贵州本地杨木及灯台木刨花用作实验动物垫料的研究

霍春茂，龙 红，秦廷洋，唐克桐，包峰云，张仕斌

(遵义医科大学 实验动物中心，贵州 遵义 563099)

实验动物是医学研究的重要支撑条件。垫料是构成实验动物微环境的重要因素，对实验动物健康、动物实验结果及动物福利都有着重要的影响。国内常用的垫料主要包括刨花、锯末、纸屑、玉米芯、棉絮、秸秆、稻草等[1]。刨花因来源广泛、价廉易得，且质地松软，吸水性好，较少污染和发霉，是实验动物最常选用的垫料[2]。由于刨花来源的树种不同，其化学性、物理性有明显的差别。根据我国木材资源现状，经过多年的商品化开发和实验证明[3-5]，杨木、桦木等速生商品木材树种，是比较理想的刨花原材料。国外如欧洲学者发现《实验动物》杂志上的所有出版物，大多数欧盟作者(约90%)为啮齿动物提供了木质垫料。因此，木质类仍然是欧洲最常用的垫料，且刨花因更易筑巢符合小鼠生活习性更受欢迎[6]。

目前，我省市场上使用的杨木和桦木刨花垫料主要来自北方，因市场相对较小且长途运输的原因，导致价格相对较高。为开发适用于贵州本地，价廉易得的实验动物垫料，本研究以市场上比较常用的北方杨木和桦木刨花作为对照，对包括贵州本地杨木和灯台木刨花在内的4种刨花进行吸水性能实验、干燥性实验、升温实验、降温实验，对小鼠的急性毒性实验和适应性实验。研究结果可为开发贵州本地杨木和灯台木刨花作为实验动物垫料提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 垫料 贵州杨木刨花，灯台木刨花，北方杨木刨花，桦木刨花，均来自贵州亿科达生物技术有限公司[SCXK(黔)2021-0001]。

1.1.2 实验动物 选择6周龄SPF级KM小鼠24只，雌雄各半，用于对4种刨花的适应性观察实验。选择4周龄SPF级KM小鼠40只，雌雄各半，按性别随机分为贵州杨木刨花、灯台木刨花、北方杨木刨花和桦木刨花4个组，用于这4种刨花的急性毒性实验。所有小鼠均来自遵义医科大学实验动物中心，实验动物生产许可证号：SCXK(黔)2021-0002；实验动物使用许可证号：SYXK(黔)2021-0004。

1.1.3 仪器设备 电热恒温鼓风干燥箱购自上海齐欣科学仪器有限公司型号：DHG-9240A，电子天平购自上海蒲春计量仪器有限公司型号：JA3001，温度计购自武强县威尔仪表厂，烧杯购自四川蜀科仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 吸水性能实验 取4种刨花垫料各6份，分别缓慢装进一次性塑料杯中使之自然沉积，将空塑料杯和装满垫料的塑料杯分别称重记录；然后用孔径为2.0 mm×2.0 mm的医用脱脂纱布封闭杯口后扎紧，缓缓放入装有蒸馏水的盆子中，使其完全浸泡，60 min后倒置塑料杯于网架上自然沥干，用滤纸将杯子外表面残留的水吸干，分别称重装有垫料的塑料杯并计算各自的吸水率。吸水率用每克垫料吸水克数来表示。实验室条件为：温度24～28℃，相对湿度45%～60%。

吸水率=(吸水后刨花总重-刨花初重)/刨花初重

1.2.2 干燥试验 将4种刨花用1L的烧杯装满放入干燥箱内烘干至恒重后，将空烧杯和装满垫料的烧杯分别称重记录，然后放入装有蒸馏水的盆子中吸水30 min后取出，吸水后用滤纸将杯子残留的水吸干，称重记录吸水后装满垫料的烧杯总质量，放于同一自然环境的实验台上。并在之后7 d内每隔24 h对吸水后装满垫料的烧杯称重一次，共称重7次并计算4种刨花的干燥度，干燥度表示吸水后干燥的百分比。干燥实验重复做3次，最后干燥度取3次平均值。

