屏障內(nèi)獨(dú)立通風(fēng)籠與敞口籠飼養(yǎng)雄性Balb/c小鼠的比較

梁春南，劉 巍，張 瀟，趙明海，鄒巖柏，賀爭鳴

(中國食品藥品檢定研究院，北京 100050)

研究報(bào)告

屏障內(nèi)獨(dú)立通風(fēng)籠與敞口籠飼養(yǎng)雄性Balb/c小鼠的比較

梁春南，劉 巍，張 瀟，趙明海，鄒巖柏，賀爭鳴

(中國食品藥品檢定研究院，北京 100050)

目的 采用獨(dú)立通風(fēng)籠(individually ventilated cage, IVC)飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)小鼠，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和背景數(shù)據(jù)。方法 80只5周齡SPF級(jí)雄性Balb/c小鼠，在屏障內(nèi)同室分別飼養(yǎng)在換氣參數(shù)為70、50和30次/h的IVC系統(tǒng)及敞口籠內(nèi)8周，各設(shè)置5只/籠和10只/籠2種飼養(yǎng)密度；每周逐只稱重、第8周進(jìn)行大體剖檢，主要臟器稱重；以Excel軟件繪制體重曲線，以SPSS軟件統(tǒng)計(jì)各飼養(yǎng)組兩兩間差異。結(jié)果 ① 5只/籠飼養(yǎng)的動(dòng)物體重曲線優(yōu)于10只/籠；②與設(shè)置為30和70次/h換氣的IVC相比，無論是5只/籠或10只/籠飼養(yǎng)，換氣50次/h的IVC飼養(yǎng)動(dòng)物體重曲線平滑度及趨勢均更加接近5只/籠傳統(tǒng)敞口飼養(yǎng)；③組間體重未因飼養(yǎng)設(shè)施或密度因素造成顯著差異(P>0.05)；④IVC在30次/h換氣5只/籠飼養(yǎng)比敞口10只/籠飼養(yǎng)時(shí)的肝臟系數(shù)顯著高(P<0.05)，該參數(shù)的其它組間、及其它臟器系數(shù)值均未見組間差異顯著(P>0.05)。結(jié)論 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推薦該型號(hào)IVC換氣次數(shù)設(shè)置為50次/h，飼養(yǎng)Balb/c小鼠密度5只/籠為佳。

獨(dú)立通風(fēng)籠(IVC)；敞口籠；體重曲線；臟器系數(shù)

自1960年代開發(fā)出強(qiáng)制通風(fēng)的獨(dú)立通風(fēng)籠(individually ventilated cages, IVC)系統(tǒng)以來，其世界范圍的應(yīng)用已有50年的歷史[1,2],文獻(xiàn)報(bào)道我國最早于1997年將IVC引入國內(nèi)[3]，至今推廣使用接近20年。IVC的使用能減少嚙齒類傳染病傳播[1,4]、提高飼養(yǎng)間籠具密度、降低飼養(yǎng)間過敏原濃度和減少氣味，并能維持籠內(nèi)相對(duì)低的氨濃度和相對(duì)干燥的環(huán)境，作為屏障設(shè)施的替代而獲得越來越大范圍推廣使用[5-14]。在食品藥品檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)中，由于動(dòng)物使用量大，實(shí)驗(yàn)批次多，很難通過實(shí)驗(yàn)室物理區(qū)隔或者通過SOP管理將不同批次或來源的動(dòng)物隔離飼養(yǎng)，而IVC為此提供了可能?？紤]到本單位遷建新址的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室中將全面采用IVC?；\盒內(nèi)的換氣次數(shù)及飼養(yǎng)密度會(huì)改變籠盒內(nèi)微環(huán)境，可能會(huì)造成動(dòng)物福利、甚至對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響[13-19]。為了驗(yàn)證IVC系統(tǒng)使用穩(wěn)定性，對(duì)不同飼養(yǎng)密度和換氣次數(shù)條件下的小鼠飼育開展比較研究，以積累經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)環(huán)境

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：80只5周齡SPF級(jí)雄性Balb/c小鼠，來源于中國食品藥品檢定研究院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源研究所實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)供應(yīng)室(生產(chǎn)許可證編號(hào)為SCXK(京)2009-0017)。

