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Biology II: Mouse, Zebrafish, and Chick

Die Grundlagen der Pflege und Haltung von Mäusen

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Biology II: Mouse, Zebrafish, and Chick

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JoVE Science Education Biology II: Mouse, Zebrafish, and Chick

Basic Mouse Care and Maintenance

4.2: An Introduction to the Chick: Gallus gallus domesticus

4.15: Zebrafish Microinjection Techniques

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08:29 min

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April 30, 2023

Overview

Mäuse (Mus musculus) sind kleine Nagetiere, die sich schnell vermehren und schnell die Geschlechtsreife erreichen, wodurch sie perfekt für die Herstellung von großen Kolonien für die biologische Forschung geeignet sind. Im Vergleich zu anderen Säugetierarten kann man Mäuse einfach und billig im Labor halten. Trotzdem haben Mauskolonien bestimmte Haltungsbedürfnisse, die wichtig sind, um die Tiergesundheit, Sicherheit und die experimentelle Reproduzierbarkeit, zu erhalten.

Dieses Video zeigt die Standardverfahren, die sicherstellen, dass sie Mäuse so human wie möglich in einer Labortiereinrichtung, oder einem Vivarium, behandelt werden. Die Diskussion beginnt mit der Wiederholung der typischen Mausbehausung, die aus einem Plastikkäfig, der mit einer Schicht von weichem Streu und Nestbaumaterial bedeckt ist, besteht. Die formulierten Futterpellets (aus als Mausfressen bekannt), welche die Hauptnahrungsquelle der Mäuse darstellen, werden außerdem erläutert. Um Experimente an Mäusen zu vereinfachen, zeigen wir Methoden, wie beispielsweise die normale Haltungsposition des am Genicks anfassen, und einige Strategie, wie Forscher den Überblick über Mäuse in der Einrichtung behalten. Zum Schluss diskutieren wir wie man die Mausbehausung und Ernährung experimentell verändern kann, zusätzlich zu den häufigen Anwendungen der Genickmethode – also dem Durchführen von Injektionen.

Procedure

Die richtige Haltung von Mäusen ist wichtig für die Tiergesundheit und die Produktivität. Das Erhalten von sauberen und konstanten Bedingungen hält die Tiere von Infektionen und Kontaminationen frei. Außerdem stellt es eine stressfreie Umgebung für die Mäuse bereit, was nicht nur artgerecht ist, sondern auch das normale Mausverhalten fördert. Dieses Video beschreibt wie Mäuse in einer Tierforschungseinrichtung, oder einem Vivarium, behaust und gefüttert, werden, und es behandelt Verfahren zur Handhabung, um Verletzungen und Infektionen vorzubeugen.

Um zu verstehen wie man eine glückliche und gesunde Mauseinrichtung erzeugt, müssen wir zuerst die natürliche Umgebung dieses Organismus verstehen. Wie also sieht das natürliche Habitat der Maus aus? Mäuse sind eine der anpassungsfähigsten Säugetiere, die fast überall auf der Erde vorkommen.

In der Natur fühlen sich diese umweltflexiblen Kreaturen am sichersten und am behaglichsten in einem Nest oder Bau. Da sie nachtaktiv sind, verbringen Mäuse die Mehrheit ihres Tages in dem Bau, was heißt dass ihr Tagesrhythmus, oder Schlaf/Wachrhythmus, sie wach hält und feiern läst, wenn wir uns in unser Bett kuscheln.

Wie erreichen wir es also, dass sich Mäuse in einem Vivarium zu Hause fühlen? Nagetiere werden typischerweise in kleinen Plastikkäfigen mit einem robusten Boden und Seiten gehalten. Um Abfallprodukte zu absorbieren und eine Isolierung bereitzustellen, werden die Käfige mit einer Schicht von Streu aus geschredderten Maiskolben oder Sägespänen ausgerüstet. Dieses Material sollte oft gewechselt werden, um es sauber und trocken zu halten.

