摘要:
目的
探討非專業(yè)加工制作的麥秸墊料、玉米芯墊料、刨花墊料和紙質墊料對SPF級昆明小鼠(KM)學習記憶能力的影響差異,以及不同墊料對小鼠行為學的影響。方法選用SPF級KM小鼠24只,分別使用麥秸墊料、刨花、玉米芯和紙質墊料飼養(yǎng)8周后,開展 MORRIS水迷宮行為學實驗,考察其行為學的變化和學習記憶能力的差異。
結果
麥秸組學習記憶能力增加明顯高于刨花組(P<0.05);水迷宮實驗期間,各組增重差異不顯著。定位航行實驗結果顯示,麥秸組第5d的逃避潛伏期顯著低于其余三組(P<0.05),其余時間段差異無顯著性;空間探索實驗結果顯示麥秸組小鼠穿過原平臺位置的次數、游泳時間均多于其余三組。
結論
不同墊料對水迷宮實驗中KM小鼠的體質量影響較小,麥秸墊料對KM小鼠學習記憶能力的影響優(yōu)于刨花墊料和玉米芯墊料,建議將麥秸墊料作為實驗動物接觸性墊料推廣使用。
 
墊料是實驗動物生存環(huán)境中的接觸性基礎材料,不同的墊料生存環(huán)境直接影響實驗動物的生理活動,進而影響動物實驗結果的準確性,選擇不同墊料也是體現動物福利的重要內涵。因此,實驗動物國家及地方標準對實驗動物墊料的物理性狀、化學及生物特性都有明確的規(guī)定和要求。目前所知實驗動物品種、品系、年齡、性別等對實驗動物記憶能力均有不同程度的影響,但未知不同墊料飼養(yǎng)環(huán)境對實驗動物記憶認知能力是否有影響。為了進一步探索新型麥秸墊料的安全性及其對嚙齒類實驗動物接觸環(huán)境的影響,本實驗采用SPF級昆明小鼠為研究對象,應用 MORRIS水迷宮行為學實驗方法,比較、開發(fā)利用新型麥秸墊料和其他3種墊料(刨花墊料、玉米芯墊料和紙質墊料)在工作狀態(tài)下對小鼠學習記憶能力和血液生化指標的影響。為今后開展與改善學習記憶能力相關藥物研究的實驗動物墊料選擇提供參考,也為新型麥秸墊料的安全使用和大力推廣提供依據。
 
1.1實驗動物
SPF級KM小鼠(孕13d)8只,購自北京維通利華實驗動物技術有限公司[SCXK(京)2016 0006],飼養(yǎng)在北京實驗動物研究中心屏障內,小鼠自由進食、進水，溫度:18~26℃,濕度:38%~50%。維持12/12h暗交替光照。所有實驗操作遵循動物使用相要求,福利倫理審查批準號: BLARC2017112401。
1.2墊料及主要儀器
1.2.Ⅰ新型麥秸墊料:利用蒸汽爆破工藝對麥秸原料進行爆破,做進一步處理后,進行Co照射及真空包裝后獲得新型麥秸墊料。玉米芯墊料、刨花料均購自北京科澳協力飼料有限公司;紙質墊料購自北京美綠洲生物科技有限公司。
1.2.2主要儀器:超凈工作臺(蘇杭);電子天平 (Sartorius,BSA220ZS型):水迷宮(ZS40 ZS001 MORRIS水迷宮動物行為分析系統(tǒng)(眾實迪創(chuàng)購自北京美綠洲生物科技有限公司)。
1.3方法
1.3.1實驗分組:8只KM孕鼠單籠飼養(yǎng),2只/籠分別飼養(yǎng)在麥秸墊料、玉米芯、刨花和紙質4種墊料中。選取離乳后仔鼠24只,隨機分為4組,每組6只,雌雄各半,分別按照使用墊料的不同分為麥秸墊料組、玉米芯組、刨花組和紙質墊料組。每周更換次墊料,常規(guī)飼養(yǎng)。在相同環(huán)境條件下繼續(xù)飼養(yǎng)8周后,觀察各組小鼠的相應指標。
1.3.2適應性觀察:觀測KM小鼠分別對4種墊料飼養(yǎng)適應情況,觀察小鼠行為反應、身體清潔度、有無外傷及過敏、嚼食墊料等情況。
1.3.3水迷宮行為學測試:應用ZS-01 MORRIS水迷宮實驗裝置,開展隱藏平臺實驗和空間探索實驗,檢測小鼠在水迷宮裝置中的學習和記憶能力。
1.3.3.1定位航行實驗:連續(xù)6d分別對麥秸、刨花、玉米芯及紙質墊料飼養(yǎng)的4組小鼠進行入水訓練和測試,每天訓練4次,確保4個象限每天只用1次。第一天為適應性訓練,將小鼠放入不含平臺的水池中自由游泳120s,每次訓練完成后,迅速用干凈的干毛巾將小鼠擦拭干凈后放回籠盒,并保證其飲水和食物供應,便于小鼠提前適應環(huán)境,減少應激反應。其余5d為正式試驗,每天固定時間訓練4次,每次訓練間隔15~20min。訓練時間設置為90s,90s內小鼠未找到站臺,則由實驗人員將其引導至站臺,并在站臺上停留10s,逃避潛伏期記為90s。將逃避潛伏期均值作為參數進行數據統(tǒng)計。
1.3.3.2空間探索實驗:實驗時間為1d,去除平臺中心支架,任選一個象限入水點將KM小鼠放入水中,測試60s小鼠在恒溫池中的游泳時間以及目標(原平臺位置)的次數。

