Euthanasia in laboratory rodents : alternatives to intraperitoneal injection of sodium pentobarbital

Abstract

L'utilisation du pentobarbital de sodium (PB), injecté par voie intrapéritonéale (IP), est décrite comme une technique acceptable par les directives d'euthanasie de l'AVMA et du CCPA pour tuer les rongeurs. Cependant, de plus en plus de preuves contestent l'acceptabilité de l'IP PB. Celle-ci a été décrite comme inconsistante et il existe des données suggérant que cette technique pourrait induire de la douleur et du stress. L'objectif de cette thèse était donc de développer et d'évaluer des méthodes alternatives d'euthanasie. Au cours de l'étude pilote, nous avons développé un protocole d'injection pour les injections intrahépatiques (IH) de PB. Ensuite, nous avons testé cette injection sur des souris et des rats. Comme objectif secondaire, nous avons évalué l'utilisation de l'éthanol (ET) comme alternative au PB pour l’euthanasie des souris.

Pour les souris, quatre-vingts souris CD1 adultes (mâles et femelles- 26,8 g [23-34 g], moyenne [intervalle]) ont été assignées au hasard à 6 groupes de traitement et ont été tuées par des injections IH ou des injections IP, en utilisant soit ET ou PB. Le taux de mauvaise injection (mauvais placement du contenu de l'injection) pour les essais IH était de 93% (28/30), y compris 14% intrathoracique (4/28), le reste ayant abouti dans la cavité péritonéale telle une injection IP. Ainsi, seulement 7% (2/30) des injections ont donné lieu à une administration hépatique (selon l’évaluation d'autopsie). Les injections IH ayant abouti dans le foie ont entraîné des décès quasi instantanés. Ces données montrent que les injections IH ne sont pas réalisables chez la souris étant donné la difficulté à frapper le foie et le risque d'injections intrathoraciques. D'autre part, l'IP ET a produit des temps significativement (p = 0.010; Mann-Whitney) plus courts de l'injection à l'arrêt du rythme cardiaque (CHB) (115s [88-185] médian [intervalle]) par rapport à l'IP PB (176s [123-260]), confirmant que l'ET est une alternative viable et potentiellement supérieure à la PB.

Pour les rats, 66 injections IH et 14 injections IP ont été tentées sur des rats Sprague-Dawley mâles et femelles adultes (poids médian 371g, plage 170-730g), et ont entraîné un délai significativement plus rapide pour la perte du réflexe de redressement (LORR) (p < 0.0001, 95%CI 68 to 88s, Mann-Whitney) et temps de CHB (p < 0.0001, 95%CI 82 to 234s, Mann-Whitney) par rapport aux injections IP. Le temps médian de LORR et CHB après les injections IH était de 4s [1 to 96] et 142.5s [2 to 330] respectivement; alors que le temps médian de LORR et CHB après les injections IP était de 89.5s [73 to 110] et 275s [237 to 423], respectivement. Le taux de mauvaise injection, basé sur les évaluations d’autopsie, était plus élevé avec les injections IH qu'avec les injections IP (IH: 59%, IP: 29%); cependant, 97% des mauvaises injections IH ont tout de même produit une euthanasie réussie et rapide (LORR: 29s [1 to 96], CHB: 216s [12 to 330]. Les injections IH sont donc une alternative efficace aux injections IP pour l'euthanasie chez le rat, et présentent moins de risques d'échec des tentatives d'euthanasie.

The use of sodium pentobarbital (PB), injected intraperitoneally (IP), for killing rodents is described as an acceptable technique by the American Veterinary Medical Association (AVMA) and Canadian Council on Animal Care (CCAC) euthanasia guidelines. However, there is a growing body of evidence challenging the acceptability of IP PB. It has been described as inconsistent and there is evidence that it may induce pain and stress. The objective of this thesis was to develop and evaluate alternative methods of euthanasia. During the pilot study, an injection protocol for intrahepatic (IH) injections of PB was developed and then tested on both mice and rats. As a secondary objective, the use of ethanol (ET) was evaluated as an alternative to PB for mice. For mice, eighty adult (male and female) CD1 mice (26.8g [23-34g], mean [range]) were randomly assigned to 6 treatment groups and were killed by IH injections or IP injections, using either ET or PB. the misinjection rate (misplacement of injectate) for IH injections was 93% (28/30), including 14% intrathoracic (4/28), and the remainder were IP delivery. Only 7% (2/30) of IH attempts resulted in successful IH delivery, per necropsy evaluation. These yielded quasi-instantaneous deaths. These data show that IH injections are not feasible in mice given the difficulty in hitting the liver and the risk of intrathoracic injections. On the other hand, IP ET produced significantly (p = 0.010; Mann-Whitney) shorter time from injection to cessation of heartbeat (CHB) (115s [88-185] median [range]) compared with IP PB (176s [123-260]), confirming that ET is a viable and potentially superior alternative to PB. For rats, 66 IH injections and 14 IP injections were attempted on adult male and female Sprague-Dawley rats (median weight 371g, range 170-730g), and resulted in significantly faster time to loss of righting reflex (LORR) (p < 0.0001, 95%CI 68 to 88s, Mann-Whitney) and time to CHB (p < 0.0001, 95%CI 82 to 234s, Mann-Whitney) compared with IP injections. Time to LORR and CHB following IH injections were: LORR of 4s [1 to 96], CHB of 142.5s [2 to 330]; compared with IP injections: LORR of 89.5s [73 to 110], CHB of 275s [237 to 423). The misinjection rate was higher with IH injections than with IP injections (IH: 59%, IP: 29%); however, 97 % of IH misinjections resulted in fast and successful euthanasia (LORR: 29s [1 to 96], CHB: 216s [12 to 330]. IH injections are thus an efficacious alternative to IP injections for rat euthanasia and pose less risk of failed euthanasia attempts.