猪痛觉的行为学评价研究进展

张 亮，邱进杰，郭宗义，涂 志，范治连

（重庆市畜牧科学院，重庆 402460）

人类以及脊椎动物在感受疼痛相关的神经解剖学上具有类似的结构，比如疼痛感受器、感受伤害通路以及与此过程相关的中枢神经系统。科学家通过定量感觉试验来测试动物对于不同刺激强度下动物对疼痛的反应，结果表明动物有能力感受损害性刺激且其反应也比较直接。逃避或躲避损害刺激是动物最基本的生理反应，即使较低等的生物如阿米巴虫也会出现类似反应。证明动物具有认知疼痛是一种不愉快或有害经历的这种能力是相当困难的。尽管如此，许多动物表现出复杂的行为和生理反应，这些与人类疼痛表现相似，并且可以被镇痛药缓解［1］。

任何评价疼痛的方法都必须是主体本身对疼痛的经历有主动的认识，在人类上的这种认识通常有3方面的概念性组成部分，包括感觉的可辨识性、情感上的可激发性和认知的可评价性。目前人类的几乎所有疼痛都符合以上3个属性。动物对疼痛的感觉同样是在受到伤害性刺激后的一种生理反应。情感上的可激发性是疼痛的一种损害反应或不愉快反应，而疼痛的可认知性是动物对疼痛本身的一种担心或恐惧。最近的研究表明可以从动物的行为模式中分辨出由感情激发的疼痛［2］，但有关动物本身对疼痛的认知部分仍然有争议。

随着民众对于动物福利问题关注的增多，如何在养殖过程中改善诸如疼痛等问题是研究者需要考虑的。最近许多研究都开始关注猪在养殖过程中痛觉的测定以及在管理过程中减少疼痛发生的方法［3-5］。疼痛是主观并且带有个人感情色彩的，试图客观地检测或评价动物的疼痛是一种挑战。口头的自我表述在人类中是评价疼痛的黄金标准，但对于口头表述能力丧失的动物而言，通过更为客观的方式来评价其疼痛更为重要。目前在动物中还没有直接测定体感疼痛的方法，只能通过其他的检测结果进行推断。对于猪只的疼痛评价仍然没有“金标准”，因此必须加大对疼痛评估方法和指标的研究。

1 猪疼痛的来源

1.1 养猪管理实践

在养殖场中猪都会经历一些痛苦的管理程序，例如剪牙、断尾、去势、打耳标等，以及注射补铁剂、疫苗和药物等［6］。这些频繁使用的管理程序为我们提供了研究急性和慢性疼痛反应以及如何减轻疼痛的机会。断尾通常是使用剪刀、烙铁、刀等直接将尾部剪断，对仔猪进行断尾，可避免因仔猪咬尾所造成的损伤以及疾病的发生。对公猪进行阉割不仅可减少性成熟时的不良性行为，还能消除胴体中的膻味；仔猪阉割手术不仅需在阴囊处切口，而且会对睾丸周围结缔组织和精索实施钝性分离，而整个过程通常没有麻醉药，猪只往往疼痛难忍。剪牙是将仔猪的犬牙削平，一方面减少同窝仔猪争斗时相互咬伤，另一方面也可避免其吃奶时咬伤母猪乳头。剪牙、断尾、去势、打耳标等程序都是方便管理所采取的措施，但不可避免地对猪只的皮肤和组织造成损伤，甚至可能导致伤口感染和持续的痛苦［7］。

1.2 跛行

跛行是疼痛的重要来源之一，可由营养不良、伤口感染或其他感染性疾病引起，商品猪场母猪的发病率在10%～20%之间，仔猪及保育猪发病率为20%～30%［8］。在一次福利评估调查中，杜绝猪只跛行引起的疼痛被列为猪最重要的福利指标。目前生猪养殖过程中因跛行引起的经济损失已成全球关注的问题，趾蹄疾病引起跛行使得后备或经产母猪早期淘汰，保育猪只因趾蹄问题引起跛行使得兽医治疗费用增加，而且育肥猪只的跛行会造成屠体等级降低等［9］。

