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实验大小鼠通常可以自由采食和饮水。然而,在行为学、代谢学或胃肠道研究中,适当的食物或水分的限制往往是实验实施所必需的。尽管如此,即使在实施此类限制措施时,也必须确保动物的健康状况,避免其承受不必要的痛苦与压力。
不同物种对食物或水分限制下的生理反应存在差异,因此实验设计需充分考虑这些特性。啮齿动物主要在暗周期内摄取大部分日常食物和水分,因此“过夜”禁食通常等同于24小时禁食。此外,相较于食物限制,大小鼠对12至24小时甚至更长时间的水分限制具有更高的耐受性。
与其他物种相比,小鼠和大鼠的胃肠道排空速度较快:小鼠的胃排空时间约为3.5小时,肠道排空时间约为6小时;而大鼠的胃排空时间约为2.5小时,肠道排空时间约为4小时。因此,在进行胃肠道研究或需要在灌胃前清空胃部内容物的实验设计中,应充分考虑这些特性,以确保实验的准确与可重复性。
食物限制:动物连续4小时或以上无法获得食物。
饮水限制:动物连续4小时或以上无法获得饮水。
当大小鼠被从饲养架取出并运输到动物设施的操作室或外部实验室时,尤其是如果它们从自动饮水系统中移除超过4小时(对于小鼠)或6小时(对于大鼠),则必须提供水源(水瓶或补水凝胶)。
当使用短期食物限制以空腹进行灌胃时,应充分考虑胃排空时间,小鼠禁食超过4小时和大鼠禁食超过6小时的情况必须有充分的科学依据,并获得IACUC的批准。需要解释所提方案对于该物种和实验的适用性。如果食物或饮水的限制是为了用于行为学研究,在可以到达预期行为学结果基础上,将限制程度降到最低。在提出食物或饮水限制方案之前,应充分考虑正向强化的方法,例如使用诱人的食物或饮水“奖励”的激励行为。在初期训练阶段之后,可能需要程度较轻的饮食或水限制,并相应地调整限制程度。每当动物通过食物或水“奖励”获得其饮食的一部分时,通过食物或饮水“奖励”获得的食物和水的总量加上自由进食获得的食物和水的总量必须足以维持动物的健康状态,而不会导致动物显著的体重下降。根据2013年NIH《行为研究饮食控制指南》(Guidelines for Diet Control In Behavioral Research Studies),如果动物表现出脱水的症状,包括但不限于皮肤弹性下降或眼窝凹陷,则必须通知兽医服务部门。除非另有IACUC批准,如果动物在限食或限水期间体重下降20%,必须立即增加摄取量,直到体重恢复,在动物使用方案中必须详细说明这一计划。在幼龄动物进行研究时,应特别关注其正常生长对饮食的需求。许多啮齿类实验动物的正常生长曲线已经发表,在制定幼龄动物的食物或水限制计划时应参考这些生长曲线。
当不提供自由采食的食物或水时,则应允许动物在行为训练期间获得足够的食物和水,或者每天适当补充其摄入量。在行为训练和/或补充期间,应同时提供食物和水,以尽量减少因脱水引起的厌食症。在需要补充的情况下,每日提供的食物和饮水的量应等同于动物在自由采食条件下通常消耗的量,或在实验需要的情况下轻度限制的量(如消耗量的80%),并得到IACUC的特别批准。必须获得限制前的数据以确定适当的限制量,或提供参考范围给IACUC。除非在IACUC方案中另有说明,否则从自由采食过渡到食物或饮水的限制应逐步进行,持续一到多天,以尽量减少动物的压力。当食物或饮水的获取时间受到限制时,应在动物光/暗周期中的一致时间提供,以使行为适应研究时间表。
当食物和水用作行为激励时必须在IACUC方案中说明其类型和浓度(如适用)。食物和饮水奖励物品应尽量减少向SPF动物引入病原的风险,优先选择经过辐照或高压灭菌处理,专用于啮齿类行为奖励的食物。如果使用未经辐照或高压灭菌处理的食物,必须在IACUC方案中提供充分的理由。如果动物的大部分日常食物摄入发生在行为测试期间,则应选择营养均衡的啮齿类动物食物。
每只受到食物或饮水限制的动物必须由训练有素和有经验的研究人员至少每天观察和称重一次。每日体重和摄食记录必须保持,并随时提供给兽医服务部门和IACUC审查。所有食物或饮水的限制方案都应明确说明如何监测动物的健康状况,并包括干预标准,如体重减轻、身体状况下降和/或脱水的临床症状。
SUMMARY
在实验研究中,适当的食物与饮水限制可为行为学、代谢学、胃肠道、药理学和生理学研究提供关键的数据和重要的见解。然而,在实施限制时,必须确保动物的健康与福利不受影响。通过科学设计、严格检测和伦理审查,研究人员可以在确保实验准确性的同时,最大限度地减少对动物的负面影响。