梁 磊，許龍祥，劉家寬，陳 莉，賈春梅，尤金煒，董 敏，胡文娟，惲?xí)r鋒

(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院比較醫(yī)學(xué)科，全軍實驗動物科普與倫理教育基地，全國科普教育基地，南京 210002)

隨著實驗動物科學(xué)的發(fā)展，對于動物福利的要求也越來越高。現(xiàn)代科學(xué)研究表明，實驗和單調(diào)環(huán)境所產(chǎn)生的壓力及其累積效應(yīng)仍然是一個損害實驗動物福利的重要因素[1-3]。在解決這個問題的諸多實踐中，“環(huán)境豐榮(environmental enrichment，EE)”是受關(guān)度比較高的一個[4]，實驗動物玩具更是其中的一個研究熱點。玩具對小鼠生長發(fā)育及繁殖性能方面的研究國外學(xué)者已有報導(dǎo)[5]，國內(nèi)則非常罕見。本文以ICR小鼠為研究對象，觀察其生長發(fā)育及繁殖性能在玩具的干預(yù)下產(chǎn)生的變化，探討玩具對實驗小鼠福利方面的影響。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

SPF級ICR小鼠雄性20只，雌性20只，7～8周齡，體重22～25 g，由上海必凱實驗動物有限公司提供【SCXK(滬)2008-0016】。實驗在南京軍區(qū)南京總醫(yī)院比較醫(yī)學(xué)中心進(jìn)行【SYXK(軍)2012-0047】，動物飼養(yǎng)使用無色非透明塑料籠盒(37.5 cm * 26 cm * 16 cm)，光照為12 h明/暗交替，環(huán)境溫度20～24℃，相對濕度40%～70%， Co60滅菌全價飼料與高溫高壓滅菌飲用水，自由采食。

1.2 儀器與實驗動物玩具

電子天平(Sartorius，CP224S型)

實驗動物玩具選用Shepherd Shack?型實驗動物福利紙窩，由未使用A4打印紙再生制成，經(jīng)Co60輻照滅菌，長15.3 cm，寬8.7 cm，高6.2 cm，由益新(中國)有限公司提供。玩具可被啃咬，但不會被進(jìn)食，發(fā)現(xiàn)破損后及時更換。

1.3 繁育性能觀測

動物隨機挑選并分組如下(n=10)：

對照組：雌鼠與雄鼠1:1交配繁育，正常飼養(yǎng)。

實驗組：雌鼠與雄鼠1:1交配繁育，飼養(yǎng)環(huán)境中添加玩具。

每天觀察動物生活情況，記錄并統(tǒng)計各組第1～3胎的相關(guān)數(shù)據(jù)，比較組間的差異。

1.4 生長發(fā)育特性觀測

1.3繁育性能觀測中生育的離乳仔鼠，按原分組繼續(xù)飼養(yǎng)至6周(n=10)：

每天觀測仔鼠生長情況，測量并記錄體重變化及飼料消耗，計算飼料效價(FER)。

飼料效價(FER)=體重增長量/同時期飼料消耗量*100%

1.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果

2.1 繁育性能比較

如表1所示，前2胎時，實驗組小鼠的胎間隔和懷孕率的數(shù)據(jù)都略優(yōu)于對照組，但并無統(tǒng)計意義。第3胎時，實驗組的胎間隔數(shù)據(jù)與對照組相比差異顯著，同時懷孕率也要明顯高于對照組。

如表2所示，實驗組小鼠的產(chǎn)仔數(shù)與對照組相比無統(tǒng)計差異(P> 0.05)，離乳率和離乳仔鼠體重數(shù)據(jù)則有明顯提高，且差異顯著(P<0.05)，同時顯著性有隨干預(yù)時間延長進(jìn)一步增加的趨勢(第3胎時P<0.01)。

