘤 • “浪费”问题

  23. 转基因动物的应用(Kues & Niemann, 2011) • “生物反应器”：生产含有治疗性蛋白质的奶品 • 家畜与农业。例如：对养殖鱼类进行转基因改造　 • 转基因动物被用作研究某些疾病的模型 • 异种移植（Xenotransplantation）: 生产相匹配的器官，移植到人体 • 猪——没有疾病的环境——剖腹产取得，在无菌环境中饲养

  24. 3Rs原则更大范围的使用 • 专业期刊对3Rs原则的讨论? • 很少有研究人员讨论 • 杭廷顿氏舞蹈病的文章(Olsson et al., 2008)：3/51提到改善动物圈舍条件；6/14提到对垂死动物进行安乐死处置 • 作为必须遵守的要求。例如： • 动物关爱和使用委员会 • 基金机构 • 期刊指南。例如：动物行为学(Anon,2012) • 其他减少的方式： • 使用有主动物进行兽医临床研究 • 更多通过对“真实世界”的观察获取数据，从而减少对实验动物的依赖 • 转化型研究。例如：通过对犬自发性骨关节炎的研究(Vainio, 2012)

  25. 阶段总结 • 为何在研究与教育领域动物的使用如此普遍 • “锁定”理论与惯性 • 伦理学回顾 • 在教育、研究和实验中使用动物的主要福利问题 • 3Rs原则的应用 • 非动物工具。例如：计算机模拟；血清学检测 • 人道终结点 • 专业期刊的作用 • 接下来：优化——饲养管理，处置，疼痛管理 • 法规

  26. 优化：圈舍和环境丰容(EE) (Patterson-Kane,2004; Simpson&Kelly,2011) • 单调的环境 • “环境丰容”(EE) • 对圈养动物的环境进行改变，增进其行为多样性，改善其福利 (Young, 2003) • 庇护地，垫料，筑巢材料, 群养 • OIE指南对EE的认可(OIE, 2011) • 单调的圈舍环境会影响研究数据 降低有效性(Sherwin, 2004) • 饲养对认知过程及视力的影响：行为测试。例如：游泳，迷宫 • 标准处置 vs.格外温和地处置

  27. 优化:社会化影响(Olsson & Westlund, 2007) • 啮齿动物与灵长类动物 • 断奶前的社会经验 • 群养 vs. 单独饲养：和谐、稳定的社群  亲缘关系，等 • 测试：群体测试的结果 vs.单独测试  数据的有效性

  28. 优化：饲喂方案(Kasanen et al., 2010; Kyriazakis & Tolkamp, 2011) • 自由采食 • 可能导致多余的脂肪组织 (过胖) • 过胖  糖尿病，肌肉骨骼疾病，寿命缩短 • 限制饲喂以限制卡路里的摄入 • 定量 vs. 定性 • 感觉饥饿 • 单独隔离饲养以保证获取准确的食物量

  29. 优化：疼痛管理 • 对实验动物疼痛感知的认识一直不充分，并没有获得正确的对待 • 不同物种表现出的行为不同 • 兽医、科学家和研究人员都无法正确识别兔子的疼痛(Leach, 2010) • 止痛药和疼痛通路的重要性

  30. 优化：福利的评估 • 动物福利评级(Mellor et al., 2009)： • 开发用于评估研究过程对实验动物的影响 • 评估福利危害的程度，而不评估积极体验 • 五个领域 • 根据具体标准，每个领域由A到E进行分级，最后得出整体级别

  31. 动物福利评级案例(Mellor et al., 2009) 饲喂不足的动物被置于严寒中24小时 • 营养：食物摄入受限，导致动物丧失20%的体重 评级: C • 环境：低温——处于动物所能承受的温度极限评级: C • 健康：轻度受伤评级: B • 行为：轻度受限 评级: B • 精神状态：因寒冷和营养不良而极度痛苦评级: D 整体级别: D

  32. 研究、教育和实验动物的保护(1) (OIE, 2011) • 称职的主管机构 • 设立标准 国家 + / 国际法(欧盟) • 注册机构 • 检查标准遵守的情况 • 由国家或地方委员会/人员监督 • 集中监管。例如：英国，巴西(Filipecki et al., 2011) • 研究人员、项目和机构的许可证 • 监察人员对许可证的应用进行检查，对机构进行检查，并给出专家建议 • 道德审查委员会

