本文详细介绍了用于标准啮齿类动物笼具的自动化喂食系统的设计、组装及操作流程，以及一种可选的笼盖和笼具改造方案，该方案仅需对笼具进行 minimal 的改动，即可适用于带缆线的光遗传学或光纤光度学实验。该喂食系统为定时喂食和/或热量限制提供了一种经济高效的工具。
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方法文章
一种用于实验啮齿类动物在原代笼具中定时喂食的自制系统
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
间歇性禁食以及关于限时热量限制对体重调节和衰老影响的研究，无论是在社会层面还是在实验室中，都日益受到关注。为了在实验室中研究限时进食和/或热量限制，通常需要在预定的时间间隔内分发定量的食物。目前用于啮齿类动物定时喂养的技术，主要包括使用带有门控食物入口的专用笼具、时间锁定的数字饲料仓，或人工投喂。此类实验的专用设备成本较高，而人工喂养通常要求研究人员在深夜或清晨进行操作，从而限制了长期研究的开展。本文所述的自动化喂养系统为定时喂养和/或热量限制提供了一种经济高效的工具，可直接应用于标准啮齿类动物笼具，仅需极少的改造。该方案采用市售的自动喂食器，将其装配于标准微隔离笼盖（适用于小鼠、仓鼠、大鼠或豚鼠笼具）上，可在程序设定的时间间隔内向动物的居住笼中精准投放所需的食物量。我们的设计可根据不同喂食器或笼具尺寸的微小差异进行调整。我们提供了该喂养系统的详细设计、组装方法及操作流程，并附带适用于连接式光遗传学或光纤光度实验的替代笼盖及笼具改造方案。
引言
间歇性禁食是代谢和衰老研究的重要领域。合理协调进食时间与昼夜节律可改变饮食对体重的影响1,2,3,4。此外，长期的间歇性禁食与寿命延长以及年龄相关疾病的改善有关5,6,7,8。在实施长期禁食方案（>20天）的研究中，通常需要专用设备。虽然可以通过人工方式按时提供食物，但这可能要求研究人员在较长时间内频繁地在非正常工作时段到场操作。例如，若每日进食时间间隔为4小时，则需在晚上8:00、午夜12:00和凌晨4:00进行人工投喂；这种安排很难持续数天以上。
用于实验啮齿类动物的非手动食物递送替代方案包括：1）配备自动门控装置以获取食物的特殊笼具，或 2）可提供自动程序化取食的数字料斗系统，例如 FED39。具有门控取食功能的笼具系统成本较高，且部分系统无法为长期研究提供适宜的笼内生活环境。例如，传统的操作条件反射箱虽可实....
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方案
所有实验程序均经马萨诸塞大学阿默斯特分校机构动物护理与使用委员会批准。
1. 将自动喂食器组装到标准微隔离笼盖上（图1）
- 使用带有1.5英寸切割轮的旋转工具，在微隔离笼盖上切割出一个20 × 25 mm的方形开口。将开口位置定于距笼盖边缘2.75 cm处，并位于金属网架正上方居中位置（图1B，左图）。
- 3D打印一个支架，用于将自动喂食器固定到笼盖上（图1A 和 补充文件1）。将支架卡入笼盖的孔中（步骤1.1；图1B，中图），然后将自动喂食器滑入已固定支架的顶部（图1B [右图] ，C）。
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结果
通过热量限制研究（21天）诱导雌性小鼠不育（自动喂食器及笼具设计，图4A）
长期能量缺乏足以抑制哺乳动物的生育能力，这一反应在啮齿类动物和人类中均保守存在11,12。在本研究中，我们采用热量限制以诱导长期体重下降。将15-18周龄的成年雌性C57BL/6小鼠单只饲养，维持12:12小时光照-黑暗循环，关灯时间为昼夜节律时间12（ZT12）。在一周内每日称量每只动物所含食物的金属网架重量，以确定基础摄食量，为3.80 ± 0.64 g/天（均值 ± 标准误）。随后，通过限制食物供给诱导体重下降。将食物分为三份，由自动喂食器在三个时间段（ZT 12、16 和 20）分配（笼具配置见图4A）。在最初48小时内，动物摄食量限制为基础摄食量的50%。之后，在接下来的19天内，摄食量限制为基准摄食量的约70%，并在限制后期进行微调，以维持体重在基础体重的80-90%之间（<.......
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讨论
在临床前动物模型中，热量限制是一种强大的实验工具，可用于精确调控和研究代谢过程。持续的体重减轻对肥胖、糖尿病、衰老、生育能力以及更年期（一种生殖系统衰老）均具有重要意义，这些均为重要的转化研究终点。然而，热量限制方案可能难以长期维持。在本文中，我们提供了一种经济高效的解决方案，可在实验室环境中实现长期的热量限制。文中提供了将市售的自动喂食器与带有标准微隔离器盖的啮齿类动物笼具相连接的操作说明。该喂食器直接安装在动物的饲养笼上，并可编程设定在指定时间释放食物。通过定时供食，可控制动物获取食物的数量和时间，且无需实验人员进入房间进行操作。此外，这一经济高效的系统可长时间连续运行（数月），从而提高了在实验室条件下实现长期热量限制的能力。
神经科学的最新进展使研究人员能够对清醒且行为正常的动物体内促进摄食的神经元进行操控或记录。具体而言，光纤光度记录（一种 体内 对摄食神经元的记录技术已采用一系列禁食（以促进神经元活动）和再喂养（以研究神经元活动的变化）操作来实施13,
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披露
作者声明无利益冲突。
致谢
Jason Lê 获得美国国立卫生研究院资助的本科后科研教育项目的支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| #7 带3-1/2"弯曲吸管（无钢珠）的塞子 | Labex | 2067 | |
| AN75 小鼠笼底 | Ancare | AN75HT | |
| 水族箱自动喂鱼器 | Petbank-tek.com | 亚马逊分销 (#B0BRCWP16K) | |
| 啮齿类动物微滤盖 | Ancare | N10MBTPLF | |
| 单孔橡胶塞 | United Scientific | S24009 | |
| 标准啮齿类动物饲料 | Prolab IsoPro 3000 |
参考文献
- Arble, D. M., Bass, J., Laposky, A. D., Vitaterna, M. H., Turek, F. W. Circadian timing of food intake contributes to weight gain. Obesity (Silver Spring). 17 (11), 2100-2102 (2009).
- Hatori, M., et al. Time-restricted feeding ....
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