1.3.4體質量的檢測:實驗期間,每天實驗前對所有小鼠進行稱重并記錄
1.4統(tǒng)計方法
采用SPSS22.0軟件進行統(tǒng)計學分析,實驗數據均用平均數±標準差(±s)表示,各組間逃避潛伏期和體質量的比較采用ISD方差分析;各組間穿越站臺次數采用單因素方差分析,P<0.05為差異有顯著性。
2結果
2.1動物適應性研究
通過實驗觀察,麥秸墊料對小鼠無刺激作用,小鼠行為、反應正常。同其他3種墊料相比,換墊料1周后,麥秸墊料相對干燥度良好;相比玉米芯墊料沒有尿液集中滲漏的情況;相比紙質墊料,沒有排泄物裸置的情況。
2.2定位航行實驗
逃避潛伏期結果如表1所示。在5d的定位航行實驗中,各組小鼠的潛伏期均隨著訓練天數的增加而縮短,由此可知,在4種墊料飼養(yǎng)環(huán)境下的KM小鼠經過訓練后均可獲得一定的空間學習能力。由圖1可見,自第2天起,麥秸組、玉米芯組和紙質組的潛伏期呈下降趨勢,其中麥秸組較其他3種墊料組具有明顯的優(yōu)勢。進一步對組內各時間點的潛伏期進行兩兩比較,結果顯示,第5天的潛伏期麥秸組顯著低于其他3組(P<0.05),其余各組間兩兩比較差異不顯著,由此可見經麥秸墊料飼養(yǎng)下的KM小鼠在空間學習能力可得到明顯的提高。

2.3空間探索實驗
實驗結果如圖2所示,各組小鼠穿過目標象限次數、目標象限游泳時間經統(tǒng)計無顯著性差異(P>0.05)。但麥秸組的小鼠在穿過目標象限的總次數、游泳時間上均表現出一定的優(yōu)勢,其中穿臺次數方面:麥秸組(3、2)最高、刨花組(1、2)、玉米芯組(1、2),紙質組(1);游泳時間方面:麥秸組(17.09s)、刨花組(1122)、玉米芯組(12.21)、15紙質組(16.33s)。這說明在麥秸墊料飼養(yǎng)條件下的KM小鼠可獲得良好的空間學習記憶能力,其對空間定位的準確性明顯高于其他3組。

2.4墊料對KM小鼠體質量的影響
KM小鼠經四種不同墊料相同飼養(yǎng)環(huán)境下飼養(yǎng)8周后,體質量均逐漸增加,結果見表2。其中麥秸組增重最大,刨花組增重最小,兩組間變化差異顯著(P<0.05);水迷宮測試期間,各組增重兩兩比較無統(tǒng)計學差異(P>0.05),結果如圖3所示。

3討論
 
目前,MORS水迷宮實驗廣泛用于開展海馬與腦認知系統(tǒng)的相關研究方面。如 Huang等研究脂多糖對記憶檢索的影響,探討免疫激活與學習記憶功能的相互作用。 Stackman等研究小鼠定向反應與前丘腦神經元之間的關聯。范琳犀等研究發(fā)現皮質酮慢性注射可誘導C57小鼠抑郁行為發(fā)生改變并損害學習記憶功能。劉港等研究結果表明,采用雄性KM小鼠側腦室注射AB23-35可快速成功制備阿爾茨海默病(AD)小鼠模型。在定位航行實驗中,KM小鼠的逃避潛伏期隨著訓練次數的增加而減少,這與本研究的結果一致。王南溪等用水迷宮實驗測試不同劑量的黃粉蟲油脂對KM小鼠增重及學習記憶能力的影響。胡華等探討活血榮絡片治療阿爾茨海默病的機制。在MORRIS水迷宮實驗過程中,其測試結果不僅與動物種類有關, MORRIS水迷宮的實驗設備、實驗環(huán)境(光照、噪聲)等許多因素均會影響實驗結果。周海東等發(fā)現平臺顏色可以改變大鼠的水迷宮成績藍色平臺的大鼠學習能力提升速度快于白色平臺組。黃明2發(fā)現90dB的噪聲(2h/天)可以導致KM小鼠空間性學習記憶能力和情緒性記憶能力受損。