1.3 疾病

在猪只疾病中，乳腺炎和脑膜炎引起的疼痛程度较高，疼痛评分分别为7.5和7.3［10］。相比之下，呼吸道疾病为5.1分，胃肠道疾病为4.5～5.6分［11］。引起疾病的因素很多，如天气变化、卫生条件差或者不科学的圈舍设计，也不排除遗传的因素。要改善某些疾病对于猪只的影响，首先需要了解某些疾病在某个区域的流行情况。丹麦一项针对商品猪场腹泻和肠道病原体水平的调查［12］，通过疾病临床症状的观察提供肠道疾病的预测指标，这仅能为某一类型疾病的减少起到作用，而对于该疾病本身过程中疼痛的改善并无效果。屠宰场的疾病发生数据是用于估计疾病流行性的一种可行方法［13］。由于规模化猪场的集约化养殖，猪个体在猪群内紧密接触使得一种或几种疾病在群体内快速传播，这是现代肉猪生产不可避免的特征［14］。 因此在高密度下养殖使得某些传染性较强的疾病成为引起猪只疼痛最大的来源之一。

1.4 受伤

刚混群的猪只进行打斗、撕咬都会引起受伤。肌肉撕裂和骨折等严重的损害会引起猪只较大的痛苦，其中骨折的的疼痛评分为8.8～9.5分［11］。其他伤害包括仔猪咬伤母猪的乳头、擦伤和外阴损伤，而耳朵、侧腹和尾巴的咬伤在养殖密度较大的情况下较为常见。肩部痈肿在母猪中很常见，疼痛评分为5.6分，被认为是中度痛苦程度［11］。各种问题造成的皮肤损伤、肌肉损伤是养猪生产过程中最为常见的临床症状，是病毒细菌感染的重要途径，也是疼痛产生的重要来源。

2 猪疼痛的行为学评价

由于动物疼痛评估没有“金标准”，因此对评价指标和试验方法有效性的验证最为重要。行为和生理过程中被定义为猪的疼痛反应必须满足以下条件：（1）观察在实验环境中个体在发生疼痛之前、期间和之后的行为事件；（2）将被认为是疼痛的个体与对照个体进行比较并有可量化的结果；（3）观察个体在使用不同剂量镇痛药后疼痛指标是否有变化。通过以上测试的疼痛评价方法将被认为有效。

2.1 与疼痛有关的行为

由疼痛引发的的行为会随着痛苦程度的加深，其出现的频率会增加，这在许多研究猪痛苦事件和行为学的观察中已经被证实［15-16］。对正常组与疼痛组猪只进行观察比较后发现，疼痛组猪只在注射镇痛药后其疼痛行为发生频率显著减少［17］。

Wemelsfelder等对4周龄仔猪阉割后的行为进行观察，发现其主要的行为包括全身颤抖、腿部抖动、腿部滑动（坐姿向后滑动后腿）和尾部抖动等［18］。Noonan等对剪齿后仔猪的行为进行观察发现，其主要出现牙关咬紧、头部摇动等行为［19］。也有研究对断尾后仔猪的行为进行观察，发现仔猪出现尾部摇摆的频率显著增加［20-21］。此外，母猪肩部的摩擦行为与肩部痈肿的发生有关［22］。以上行为通常被认为是自发性的疼痛行为，与疼痛发生有着直接关系。

在仔猪阉割前对仔猪进行局部麻醉或全身麻醉，能够短期缓解疼痛，但麻醉药作用结束后依然会出现疼痛［23］。研究表明，在仔猪阉割前注射非甾体类抗炎药美洛昔康，可减少因疼痛引发的颤抖、僵直、腿部痉挛等行为［24］。

