玩具對小鼠生長發育及繁殖性能的影響

梁 磊，許龍祥，劉家寬，陳 莉，賈春梅，尤金煒，董 敏，胡文娟，惲時鋒

(南京軍區南京總醫院比較醫學科，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)

隨著實驗動物科學的發展，對于動物福利的要求也越來越高。現代科學研究表明，實驗和單調環境所產生的壓力及其累積效應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，“環境豐榮(environmental enrichment，EE)”是受關度比較高的一個[4]，實驗動物玩具更是其中的一個研究熱點。玩具對小鼠生長發育及繁殖性能方面的研究國外學者已有報導[5]，國內則非常罕見。本文以ICR小鼠為研究對象，觀察其生長發育及繁殖性能在玩具的干預下產生的變化，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】。實驗在南京軍區南京總醫院比較醫學中心進行【SYXK(軍)2012-0047】，動物飼養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，但不會被進食，發現破損后及時更換。

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。

實驗組：雌鼠與雄鼠1:1交配繁育，飼養環境中添加玩具。

每天觀察動物生活情況，記錄并統計各組第1～3胎的相關數據，比較組間的差異。

1.4 生長發育特性觀測

1.3繁育性能觀測中生育的離乳仔鼠，按原分組繼續飼養至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 數據處理

2 結果

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據都略優于對照組，但并無統計意義。第3胎時，實驗組的胎間隔數據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，實驗組小鼠的產仔數與對照組相比無統計差異(P> 0.05)，離乳率和離乳仔鼠體重數據則有明顯提高，且差異顯著(P<0.05)，同時顯著性有隨干預時間延長進一步增加的趨勢(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相對于對照組小鼠變化明顯，但無統計意義。

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)，環境相對隱蔽、安靜。斷乳后對照組小鼠更多的表現出靜臥、休息、睡眠等行為(圖3)以應對環境的單調與枯燥[6]，而實驗組小鼠則十分活躍，追逐嬉戲頻繁(圖4)。同時我們根據此次實驗的數據，結合同類及相關文獻[7-9]，發現經添加玩具后小鼠的繁育和生長性能指標幾乎都出現了比較明顯的提升，并且大部分都表現出了統計學差異。實驗結果表明玩具的添加豐富了實驗組小鼠的生活環境，改善了生活條件，有效的提高了其交配行為，促進小鼠運動嬉戲，從而使實驗組小鼠繁育和生長性能優于對照組。

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。經過對各類相關的文獻和綜述的整理與總結，我們大致的將玩具分為以下幾個類型：庇護所類、運動器械類、啃咬咀嚼類及其他物質環境豐富類。

庇護所類的玩具是最為常見、在實際應用中使用率最高的，基本上在空間構象上能起到遮蔽、隱藏效果的都算是庇護所類，最具代表性的就要屬“巢盒”和“通道”了。“巢盒”通常為倒扣碗狀，形狀除半球體外還有長方體、椎體等，底部或頂部開有若干出入口供動物進出，本實驗所使用的紙窩就屬于“巢盒”的一種。巢穴是野生環境中小鼠抵御掠食者、對抗競爭對手及應對環境變化的重要工具，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。但有文獻報導表明[10-11]，“巢盒”的加入有可能引發雄性群居動物的攻擊行為，構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，且本身結構類似于野生小鼠天然洞穴的管狀構型，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，一些構型較為復雜的如Y型、T型“通道”還兼具迷宮的特點，可用于小鼠的行為學研究。總體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境的枯燥乏味[6]，長期如此會造成小鼠的運動量嚴重不足，引發免疫及內分泌障礙。運動器械的介入，引發了小鼠的自主運動，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，同時有助于促進神經系統的發展，提高認知水平[13]。小鼠使用運動器械的過程又激發了身體機能，經常性的觸發抓、握、跑、跳等動作，有利于肌肉的構建，并且鍛煉了平衡及協調能力，有助于運動神經的發展。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”用于行為學研究。

啃咬咀嚼類玩具通常以“咀嚼木塊”或“咬棒”形式出現，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計，使用的飼料過軟或過脆，那么動物啃咬籠具的現象就會更為嚴重。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“營養咬棒”還可以用于對動物進行營養添加。有研究表明，應激刺激產生時機體經過一系列神經內分泌調節，消耗儲備能量，增強糖原分解，提高血糖水平以應對外界情況。當刺激強度或持續時間超出機體調節范圍時，儲備能量逐漸耗竭，機體應對能力降低，對應激的反應由對抗轉向衰竭，導致應激綜合征[14]。同時在此時期機體對某些特殊營養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體力，維持正常的精神狀態，降低疾病易感性[15-17]。因此“營養咬棒”更適合用于強烈或長期應激導致福利明顯受損的動物，用以調節機體代謝，改善福利狀況。“營養咬棒”使用時還有一些注意點：首先“營養咬棒”的構成要符合《實驗動物小鼠大鼠配合飼料》國家標準；第二，“營養咬棒”的目的是補充缺乏營養素，因此配伍所用成分不應超出該種動物常規飼料成分，具體比例應根據動物的實際情況確定；最后，“營養咬棒”的添加還要顧及實驗設計，不能對實驗產生影響。這些情況在“營養咬棒”的使用過程中應加以注意。

除了以上幾種玩具以外還有其他一些可以豐富物質環境的物品，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生活環境。小鼠接觸玩具的過程觸發其探索行為，能鍛煉其感受和認知能力，同時探索過程還伴隨與同類的接觸，激發社會交往，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，以增進探索和社會行為的發生。

另外從材料上看大部分玩具主要是木質和紙質兩種，當然其他的也有，比如金屬或塑料，但主要還是以木質和紙質兩種最為常見。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遠超過金屬盒塑料制品的。同時還有大量文獻報導表明在諸多材質中大、小鼠對木質和紙質材料更為喜愛[18-22]。紙質材料與木質材料相比對大、小鼠各方面影響差異不大，但小鼠對紙質材料更為偏好。紙質材料相比于木質更為柔軟、更容易撕咬，產生的碎片同時還可以作為筑巢材料被加以利用，同時紙質材料的細胞毒性要更低一些[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持續時間的長短也會對動物產生不同的影響[13,25-26]，其他實驗者在實驗時應對此加以注意。

3.3 小結

動物福利被普遍認可為五大自由，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天性的自由[27]。通常的實驗動物飼育環境較為單調，只給予了實驗動物極其有限的表達天性的機會，同時動物本身還要經受一系列的實驗操作。實驗動物長期生活在這種環境中，壓力累積會導致動物產生機械重復、刻板或焦慮、煩躁等異常行為[1]，對動物福利產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。生活在添加有玩具環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，達到“康樂”動物[29]的標準還相去甚遠。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環境，使玩具真正成為維護實驗動物福利的有力保障。當然“配合、補充”使用玩具也需要經過調查與設計分析，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，表達天性，一定程度上提高了實驗小鼠的產量且成本低廉，可以廣泛的應用于實驗小鼠的飼養，在今后國內提高實驗動物福利和實驗動物生產工作中具有很高的應用前景。本文從玩具對小鼠生長繁育性能的影響入手，進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果進一步的查閱、分析和整理。謹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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