屏障内独立通风笼与敞口笼饲养雄性Balb/c小鼠的比较

梁春南，刘 巍，张 潇，赵明海，邹岩柏，贺争鸣

(中国食品药品检定研究院，北京 100050)

研究报告

屏障内独立通风笼与敞口笼饲养雄性Balb/c小鼠的比较

梁春南，刘 巍，张 潇，赵明海，邹岩柏，贺争鸣

(中国食品药品检定研究院，北京 100050)

目的 采用独立通风笼(individually ventilated cage, IVC)饲养实验小鼠，积累运行经验和背景数据。方法 80只5周龄SPF级雄性Balb/c小鼠，在屏障内同室分别饲养在换气参数为70、50和30次/h的IVC系统及敞口笼内8周，各设置5只/笼和10只/笼2种饲养密度；每周逐只称重、第8周进行大体剖检，主要脏器称重；以Excel软件绘制体重曲线，以SPSS软件统计各饲养组两两间差异。结果 ① 5只/笼饲养的动物体重曲线优于10只/笼；②与设置为30和70次/h换气的IVC相比，无论是5只/笼或10只/笼饲养，换气50次/h的IVC饲养动物体重曲线平滑度及趋势均更加接近5只/笼传统敞口饲养；③组间体重未因饲养设施或密度因素造成显著差异(P>0.05)；④IVC在30次/h换气5只/笼饲养比敞口10只/笼饲养时的肝脏系数显著高(P<0.05)，该参数的其它组间、及其它脏器系数值均未见组间差异显著(P>0.05)。结论 根据实验结果，推荐该型号IVC换气次数设置为50次/h，饲养Balb/c小鼠密度5只/笼为佳。

独立通风笼(IVC)；敞口笼；体重曲线；脏器系数

自1960年代开发出强制通风的独立通风笼(individually ventilated cages, IVC)系统以来，其世界范围的应用已有50年的历史[1,2],文献报道我国最早于1997年将IVC引入国内[3]，至今推广使用接近20年。IVC的使用能减少啮齿类传染病传播[1,4]、提高饲养间笼具密度、降低饲养间过敏原浓度和减少气味，并能维持笼内相对低的氨浓度和相对干燥的环境，作为屏障设施的替代而获得越来越大范围推广使用[5-14]。在食品药品检验检测机构中，由于动物使用量大，实验批次多，很难通过实验室物理区隔或者通过SOP管理将不同批次或来源的动物隔离饲养，而IVC为此提供了可能。考虑到本单位迁建新址的动物实验室中将全面采用IVC。笼盒内的换气次数及饲养密度会改变笼盒内微环境，可能会造成动物福利、甚至对实验结果产生影响[13-19]。为了验证IVC系统使用稳定性，对不同饲养密度和换气次数条件下的小鼠饲育开展比较研究，以积累经验和相关的基础数据。

1 材料和方法

1.1 实验动物及实验环境

1.1.1 实验动物：80只5周龄SPF级雄性Balb/c小鼠，来源于中国食品药品检定研究院实验动物资源研究所实验动物生产供应室(生产许可证编号为SCXK(京)2009-0017)。

1.1.2 饲料、垫料及饮水：60Co灭菌全价颗粒饲料，购自北京科澳协力饲料有限公司，自由采食，生产许可证号SCXK(京)2009-0012；玉米芯垫料，经高压灭菌后使用，每周更换1次；反渗透软化水加HCL调节pH值至2.5～2.8后供动物自由饮用。1.1.3 实验设施：动物实验楼屏障设施(SYXK(京)2011-0008)，温度范围：(23±2)℃，相对湿度范围40%～70%，全新风高效过滤，换气次数>15次/h。1.2 仪器及设备

MP1100电子天平：(精确到0.01g，上海第二天平厂制造)，用于入室体重及脏器称量。YP100001电子天平：(精确到0.01g，上海跃平制造)，用于除入室体重以外体重称量。IVC系统：用于本实验研究的3台IVC为室内取风，排风接入夹层排风管道，参数设置见“室内取实验处理设置”；饲养笼盒：传统敞口饲养盒大小规格长×宽×高=30.0cm×18.0 cm×13.0 cm，IVC笼盒大小规格长×宽×高=38.7 cm ×17.8 cm ×13.6cm。

1.3 动物实验

1.3.1 实验处理设置：同室内安装同一厂家3台相同型号小鼠IVC，在正压状态下分别设置换气次数为70、50、30次/h(以进风量计算,实际测得值分别为69、45、26次/h)，对比同室传统敞口笼养，各设置5只/笼和10只/笼2个密度分组饲养，共设置8个处理组。

1.3.2 动物分组：80只雄性Balb/c小鼠在入室当日逐只称重，并随机分为8组，以SPSS软件统计分析各组平均体重组间差异无显著性(p>0.05)，分组设置见表1,分组体重见表2。

表1 实验分组Tab.1 Design of experiment

注：组标识中，后2位数字代表每笼饲养动物只数,IVC+首位数字代表IVC的参数设置差异，OTC=敞口饲养。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 动物标记：以黑色油性记号笔在鼠尾上划线标记，每周确认并重画加重，确保在体重称量时不发生遗漏或重复称重。

1.3.4 大体解剖及脏器分离：饲养实验第8周，禁食隔夜的小鼠在体重称量后，CO2麻醉后解剖，摘取主要脏器包括心、肝、脾、肺、肾、脑、睾丸、附睾，剔除附着在脏器上的脂肪。