  33. 研究、教育和实验动物的保护(2) • 强制性自主管理。例如： • 澳大利亚： • 没有联邦立法，但有行为规范 • 各州法律；地方委员会，包括专家及机构外人员；强制规范实施 • 土耳其(Izmirli et al., 2010)： • 法律在2004年通过，强制性伦理审查委员会——1个中央委员会，73个地方委员会 • 自主管理。例如：美国 • 总体而言: 成为国际标准

  34. 总结 • 为何在研究、教育和实验领域动物的使用如此普遍 • 研究、教育和实验动物的主要福利问题 • 3Rs原则 • 人道终结点 • 如何改善动物的福利 • 环境丰容(EE) • 社会性问题 • 疼痛管理 • 法规。例如：道德审查委员会

  35. 参考文献 Anon, (2012). Guidelines for the treatment of animals in behavioural research and teaching. Animal Behaviour, 83, 301-309. Balcombe, J. (2000). The use of animals in higher education: Problems, alternatives, and recommendations. Washington, DC: Humane Society Press. Christiansen, S. B., & Sandøe, P. (2000). Bioethics: limits to the interference with life. Animal Reproduction Science, 60-61, 15-29. Fenwick, N., Griffin, G., & Gauthier, C. (2009). The welfare of animals used in science: How the ‘Three Rs’ ethic guides improvements. Canadian Veterinary Journal, 50, 523-530. Filipecki, A. T. P., Machado, C. J. S., & Valle, S. (2011). The Brazilian legal framework on the scientific use of animals. ILAR e-Journal, 52, e8-e15. Frank, J. (2005). Technological lock-in, positive institutional feedback, and research on laboratory animals. Structural Change and Economic Dynamics, 16, 557-575. Govaere, L. J. J., de Kruif, A., & Valcke, M. (2012)/ Differential impact of unguided versus guided use of a multimedia introduction to equine obstetrics in veterinary education. Computers & Education, 58, 1076-1084. Guy, A. L., & Griffin, G. (2009). Adopting alternatives for the regulatory monitoring of shellfish for paralytic shellfish poisoning in Canada: Interface between federal regulators, science and ethics. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 54, 256-263. Hart, L. A., Wood, M. W., & Weng, H.-Y. (2005). Mainstreaming alternatives in veterinary medical education: Resource development and curricular reform. Journal of Veterinary Medical Education, 32, 473-480. Haynes, R. (2010). Animal welfare: Competing conceptions and their ethical implications. Dordrecht: Springer Verlag. Herzog, H. (2002). Ethical aspects of relationships between humans and research animals. ILAR Journal, 43, 27-32. Izmirli, S., Aldavood, S. J., Yasar, A. Phillips, C. J. C. (2010). Introducing ethical evaluation of the use of animals in experiments in the Near East. Alternatives to Laboratory Animals, 38, 331-336.

  36. 参考文献 King, L. A. (2004). Ethics and welfare of animals used in education: An overview. Animal Welfare, 13, S221-227. Kasanen, I. H. E., Sørenson, D. B., Forkman, B., & Sandøe, P. (2010). Ethics of feeding: The omnivore dilemma. Animal Welfare, 19, 37-44. Kinnison, T., Forrest, N. D., Frean, S. P., Baillie, S. (2009). Teaching bovine abdominal anatomy: Use of a Haptic simulator. Anatomical Sciences Education, 2, 280-285. Kong, Q., & Qin, C. (2010). Analysis of current laboratory animal science policies and administration in China. ILAR e-Journal, 51, e1-e10. Kues, W. A., & Niemann, H. (2011). Advances in farm animal transgenesis. Preventive Veterinary Medicine, 102, 146-156. Kyriazakis, I., & Tolkamp, B. (2011). Hunger and thirst. In M. C. Appleby, J. A. Mench, I. A. S. Olsson, & B. O. Hughes (Eds.), Animal welfare (pp. 44-63). Wallingford, UK: CABI. Leach, M. (2010). Looking in the wrong place … implications for assessing pain and distress in animals. In P. Hawkins, C. Burn, J. Hurst, O. Burman, P. Van Loo, M. Leach, M. Maconochie, N. Dennison, M. Jennings, R. Hubrecht (Eds.), Report of the 2010 RSPCA/UFAW Rodent Welfare Group meeting – the effects of husbandry on welfare and promoting good practice. Animal Technology and Welfare, 2011, 108-109. Lopes, G., & Rocha, A. (2006). Teaching bovine rectal palpation with live cows in the slaughterhouse: is it worthwhile? Reproduction of Domestic Animals, 41, 510-513. Manciocco, A., Chiarotti, F., Vitale, A., Calamandrei, G., Laviola, G., Alleva, E. (2009). The application of Russell and Burch 3R principle in rodent models of neurodegenerative disease: The case of Parkinson’s disease. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 33, 18-32. Martinsen, S., & Jukes, N. (2005). Towards a humane veterinary education. Journal of Veterinary Medical Education, 32, 454-460. Mellor, D. J., Patterson-Kane, E., & Stafford, K. (2009). The sciences of animal welfare (pp. 72-94). UFAW Animal Welfare Series. Oxford: Wiley-Blackwell. Midtlyng, P. J., Hendriksen, C., Balks, E., Bruckner, L., Elsken, L., Evensen, Ø., Fyrand, K., Guy, A., Halder, M., Hawkins, P., Kisen, G., Berit Romstad A., Salonius, K, Smith, P., Sneddon, L.U. (2011). Three Rs approaches in the production and quality control of fish vaccines. Biologicals, 39, 117-128. Nyika, A. (2009). Animal research ethics in Africa: An overview. Acta Tropica, 112S, S48-S52.

