Castration pain and pain alleviation in semi-domesticated reindeer (Rangifer tarandus tarandus) | Kastraatiokipu ja kivunlievitys semidomestikoidulla porolla (Rangifer tarandus tarandus)

Approximately 2500−4000 reindeer (Rangifer tarandus tarandus) bulls are castrated annually in Finland, mostly without pain alleviation, in round-ups or winter enclosures. Pain is an important welfare issue and research on other ruminants shows that clamp castration is painful. Reindeer, as prey animals, show modest castration pain. Recognizing pain, understanding the importance of pain alleviation and having appropriate methods and motivation for providing analgesia are all critically important. According to new animal welfare legislation (693/2023), pain alleviation in painful procedures is mandatory in Finland from January 2024 onward. There has been a gap in knowledge on reindeer castration pain behaviours and on the practical means of medicating reindeer, particularly that targeting castration pain alleviation. These semidomesticated, free-ranging animals are not very used to human presence, they are easily excitable, field anesthesia is problematic and capture and prolonged restraint may cause problems, even mortality. Reindeer are prone to stress induced hyperthermia, gastric ulcers and capture myopathy. Pain alleviation in reindeer is challenging. Their wintertime metabolism can slow down by more than 50%, which may have a substantial impact on the pharmacokinetics of different drugs. Sedation and/or narcosis can cause serious side-effects in wild ruminants, especially during harsh winter conditions and hectic roundup situations. Many of the sedative drugs available, especially sedative antagonists, are not accepted for production animal use. Local anesthesia (LA) adds to handling time or handling occasions. The evidence-base is missing on the use of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) in reindeer. These drugs are now used off-label according to the cascade rules of directive EU (2019/6), extrapolating the doses from those for other ruminants. The work embodied in this thesis aims to define pain behaviours and investigate best present pain alleviation practices in reindeer castration. More specifically, the aim is 1) to investigate the wintertime pharmacokinetics of NSAID meloxicam on reindeer after intravenous (IV) and oral dosing, and 2) to investigate the effects of castration on reindeer behaviour, rectal temperature and respiratory rate during the clamp castration procedure, and determine how these are affected by handling, LA and NSAID, and 3) to investigate the effects of clamp castration on activity and daily rhythm of reindeer during the initial hours and up to three days post procedure, and how these are affected by an NSAID. The thesis presents the first ever study on the pharmacokinetics of an NSAID in reindeer: the plasma meloxicam concentrations measured after both IV and oral administration were within the therapeutic concentration of meloxicam as determined for other species, providing analgesia for up to 2-3 days (I). An ethogram, a description of pain behaviours during clamp castration in reindeer, was created. Reindeer express castration pain by contracting their abdominal muscles and closing their nostrils (i.e. holding breath), and showing locomotory patterns that might indicate pain-induced change in their activity rhythm in the first days following the procedure. LA with a 5-minute effect time failed to reduce the pain expression behaviours, while the longer handling time waiting for the LA effect caused problems with capture and restraint stress, that is, signs of intimidating hyperthermia (II). NSAID meloxicam does not ease the immediate pain during clamp castration, but it is beneficial for castrated reindeer, changing postoperative activity patterns in a way that suggests pain alleviation during the first 2-3 days following clamp castration (III). Further research is needed, with more sensitive measures of pain related to castration, and the effective means of pain alleviation, or scientific innovations or practices of avoiding painful procedures completely. Future experiments are also needed on the efficacy of meloxicam, evaluating the appropriate dosage and adequacy of analgesia after various dosing routes and to explore protein-binding, tolerance and toxicity.

POROJEN KASTRAATIOKIPU JA KIVUNLIEVITYS Suomessa on kastroitu pihdein ilman kivunlievitystä vuosittain noin 2 500–4 000 poroa. Uusi eläinten hyvinvointilaki kuitenkin edellyttää, että kivuliaissa toimenpiteissä käytetään kipulääkitystä. Kastraatio on kivulias toimenpide ja kivun ilmeneminen monilla muilla märehtijöillä tunnetaan, mutta porojen kastraatiokipuun liittyviä käyttäytymispiirteitä ja käytännön kivunlievitysmenetelmiä ei ole tutkittu. Nämä puolikesyt, luonnossa vapaana laiduntavat eläimet eivät ole tottuneita ihmisen läsnäoloon, ne kiihtyvät helposti, kenttäanestesia on ongelmallista ja kiinniotto ja käsittely voivat aiheuttaa ongelmia, jopa kuolemia. Porot ovat alttiita stressin aiheuttamalle ruumiinlämmön voimakkaalle kohoamiselle, mahahaavoille ja kiinnipitolihasrappeumalle. Kivunlievitys poroilla on haastavaa. Niiden talviaikainen aineenvaihdunta voi hidastua yli 50 %, millä on vaikutuksia lääkkeiden farmakokinetiikkaan. Rauhoitus ja/tai narkoosi voivat aiheuttaa vakavia haittavaikutuksia poroilla, erityisesti talviolosuhteissa ja poroerotustilanteissa. Monet käytettävissä olevista rauhoittavista lääkkeistä eivät ole sallittuja tuotantoeläimille, eivät myöskään rauhoitteen vaikutuksia kumoavat herätteet. Paikallispuudutus lisää käsittelyaikaa tai porojen käsittelykertoja. Tieteellistä näyttöä tulehduskipulääkkeiden käytöstä poroilla ei ole. Näitä lääkkeitä käytetään jo nyt EU kaskadisääntöjen perusteella, ja annokset sovelletaan muilta märehtijöiltä. Lääkeaineiden vaikutuksissa ja sopivissa annostuksissa on kuitenkin merkittäviä eroja lajien välillä. Väitöskirjatutkimuksessa selvitettiin tulehduskipulääke meloksikaamin farmakokinetiikkaa talviaikaan poroilla ja meloksikaamin vaikutusta kastroitujen porojen käyttäytymiseen luonnossa. Lisäksi määritettiin porojen kastraationaikaista kipukäyttäytymistä sekä puudutteen, meloksikaamin ja kiinnipitoajan vaikutuksia käyttäytymiseen ja ruumiinlämpöön. Tutkimus on ensimmäinen tulehduskipulääkkeen farmakokinetiikasta poroilla. Suun kautta annettu meloksikaami imeytyy poroon hyvin, mikä tekee siitä käyttökelpoisen porojen kipulääkkeen kenttäolosuhteisiin. Meloksikaami auttaa porojen kastraation jälkikivun hallinnassa kahdesta kolmeen päivän ajan vähentäen kastroitujen porojen levottomuutta. Poro ilmentää välitöntä kastraatiotoimenpiteen aikaista kipua saaliseläimelle ominaiseen tapaan niukasti, hengityksen pidättämisellä ja vatsalihasten jännittämisellä. Puudutuksen vaatima pidempi kiinnipitoaika nosti poron lämpötilan nopeasti vaaralliselle tasolle, eikä puudutus poistanut olennaisesti kipukäyttäytymistä viiden minuutin odotusajalla. Lisätutkimuksia tarvitaan porolla kastraatiokivun herkemmästä mittaamisesta sekä tehokkaista kivunlievityskeinoista tai tieteellisistä innovaatioista, joilla voidaan kokonaan välttää kivulias toimenpide. Myös meloksikaamin tehokkuutta, oikeaa annostusta ja antoreittejä sekä proteiineihin sitoutumista ja haittavaikutuksia on tutkittava lisää.