1.3.5 数据收集与统计分析：在每周相同时间逐只称体重并记录，其中第8周体重在禁食隔夜后称量获得；第8周剖检后逐只分别称脏器重，其中肾、睾丸、附睾左右成对称重，并记录；以Excel软件进行原始数据的录入、早期处理(包括每只动物各器官的脏器系数)及体重曲线绘制，以SPSS统计软件用于对比分析相关参数的组间差异性比较。

2 结果

2.1 根据以敞口05作为参照，饲养7周的体重曲线比较 见(图1～7)

图1 OTC10与OTC05组体重曲线Fig.1 Growth curves of group OTC10 and OTC05

图2 IVC110与OTC05组体重曲线Fig.2 Growth curves of group IVC110 and OTC05

图3 IVC210与OTC05组体重曲线Fig.3 Growth curves of group IVC210 and OTC05

图4 IVC310与OTC05组体重曲线Fig.4 Growth curves of group IVC310 and OTC05

图5 IVC105与OTC05组体重曲线Fig.5 Growth curves of group IVC105 and OTC05

根据图1～7：①分别以5只/笼和10只/笼饲养在传统敞口笼中，体重曲线在第2周时发生分化，2周之后10只每笼饲养的小鼠发生滞长，5只每笼饲养优于10只/笼饲养。②以传统敞口笼饲养5只/笼的体重曲线作为参考曲线，IVC中5只/笼饲养的体重曲线与参考曲线的重合性明显高于10只/笼饲养密度；③IVC2(换气50次/h)饲养小鼠的体重曲线平滑度接近参考曲线，优于其它设置的IVC及10只/笼敞口饲养。

图6 IVC205与OTC05组体重曲线Fig.6 Growth curves of group IVC205 and OTC05

图7 IVC305与OTC05组体重曲线Fig.7 Growth curves of group IVC305 and OTC05

注：组标识中，后2位数字代表每笼饲养动物只数,IVC+首位数字代表IVC的参数设置差异， OTC=敞口饲养。

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 各组体重平均值比较(SPSS)，见表2

表2数据显示：除第1周体重均值在多对组间出现显著差异(P<0.05)外，其它时期(包括入室日)各组体重均值未见组间显著差异(P>0.05)；

2.3 第8周各组脏器系数平均值比较(SPSS)结果 见表3。

表3数据显示：除OTC10组与IVC305组的肝脏系数存在显著差异(P<0.05，前者小于后者)外，该参数的其它组间、及其它脏器系数值均未见组间显著差异(P>0.05)。

3 讨论

众所周知，在相同笼底面积的情况下，饲养密度过高会给动物的生长带来负面影响。本研究所采用的敞口笼底面积为0.054 m2，IVC的笼底面积为0.069 m2，根据GB14925-2010要求的单只饲养空间，可分别饲养5只和7只20g以上的小鼠[18](群养时面积要求会相对小)，根据美国实验动物饲养管理和使用指南(第8版)对于群养要求的笼底面积，可分别饲养7只和9只体重为25 g以下，或5只和7只体重为25 g以上的小鼠[17]。在日常研究中，5只/笼是常见和可行的小鼠饲养密度，也符合相关标准或指导原则的要求，10只每笼饲养则不受推荐。动物饲养环境的换气次数对其生存微环境产生影响：换气次数越高将越有利于排泄物的清理(例如降低笼盒内氨等排泄物，以及粉尘浓度)促进动物生长，同时，也可能由于换气次数过高导致动物体表热量流失过快，动物加快基础代谢以维持体温而导致体重增长减缓；换气次数过低可能会导致笼盒内排泄物的蓄积、含氧量不足等影响动物生长，同时也可降低动物用于维持体温所需的基础代谢。

在体重曲线的比较中，本研究以OTC05组的体重曲线作为标准曲线，以OTC10组的体重曲线作为红对照曲线，并在各组曲线与标准曲线分别进行比较。首先，OTC10组和OTC05组的比较印证饲养密度过大对动物生长存在负面影响，特别当体重增加到一定程度后会明显呈现；其次，IVC2(换气50次/h)饲养小鼠的体重曲线平滑度接近参考曲线，优于其它设置的IVC及10只/笼敞口饲养。其三，在各条件设置的IVC中饲养小鼠时，与10只/笼相比， 以5只/笼饲养在相同设置IVC中的小鼠体重曲线与参考曲线的重合性更好；由此，初步确定IVC2(换气50次/h)的参数为推荐参数，预计最大可饲养雄性Balb/c的数量介于5-10只之间。

动物入室当日，在尚未进食和饮水的情况下，相关动物即根据体重分配到各组，分组体重数据组间无显著差异。第1周时的多组体重间发生显著性差异，经分析这种差异可能由于动物运输应激，入室称重时动物空腹程度不同，后期采食不均等原因造成、与实验考察因素无明显关联性。除第1周，动物入室日及其它各周的体重数据在组间均差异无显著。

脏器系数实验结果显示：OTC10组的肝脏系数显著低于IVC305(P<0.05)，该参数在其它组间无显著差异，原因未明。研究未见其它脏器系数有明显组间差异。

综合分析及结论：本研究所选2种饲养密度中，5只/笼符合各规范要求及常规操作，10只/笼的密度明显高过各规范的要求，数据也显示其对体重增长产生负面影响。另按文献资料要求，本研究所用IVC的笼底面积可满足饲养7只Balb/c小鼠，但无直接研究数据给予支持,不作为可行选项。因此，基于当前实验的设计，推荐换气次数为50次/h时饲养5只/笼为该型号IVC饲养Balb/c小鼠的最佳条件。

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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

中国食品药品检定研究院中青年发展研究基金(编号:2013NC1)。

梁春南(1979-)，男，研究方向：实验动物兽医及设施运行管理。E-mail: chunnan_liang@nifdc.org.cn。

贺争鸣(1957-)，男，研究员。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