探究三种筑巢材料及放置量对小鼠筑巢与繁育性能的影响

潘宁静 朱烨 杨洁 石芸 杨慧欣

(江苏集萃药康生物科技股份有限公司常州分公司，常州213000)

摘要:目的 探究三种筑巢材料及放置量对小鼠筑巢与繁育性能的影响。方法 C57BL/6J Gpt(B6)小鼠、BALB/cNj-Foxnl^nu/Gpt(BALB/c-nu)小鼠随机各分为12组,每组 36 只(雄雌1:2配繁),分别添加 2、4、6、8g4种克重的拉非草 、纸棉、擦手纸筑巢材料,合笼后一周进行筑巢评分,每周统计总活产仔数,总离乳数,小鼠离乳体质量,持续统计5个月。结果 (1)两种品系小鼠拉菲草组、擦手纸组筑巢评分均显著优于纸棉组(P<0.05),筑果评分与筑巢材料放置量无显著关联(P>0.05)。(2)两种品系小鼠总活产仔数,总离乳数与筑巢材料种类均无显著关联(P>0.05)；B6 小鼠 6g擦手纸组总活产仔数,总离乳数显著优于2g擦手纸组(P<0.05)；BALB/c-nu 小鼠2g擦手纸组总活产仔数显著优于6g擦手纸组(P<0.05),2g筑巢材料组总离乳数均显著优于8g筑巢材料组(P<0.05);两种品系小鼠离乳体质量与筑巢材料种类,放置量均无显著关联(P>0.05)。结论 两种品系对不同筑巢材料及放置量存在差异。

关键词:筑巢材料;筑巢;繁育性能:C57BL/6JGpt 小鼠;BALB/cNj-Foxnl^nu/Gpt小鼠

中图分类号:Q95-3 文献标志码:A文章编号:1006-6179(2024)02-0046-05 D0l:10.3969/j.issn.1006-6179.2024.02.008

筑巢是小鼠的普遍行为,不同年龄的小鼠均有较强的筑巢需求^[1]。对于小型啮齿类动物而言,巢穴可以满足保温、庇护以及繁殖的需求,这种行为会受到筑巢材料、生活环境、遗传及个体差异等因素的影响^[2-3]。

筑巢材料是一种用于实验动物建筑巢穴的材料,能用于构建巢穴的物品有很多,包括纸、纸条、纸棉、刨花、拉菲草等^[4-5]。小型啮齿类动物因其自身新陈代谢的特点,需长期保持身体核心温度稳定,在小鼠饲养过程中加入筑巢材料不仅可以帮助小鼠实现筑巢行为,表达小鼠天性,也可以缓冲巢内热量流动,是一种有效的丰富实验动物环境,提高实验动物福利的方法^[6]。筑巢材料可以帮助小鼠在休息和唾眠时避免冷应激,并控制自己的体温,为实验小鼠提供筑巢材料已成为公认的福利措施^[7]。同时,已有研究证实提供筑巢材料较不提供筑巢材料的小鼠,可以有效地提升其繁育性能并改善后代生长发育^[8]。目前,国外对小鼠筑巢材料的研究集中于探索小鼠对不同形状和不同材质的偏好性^[9]。现有筑巢材料对小鼠繁育性能的探索研究局限于对比有无筑巢材料的差异,未细分不同类型筑巢材料间的具体差异^[10]。为了探究筑巢材料种类及放置量对不同品系小鼠筑巢和繁育性能的影响,本实验通过放置不同克重的三种筑巢材料(拉非草、纸棉、擦手纸),从筑巢评分,对总活产仔数、总离乳数、小鼠离乳体质量进行综合比较,为国内实验小鼠繁育产业优化提供有力支撑。