Ideale Behausungsbedingungen enthalten auch loses Material für den Nestbau, welches es den Mäusen ermöglicht einen Bau zu errichten – also genau so wie sie es in der Wildnis auch tun würden. Auch wenn wir uns anstrengen, haben Mäuse die Gewohnheit des Umherwanderns. Damit sie nicht entkommen, platziert man einen Metalldeckel auf das obere Ende des Käfigs. Bequemerweise enthalten die Deckel meist eine Futterausgabe, oder einen Schacht, und eine Halterung für eine Wasserflasche. Eine Plastikabdeckung mit einem Luftfilter wird auf den Deckel gegeben, um die Mäuse vor externen Kontaminationen zu schützen.

Wegen ihrer sozialen Natur können mehrere Mäuse zusammen behaust werden. Zum Beispiel können sich durchschnittlich 5 Weibchen bequem einen Käfig teilen. Männchen können sich nur einen Käfig teilen, wenn sie schon sehr zeitig in ihrem Leben miteinander vertraut gemacht worden sind. Männliche Mäuse, die sich erst als Erwachsene getroffen haben, streiten sich über ihr Territorium im Käfig, was zu Verletzungen und möglicherweise dem Tod führen kann.

Für die Mausforschung benötigt man normalerweise viel mehr Mäuse als in einen einzigen Käfig passen. Eine große Anzahl von Mäusen können in einen Vivarium gehalten werden, in dem die Käfige in Regale gestellt werden, durch welche mehr Mäuse mit minimalen Platzanforderungen verstaut werden können. In der Mauseinrichtung wird der natürliche Tagesrhythmus der Mäuse, durch das Einstellen des Lichts in der Einrichtung auf einen 14 Stunden Licht/Dunkelheit Rhythmus, erhalten.

Nun dass ihr wisst wo die Labormäuse leben, schauen wir uns an wie sie gefüttert werden. In ihrem natürlichen Lebensraum sind Mäuse hauptsächlich Vegetarier. Sie mögen Kohlenhydrate und bevorzugen Getreide und Körner im Gegensatz zu anderem Essen.

Im Labor wird das Mausessen durch Pellets bereitgestellt. Zusätzlich zu den leckeren Kohlenhydraten enthalten die Pellets ein Gleichgewicht aus Fett, Proteinen, Vitaminen und Mineralstoffen. Diese präzise Zusammensetzung des Futters kann abhängig von der Mauslinie und den experimentellen Bedingungen variiert werden. Normalerweise sind Futter und Wasser für die Mäuse ad libitum erhältlich, das heißt, dass die Mäuse jederzeit uneingeschränkten Zugriff auf Futter und Wasser haben.

Als nächstes schauen wir uns an, wie man Mäuse richtig für Experimente behandelt. Bevor man mit Tierexperimenten beginnt, bracht man die Genehmigung des IACUC, also dem Institutional Animal Care and Use Committee. IACUC existiert, um sicherzustellen, dass Experimente unter Bedingungen, die so human wie möglich sind, ausgeführt werden.

Nach der Genehmigung kann die wichtige Forschung beginnen. Die meisten Mauseinrichtungen sind SPF, also frei von spezifischen Pathogenen. Das heißt, dass man sorgfältig sein muss, um Infektionserreger und Kontaminationen aus der Einrichtung fernzuhalten.

Um zu Vermeiden dass neue Pathogene eingeschleppt werden oder dass man experimentellen Pathogenen ausgesetzt wird, sollte man Schutzkleidung anziehen, bevor man in eine Einrichtung geht. Handschuhe sind außerdem ein Muss sowohl im Vivarium als auch im Labor, wenn man mit Mäusen hantiert. Für einige Experimente, wie zum Beispiel dem Untersuchen von Mausverhalten, müssen sich Mäuse zuerst daran gewöhnen von Menschen gehandhabt zu werden.

Mäuse, die nicht daran gewöhnt sind gehandhabt zu werden, sind schnell gestresst, was zu Verletzungen von dir (aua) – oder der Maus führen kann. Gestresste Mäuse zeigen außerdem untypische Verhaltensweisen, wie zum Beispiel erhöhte Aggression, was die Daten durcheinanderbringen kann.