  37. 参考文献 Office International des Epizooties (OIE) (2011). Chapter 7.8: Use of animals in research and education. Office International des Epizooties Terrestrial Animal Health Code. Paris: OIE. Olsson, I. A. S., & Westlund, K. (2007). More than numbers matter: The effect of social factors on behaviour and welfare of laboratory rodents and non-human primates. Applied Animal Behaviour Science, 103, 229-254. Olsson, I. A. S., Hansen, A. K., & Sandøe, P. (2008). Animal welfare and the refinement of neuroscience research methods – a case study of Huntington’s disease models. Laboratory Animals, 42, 277-283. Patronek, G. J., & Rauch, A. (2007). Systematic review of comparative studies examining alternatives to the harmful use of animals in biomedical education. Journal of the American Veterinary Medical Association, 230, 37-43. Patterson-Kane, E. G. (2004). Enrichment of laboratory caging for rats: A review. Animal Welfare, 13, S209-214. Richmond, J. (2010). The three Rs. In R. Hubrecht & J. Kirkwood (Eds.), The UFAW handbook on the care and management of laboratory and other research animals (8th ed, pp. 5-22). Oxford: Wiley-Blackwell. Russell, W. M. S., & Burch, R. L. (1959) (reprinted 1992). The principles of humane experimental technique. Wheathampstead, UK : Universities Federation for Animal Welfare. Sandøe, P., & Christiansen, S. B. (2008). Ethics of animal use. Chichester, UK: Wiley Sherwin, C. (2004). The influences of standard laboratory cages on rodents and the validity of research data. Animal Welfare, 13, S9-15. Silva, R. N. G., Matera, J. M., & Ribeiro, A. A. C. M. (2007). New alternative methods to teach surgical techniques for veterinary medicine students despite the absence of living animals. Is that an academic paradox? Anatomy Histology Embryology, 36, 220-224. Simpson, J., & Kelly, J. P. (2011). The impact of environmental enrichment in laboratory rats: Behavioural and neurochemical aspects. Behavioural Brain Research, 222, 246-264.

  38. 参考文献 Stokes, W. S., Brown, K., Kulpa-Eddy, J., Srinivas, G., Halder, M., Draayer, H., Galvin, J., Claassen, I., Gifford, G., Woodland, R., Doelling, V., Jones, B. (2011). Improving animal welfare and reducing animal use for veterinary vaccine potency testing: State of the science and future directions. Procedia in Vaccinology, 5, 84-105. Vainio, O. (2012). Translational animal models using veterinary patients – An example of canine osteoarthritis (OA). Scandinavian Journal of Pain, 3, 84-89. World Health Organization (WHO) (2012). Health topics: Poliomyelitis. Geneva: World Health Organization. Retrieved July 15, 2012, from www.who.int/topics/poliomyelitis/en/ Young, R. J. (2003). Environmental enrichment for captive animals. Oxford: Blackwell.

  39. 有关教育和实验动物替代方案的网站 www.interniche.org www.eurca.org http://oslovet.veths.no/NORINA www.HumaneLearning.info www.pcrm.org www.navs.org/site/PageServer?pagename=index

  40. 有关3Rs原则的网站 www.nc3rs.org.uk www.frame.org.uk http://caat.jhsph.edu http://ecvam.jrc.it/index.htm http://iccvam.niehs.nih.gov www.ardf-online.org/

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