1.1.2 飼料、墊料及飲水：60Co滅菌全價(jià)顆粒飼料，購自北京科澳協(xié)力飼料有限公司，自由采食，生產(chǎn)許可證號(hào)SCXK(京)2009-0012；玉米芯墊料，經(jīng)高壓滅菌后使用，每周更換1次；反滲透軟化水加HCL調(diào)節(jié)pH值至2.5～2.8后供動(dòng)物自由飲用。1.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)施：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)樓屏障設(shè)施(SYXK(京)2011-0008)，溫度范圍：(23±2)℃，相對(duì)濕度范圍40%～70%，全新風(fēng)高效過濾，換氣次數(shù)>15次/h。1.2 儀器及設(shè)備

MP1100電子天平：(精確到0.01g，上海第二天平廠制造)，用于入室體重及臟器稱量。YP100001電子天平：(精確到0.01g，上海躍平制造)，用于除入室體重以外體重稱量。IVC系統(tǒng)：用于本實(shí)驗(yàn)研究的3臺(tái)IVC為室內(nèi)取風(fēng)，排風(fēng)接入夾層排風(fēng)管道，參數(shù)設(shè)置見“室內(nèi)取實(shí)驗(yàn)處理設(shè)置”；飼養(yǎng)籠盒：傳統(tǒng)敞口飼養(yǎng)盒大小規(guī)格長×寬×高=30.0cm×18.0 cm×13.0 cm，IVC籠盒大小規(guī)格長×寬×高=38.7 cm ×17.8 cm ×13.6cm。

1.3 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

1.3.1 實(shí)驗(yàn)處理設(shè)置：同室內(nèi)安裝同一廠家3臺(tái)相同型號(hào)小鼠IVC，在正壓狀態(tài)下分別設(shè)置換氣次數(shù)為70、50、30次/h(以進(jìn)風(fēng)量計(jì)算,實(shí)際測得值分別為69、45、26次/h)，對(duì)比同室傳統(tǒng)敞口籠養(yǎng)，各設(shè)置5只/籠和10只/籠2個(gè)密度分組飼養(yǎng)，共設(shè)置8個(gè)處理組。

1.3.2 動(dòng)物分組：80只雄性Balb/c小鼠在入室當(dāng)日逐只稱重，并隨機(jī)分為8組，以SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析各組平均體重組間差異無顯著性(p>0.05)，分組設(shè)置見表1,分組體重見表2。

表1 實(shí)驗(yàn)分組Tab.1 Design of experiment

注：組標(biāo)識(shí)中，后2位數(shù)字代表每籠飼養(yǎng)動(dòng)物只數(shù),IVC+首位數(shù)字代表IVC的參數(shù)設(shè)置差異，OTC=敞口飼養(yǎng)。Note. Within the group names, the last two numbers mean the stocking density (N/cage), IVC add one number mean that the group animals were housed in IVCs with different parameters setting, OTC means housing in open-top cages.

1.3.3 動(dòng)物標(biāo)記：以黑色油性記號(hào)筆在鼠尾上劃線標(biāo)記，每周確認(rèn)并重畫加重，確保在體重稱量時(shí)不發(fā)生遺漏或重復(fù)稱重。

1.3.4 大體解剖及臟器分離：飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)第8周，禁食隔夜的小鼠在體重稱量后，CO2麻醉后解剖，摘取主要臟器包括心、肝、脾、肺、腎、腦、睪丸、附睪，剔除附著在臟器上的脂肪。

1.3.5 數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)分析：在每周相同時(shí)間逐只稱體重并記錄，其中第8周體重在禁食隔夜后稱量獲得；第8周剖檢后逐只分別稱臟器重，其中腎、睪丸、附睪左右成對(duì)稱重，并記錄；以Excel軟件進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的錄入、早期處理(包括每只動(dòng)物各器官的臟器系數(shù))及體重曲線繪制，以SPSS統(tǒng)計(jì)軟件用于對(duì)比分析相關(guān)參數(shù)的組間差異性比較。

2 結(jié)果

2.1 根據(jù)以敞口05作為參照，飼養(yǎng)7周的體重曲線比較 見(圖1～7)

