垫料对实验动物肥胖造模的影响

《实验动物护理与使用指南》（《指南》）被用作许多实验动物的护理标准的参考。《指南》建议，在啮齿动物的饲养环境中，所有啮齿动物都应在实心底部的笼具中使用接触式垫料，以丰富环境，并吸收尿液和减少氨的积累环境。许多垫料已经接受过吸收性、舒适性、成本、生物降解性、毒性和研究的测试，可用于啮齿动物笼具使用。玉米芯垫料是啮齿动物垫料的常用选择，因为它具有生物降解性，能够减少可检测到的氨的含量，单位体积的高吸收率和成本低等特点，是啮齿类动物常用的垫料之一。

在众多实验动物的活跃研究领域中，模拟西方社会人类日常饮食导致的体重增加，从而诱发胰岛素抵抗和糖尿病前期是一个常见的模型。在这些模型中，需要避免居住条件在无意中对实验产生的影响，包括玉米芯垫料对代谢参数的潜在影响。除了不受控制的饮食摄入外，玉米芯垫料还与慢波睡眠时间的增加有关，可能是因为老鼠的舒适感降低了。这些发现引发了人们的担忧，即玉米芯垫料可能也会改变实验鼠的活动状态，这是一个影响预期体重增加的参数。

在这里，我们对喂养低脂或高脂饮食的小鼠饲养在玉米芯垫料上的体重增加、表观饲料消耗和饲料效率进行了回顾性分析，并与再生纸垫料上实验的数据进行比较。这项研究的结果是，在建模之前，动物从使用再生纸垫料的设施的一栋建筑物，转移到另一座使用玉米芯垫料的设施后，随后完成的，高脂肪喂养的肥胖和糖尿病前期小鼠模型中，预期体重增加显着减少。这种体重增长变慢的情况持续了数周，这超过了因为转移和新环境的适应期造成的应激影响的预期。我们假设体重增加变缓的这种被抑制的情况与玉米芯垫料的使用有关。

饲喂高脂饲粮4周后，玉米芯垫料饲养小鼠的饲料转化率(图1)和体增重(图2)显著低于再生纸垫料饲养的高脂饲粮饲养小鼠(P < 0.0001和P = 0.0148)。高脂喂养5周后，玉米芯垫料饲养的小鼠体重与再生纸垫料饲养的小鼠体重显著增加(P = 0.0023;图2)。与再生纸垫料相比，在玉米芯垫料上低脂喂养的小鼠的饲料转化率没有差异(P=0.081)，在4周或5周时的小鼠的体重也没有差异(P=0.4535和P=0.3758)。与再生纸垫料相比，玉米芯垫料设施内低脂饲料的小鼠(P=0.088)和高脂饲料的小鼠的平均表观日饲料摄食量（图3）相似(P=0.379)。

糖尿病研究中经常使用高脂饮食模型，啮齿动物在高脂饮食中的体重增加得到了很好的描述。这个模型被广泛的使用。这项研究（玉米芯垫料对饮食引起的体重增加影响）的构思是出于后勤和设备可用性的原因，将一组准备进行饮食诱导的糖尿病前期研究的老鼠从一个笼具内经常使用再生纸垫料的设施，转移到另一个使用玉米芯垫料的设施。

在我们的设施中，饲养在玉米芯垫料上的老鼠没有达到模型的预期体重增加，因此促使对已经从这些老鼠身上收集的数据进行回顾性统计分析，并与在同一个设施中使用再生纸垫料的老鼠进行比较。

由于这些小鼠不是该影响（玉米芯垫料对饮食引起的体重增加影响）的特定研究设计的一部分，因此需要在数据期间考虑其他变量，包括小鼠更换设施时宏观和微观环境的变化分析。

饲养在玉米芯垫料上的老鼠，最开始在一个使用再生纸垫料的 IVC 装置的设施中，该装置每小时至少换气 50 次，并有专门的工作人员负责该设施。当这些老鼠被转移到使用玉米芯垫料的设施时，它们被安置在一个每小时换气 4 次的 IVC 单元中，并更换了不同的专职工作人员。在整个研究过程中，在再生纸垫料上饲养的老鼠和饲养在玉米芯垫料上的老鼠在同一个设施中，并且都使用每小时换气 4 次的 IVC 架子。此外，饲养在玉米芯垫料上的小鼠，在开始高脂饮食饲喂前 1 周从一个设施移动到另一个设施，这可能因为运输产生了一定的应激反应。

然而，增重和饲料效率的变化是通过使用第 4 周和第 5 周收集的数据计算的。在收集数据期间，所有组的工作人员、笼子和环境丰富度都是相同的。虽然环境变化产生的额应激反应，可能会导致表观饲料消耗减少，从而导致小鼠体重增加减少，但这种影响在 4 周的适应期后可能可以忽略不计。因为，这项研究的数据表明，实际上4 组之间的表观饲料消耗量是没有显着差异的。

另一个需要考虑的因素是，由于垫料的变化或从一个建筑到另一个建筑的物理移动，肠道微生物群可能发生变化。微生物群的失调会引起饲料的消化和吸收的变化。然而，根据在另一个实验室所做的工作，垫料的变化对微生物群的影响可以忽略不计。此外，转移到不同的设施后，经过5d的饲养适应后，微生物群恢复到原来的分布。目前的工作支持了这样一种观点，即第4周和第5周之间饲料转换的任何变化都不受由垫料的变化或设施之间的物理移动引起的微生物群差异的影响。

环境变化，包括垫料，对实验设计的各个方面的影响已经在其他研究中被记录下来。目前的研究支持在饮食诱导模型中选择垫料类型时要谨慎。虽然玉米芯垫料并没有减少小鼠所消耗的饲料量，但它确实影响了动物将所消耗的饲料转化为体重的效率。需要进行进一步的研究来发现在玉米芯垫料的上的饲喂，饲料转化率下降的原因。

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