表1 各組小鼠1-3胎繁育性能1

表2 各組小鼠第1-3胎繁育性能2

表3 各組小鼠第1-3胎4-6周的生長性能

2.2 生長性能比較

如表3所示，實驗組小鼠的生長性能指標(biāo)相對于對照組小鼠變化明顯，但無統(tǒng)計意義。

3 討論

3.1 玩具對生長繁殖性能的影響

實驗中我們觀察到哺乳期時相對于對照組母鼠和仔鼠(圖1)，實驗組的仔鼠在母鼠的哺育下生活在紙窩里(圖2)，環(huán)境相對隱蔽、安靜。斷乳后對照組小鼠更多的表現(xiàn)出靜臥、休息、睡眠等行為(圖3)以應(yīng)對環(huán)境的單調(diào)與枯燥[6]，而實驗組小鼠則十分活躍，追逐嬉戲頻繁(圖4)。同時我們根據(jù)此次實驗的數(shù)據(jù)，結(jié)合同類及相關(guān)文獻(xiàn)[7-9]，發(fā)現(xiàn)經(jīng)添加玩具后小鼠的繁育和生長性能指標(biāo)幾乎都出現(xiàn)了比較明顯的提升，并且大部分都表現(xiàn)出了統(tǒng)計學(xué)差異。實驗結(jié)果表明玩具的添加豐富了實驗組小鼠的生活環(huán)境，改善了生活條件，有效的提高了其交配行為，促進(jìn)小鼠運動嬉戲，從而使實驗組小鼠繁育和生長性能優(yōu)于對照組。

3.2 常見玩具介紹及分析

本研究所使用的紙窩只是小動物玩具的一種，還有其他各類型的玩具。經(jīng)過對各類相關(guān)的文獻(xiàn)和綜述的整理與總結(jié)，我們大致的將玩具分為以下幾個類型：庇護(hù)所類、運動器械類、啃咬咀嚼類及其他物質(zhì)環(huán)境豐富類。

庇護(hù)所類的玩具是最為常見、在實際應(yīng)用中使用率最高的，基本上在空間構(gòu)象上能起到遮蔽、隱藏效果的都算是庇護(hù)所類，最具代表性的就要屬“巢盒”和“通道”了?！俺埠小蓖ǔ榈箍弁霠睿螤畛肭蝮w外還有長方體、椎體等，底部或頂部開有若干出入口供動物進(jìn)出，本實驗所使用的紙窩就屬于“巢盒”的一種。巢穴是野生環(huán)境中小鼠抵御掠食者、對抗競爭對手及應(yīng)對環(huán)境變化的重要工具，是小鼠野生生活不可或缺的重要組成。而到了實驗室里，實驗小鼠仍然會使用墊料建構(gòu)簡單的巢穴，充分說明了巢穴對小鼠的必要性，需要巢穴乃是天性使然。顯然“巢盒”很好的滿足了這一需求，為小鼠提供了躲避、休息的場所，滿足了小鼠的筑巢天性。但有文獻(xiàn)報導(dǎo)表明[10-11]，“巢盒”的加入有可能引發(fā)雄性群居動物的攻擊行為，構(gòu)成了傷害動物的潛在威脅，反而造成動物福利的損害，在使用時應(yīng)引起注意。因此，添加“巢盒”對獨居或少量動物群居效果更好。“通道”玩具有許多類型，比如“通道”本身有圓形、方形等，構(gòu)型上還有1型、L型、Y型、T型等。同樣“通道”也為小鼠提供了躲避、休息的場所，且本身結(jié)構(gòu)類似于野生小鼠天然洞穴的管狀構(gòu)型，一定程度上滿足了小鼠的探索天性，是一類小鼠十分喜愛的玩具。同時，一些構(gòu)型較為復(fù)雜的如Y型、T型“通道”還兼具迷宮的特點，可用于小鼠的行為學(xué)研究?？傮w來說小鼠等嚙齒類動物作為天生的被捕食物種，膽小且易受到驚嚇，在開放空間會覺得易受到攻擊[12]，在受到突然刺激時實驗小鼠往往四散奔逃或拼命鉆入墊料。庇護(hù)所類的玩具為小鼠提供了隱蔽、躲藏的場所，滿足了小鼠的天性，幫助小鼠應(yīng)對外界變化，提升了安全感。