圖1 OTC10與OTC05組體重曲線Fig.1 Growth curves of group OTC10 and OTC05

圖2 IVC110與OTC05組體重曲線Fig.2 Growth curves of group IVC110 and OTC05

圖3 IVC210與OTC05組體重曲線Fig.3 Growth curves of group IVC210 and OTC05

圖4 IVC310與OTC05組體重曲線Fig.4 Growth curves of group IVC310 and OTC05

圖5 IVC105與OTC05組體重曲線Fig.5 Growth curves of group IVC105 and OTC05

根據(jù)圖1～7：①分別以5只/籠和10只/籠飼養(yǎng)在傳統(tǒng)敞口籠中，體重曲線在第2周時(shí)發(fā)生分化，2周之后10只每籠飼養(yǎng)的小鼠發(fā)生滯長，5只每籠飼養(yǎng)優(yōu)于10只/籠飼養(yǎng)。②以傳統(tǒng)敞口籠飼養(yǎng)5只/籠的體重曲線作為參考曲線，IVC中5只/籠飼養(yǎng)的體重曲線與參考曲線的重合性明顯高于10只/籠飼養(yǎng)密度；③IVC2(換氣50次/h)飼養(yǎng)小鼠的體重曲線平滑度接近參考曲線，優(yōu)于其它設(shè)置的IVC及10只/籠敞口飼養(yǎng)。

圖6 IVC205與OTC05組體重曲線Fig.6 Growth curves of group IVC205 and OTC05

圖7 IVC305與OTC05組體重曲線Fig.7 Growth curves of group IVC305 and OTC05

注：組標(biāo)識(shí)中，后2位數(shù)字代表每籠飼養(yǎng)動(dòng)物只數(shù),IVC+首位數(shù)字代表IVC的參數(shù)設(shè)置差異， OTC=敞口飼養(yǎng)。

Note. Within the group names, the last two numbers mean the stocking density (N/cage), IVC add one number mean that the group animals were housed in IVCs with different parameters setting, OTC means housing in open-top cages.

2.2 各組體重平均值比較(SPSS)，見表2

表2數(shù)據(jù)顯示：除第1周體重均值在多對(duì)組間出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)外，其它時(shí)期(包括入室日)各組體重均值未見組間顯著差異(P>0.05)；

2.3 第8周各組臟器系數(shù)平均值比較(SPSS)結(jié)果 見表3。

表3數(shù)據(jù)顯示：除OTC10組與IVC305組的肝臟系數(shù)存在顯著差異(P<0.05，前者小于后者)外，該參數(shù)的其它組間、及其它臟器系數(shù)值均未見組間顯著差異(P>0.05)。

3 討論

眾所周知，在相同籠底面積的情況下，飼養(yǎng)密度過高會(huì)給動(dòng)物的生長帶來負(fù)面影響。本研究所采用的敞口籠底面積為0.054 m2，IVC的籠底面積為0.069 m2，根據(jù)GB14925-2010要求的單只飼養(yǎng)空間，可分別飼養(yǎng)5只和7只20g以上的小鼠[18](群養(yǎng)時(shí)面積要求會(huì)相對(duì)小)，根據(jù)美國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)管理和使用指南(第8版)對(duì)于群養(yǎng)要求的籠底面積，可分別飼養(yǎng)7只和9只體重為25 g以下，或5只和7只體重為25 g以上的小鼠[17]。在日常研究中，5只/籠是常見和可行的小鼠飼養(yǎng)密度，也符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或指導(dǎo)原則的要求，10只每籠飼養(yǎng)則不受推薦。動(dòng)物飼養(yǎng)環(huán)境的換氣次數(shù)對(duì)其生存微環(huán)境產(chǎn)生影響：換氣次數(shù)越高將越有利于排泄物的清理(例如降低籠盒內(nèi)氨等排泄物，以及粉塵濃度)促進(jìn)動(dòng)物生長，同時(shí)，也可能由于換氣次數(shù)過高導(dǎo)致動(dòng)物體表熱量流失過快，動(dòng)物加快基礎(chǔ)代謝以維持體溫而導(dǎo)致體重增長減緩；換氣次數(shù)過低可能會(huì)導(dǎo)致籠盒內(nèi)排泄物的蓄積、含氧量不足等影響動(dòng)物生長，同時(shí)也可降低動(dòng)物用于維持體溫所需的基礎(chǔ)代謝。