最近有研究使用压力垫测量猪只腿部运动和承重的变化，并且将这种压力板-运动捕捉系统和猪步态动力学数据作为猪只跛行的客观指标。猪只跛行不仅会引起体重不对称分布，也会使得步进缩短和频率增加，这些都是猪只为了适应疼痛所作出的行为改变［25-26］。通过使用阿片类镇痛药丁丙诺啡能减少跛行猪只步态的不对称性［27］，而美洛昔康则能提高自发性跛足猪只的纵向平衡性［28］。在通过注射药物诱导猪只发生跛足的动物模型中，在注射美洛昔康和氟尼辛7 d内都能够改善其运动和腿部承重的能力［29］。Whalin等［30］使用化学诱导滑膜炎母猪模型并对跛行持续进行行为观察，使用氟尼西汀葡甲胺和美洛昔康对其进行治疗，评估其站立、坐姿以及躺卧等行为，虽然两种药物都能够显著提高母猪的站立时间，但美洛昔康对母猪跛行的疼痛缓解则更为有效。

2.2 缓解疼痛的行为

目前缓解疼痛的行为已经开始作为衡量疼痛的一种手段在手术前和手术后进行记录，通过全身麻醉或局部麻醉的个体其出现缓解疼痛行为的频率显著减少。这些缓解疼痛的行为按期发生频率、持续时间以及行为强度在仔猪被阉割后被详细记录，在仔猪经过麻醉后这些行为都会明显减少［31］。仔猪阉割、断尾、剪牙等操作程序，因方法或操作人员不同其经历痛苦的时间也有所差异，这些因素都会影响到对其疼痛的评估。但通过局部麻醉的方法都能短暂地减轻仔猪的痛苦和减少仔猪逃避痛苦的行为［32］。

2.3 猪只体位的变化

在猪只痛苦事件发生前、中、后观察记录其体位的变化，发现麻醉/镇痛组与对照组之间有较大差异［33-34］。断尾的仔猪在断尾后坐着的时间显著多于没有进行断尾的仔猪，因为这个姿势可以保护伤口和缓解疼痛［20］。仔猪阉割后1 d内匍匐趴卧的时间较没有进行阉割的仔猪长［18］，阉割后的仔猪出现四肢匐地、采取脚尖行走等姿势和行为来缓解疼痛［35］。

猪只不同姿势行为持续的时间和变换的频率被用于评估母猪产后［36-37］、肩部痈肿［22］和跛行［38］的疼痛。分娩前母猪注射纳洛酮（阿片样物质拮抗剂）增加了母猪的站立姿势、腹部卧地和其他围产期母猪的姿势变化，表明内源性阿片样物质能够减少子宫阵缩的疼痛，这些可通过母猪的姿势变化频率表现出来［39］。某种姿势持续的时间以及变化姿势的频率被用来评价母猪分娩前后镇痛剂的使用效果，研究表明使用布托芬［40］和酮洛芬对母猪分娩前后的姿势和行为有显著影响，说明具有缓解疼痛的作用。

自然发生跛行的母猪使用美洛昔康，与对照组相比，其采食后能够显著增加站立时间［28］。在母猪关节囊内注射化学药物引起跛行后其躺卧时间显著增加［33］。在使用美洛昔康后能够显著增加猪只站立时间，一方面说明跛行产生的疼痛对猪只行为的影响，另一方面也说明在使用药物缓解疼痛后其行为同样会相应改变［38］。

2.4 疼痛正常行为的变化

通过观察记录痛苦事件发生前后、给予镇痛药和停止镇痛药后的动物行为［41-42］，能发现各种行为姿势时间、姿势发生频率等变化。 研究表明，在断尾和阉割后3 d内仔猪会出现离群、躲避群体接触的行为［34］，而且在母猪乳房附近的活动以及按摩乳房的时间减少［22］。

