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換籠的頻次
籠(lóng)盒是小鼠生活的地方,吃喝拉撒都在籠盒內解決,雖然它們會找一個固定(dìng)的地點作為排泄區(廁所),但隨著時間的推移,這(zhè)個區域會(huì)隨著排泄物的增多而擴大。而排泄物的聚集,會導致有害氣體積累。
封閉環境(jìng)中,影響小鼠健(jiàn)康兩(liǎng)種主要氣體汙染物是二(èr)氧化碳和氨。在高密度飼養(yǎng)的小鼠籠盒(hé)內,即(jí)便在墊(diàn)料更換後的(de)第九天,二氧化碳濃度仍不到3000 ppm,遠低於15,000 ppm的限製值。因此,通常情況下,二氧化碳對小鼠的(de)健康(kāng)和福利危害不是主要考察對象。相比之下,由於糞便中的微生物或墊料中的尿素酶會分解尿液(yè)中的尿素而產生氨,因此,氣體(tǐ)氨在未更換的小鼠籠盒中會隨著尿液和糞便的積累而增加。已有多篇文獻證實高濃度的氨氣(qì)會對小鼠的健康產(chǎn)生不(bú)利影響,導致鼻腔和嗅覺黏(nián)膜(mó)損傷並(bìng)產(chǎn)生病變。此(cǐ)外,氨氣對人類(lèi)皮膚(fū)、眼睛和肺部(bù)有刺激性,當你進入不潔淨的廁所時,遇到那種讓你感覺辣眼睛的味道就是接觸到了高濃氨氣的結果。由此可見,為了保持籠盒內的環境衛生,尤(yóu)其是為了控(kòng)製氣體氨(ān)的濃度,定期地更換墊料和清洗小鼠(shǔ)籠盒(換籠)是齧齒類實驗動(dòng)物設施中不可或缺的管理活動。
但小鼠作為夜行性的實驗動物,白天(tiān)是其休息時間,而更換墊料和籠盒的操作通常(cháng)又是在白天(tiān)實施的,這就不可避免(miǎn)地會導致小鼠被迫中斷睡眠,進而導致其焦慮(lǜ)增加。同時,小(xiǎo)鼠還需通過氣味(wèi)進行交流,如果換籠過(guò)於頻繁,也會為其營造了一(yī)種頻繁進入(rù)陌生領地的體驗,這同樣增加了它(tā)們的焦慮。因此,換籠過於頻繁會導致小鼠的刻(kè)板和攻擊性行為增加且體重下降。不僅如此,對繁殖和(hé)哺乳中(zhōng)的(de)小鼠而言,頻繁的換(huàn)籠還會增加其(qí)棄嬰和/或殺(shā)嬰行為。所以,換籠的頻次(cì)設定需要在(zài)保持(chí)環(huán)境衛生和動物生理(lǐ)狀態穩定之間做出權衡,否則不僅影響動物福(fú)利,也會對實驗結果產生幹擾。那麽該如何在保持環(huán)境衛生和動物生理指標(biāo)穩定(dìng)之間作出權衡(héng),最終建立最佳的換籠(lóng)頻次呢?
顯然,籠盒是一(yī)定要更換的,但其更換的頻次則是一個(gè)值(zhí)得探討的問題。2011年版的《實驗室動物護理和使用指南》中建議(yì)應至少每兩(liǎng)周消毒和更換籠盒一次。但該指南也明確指出(chū):“墊料更換的(de)頻率取決於多個因素,且並沒有絕(jué)對的墊料更換頻率(lǜ)”。該指南同(tóng)時還建議:“通過驗證(zhèng)籠盒內微(wēi)環(huán)境條件,如確保汙染(rǎn)物氣體氨保持在不會對動物產生刺激的水平以下,從而保護動物的福祉。”
考慮(lǜ)到高濃度氨是(shì)籠盒內的主要汙染物,依據籠盒內氨氣濃度(dù)設定一個限定值(閾值),進而確定兩次換籠的間隔時間既是合理的也是必要的。然而,由於還(hái)缺乏氨(ān)氣對小鼠健康影響的全麵係統性研究(jiū),目前尚無(wú)針對小鼠氨氣暴露(lù)閾值的明確指南。美國職業安全(quán)與健康管理局為(wéi)人類設定的氨氣最大暴(bào)露限值為50ppm,或(huò)在8小時工作日內平均暴露限值為25 ppm。在沒有明確(què)的齧齒動物暴(bào)露限值的情況下,這兩個數值也常作為齧齒動物最大氨氣(qì)暴(bào)露閾值而被一些文獻所采用。
當(dāng)動物飼養密度固定時,氨(ān)氣濃度主要受籠盒通風能力的影響。如果使用的(de)是靜態的平板架籠盒,由於空氣流通受限,氨氣濃(nóng)度會很快上升。而使用獨立通(tōng)風籠盒(IVC和EVC),因空氣不斷的流通和交(jiāo)換,其氨氣的聚集也較慢。有研究對比了繁殖用CD1小鼠在靜態的平板(bǎn)架籠盒和獨立通風籠盒(hé)內氨氣的聚集情況。結果顯示,在換籠 3天後,飼養兩隻和三隻小鼠的靜態籠盒中平均氨氣含量分別為38和74 ppm,而獨立通風籠盒在換籠(lóng)後7天(tiān),其氨氣濃度(dù)仍低於25ppm。在換籠7天後(hòu),靜態平板架飼養兩隻(zhī)和三隻小鼠的籠盒內氨氣濃度平均值則已(yǐ)經上升到了64和(hé)100ppm,並(bìng)導致飼養密度(dù)為3隻/籠的CD-1小鼠幼崽出現了(le)視(shì)力下降和斜視。而對於獨立通風籠(lóng)盒而言,在兩隻每籠和三隻每籠的飼養密度下,換籠兩周後其氨氣濃度平均值才(cái)緩慢上升到(dào)20 ppm和34ppm。
另(lìng)一個研究中,通過比色法實(shí)時監控氨氣(qì)濃(nóng)度的變化,在采用單獨通風籠(lóng)具(IVC規格:長31.0cm × 寬19.6cm × 高(gāo)13.5cm),籠(lóng)盒內換氣頻率在65-70次/小(xiǎo)時條件下,每籠飼養背景品係為Balb/c、C57Bl/6、129 和NSG的5隻不同基因型的遺傳工程小鼠時(年齡不限),飼養雄性小鼠的IVC籠中,大約10天時氨(ān)氣的聚集(jí)就可以達到25ppm,而飼養雌(cí)性小鼠的IVC籠中,則需要16天左右氨(ān)氣才會聚集到25ppm的濃度值。
由此可見,籠盒內的(de)氨氣濃度累積主(zhǔ)要受籠器具通風能力、飼養密度和動物性別的影響,而與小鼠品係(xì)和年齡關(guān)係不大。上述研究為小鼠設施管理者設置換籠(lóng)頻次提供了參(cān)考。筆者的建議是:管理者首先需(xū)測試其所在設施氨氣濃度的動態變化情況,即氨氣積累的速度何時達到(dào)限值,如國標約定的20ppm或(huò)多數(shù)文獻已證明對小鼠無傷害的25ppm,並堅持在氨氣濃度達到限值前,最大限度地減少(shǎo)換籠的頻次,以將(jiāng)因籠(lóng)盒環境變化而對小鼠產生的影響降至最低。