Kognitive Langzeitfolgen intensivpflichtiger Erkrankungen - Automatisierung als Ansatz für tierexperimentelles Refinement

Kritische Erkrankungen können langfristige Folgen nach sich ziehen. Das Post Intensive Care Syndrome (PICS) beschreibt dabei einen Symptomkomplex aus Beeinträchtigungen physischer, psychischer und/oder kognitiver Gesundheit, der nach einer kritischen Erkrankung auftritt und nach der Akutversorgung im Krankenhaus persistiert. Betroffene sind in ihrer Alltagskompetenz, Lebensqualität und im Arbeitsleben erheblich belastet. Für den Teilbereich der kognitiven Auswirkungen zeigten wir in einer Übersichtsarbeit, dass bis zu zwei Drittel der Intensivpatientinnen und -patienten langfristig unter kognitiven Defiziten leiden. Präventions- und Therapiemöglichkeiten sind bisher kaum etabliert. Angesichts dessen besteht ein hoher Bedarf an erfolgreicher Translation, also der Übertragung präklinischer experimenteller Erkenntnisse etwa zu Pathophysiologie und Therapieansätzen in die klinische Forschung und Praxis. Diese Translation gelingt allerdings bislang nur unzureichend. Für Tierversuche als wesentlichem Teil experimenteller Forschung gelten dafür Qualitätsmängel der Tierexperimente als eine Ursache. Für den Bereich der Verhaltensstudien stellen manuelles Handling durch einen menschlichen Experimentator und Stress der Tiere ein solches Qualitätsproblem dar. Ein Lösungsansatz besteht hier in der Automatisierung der Experimente. Vor diesem Hintergrund untersuchte die vorliegende Arbeit die Vor- und Nachteile eines automatisierten im Vergleich zu einem manuellen tierexperimentellen Verhaltenstest. Dafür nutzten wir zwei Varianten des Radial Arm Mazes, eines häufig für die PICS-Forschung eingesetzten Gedächtnistests: Einen traditionellen Aufbau mit manuellem Handling und ein neu entwickeltes automatisiertes Setup, das die Tiere freiwillig betreten konnten und das keinen Futter- oder Wasserentzug erforderte. Mit einem Lipopolysaccharid (LPS)-basierten Sepsis-Model untersuchten wir 24 C57BL/6J-Mäuse auf langfristige kognitive Defizite. Dabei zeigte sich in beiden Mazes ein robustes Lernverhalten in einem Arbeitsgedächtnis-Paradigma. Gegenüber der Kontrollgruppe zeigten LPS-behandelte Tiere kognitive Defizite im automatisierten Maze während des Arbeitsgedächtnis-Paradigmas und im manuellen Maze während eines Arbeits- und Referenzgedächtnis-Paradigmas. Im automatisierten Maze konnten wir zudem das Explorationsverhalten und das Tag/Nacht-Aktivitätsmuster darstellen. Im Gesamtvergleich identifizierten wir Vor- und Nachteile beider Maze-Varianten. Das automatisierte Maze erlaubte die Testung ohne Stressfaktoren wie manuelles Handling und Futterentzug, sodass es das Tierwohl verbessert und ein Refinement im Sinne der 3R-Prinzipien darstellt. Insgesamt erwies sich die Automatisierung als sinnvolle Erweiterung der methodischen Möglichkeiten für Tierexperimente. Zukünftige Arbeiten sollten unter anderem mit anderen Krankheitsmodellen die Grundlagen für eine erfolgreiche Translation zur effektiven Behandlung u.a. von PICS-Patientinnen und -Patienten weiter verbessern.