干燥度(%)=(吸水后刨花总质量-记录时湿刨花质量)/(吸水后刨花总质量-烘干刨花质量)×100%

1.2.3 升温实验 将4种刨花用1L的烧杯装满放入干燥箱内，干燥箱的温度设置为100 ℃，用温度计记录烧杯内温度变化，温度计探头位于刨花的中间位置不能触壁，打开升温开关后记录不同时间段刨花的升温情况。分别在3、5、10、15、20、25、30、35、40、45、60、90、120 min记录。升温实验重复做3次，最后数据取3次平均值。

1.2.4 降温实验 将4种刨花用1L的烧杯装满放入干燥箱升至同一温度，将刨花从干燥箱中拿出，用温度计记录烧杯内温度变化，温度计探头位于刨花的中间位置不能触壁，放于同一自然环境中，记录不同时间刨花的降温情况。分别在3、5、10、15、20、25、30、35、40、45、60、75、90 min记录。降温实验重复做3次，最后数据取3次平均值。

1.2.5 适应性观察实验 将650 mm×450 mm×500 mm的自制鼠盒分隔成完全相同的4个小室，各相邻的小室都开有一小孔(小孔能使小鼠自由通过)。鼠盒放置在安静、无外界干扰的实验室内，在盒子的4小室分别放置4种刨花。将24只KM小鼠，雌雄各半，随机分为4组后分别放入鼠盒的4个小室。记录不同时间段鼠盒4个小室内小鼠的数量，根据记录判断小鼠对不同刨花垫料的适应性。评价垫料适应性，可以根据小鼠在不同垫料盒子内停留的时间以及睡眠时间长短，来判断小鼠对不同垫料的适应性[7]。

1.2.6 急性毒性实验 刨花水提取物的制备：将4种刨花分别称取40 g，加入600 mL蒸馏水浸泡30 h，所得的滤液加热浓缩至80 mL，使溶液浓度为0.5 g/mL，放入4℃冰箱备用。

选择4周龄SPF级KM小鼠40只，雌雄各半，按性别随机分为贵州杨木刨花、灯台木刨花、北方杨木刨花和桦木刨花4个组，每组10只。用上述制备好的刨花水提取物原液按20 mL/kg剂量(相当于生药10 g/kg)对小鼠进行灌胃，1次/d，连续灌胃7 d，期间给予小鼠正常饮食和自由饮水，每天对小鼠进行称重记录体质量变化情况，并详细检查小鼠是否出现中毒症状及死亡情况等，据此判断刨花对小鼠是否具有毒性作用。安全性包括一般毒性检测，一般进行垫料水浸出物的急性毒性实验。可以用浸出物对实验动物进行灌胃试验，观察动物状态和体质量变化情况，确定垫料对实验动物是否有毒性作用[8]。

2 结果

2.1 吸水性实验 4种刨花吸水前的质量范围基本相同，但是浸泡相同时间后，北方杨木刨花的吸水性最好，灯台木刨花和贵州本地杨木刨花吸水性能力相差不大，桦木刨花的吸水性最低(见表1)。4组垫料之间方差分析结果为：F值为31.051，P值为0.001，差异有统计学意义，对4组刨花垫料做事后LSD多重比较，其中北方杨木刨花与桦木刨花之间的差异有统计学意义(P<0.01)，北方杨木刨花的吸水性极显著高于桦木刨花的吸水性。贵州本地杨木刨花与桦木刨花之间的差异有统计学意义(P<0.05)。贵州本地杨木刨花的吸水性显著高于桦木刨花的吸水性。灯台木刨花与桦木刨花、贵州本地杨木刨花的差异无统计学意义(P>0.05)。