Sogar akklimatisierte Mäuse müssen sorgfältig gehandhabt werden, um Unfälle zu vermeiden. Um eine Maus aus dem Käfig zu entfernen, nimmt man die Maus an der Spitze des Schwanzes hoch. Danach ermöglicht man der Maus sich an den Stangen des Metalldeckels festzuhalten. Um die Maus sicherer zu halten, hebt man das Hinterteil der Maus leicht an, nimmt man den Schwanz zwischen den Ringfinger und den kleinen Finger, und fasst die Maus über die Schultern, am „Schopf“ des Genicks.

Wenn man sich daran gewöhnt hat, kann es einfacher sein die Tiere zuerst an ihrem Genick zu greifen, und dann den Schwanz zu nehmen. Um einen Überblick über die Mäuse zu behalten, werden die Käfige beschriftet, um anzuzeigen wer darin lebt. Um einzelne Mäuse in dem Käfig zu unterscheiden, können verschiedene Strategien benutzt werden, wie zum Beispiel die Ohrlochung, Ohranhänger, oder Schwanzmarkierungen.

Nun dass wir etwas über die Grundlagen der Maushaltung gelernt haben, schauen wir uns an, wie diese Prinzipien für Laborprotokolle verändert werden können. Viele Experimente benutzen modifizierte Behausungen, um das Gedächtnis, die Belohnung für Verhalten, oder Geruchsvorlieben, zu untersuchen. In diesem Experiment wird die Fähigkeit von wildtyp oder knockout Mäusen untersucht, sich an den Ausgang des flachen Wasserlabyrinths zu erinnern, um zu bestimmen ob spezifische Gene das räumliche Gedächtnis beeinflussen.

Die Mausernährung kann auch verändert werden, um besser den Bedingungen des Experiments zu entsprechen. Diese Forscher nutzen aus, dass die Mäuse gerne Kohlenhydrate essen, um die manuelle Geschicklichkeit zu messen. Für ältere Mäuse dauert es länger die Nudeln zu essen, wegen der altersbedingten Verschlechterung der Geschicklichkeit, wie zum Beispiel der ineffizienten Handhabung mit einer Pfote und dem Abwerfen.

Einige Untersuchungen erfordern die Gabe von experimentellen Stoffen an die Maus, was oft durch Injektionen gemacht wird. Mit dem Halten der Maus am Genick bekommt man Zugang zum Abdomen der Maus, wodurch man einfach experimentelle Behandlungen durch die intraperitoneale Injektion direkt in die Bauchhöhle einfügen kann.

Das war die Einführung in die Maushaltung von JoVE. In diesem Video haben wir wiederholt, wie Mäuse im Labor behaust und gefüttert werden, wie man Mäuse mit Vorsicht handhabt (zu ihrer und eurer eigenen Sicherheit), und einige verschiedene Anwendungen, bei welchen man gute Maushandhabungsverfahren braucht. Danke für eure Aufmerksamkeit!

Transcript

Proper mouse husbandry is essential for animal health and productivity. Maintaining clean and stable conditions keeps the animals free of infection and contamination. It also provides a stress-free environment for mice, which is not only humane, but also encourages normal mouse behavior. This video will discuss how mice are housed and fed in a research animal facility, or vivarium, as well as proper handling procedures to prevent injury and infection.

In order to understand how to create a happy and healthy mouse facility, we must first understand the organism’s natural environment. So what does a mouse’s natural habitat look like?

Mice are among the most adaptable mammals and are found almost everywhere on Earth. In nature, these environmentally flexible creatures feel most safe and snug inside a nest or burrow. Mice spend most of the day in their burrows because they are nocturnal, which means that their circadian rhythm, or natural sleep/wake schedule keeps them up and partying when you are snuggled in your burrow.

So how do we make mice feel at home in the vivarium? Rodents are typically kept in small, plastic cages with solid bottoms and sides. To absorb waste and provide insulation, the cages are equipped with a layer of bedding composed shredded corncobs or wood shavings. This material should be changed often to keep it clean and dry. Ideal housing conditions also incorporate some loose nesting material, which allows the mice to build a burrow, just as they would in the wild.

