Um die statische Streuung der Versuchsergebnisse und damit auch die Zahl der Versuchstiere zu reduzieren, die erforderlich sind, um eine wissenschaftliche Hypothese zu überprüfen, werden Tierversuche standardisiert. Das ist für die wissenschaftliche Arbeit von großer Bedeutung, denn damit wird die Aussagekraft und Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Studien erhöht. Es ist aber auch eine eindeutige Forderung des Deutschen Tierschutzgesetzes. Die Standardisierung erfolgt bei den Versuchstieren selbst – man spricht dann von sogenannten endogenen Faktoren – sowie bei den Haltungsbedingungen der Tiere, den sogenannten exogenen Faktoren. Denn auch diese können Einfluss auf die Ergebnisse von Tierversuchen nehmen.
Zu den endogenen Faktoren zählen Alter, Geschlecht, Genotyp sowie der physische Zustand und die Physiologie der Tiere. Da die gezielte genetische Veränderung von Tieren (z. B. bei den sogenannten transgenen Tieren) in der Grundlagenforschung eine immer größere Rolle spielt, ist der Genotyp der Versuchstiere von großem Belang. Die richtige Auswahl der entsprechenden Tierlinie ist dabei von besonderer Bedeutung, um den Einfluss von endogenen Faktoren auf Tierversuche kontrollieren zu können.
Zu den exogenen Faktoren zählen Haltungssysteme, Fütterung und Tränkung, Klima und Beleuchtung. Ebenso relevant ist die Besiedlung der Versuchstiere mit Mikroorganismen. In den Tierhäusern werden Klima und Beleuchtung heute automatisch gesteuert, und auch die Haltungssysteme sowie die Futter- und Flüssigkeitszufuhr und die Einstreu sind in der Regel hoch standardisiert. Das geht soweit, dass an einigen Instituten beispielsweise Fische computergesteuert gefüttert werden.
Haltungssysteme
Das Deutsche Tierschutzgesetz fordert, Tiere entsprechend ihrer Art und ihrer Bedürfnisse verhaltensgerecht unterzubringen. So sollen Versuchstiere in solchen Käfigen gehalten werden, die alle wesentlichen natürlichen Bewegungsmuster der Versuchstiere erlauben. Nachdem aus Standardisierungsgründen den Tieren viele Jahrzehnte lang nur eine reizarme Käfigumgebung angeboten wurde, wird seit mehr als 10 Jahren das Konzept des sogenannten Environmental Enrichments propagiert (s. Punkt 6). Dies soll das Ausleben wichtiger Verhaltensweisen ermöglichen. Käfige, in denen beispielsweise ein Aufrichten oder Strecken des Tierkörpers nicht möglich ist, sind tierschutzrechtlich unzulässig.
Auch an Elemente für Tierkäfige werden weitergehende Anforderungen gestellt. Dazu gehört eine gute Temperaturisolation sowie sicherheitstechnische und ergonomische Kriterien (geringes Gewicht, leicht zu wechseln, gut zu stapeln). Die Haltungssysteme müssen gut zu reinigen, zu desinfizieren bzw. zu sterilisieren sein.
Mäuse und Ratten werden üblicherweise in transparenten Kunststoffkäfigen gehalten, die mit Holz- oder Zellulosegranulat eingestreut werden. Die Einzelhaltung von Mäusen und Ratten wird grundsätzlich kritisch gesehen. Da männliche Mäuse untereinander sehr aggressiv sind, ist deren Gruppenhaltung aber problematisch. Im Gegensatz dazu weisen männliche Ratten weniger aggressives Verhalten auf, so dass deren Gruppenhaltung gut möglich ist.
Für die Haltung von Meerschweinchen und Kaninchen werden meistens Kunststoffkäfige benutzt, deren Boden durchbohrt ist und unter die jeweils eine Kotwanne oder eine Bandfolie für die Entmistung geschoben wird. Es ist sowohl Einzel- als auch Gruppenhaltung möglich. Alternativ können Kaninchen gruppenweise in Boxen gehalten werden, die direkt auf dem Boden aufgestellt werden. Während für Meerschweinchen und weibliche Kaninchen eine Gruppenhaltung empfohlen wird, ist diese für männliche Kaninchen problematisch.
Fütterung
Die Fütterung der Versuchstiere muss eine ausreichende energetische Versorgung der Tiere sicherstellen. Darüber hinaus müssen die Futtermittel so zusammengesetzt sein, dass auf keinen Fall Mangelkrankheiten bei den Versuchstieren entstehen können. Aufgrund der stark wechselnden Qualität der Ausgangsstoffe, die für die Herstellung von Futtermitteln verwendet werden, ist bei der standardisierten Herstellung der Diäten ein sehr hoher Aufwand notwendig.