表1 4种刨花的吸水率

aa：与灯台木组相比较,P<0.01; cc：与贵州本地杨木组相比较，P<0.01; dd：与桦木组相比较,P<0.01; d：与桦木组相比较,P<0.05。

表2 不同时间4种刨花干燥度

表3 不同时间4种刨花升温情况

表4 不同时间4种刨花降温情况

表5 KM小鼠对4种刨花的适应性

表6 KM小鼠对4种刨花的适应性

表7 4种刨花浸出液对KM雄鼠体质量的影响

表8 4种刨花浸出液对KM雌鼠体质量的影响

3 讨论

木材刨花、锯末、再生纸、玉米芯、秸秆、蒲草、芦苇、稻谷壳、稻草等多达几十种材料均可用作实验动物垫料，各种垫料在使用过程中各有优缺点。蒲草的吸水性、吸氨性和保暖性高于玉米棒芯[9-10]，小鼠在极端(饥饿)状态下嚼食少量蒲草垫料以及水提取物对其灌胃均不引起中毒[11]；对小鼠生长繁殖都没有影响[12]。芦苇的毒性低、吸水性强、适应性好，动物生长发育及繁殖型性能良好[13]。但是蒲草和芦苇毕竟来源有限，分布局限，难以作为商品化垫料大面积推广。谷壳的保温性能和动物适应性较好[14]，但谷壳的吸水性差、容易长霉且不易保存，易于粘附在皮毛上，影响动物美观；稻草具有在南方易收集、成本低、易保存、动物适应性好等特点[14]，但稻草容易被动物的排泄物污染腐坏，表面附着的尘埃也较多，难免也会有不同程度的农药残留。并且稻草质地较硬容易刺伤幼鼠的皮肤，作为垫料前必须进行二次加工[15]。玉米秸作为垫料时，SD大鼠能保持较高的繁殖性能，可以作为大鼠垫料使用[16]。麦秸和玉米秸秆经过裁切、灭菌处理后用于实验动物垫料，具有成本低廉、吸湿性好、无毒等优点[17]。但玉米秸和麦秸受到加工工艺影响，经过简单裁切后质地依旧较硬，尘屑较多，微生物难以控制，同时难免也会有不同程度的农药和重金属(砷、镉、铅和汞)的残留和超标，因此商品化推广使用价值并不高[18]。麦糠吸水性良好，对KM小鼠生长发育无不良影响，对实验动物无毒性[19]。但是麦糠作为垫料难免有农药残留，且分布局限，难以大范围推广。有人将麦秸进行爆破处理，发现处理后的麦秸纤维疏松、柔软，其保温性和吸湿、吸氨性能均较好，很适合于啮齿类大小鼠生长繁殖[18]，但是这种处理后的新型实验动物垫料成本较高，工序复杂。在研究评估垫料选择的福利成本的实验中发现，刨花类垫料能减少老鼠的打斗行为[20]。在杨木刨花与木屑垫料的研究中发现，刨花垫料的繁殖效率显著提高，且价格比木屑便宜，在育种差的品系中，刨花垫料比起木屑垫料是更好的选择[21]。大量研究和实践表明，速生商品阔叶类木材如杨木、桦木等加工的刨花因来源广泛、价廉易得，能减少打斗行为，无毒性作用，且质地松软，吸水性好，较少污染和发霉，成为实验动物最合适、也最常用的垫料来源。

目前，供应贵州市场的实验动物垫料均以来源于北方的杨木和桦木刨花为主，因市场相对较小且长途运输的原因，导致其价格相对较高。为开发适用于贵州本地，价廉易得的实验动物垫料，本研究首次检测了贵州本地杨木和灯台木刨花的物理特性以及对小鼠的适应性和安全性。实验结果显示，北方杨木刨花的吸水性最好，贵州本地杨木刨花和灯台木刨花次之，桦木刨花最差，说明贵州本地杨木刨花和灯台木刨花的吸水性处于贵州市场上常用的北方杨木和桦木之间，符合贵州市场的性能需求。实验结果显示，本实验所用4种刨花垫料对小鼠均无毒性作用，且急性毒性MTD均大于10 g/kg，都大于一般最大给药量(5 g/kg)，说明贵州本地杨木刨花和灯台木刨花无明显中毒症状不会导致小鼠发生变态反应，且MTD较高。实验结果显示，4种刨花垫料的升温曲线、降温曲线、干燥性能以及对动物体质量增长的影响的差异均无统计学意义。贵州本地杨木刨花和灯台木刨花与贵州市场常用的垫料在保温，隔热，干燥和动物生长等方面大致相同。实验结果显示，贵州本地杨木刨花的动物适应性最好，灯台木刨花与北方杨木刨花的动物适应性差异无统计学意义，说明小鼠对灯台木刨花与北方杨木刨花喜爱度大致相同，使用贵州本地杨木刨花更符合动物福利概念。

本次实验结果表明贵州本地杨木和灯台木刨花均可用作实验动物垫料，贵州本地杨木刨花的动物适应性最好，说明其具有更好的开发价值。