Try as we may to make their home comfortable, mice have a habit of wandering. To prevent escape, a metal lid is placed on top of the cage. Conveniently, lids are usually equipped with a food dispenser or “hopper” and a water bottle holder. A plastic lid cover with air filters is also added to protect the mice from outside contaminants.

Due to their social nature, multiple mice can be housed together. For example, up to 5 females can share one cage comfortably. Males, however, can only share a cage if they are introduced early in life. Male mice that are introduced as adults will fight over their cage territory, leading to injury and possible death.

Mouse research usually requires many more animals than will fit into a single cage. Large numbers of mice are kept in a vivarium, where cages are placed on racks, allowing more mice to be stored in a minimum amount of space.

Within the mouse facility, the natural circadian rhythm of the mice is maintained by setting the lights in the facility on a 14-hour light/dark cycle.

Now that you know where lab mice live, let’s discuss how they’re fed. In their natural habitat, mice are primarily vegetarians. They are fond of carbohydrates, and will choose cereal grains over most other foods.

In the lab, mouse chow is provided in the form of pellets. In addition to delicious carbohydrates, the pellets include a balance of fat, protein, vitamins, and minerals. The precise composition of the chow may vary depending upon the strain and experimental condition. Typically, food and water are available to the mouse ad libitum: they have access to food and water anytime they want it.

Next, let’s discuss how to properly handle mice for your experiments. Before beginning any experiments, approval to work with mice must be granted by IACUC: your Institutional Animal Care and Use Committee. IACUC exists to ensure your experiments are conducted under the most humane circumstances possible.

Once approved important research can begin! Most mouse facilities are SPF, or specific pathogen free, meaning that great care is taken to keep infectious agents and contaminants out of the facility.

To avoid introducing new pathogens (or being exposed to experimental ones), always put on PPE, or personal protective equipment, before entering the facility. Gloves are also a must when handling mice both in the vivarium and in the lab. For certain experiments, like those that assess mouse behavior, mice must first become accustomed to being handled by humans.

Mice that aren’t used to being handled are easily stressed, which can lead to injury to you — ouch! — or to the mouse. Stressed mice also tend to exhibit atypical behavior, such as heightened aggression, which can confound your data.

Even acclimated mice must be handled carefully to avoid injury. To remove a mouse from the cage, pick the mouse up at the base of the tail and then allow the animal to grip the bars of the metal cage lid. To hold the animal more securely, lift the backend of the animal slightly, grip the tail with your ring and pinky fingers, and grasp the mouse across the shoulders at the “scruff” of its neck.

Once you get more comfortable, you may find it easier to grab the animal by scruff first and then tuck the tail.

To keep track of mice, cages are labeled to indicate who lives inside. To distinguish individuals within a cage, researchers use many strategies, including ear punches, ear tags, and tail markings.

When conducting experiments in mice like the ones you are about to see, it is often necessary to identify specific animals.

Now that you know some of the basics of mouse husbandry, let’s take a look at how these principles are tweaked for laboratory protocols.

Many experiments utilize modified mouse enclosures for testing memory, reward based behavior, or olfactory preference. In this experiment, the ability of wildtype or knockout mice to remember the exit from this shallow water maze is compared to determine if a specific gene influences spatial memory.

The mouse diet can also be adapted to suit the conditions of an experiment. These researchers take advantage of the mouse’s fondness for carbohydrates to measure manual dexterity. Older mice take longer to consume the pasta due to age-related deteriorations in dexterity, like inefficient one-paw handling and dropping.

Some studies require the administration of experimental agents to the mouse, which is often carried out by injection. Holding mice by the scruff provides clear access to the abdomen, making it easy to administer experimental treatments by intraperitoneal injection directly into the body cavity.

You just watched JoVE’s introduction to mouse husbandry. In this video we reviewed how mice are housed and fed in the laboratory, how to handle mice carefully (for their sake and your own) as well as some different applications that require a good knowledge of mouse care. Thanks for watching!

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Mouse Care Mouse Husbandry Clean Conditions Stable Conditions Infection Prevention Stress-free Environment Proper Handling Procedures Natural Habitat Nest Or Burrow Plastic Cages Bedding Material Nesting Material