在體重曲線的比較中，本研究以O(shè)TC05組的體重曲線作為標(biāo)準(zhǔn)曲線，以O(shè)TC10組的體重曲線作為紅對(duì)照曲線，并在各組曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線分別進(jìn)行比較。首先，OTC10組和OTC05組的比較印證飼養(yǎng)密度過大對(duì)動(dòng)物生長存在負(fù)面影響，特別當(dāng)體重增加到一定程度后會(huì)明顯呈現(xiàn)；其次，IVC2(換氣50次/h)飼養(yǎng)小鼠的體重曲線平滑度接近參考曲線，優(yōu)于其它設(shè)置的IVC及10只/籠敞口飼養(yǎng)。其三，在各條件設(shè)置的IVC中飼養(yǎng)小鼠時(shí)，與10只/籠相比， 以5只/籠飼養(yǎng)在相同設(shè)置IVC中的小鼠體重曲線與參考曲線的重合性更好；由此，初步確定IVC2(換氣50次/h)的參數(shù)為推薦參數(shù)，預(yù)計(jì)最大可飼養(yǎng)雄性Balb/c的數(shù)量介于5-10只之間。

動(dòng)物入室當(dāng)日，在尚未進(jìn)食和飲水的情況下，相關(guān)動(dòng)物即根據(jù)體重分配到各組，分組體重?cái)?shù)據(jù)組間無顯著差異。第1周時(shí)的多組體重間發(fā)生顯著性差異，經(jīng)分析這種差異可能由于動(dòng)物運(yùn)輸應(yīng)激，入室稱重時(shí)動(dòng)物空腹程度不同，后期采食不均等原因造成、與實(shí)驗(yàn)考察因素?zé)o明顯關(guān)聯(lián)性。除第1周，動(dòng)物入室日及其它各周的體重?cái)?shù)據(jù)在組間均差異無顯著。

臟器系數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：OTC10組的肝臟系數(shù)顯著低于IVC305(P<0.05)，該參數(shù)在其它組間無顯著差異，原因未明。研究未見其它臟器系數(shù)有明顯組間差異。

綜合分析及結(jié)論：本研究所選2種飼養(yǎng)密度中，5只/籠符合各規(guī)范要求及常規(guī)操作，10只/籠的密度明顯高過各規(guī)范的要求，數(shù)據(jù)也顯示其對(duì)體重增長產(chǎn)生負(fù)面影響。另按文獻(xiàn)資料要求，本研究所用IVC的籠底面積可滿足飼養(yǎng)7只Balb/c小鼠，但無直接研究數(shù)據(jù)給予支持,不作為可行選項(xiàng)。因此，基于當(dāng)前實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，推薦換氣次數(shù)為50次/h時(shí)飼養(yǎng)5只/籠為該型號(hào)IVC飼養(yǎng)Balb/c小鼠的最佳條件。

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Comparison of growing male Balb/c mice living in IVC and open-top cages in barrier

LIANG Chun-nan, LIU Wei, ZHANG Xiao, ZHAO Ming-hai, ZOU Yan-bai, HE Zheng-ming

(National Institutes for Food and Drug Control, Beijing 100050, China)

Objective To accumulate operating experience and background data for housing mice in individually ventilated cages (IVC). Methods 5 weeks old Balb/c male mice(n=80) were allocated to 8 groups(n=10), which then housed in 5 or 10 per cage in 3 IVC systems(30,50 and 70 air changes/h, respectively) and one open-top cages(OTC) shelf for 8 weeks. Body weight was assessed at the initial date and every week. By the end of the experiment, necropsy was done and organs were separated and weighed. Excel and SPSS software statistics was made to draw the growth curve, and comparative analysis of body weight and organ coefficients was performed between the groups. Results 1.The growth curves of 5-mice per cage were better than that of 10-mice per cage. 2.In the IVC groups, the curves trend and fluency of 50 air changes/h were more similar to that of 5-mice housed OTC group. 3. The previously mentioned differences were statistically not significant (P>0.05). 4. In the liver coefficients, there was a statistically significant difference between the 10-mice housed OTC group and 5-mice housed IVC group with 30 air changes/h(P<0.05), there wasn`t any other significant statistically difference with the organ coefficients between groups(P>0.05). Conclusions Based on the results of this study, the air change frequency on 50 times per hour and keeping 5 Balb/c mice per cage is recommended as the best condition for mouse housing in IVC.

Individually ventilated cages(IVC); Open-top cage; Growth curve; Organ coefficient, Mouse

中國食品藥品檢定研究院中青年發(fā)展研究基金(編號(hào):2013NC1)。

梁春南(1979-)，男，研究方向：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物獸醫(yī)及設(shè)施運(yùn)行管理。E-mail: chunnan_liang@nifdc.org.cn。

賀爭鳴(1957-)，男，研究員。E-mail: hezm@nifdc.org.cn。

R33

A

1671-7856(2014) 08-0041-06

10.3969.j.issn.1671.7856. 2014.008.010

2014-06-03