1  材料和方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物:432只SPF级B6小鼠,包括144只8周龄雄鼠,体质量(25.0±2.0)g.288只6周龄雌鼠,体质量(20.0±2.0)g;432只SPF级BALB/cnu小鼠,包括144只8周龄纯合雄鼠,体质最26.5±2.0)g.288只6周龄杂合雌鼠，体质量(20.5+2.0)g。实验动物均来自于江苏集萃药康生物科技股份有限公司常州分公司，生产许可证号为SCXK(苏)2019-0009。本实验所有小鼠均饲养于屏障设施内,温度(23.0±2.0)℃.相对湿度40%~70%,饮水经过自动饮水系统(安维迪生命科学有限公司),饲料为专用颗粒饲料经辐照灭菌后使用,垫料经高压蒸汽灭菌后使用。小鼠采用自由饮水、自由采食的饲养方式。本实验中的所有操作均遵循实验动物伦理委员会规定的章程和国际动物福利健康标准,伦理审批号为CZ001。

1.1.2 实验耗材及设备:擦手纸(金红叶纸业集团),纸棉(恒邦电子商务有限公司),拉菲草(恒邦电子商务有限公司),所有筑巢材料均经高压蒸汽灭菌后进入屏障设施。小鼠饲养笼具为(长x宽x高)350mmx150 mmx130mm笼盒(苏州冯氏实验动物设备有限公司)。电子天平TD2002C(Max=100 g,d=0.01 g)(天津天马衡基仪器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 筑巢形状评分:随机选取8周龄雄鼠1只,周龄雌鼠2只按1:2配繁,分成12组单笼饲养,分别添加 2、4、6和8g的三种巢材料,每组12笼实验于合笼后开始,合笼5个月后统一结束,合笼后首周观察筑巢形状,根据小鼠筑巢形状对应的评分标准,统计并评分。若为形状饱满的鸟巢状则评为5 分:若为形状较饱满的鸟巢状则评为4分:若为形状较扁平的鸟巢状则评为3分;若形状聚拢但不成型,则评为2分:若形状分散不成型,则评为1分^[11]。评分时采用盲法评分,由同一观察者评分，评分时观察者不知道小鼠种类、性别和编号等信息。

1.2.2 繁育性能指标:由繁育研究员每日进行观察,记录每组小鼠的活产仔数量和离乳数量。小于出生后21d进行分笼,分笼时称重,记录每只小仔的离乳体质量。数据采用 Exeel进行统计分析。

1.3 统计学分析

用 CraphPad Prism 5.0软件进行统计学分析及作图,组间采用 0ne-way ANOVA 检验分析,P<0.05表示差异有统计学意义。

2  结果

2.1筑巢形状评分

如图1所示,两种品系小鼠同克重拉菲草组和擦手纸组之间筑巢形状评分无显著差异(P>0.05)均显著优于同克重纸棉组(P<0.05)。同种材料不同克重间并无显著差异(P>0.05)。

2.2 小鼠繁育性能

2.2.1 筑巢材料对小鼠总活产仔数的影响:如图2所示,拉非草和纸棉组的B6总活产仔数在不同克重时趋势趋于平稳。擦手纸组的总活产仔数随着克重的增加而增加,在6g时达到最多,随后下降;且6g擦手纸组显著高于2g擦手纸组(P<0.05)。

BALB/c-nu 总活产仔数整体随着克重增加而下降,在6g时达到最少,随后上升。同等克重不同筑巢材料间无显著差异(P>0.05),2g擦手纸组显著高于6g擦手纸组(P<0.05)。

2.2.2 筑巢材料对小鼠总离乳数的影响:如图3所示,拉菲草和纸棉组的 B6小鼠总离乳数变化趋势较为一致,同等克重不同材料之间无显著差异(P>0.05)。擦手纸组的小鼠总离乳数在4和6g到达最高,随后在8g时开始下降:且4和6g擦手纸维显著高于2和8g擦手纸组(P<0.05)。

BALB/c-nu 总离乳数在不同组中整体是现下降趋势。同等克重不同筑巢材料间无显著差异(P>0.05).2、4g拉菲草组显著高于8g拉菲草组(P＜0.05),2g擦手纸组显著高于6、8g擦手纸组(P＜0.05),2g纸棉组显著高于4、6和8%纸棉组(P＜0.05)。

