A novel approach for non-invasive monitoring and signalling of humane endpoints using infrared thermography, tested in a murine model of sepsis

Abstract

A temperatura corporal é uma ferramenta importante para inferir saúde e bem-estar animal. Contudo, a informação sobre a variação da temperatura em modelos animais de patologias humanas é limitada. Este estudo visa testar termografia de infravermelhos para acompanhar variações térmicas num modelo murino de sepsis, induzida por ligação cecal e punção (CLP), comparando-a com a leitura de um passive integrated transponder (PIT) tag. Reportamos dados de 18 murganhos fêmea C57BL/6 wildtype (WT) submetidos a uma variante severa de CLP ou cirurgia sham, bem como de uma variante menos severa em 8 murganhos, 4 knockout (KO) (2 fêmeas e 2 machos) e 4 wildtype (2 fêmeas e 2 machos). Estes dados correspondem a uma amostra parcial de um estudo maior a decorrer. Todos os animais foram monitorizados 4 vezes por dia no modelo severo e 3 vezes por dia no CLP de grau médio através da leitura de PIT tags e termografia de infravermelhos durante 10 dias após a operação, ou até atingirem o seu endpoint.Houve uma diminuição observável da temperatura média da superfície corporal (MBST) e da temperatura subcutânea (SCT) após a cirurgia, ao longo do tempo e em ambos os modelos CLP, quer para os animais que sobreviveram atingiram o endpoint. Como esperado, a MBST e SCT estão correlacionadas, embora não fortemente. As curvas de Característica de Operação do Receptor (ROC) demonstram que a SCT mais baixa (AUC = 0,65; 95% CI), a perda de peso (AUC = 0,635; 95% CI) a MBST mais baixo (AUC = 0,43; 95% CI) não parecem ser modelos suficientemente satisfatórios para prever a fases de não-recuperaçãoMBST, SCT e a percentagem de perda de peso não parecem ser marcadores fiáveis para avaliar a gravidade da doença e prever a morte no modelo CLP, embora a temperatura subcutânea demonstre algum potencial. Os dados obtidos são dados preliminares, pelo que se justifica a realização de um estudo com uma amostra maior.

Body temperature is an important tool for assessing animal health and welfare. However, there is still limited information on temperature variation in animal models of human pathologies. This study aims to assess whether infrared thermography can be used to follow body temperature variations in a mouse model of sepsis induced by cecal ligation and puncture and compare it with the readout from passive integrated transponder (PIT) tags. We report data retrieved from 18 Female C57BL/6 wildtype (WT) that underwent either severe cecal ligation and puncture or sham surgery, as well as 8 mice subjected to a less severe form of the intervention: 4 knockout (KO) mice on a C57BL/6 background (2 male and 2 female), and 4 WT mice (2 male and 2 female). These correspond to a partial sample of an ongoing larger study. All mice were monitored 4 times per day in the severe model and 3 times per day in the mid-grade CLP by reading of a thermosensitive passive integrated transponder (PIT) tag and by infrared thermography for 10 days post-surgery, or until reaching a humane endpoint.There was an observable decrease in mean body surface temperature (MBST) and subcutaneous temperature (SCT) after surgery with time in both CLP models, for both animals that survived and those reaching the humane endpoint. The surface temperature assessed by infrared thermography and subcutaneous temperature were correlated, albeit not strongly. Receiver operating characteristic curves (ROC) demonstrate that the lowest SCT (AUC = 0,65; 95% CI), weight loss (AUC = 0,635; 95% CI) the lowest MBST (AUC = 0.43; 95% CI) do not appear to be sufficiently satisfactory models to predict non-recovery stagesMBST, SCT or percentage of weight loss do not appear to be reliable markers for assessing disease severity and predicting death in the CLP model, though subcutaneous temperature shows some promise. This is quite preliminary data, so further studies with a larger sample are warranted.