運動器械類的主要指一些可引發(fā)小鼠自主運動的物品或器械，如“跑臺”、“跑架”和“平衡木”等。小鼠常用睡眠、蜷縮等行為來忍受環(huán)境的枯燥乏味[6]，長期如此會造成小鼠的運動量嚴(yán)重不足，引發(fā)免疫及內(nèi)分泌障礙。運動器械的介入，引發(fā)了小鼠的自主運動，增加了運動量。小鼠接觸、了解運動器械的過程很好的滿足了其探索欲望，釋放了天性，同時有助于促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展，提高認(rèn)知水平[13]。小鼠使用運動器械的過程又激發(fā)了身體機能，經(jīng)常性的觸發(fā)抓、握、跑、跳等動作，有利于肌肉的構(gòu)建，并且鍛煉了平衡及協(xié)調(diào)能力，有助于運動神經(jīng)的發(fā)展。一些特殊的運動器械還可以作為某些實驗的研究工具：如“跑臺”用于運動力竭的實驗研究，“平衡木”用于行為學(xué)研究。

啃咬咀嚼類玩具通常以“咀嚼木塊”或“咬棒”形式出現(xiàn)，它有一個顯而易見的作用，那就是滿足了小鼠啃咬物品的天性。小鼠等嚙齒類動物因自身門齒的生長特點需要定期啃咬硬物，所以大、小鼠的飼料往往都制作的質(zhì)地比較堅硬，但這仍無法完全解決問題，我們常常觀察到動物會通過啃咬籠具來滿足需要。而且往往會有如高脂、高糖、高鹽等特殊飲食需要的實驗設(shè)計，使用的飼料過軟或過脆，那么動物啃咬籠具的現(xiàn)象就會更為嚴(yán)重。很顯然“咀嚼木塊”或“咬棒”的添加完美的解決了這一問題。同時此類玩具還分為可食和不可食兩類，不可食的僅滿足啃咬需求，可食的如“營養(yǎng)咬棒”還可以用于對動物進(jìn)行營養(yǎng)添加。有研究表明，應(yīng)激刺激產(chǎn)生時機體經(jīng)過一系列神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)，消耗儲備能量，增強糖原分解，提高血糖水平以應(yīng)對外界情況。當(dāng)刺激強度或持續(xù)時間超出機體調(diào)節(jié)范圍時，儲備能量逐漸耗竭，機體應(yīng)對能力降低，對應(yīng)激的反應(yīng)由對抗轉(zhuǎn)向衰竭，導(dǎo)致應(yīng)激綜合征[14]。同時在此時期機體對某些特殊營養(yǎng)素尤其是一些氨基酸和維生素類的需求會提高，及時補充有利于機體代謝平衡并恢復(fù)體力，維持正常的精神狀態(tài)，降低疾病易感性[15-17]。因此“營養(yǎng)咬棒”更適合用于強烈或長期應(yīng)激導(dǎo)致福利明顯受損的動物，用以調(diào)節(jié)機體代謝，改善福利狀況。“營養(yǎng)咬棒”使用時還有一些注意點：首先“營養(yǎng)咬棒”的構(gòu)成要符合《實驗動物小鼠大鼠配合飼料》國家標(biāo)準(zhǔn)；第二，“營養(yǎng)咬棒”的目的是補充缺乏營養(yǎng)素，因此配伍所用成分不應(yīng)超出該種動物常規(guī)飼料成分，具體比例應(yīng)根據(jù)動物的實際情況確定；最后，“營養(yǎng)咬棒”的添加還要顧及實驗設(shè)計，不能對實驗產(chǎn)生影響。這些情況在“營養(yǎng)咬棒”的使用過程中應(yīng)加以注意。

除了以上幾種玩具以外還有其他一些可以豐富物質(zhì)環(huán)境的物品，如棉墊、棕墊、玩偶等，此類玩具的作用主要是在于豐富小鼠的物質(zhì)生活環(huán)境。小鼠接觸玩具的過程觸發(fā)其探索行為，能鍛煉其感受和認(rèn)知能力，同時探索過程還伴隨與同類的接觸，激發(fā)社會交往，鼓勵社會行為。我們建議，對此類玩具，即使未損壞也最好定期更換，盡量選擇不同顏色、不同樣式，保持小鼠對其的新鮮感，以增進(jìn)探索和社會行為的發(fā)生。