2.2.3 筑巢材料对小鼠离乳体质量的影响:如图4所示.B6小鼠离乳体质量同等克重不同筑巢材料、同种筑巢材料不同克重间均无显著差异(P>0.05)。对于BALB/c-nu小鼠实验组,纸棉和擦手纸组在使用4g时,小鼠的离乳体质量达到最高,随后随着重量的下降而下降,同等克重不同材料之间无显著差异(P>0.05)。而拉菲草组在使用4g时.小的离乳体质量达到最低,随后升高,在8g时达到最高。在筑巢材料重量为4g时,擦手纸组显著高于拉菲草组(P<0.05)。

3  讨论

B6小鼠为目前实验动物机构最常应用的品系之一^[12],而 BALB/c-nu小鼠为免疫缺陷小鼠^[13],对筑巢材料更为敏感,故本文选用B6小鼠及BALB/c-nu小鼠来探究不同筑巢材料对小鼠繁育性能的影响。因实验小鼠提供筑巢材料已成为公认的福利措施^[7],已有研究证实提供筑巢材料较不提供筑巢材料的小鼠,可以有效地提升其繁育性能并改善后代生长发育,我们为实验小鼠至少提供2g的筑巢材料,以此作为各实验组的对照组。已有文章表明各品系小鼠产仔数在第2、3胎时会有所提高或保持稳定,到第4胎则会显著下降,因此在第4胎后选择淘汰种鼠是保障实验动物生产效率的有效举措^[14]。为了更加贴合实验小鼠生产的实际情况,本文的实验周期为小鼠合笼后5个月统一结束,旨在优化实验小鼠繁育。

根据小鼠筑巢形状评分,拉菲草组筑巢评分更高,更适合小鼠筑巢。研究表明实验小鼠更偏好条状材料^[5],而拉非草作为棕榈树叶脉纤维,触感顺骨且有韧性的特点更能满足小鼠的筑巢需求,更有助于小鼠表达天性,提升动物福利。综合小鼠总活仔数等繁育指标,6g擦手纸显著提升B6小鼠繁育性能,2g拉菲草或2g擦手纸显著提升 BALB/c-nu小鼠繁育性能。筑巢材料放置量在动物实验及饲养中无统一标准,添加筑巢材料提升小鼠繁育性能的机制可能与热量重新分配相关,实验小鼠的饲养环境温度一般为20-26℃，低于其热中性区(30℃左右),小鼠需提高基础代谢率产热维持核心温度,添加筑巢材料不仅能帮助小仔维持体温,还能将哺乳雌鼠用于维持体温的部分热量转化于哺乳后代^[15],因此B6品系小鼠需要较大克重筑巢材料,满足小仔生长繁殖需求:而BALB/c-nu品系小鼠总活产仔数及总离乳数均高于B6品系小鼠,导致笼内温度较高,不利于小鼠散热,影响小仔的生长发育^[16]。BALB/c-nu小鼠8g筑巢材料组离乳体质量高于低克重筑巢材料组,可能与较少数量的总产数与离乳数相关。

在啮齿类实验动物的饲养和繁育过程中,环境丰容措施可以提升实验动物福利和实验动物产量^[8]。环境因子存在多样性,新环境因子或多个环境因子的组合均可成为新的研究对象,因此有着很高的研究前景。不同品系小鼠对环境因子有不同的偏好性^[5]，环境因子的选择与应用因兼顾品系特性,环境因子安全性^[17]、环境因子放置量等多重因素,且在研究过程中,研究人员和设施管理人员需切观察环境因子与小鼠的适配程度，以便能够及时发现筑巢材料在使用过程中的问题。本文通过探不同类型筑巢材料对小鼠繁育性能的影响,综合训估小鼠筑巢能力与繁育指标,可有利于改善动物福利,优化小鼠繁育及相关实验。

参考文献

[1]任宝红,王振龙,路纪琪.年龄对小家鼠筑巢的影响[J].四川动物,2011,30(06):940-944.

[2]张琛,王勇,张美文.东方田鼠指名亚种和长江亚种筑巢行为[J].动物学杂志,2018,53(05):673-681.DOI:10.13859/j.cjz.201805001.