In der Regel werden sogenannte Alleinfuttermittel eingesetzt. Diese sorgen für eine artgerechte Ernährung, insbesondere von Mäusen, Ratten, Hamstern und Schweinen, die zum Beispiel ausschließlich mit Alleinfuttermitteln ernährt werden können. Andere Arten stellen höhere Anforderungen an die Ernährung. So sind etwa reine Pflanzenfresser (z.B. Schafe und Ziegen) auf einen hohen Anteil strukturierter Rohfaser (vorwiegend Zellulose) in der Nahrung angewiesen (Heu und Stroh). Auch andere Ergänzungsfuttermittel sind für Pflanzenfresser von großer Bedeutung. Dazu gehören Obst und Gemüse, das sich durch einen hohen Wassergehalt auszeichnet, sowie verschiedene Getreidesorten. Alleinfuttermittel können in Mehl-, Brei-, Pelletform oder als extrudiertes (heißgepresstes) Futter verabreicht werden.
Bei der Fütterung von Versuchstieren kommen unterschiedliche Techniken zum Ansatz. Bei der sogenannten ad-libitum-Fütterung haben die Tiere jederzeit Zugang zum Futter, es wird nicht rationiert. Im Gegensatz dazu können die Versuchstiere bei der zeitbegrenzten Fütterung so viel Futter zu sich nehmen, wie sie möchten, aber nur über definierte Zeiträume. Bei beschränkter Fütterung wird die Futteraufnahme quantitativ begrenzt. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn ein Tier zu Übergewicht neigt. Dabei darf die Mengenbeschränkung auf keinen Fall zu Unterernährung oder Mangelsituationen bei den Versuchstieren führen.
Tränkung
Den Versuchstieren muss selbstverständlich jederzeit sauberes Trinkwasser zur Verfügung stehen. Da Trinkwasserentzug rasch zum Tode führen kann, wird die Trinkwasserversorgung von Versuchstieren streng kontrolliert. Durch entsprechende Maßnahmen soll die Verkeimung des Trinkwassers verhindert werden. Für Tiere ohne intaktes Immunsystem, wie zum Beispiel bestimmte Mäusestämme, ist entkeimtes Trinkwasser unbedingt erforderlich.
Die Tränkung der Versuchstiere erfolgt entweder über Flaschen (wie sie auch in der privaten Kleintierhaltung zum Einsatz kommen) oder automatische Trinksysteme. Eine Flaschentränkung wird überwiegend bei Nagetieren und Kaninchen eingesetzt – sie verhindert, dass Urin, Kot oder anderer Schmutz ins Trinkwasser gelangt. Für größere Tierarten wie Ziegen, Schafe und Schweine sind automatische Tränkanlagen vorgesehen.
Es wird Trinkwasser unterschiedlicher Qualitätsstufen eingesetzt: von demineralisiertem (frei von Mineralstoffen), über entkalktes Wasser bis hin zu üblichem Trinkwasser (Leitungswasser).
Klima
In Versuchstierhaltungen wird zwischen dem Raumklima im Allgemeinen und dem Klima in einzelnen Tierhaltungsräumen (Mikroklima) unterschieden. Raumklima und Mikroklima können in gewissen Grenzen voneinander abweichen. Das Raumklima von Tierhaltungen ist bezüglich Temperatur, Luftfeuchte und Raumluftrate standardisiert. Darüber hinaus muss das Klima in den Tierhaltungsräumen konstant gehalten werden. Da die Ergebnisse von pharmakologischen und toxikologischen Tierexperimenten stark von der Haltungstemperatur der Versuchstiere abhängen, kommt der Klimakonstanz eine große Bedeutung zu.
Der Gesetzgeber stellt folgende Klimaanforderungen an Tierhaltungsräume:
- Temperatur in den Tierhaltungsräumen
- 22-24 °C bei Mäusen, Ratten, Hamster, Gerbil (Mongolische Rennmaus) oder Meerschweinchen
- 15-21 °C bei Kaninchen, Frettchen oder Hühnern
- 10-24 °C bei Schweinen, Ziegen, Schafen, Rindern oder Pferden
- Relative Luftfeuchtigkeit
Der Wert der relativen Luftfeuchtigkeit sollte rund 55% mit einer Schwankungsbreite von 10% betragen. Der Wert sollte nicht für längere Zeit unter 40% fallen und über 70% steigen.