疼痛使得猪只的采食行为减少。研究表明，对7～8周龄仔猪进行阉割后，其采食量和饮水行为都显著减少。产后使用美洛昔康的母猪与分娩后使用生理盐水安慰剂的母猪在采食量上并没有显著差异，但在哺乳期间给予酮洛芬的母猪其发生拒食的时间与注射生理盐水安慰剂的母猪相比显著减少［43］。在许多研究中美洛昔康被用于缓解猪跛行［44］、母猪乳腺炎［45］、分娩前后等的疼痛，与对照组相比，其缓解疼痛的行为和采食量都有显著差异。

疼痛发生的过程影响了正常的互动行为，因此疼痛评价的行为还包括具有社交性的侵略行为，如轻微的打斗、撕咬以及舔舐等。去势后0～15 min的仔猪会花更长的时间找到料槽，而阉割后注射美洛昔康的仔猪与对照组没有显著差异［46］。

2.5 行为评分

在对动物疼痛进行评价的研究中经常会对猪只指定的和未指定的行为进行评估，通常包括行为的频率、程度以及持续时间等。评分系统包括视觉模拟表，通常采用10分制或5分制作为评估其行为程度的描述性尺度（如轻度、中度和重度），不同行为参数得分的总和作为其行为程度的评价。“综合行为评分”法中，综合得分为猪只呕吐、震颤、尾部运动和自我隔离等分数的总和［24］。对喉头移植后的小型猪每天进行2次触诊，对其行为和运动能力进行评分（0～10分）可判断其疼痛程度［47］。

在生物医学研究方面已经开始对手术猪只使用疼痛评分的方法来优化术后护理和评估不同治疗方法差异。对断尾和假断尾仔猪的行为进行观察，并使用The Observer®XT软件对其行为进行分析，最后对其不同的行为方式组合进行 比较［48］。这种通过录像的方式设置对照后，将动物不同的行为方式进行区分，再综合分析得出结论的方法被认为是疼痛评价中较好的方式。

评分方法也被用来评估跛行猪只的疼痛表现［49］，通过对疼痛程度的描述来进行评分评级［50］。临床中对猪只跛足和使用美洛昔康、酮洛芬等药物后的步行姿势进行评分，可以评估药物在缓解疼痛上的疗效。由于动物步态变化不一定是由疼痛引起，也可能是平衡神经受损或生物力学异常造成的，因此这种方法必须有足够数量且正常对照组才能保证其结果的可靠性。

2.6 定量感官测试

伤害感受被定义为“神经突触受到有害刺激后的程序化反应”，是一种当伤害刺激超过神经感受阈值后可以被量化的反应。但目前这种定量感官测试只能通过测量动物受到有害物质刺激所引起痛苦的阈值来估计其感受痛苦的程度，包括对猪的伤害或疾病。Jarvis等［51］使用二氧化碳红外线激光对妊娠期和分娩期间的16头母猪皮肤的8个部位进行刺激，直到身体出现疼痛反应（如尾部轻弹、腿部动作或肌肉抽动）来确定其引起疼痛的阈值。Herskin等［52］也使用二氧化碳激光束对青年母猪后腿上跖骨的尾部和肩部区域皮肤进行刺激，并观察其行为变化来评估其受到的刺激伤害。

机械刺激被应用于猪只伤害疼痛感受阈值的测定。Herskin等［53］对后备母猪后肢使用电子触痛仪，通过机械刺激母猪不同部位来获得其疼痛阈值，并且将这些不同的阈值响应行为及腿部运动分为4个类别。有研究使用电子触痛仪对仔猪尾部和母猪后肢机械刺激后疼痛的阈值进行观测。两种方法应用于调查仔猪剪尾时和母猪产前发生阵缩时伤害感受阈值的变化。结果表明，母猪分娩前阵缩可以引起伤害感受反应的长期改变，表现为对有害的机械、冷刺激的敏感性降低。而对于断尾仔猪的疼痛感受影响不大，但这种伤害会增加其被病原感染的机会［54］。

