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换笼时机的选择
在本号前文《换笼的频次》中提出了在确保动物健康,尤其是免受高浓度氨气伤害的前提下,尽量减少换笼的频次可降低换笼导致的小鼠应激,进而提升其福利。然而,在小鼠设施管理实践中,如何实时地监控每一个笼盒内氨气的浓度却是一个极大的挑战。考虑到监控器材和人力成本的消耗,在动辄上数万笼盒的设施中,基本无法达成每个笼盒都实施实时监控的要求。因此,多数设施管理者都会采用固定间隔时间的换笼方案,如每周一次,或者每两周一次,而不会对更换时笼盒内的氨气浓度进行测量。
这一管理方案的好处是简单且容易执行。然而,这种简单划一的换笼设置既无法避免到个别笼盒会因偶然因素(如笼盒内发水)导致的氨气浓度快速上升而超过限值(25ppm)给小鼠带来的伤害,更存在未达到氨气限值就换笼所导致的小鼠焦虑和应激水平的不必要上升。由此可见,建立一种简单方便且快速准确判定氨气浓度的方法对决定何时换笼至关重要。那么在小鼠管理实践中有没有比较简单的氨气浓度判定方法呢?
小鼠是一种清洁意识明显的实验动物,其笼盒内通常都有固定的屎尿排泄区域。统计分析结果显示,大约80%的小鼠会在笼盒内远离筑巢区域的位置撒尿,且尿液的长期积累后会形成尿斑。研究表明,小鼠笼盒内的尿斑的大小和颜色(浅棕色、中等棕色或深棕色)及边缘状态(模糊或清晰)与笼盒内氨气浓度有着极强的线性相关性。因此,尿斑的形态可以作为一个虽然间接却直观的笼盒内氨气浓度估算对象。来自西雅图儿童研究所的艾达·M·华盛顿(Ida M Washington)和俄克拉荷马州立大学马克·E·佩顿(Mark E Payton)通过实时监控笼盒内氨气浓度和观察对应的尿斑形态,将二者关联起来,并建立了一种通过尿斑大小、颜色和边缘状态来判定氨气浓度评分方法。他们发现,随着笼盒内氨气浓度的增加,尿斑的斑块面积逐渐变大,颜色会从浅棕色向深棕色发展,而其边界也会从模糊到清晰。当氨气浓度小于1 ppm时,尿斑的直径通常在1到2英寸之间,并呈浅棕色,且边界模糊,具有这样形态的尿斑的评分被设定为1;当氨气浓度在1到25 ppm时,尿斑直径通常在2到3英寸、呈现中棕色、并且边界模糊,具有这样形态的尿斑的评分被设定为2;当氨气浓度在25到50 ppm时,尿斑的直径在3到4英寸之间、呈现深棕色、且边缘清晰,具有这样形态的尿斑的评分被设定为3,也将作为换笼的标准;当氨气浓度超过50 ppm时,尿斑的直径通常超过了5英寸、呈现深棕色、且边缘清晰,具有这样形态的尿斑的评分被设定为4(表示笼盒内环境恶化)。
而这种依据尿斑特征的评分方法很容易掌握。因此,小鼠饲养员可通过从笼底观察尿斑特征轻松地预测氨气浓度的数值水平,从而确定换笼的时间。该评分系统不仅通过尿斑形态做到了间接地评估笼盒内的氨气浓度,为依据氨气限定值而确立换笼时机建立了一种简便易行的方法,进而提升了换笼时机选择的精准性,从而降低了小鼠的应激水平,也极大地节约了人力、物力和运行成本。在华盛顿和佩顿的尿斑评分系统建立之前,他们设施的动物护理人员对饲养3到5只小鼠的笼盒实行每周换笼一次,而对饲养1到2只小鼠的笼盒则每两周换笼一次。在此方案下,设施内约50%的小鼠笼盒每周要更换一次。而在实施了尿斑评分系统后,每周仅需更换设施内约33%的笼盒。这意味着垫料成本、笼具清洗量、灭菌时间和人工都会相应地减少。而通过动物护理人员观察,并没有发现小鼠的健康和福祉在新的管理实践中受到任何不利影响。