- Luftaustausch
Die Rate für den Luftaustausch in den Tierhaltungsräumen beträgt 15-20 Luftwechsel pro Stunde. Eine Klimaanlage sorgt für die notwendige Frischluftzufuhr. Im Gegenzug wird die verbrauchte Luft mit Gerüchen, Staub, und Schadgasen soweit wie möglich abgeführt. Spezielle Filter verhindern, dass potentiell belastende Bestandteile mit der Luft ins Freie gelangen. Auch einem Zuviel an Feuchtigkeit und Wärme lässt sich durch Luftaustausch begegnen.
- Überwachungssystem
Ein elektronisches Überwachungssystem kontrolliert die Funktion der Belüftungssysteme für die Tierhaltungsräume. Dadurch können bei einem Lüftungsausfall schnellstmöglich die notwendigen Gegenmaßnahmen eingeleitet bzw. ergriffen werden, um den Versuchstieren keinen Schaden zuzufügen.
Beleuchtung
Bei der Beleuchtung von Tierräumen sind vor allem die Lichtstärke und der Hell-Dunkel-Rhythmus die bestimmenden Größen. Um diese verändern zu können, müssen die Räume entweder fensterlos sein, was in der Praxis meistens der Fall ist, oder aber die Fenster müssen verdunkelt werden können. Der häufigste Hell-Dunkel-Rhythmus bei der Haltung von Versuchstieren besteht aus zwei Phasen, nämlich 12 Stunden Helligkeit und 12 Dunkelheit. Abweichungen davon sind eher selten. Die Zucht von Meerschweinchen und Hamstern erfordert beispielsweise aber eine längere Helligkeitsphase.
Eine Raumhelligkeit zwischen 200 und 300 Lux ist normalerweise ausreichend. Für Tierpflegearbeiten oder Kontrollen wird dieser Wert jedoch aus Gründen des Arbeitsschutzes auf 500 Lux erhöht. Bei nachtaktiven Tieren wie Mäusen, Ratten oder Hamstern kann das jedoch bereits Augenschädigungen hervorrufen und zur sogenannten phototoxischen Retinopathie führen. Das gilt erst recht für albinotische Tierstämme. Deshalb muss für solche Tiere eine Rückzugsmöglichkeit mit Dunkelzone im Käfig vorhanden sein.
Geräusche, Lärm
Die Bedeutung von Lärm als Stress- und als Störfaktor für Versuchstiere ist nicht zu unterschätzen. Um das natürliche Verhalten der Tiere nicht zu beeinträchtigen, sollten keine lauten Arbeitsvorgänge in der Tierhaltung stattfinden. Das gilt in gleichem Maße für technische Einrichtungen und Apparate, vor allem, wenn sie Ultraschallwellen aussenden (zum Beispiel Computermonitore). Denn viele Tiere, etwa Ratten und Mäuse, nehmen durchaus Frequenzen von über 20.000 Hertz wahr, die für den Menschen nicht mehr hörbar sind. Für den ungenutzten Tierraum gilt ein Grenzwert für die Lautstärke von 52 Dezibel, der durch die Geräusche der Lüftungs- und anderer technischer Anlagen nicht überschritten werden sollte. Durch die Verwendung spezieller Käfige lassen sich die Geräuschlevel im Tierraum weiter verringern.
Anreicherung der Tierumgebung („Environmental Enrichment“)
Bereits in den ersten beiden Paragraphen fordert das Tierschutzgesetz – neben anderen Punkten –, das Wohlbefinden des Tieres zu schützen und es verhaltensgerecht unterzubringen. Nicht nur unter Versuchstierkundlern gilt es als gesichert, dass die artgerechte Unterbringung maßgeblich zum Wohlbefinden des Tieres beiträgt. Daraus ergibt sich die Aufgabe, seine Umgebung mit entsprechenden Anreizen auszustatten. Diese Gestaltung der Umgebung wird als „Environmental Enrichment“ bezeichnet. Dazu gehört unter anderem, Beschäftigungsmöglichkeiten anzubieten oder soziale Kontakte zu ermöglichen. Die Gruppenhaltung ist bei sozialen Tieren ist stets der Einzelhaltung vorzuziehen (das gilt im Übrigen auch für die private Kleintierhaltung). Ist die Einzelhaltung artbedingt notwendig, sollten dennoch Möglichkeiten zur Kontaktaufnahme über optische, akustische oder Geruchssignale bestehen. Eine Einzelhaltung kann aus experimentellen Gründen jedoch notwendig sein.
Doch wie lässt sich überprüfen, ob die Gestaltung der Umgebung den Bedürfnissen der Tiere entspricht oder zumindest nahe kommt? Um diese Frage zu entscheiden, bieten sich grundsätzlich zwei Konzepte an, die auf der Stressphysiologie und auf der Verhaltensbiologie beruhen.