在对猪只跛行的研究中使用创伤性疼痛的方法来评估猪只伤害性感受阈值变化，结果表明，跛脚的猪只其压力刺激和热刺激感受伤害的阈值与正常猪相比显著降低，相同的评估方法也用于评估止疼药疗效的研究。由于猪与人类具有高度同源性，因此伤害性疼痛反应试验在猪上进行更为适合，特别是对于皮肤炎症疼痛的评估。比如在皮肤炎症疼痛模型研究中已经使用了注射辣椒素和UV-B辐射猪只的方法对机械和热痛觉的敏感性进行检测［55-56］。目前最经典的机械性伤害导致疼痛的研究，是对手术前后猪只疼痛感受进行量化，并且使用不同的镇痛药进行疗效评估［57-58］。

2.7 猪疼痛行为评估总结

对猪疼痛行为学相关研究文献分类见表1：用于评估猪疼痛的方法及其疼痛指标；4步法确定与疼痛的关系：（1）在痛苦事件之前、期间和之后研究的个体；（2）比较认为是疼痛的个体作为对照；（3）观察有无止痛或麻醉的个体；（4）随着疼痛程度的增加，观察行为有无出现；对使用这些方法的研究进行计数；对研究方法的有效性、特异性、可靠性以及优缺点进行描述。

表1 猪疼痛行为学相关研究文献分类Table 1 Classification of research literature related to pig pain behavior

3 结语

有效评估疼痛的方法应符合基于医学共识的标准，并且达到有效性、可靠性和准确性3方面要求。有效性测试可确保疼痛评估装备是测量疼痛而不是以焦虑、恐惧以及其他疾病引发的行为作为标准。可靠性测试对评估设备的重复性进行检测，使其不受观察者偏见影响。而疼痛评价的准确性需要设备对疼痛的线性变化具有敏感性，能够对疼痛程度有量化的指标。

理想的疼痛评估法应能得到很好的验证，它会正确区分动物的疼痛和因其他原因造成的不适。与使用安慰剂的动物相比，使用镇痛药的动物疼痛表现会减少或消失，并且也会出现剂量依赖的情况。此外，动物对疼痛的表现也会随着程度的加深而呈线性变化而不会出现高限效益。与其他的非福利状态（如恐惧、不适应、免疫抑制、行动不便或其他疾病行为）相比，动物对疼痛的表现有特殊性。从管理的角度，临床上能够使用的评价方法应该具备便宜、无创、获取及时并且能够重复等特性。理想的疼痛评估方法能够评估动物对疼痛的感觉和情感反应，而不是仅仅是量化伤害性刺激。

在前述有关猪疼痛行为的研究，我们认为与疼痛有密切联系的自发性行为被认为是比较可靠的指标。而那些姿势、姿势变化、社交行为变化等指标则被认为与疼痛的关系较弱。尽管自发性行为也受到地板、温度等环境影响，但在多数研究中依然表现出与疼痛发生保持较高的相关性。在对自发性行为进行观察时也应该对观察者进行培训，因为在行为认定时不同观察者的标准会有差异。由于某些疾病会导致某些功能的丧失，无论是否发生疼痛都会发生行为的改变，因此需要观察者仔细区分。在建立自发性行为与某种疼痛相关试验的初期，实验者会在辨别和量化这些行为上耗费大量的时间与精力。尽管目前观察和判定猪只行为的方法各有不同，但完善和规范这些评估方法依然有较高的潜在应用价值。在动物发生疼痛前提供有效的治疗方案、计算改善福利的投入和产出、测试新型镇痛药物的功效都是重要的动物福利研究方向。

在最近对养猪从业者和兽医的调查中，多数受访者并不同意“人类对猪的痛苦并不敏感”的说法。我们需要对养猪过程中猪只不同的疼痛类型进行评估，以采取不同方法和策略减轻痛苦，并权衡成本与福利改善后产品质量的经济价值。建立更有效便捷的猪只疼痛评估方法是改善养殖过程猪只福利的重要方面，需要更多的研究者不断改进与创新。