另外從材料上看大部分玩具主要是木質(zhì)和紙質(zhì)兩種，當(dāng)然其他的也有，比如金屬或塑料，但主要還是以木質(zhì)和紙質(zhì)兩種最為常見。首先這兩種材料價格相對低廉，同時也是野生環(huán)境中大、小鼠最容易獲取的材料。再次，對于小鼠來說這兩種材料的保溫性和舒適性也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過金屬盒塑料制品的。同時還有大量文獻(xiàn)報導(dǎo)表明在諸多材質(zhì)中大、小鼠對木質(zhì)和紙質(zhì)材料更為喜愛[18-22]。紙質(zhì)材料與木質(zhì)材料相比對大、小鼠各方面影響差異不大，但小鼠對紙質(zhì)材料更為偏好。紙質(zhì)材料相比于木質(zhì)更為柔軟、更容易撕咬，產(chǎn)生的碎片同時還可以作為筑巢材料被加以利用，同時紙質(zhì)材料的細(xì)胞毒性要更低一些[23]，且可以顯著增加哺乳期母鼠的泌乳量[24]。此外，玩具添加的時機與干預(yù)持續(xù)時間的長短也會對動物產(chǎn)生不同的影響[13,25-26]，其他實驗者在實驗時應(yīng)對此加以注意。

3.3 小結(jié)

動物福利被普遍認(rèn)可為五大自由，即免受饑渴的自由、生活舒適的自由、免受痛苦地自由、生活無恐懼感和悲傷感的自由及表達(dá)天性的自由[27]。通常的實驗動物飼育環(huán)境較為單調(diào)，只給予了實驗動物極其有限的表達(dá)天性的機會，同時動物本身還要經(jīng)受一系列的實驗操作。實驗動物長期生活在這種環(huán)境中，壓力累積會導(dǎo)致動物產(chǎn)生機械重復(fù)、刻板或焦慮、煩躁等異常行為[1]，對動物福利產(chǎn)生不可忽視的損害和影響[2-3,28]。玩具的加入，豐富了實驗小鼠的籠盒環(huán)境，變相增加活動空間，改善了生活條件，滿足了其探索、躲避、筑巢、啃咬及嬉戲的要求，有助于實驗小鼠的天性表達(dá)。生活在添加有玩具環(huán)境中的實驗小鼠精神放松、心情愉悅、行動活躍，追逐、打鬧、攀爬等嬉戲頻繁，探索、躲避、抓撓等天性表達(dá)行為明顯增加，這些充分表明了玩具對實驗小鼠的積極影響。但同時我們應(yīng)注意到像“巢盒”用以筑巢、隱蔽，“咬棒”用以啃咬磨牙等，任何一類玩具只從某一或某幾方面、一定程度的滿足了動物的需求，離完全滿足，達(dá)到“康樂”動物[29]的標(biāo)準(zhǔn)還相去甚遠(yuǎn)。因此，在使用動物玩具時最為重要的就是各類玩具之間要相互補充，相互配合，爭取最全面、最大程度的滿足動物的天性需求，努力營造最接近野生自然生活條件的飼養(yǎng)環(huán)境，使玩具真正成為維護(hù)實驗動物福利的有力保障。當(dāng)然“配合、補充”使用玩具也需要經(jīng)過調(diào)查與設(shè)計分析，不能為求“全面”而盲目濫用或以量取勝，以免造成不必要的浪費。

綜合以上，實驗動物玩具可以幫助實驗小鼠改善生活，表達(dá)天性，一定程度上提高了實驗小鼠的產(chǎn)量且成本低廉，可以廣泛的應(yīng)用于實驗小鼠的飼養(yǎng)，在今后國內(nèi)提高實驗動物福利和實驗動物生產(chǎn)工作中具有很高的應(yīng)用前景。本文從玩具對小鼠生長繁育性能的影響入手，進(jìn)而介紹了常見的小動物玩具并加入了我們的看法與分析，尚有不足，需待以后對資料和實驗結(jié)果進(jìn)一步的查閱、分析和整理。謹(jǐn)希望本文能為其他實驗工作者提供一定的借鑒與參考。

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