Beim stressphysiologischen Konzept wird die Umgebungsanreicherung daraufhin getestet, ob sie eine Stressreaktion der Tiere auslöst (oder diese reduziert). Trifft dies zu, ist von einem eingeschränkten Wohlbefinden in der getesteten Umgebung auszugehen.
Das auf der Verhaltensbiologie fußende Konzept erlaubt mehrere Möglichkeiten, die Bedingungen einer angereicherten Tierumgebung zu überprüfen. Zunächst einmal kann das Verhalten von Versuchstieren mit dem von Artgenossen aus einer „semiwild“-Umgebung verglichen werden. Zeigen die Versuchstiere im Vergleich zur „semiwild“-Kontrolle ein beeinträchtigtes Verhaltensspektrum, so weist das auf ein vermindertes Wohlbefinden hin. Dieses Defizit ist möglichst durch eine Vergrößerung der Käfigfläche oder einer veränderten Anreicherung der Umgebung zu beheben.
In einem anderen Verfahren bildet das sogenannte Wahlverhalten der Tiere die Entscheidungsgrundlage. Dabei wird registriert, welche Wahl die Tiere zwischen unterschiedlich ausgestatteten Umgebungen treffen. Umgebungen, die verstärkt gemieden werden, deuten auf ein herabgesetztes Wohlbefinden hin.
Über die Art und Weise, wie das Environmental Enrichment in der Praxis umgesetzt werden kann, gibt die Tierversuchsrichtlinie der EU von 2010 Auskunft. Sie formuliert einen Katalog von Anforderungen an die Unterbringung und die Pflege der Tiere, wie beispielsweise Gruppenhaltung sozialer Tiere (falls möglich), Einstreu- und Nestbaumaterial oder Nestboxen, außerdem Rückzugsmöglichkeiten (für Nagetiere), Holzstöckchen zum Kauen und Nagen (ebenfalls für Nagetiere).
Gesundheitskontrolle
Für die Haltung von Versuchstieren ist deren kontinuierliche Betreuung Bedingung. Die Kontrolle von Unterbringung und Pflege des Tierbestands ist zu gewährleisten. Diese Aufgabe übernehmen bevorzugt Veterinäre oder ersatzweise Personen mit den entsprechenden Fachkenntnissen. Die Tiere werden mindestens einmal, wenn nötig mehrmals am Tag von ausgebildeten Tierpflegern und Experimentatoren auf Abweichungen vom Normalverhalten, Wunden, Auswirkungen der Versuche etc. kontrolliert. Bei Auffälligkeiten werden die zuständigen Tierschutzbeauftragten, bzw. Tierärzte eingeschaltet.
Transport von Tieren
Rechtlich sind Tiertransporte in Deutschland in der Tierschutztransportverordnung geregelt. Deren Vorgaben sollen die Belastung der Tiere durch den Transport möglichst gering halten. Die Verordnung legt auch das Verfahren für Tierimporte und -exporte fest. So muss derjenige, der Versuchstiere aus Drittländern – das sind nahezu alle Länder außerhalb der EU – eine Einfuhrerlaubnis der zuständigen Behörde vorlegen. Die Einfuhr und Verwendung von geschützten Wildtieren und Primaten wird u. a. durch die Tierschutz-Versuchstierverordnung (TierschVersV) geregelt. Primaten dürfen nur in Tierversuchen verwendet werden, wenn sie Nachkommen von in Gefangenschaft gezüchteten Primaten sind oder wenn sie aus sich selbst erhaltenden Kolonien stammen, nicht aber in freier Wildbahn eingefangen wurden.
Zusätzlich haben Importeure aller Tierarten von dem Absender ein Gesundheitszeugnis für die Tiere einzuholen. Beide, Absender wie Empfänger, sind darüber hinaus verpflichtet, sich über die Modalitäten des Transports abzustimmen. Kranke oder hochträchtige Versuchstiere sind vom Transport auszuschließen. Die Transportbehältnisse müssen den Tieren ausreichend Raum bieten und es darf darin keine Verletzungsgefahr bestehen. Darin müssen sie vor belastenden Witterungseinflüssen geschützt und eine genügende Luftzufuhr garantiert sein.
Weiterführende Quellen:
Richtlinie der zum Schutz der für wissenschaftliche Zwecke verwendeten Tiere
Statistics on the number of animals used for experimental and other scientific purposes
Rechtsvorschriften zum Tierschutzgesetz
Van Zutphen LFM, Baumans V, Beynen AC (eds) (1995) Grundlagen der Versuchstierkunde, Gustav Fischer, Stuttgart, Jena, New York
Weiss J, Maeß J, Nebendahl K (eds) (2003) Haus- und Versuchstierpflege, Enke, Stuttgart