[3]Deacon, R. Assessing nest building in mice. Nat Protoc 1, 1117–1119 (2006). https://doi.org/10.1038/nprot.2006.170

[4]詹红微,王福金,刘亚奇,等.三种SPF小鼠垫料的比较[J].实验动物科学,2012,29(02):21-25.

[5]张孟蕾,牛屹东.筑巢材料在实验大、小鼠环境丰荣中的应用[J].中国实验动物学报,2012,20(02):93-98.

[6]Sherwin CM. Observations on the prevalence of nest-building in non-breeding TO strain mice and their use of two nesting materials. Lab Anim. 1997 Apr;31(2):125-32. doi: 10.1258/002367797780600134. PMID: 9175009.

[7]王建飞,周艳,刘古宏,等.实验动物饲养管理和使用指南[M].上海:上海科学技术出版社。2012:64-65.

[8]Gaskill BN, Pritchett-Corning KR, Gordon CJ, Pajor EA, Lucas JR, Davis JK, Garner JP. Energy reallocation to breeding performance through improved nest building in laboratory mice. PLoS One. 2013 Sep 11;8(9):e74153. doi: 10.1371/journal.pone.0074153. PMID: 24040193; PMCID: PMC3770541.

[9]Burlingame LA, Gaskill BN, Lofgren JL. Identification of Sick or Dead Mice (Mus musculus) Housed with 6 Grams of Crinkle Paper Nesting Material. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2021 Jan 1;60(1):18-27. doi: 10.30802/AALAS-JAALAS-19-000164. Epub 2020 Sep 28. PMID: 32988432; PMCID: PMC7831342.

[10]Whitaker J, Moy SS, Godfrey V, Nielsen J, Bellinger D, Bradfield J. Effects of cage size and enrichment on reproductive performance and behavior in C57BL/6Tac mice. Lab Anim (NY). 2009 Jan;38(1):24-34. doi: 10.1038/laban0109-24. PMID: 19112447.

[11]Hess SE, Rohr S, Dufour BD, Gaskill BN, Pajor EA, Garner JP. Home improvement: C57BL/6J mice given more naturalistic nesting materials build better nests. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2008 Nov;47(6):25-31. PMID: 19049249; PMCID: PMC2687128.

[12]Moser S, Sugano Y, Wengi A, Fisi V, Lindtoft Rosenbaek L, Mariniello M, Loffing-Cueni D, McCormick JA, Fenton RA, Loffing J. A five amino acids deletion in NKCC2 of C57BL/6 mice affects analysis of NKCC2 phosphorylation but does not impact kidney function. Acta Physiol (Oxf). 2021 Sep;233(1):e13705. doi: 10.1111/apha.13705. Epub 2021 Jun 26. PMID: 34114742; PMCID: PMC8384713.

[13]Bauer-Negrini G, Deckmann I, Schwingel GB, Hirsch MM, Fontes-Dutra M, Carello-Collar G, Halliwell DE, Paraskevaidi M, Morais CLM, Martin FL, Riesgo R, Gottfried C, Bambini-Junior V. The role of T-cells in neurobehavioural development: Insights from the immunodeficient nude mice. Behav Brain Res. 2022 Feb 10;418:113629. doi: 10.1016/j.bbr.2021.113629. Epub 2021 Oct 14. PMID: 34656692.

[14]孙侠,刘科,杨林,等.6种常用SPF级大小鼠繁殖性能测定与分析[J].中国比较医学杂志,2016,26(10):9-13.

[15]Gaskill BN, Gordon CJ, Pajor EA, Lucas JR, Davis JK, Garner JP. Impact of nesting material on mouse body temperature and physiology. Physiol Behav. 2013 Feb 17;110-111:87-95. doi: 10.1016/j.physbeh.2012.12.018. Epub 2013 Jan 8. PMID: 23313562.

[16]张燕.不同环境设施内BALB/C裸鼠两种繁育方式的生产性能初步比较[J].中国畜牧兽医文摘,2016,32(08):64-65.

[17]Northrup, E., Held, N, Hedrich, HJ. et al. Mice may become caught in nesting material. Lab Anim 41, 147 (2012). https://doi.org/10.1038/laban0612-147