Summary

Handopfokmethode voor zijdeaapjes voor zuigelingen

Published: June 09, 2023
doi:

Summary

Hier beschrijven we een methode voor het met de hand grootbrengen van zijdeaapjes in een broedmachine voor dieren. Deze methode verhoogt de overlevingskans van zijdeaapbaby’s aanzienlijk, wat de mogelijkheid biedt om de ontwikkeling van zijdeaapbaby’s met vergelijkbare genetische achtergronden te bestuderen die in verschillende postnatale omgevingen zijn grootgebracht.

Abstract

Het gewone zijdeaapje (Callithrix jacchus) is een kleine en zeer sociale aap uit de Nieuwe Wereld met hoge voortplantingssnelheden, waarvan is bewezen dat het een aantrekkelijk niet-menselijk primaatmodel is voor biomedisch en neurowetenschappelijk onderzoek. Sommige vrouwtjes baren een drieling; De ouders kunnen ze echter niet allemaal opvoeden. Om deze baby’s te redden, hebben we een handopvoedingsmethode ontwikkeld voor het grootbrengen van pasgeboren zijdeaapjes. In dit protocol beschrijven we de formule van het voedsel, de tijd voor voeding, de configuratie van de temperatuur en vochtigheid, evenals de aanpassing van de met de hand grootgebrachte baby’s aan de kolonieomgeving. Deze methode voor het grootbrengen met de hand verhoogt de overlevingskans van baby’s met zijdeaapjes aanzienlijk (zonder handopvoeding: 45%; met handopfok: 86%) en biedt de mogelijkheid om de ontwikkeling te bestuderen van baby’s met zijdeaapjes met een vergelijkbare genetische achtergrond die zijn opgegroeid in verschillende postnatale omgevingen. Omdat de methode praktisch en gebruiksvriendelijk is, verwachten we dat deze ook kan worden toegepast op andere laboratoria die met gewone zijdeaapjes werken.

Introduction

De gewone zijdeaap (Callithrix jacchus) is een aap uit de familie van de aapjes uit de Nieuwe Wereld. Het gebruik van zijdeaapjes in biomedisch onderzoek is de afgelopen decennia snel gegroeid vanwege een aantal belangrijke voordelen van zijdeaapjes in vergelijking met andere niet-menselijke primaten (NHP’s), waaronder hun kleinere lichaamsgrootte, gemakkelijker hanteren en fokken in gevangenschap, kortere draagtijd, eerdere seksuele rijping en lagere zoönotische risico’s 1,2,3,4,5,6 . De gewone zijdeaap heeft een vergelijkbare hersenstructuur en hersenfunctie als mensen en vertoont een rijk repertoire aan vocalisaties en zeer sociaal gedrag met rijke emoties. Het is een overtuigend NHP-model voor verschillende soorten neurowetenschappelijke studies, zoals studies over sensorische verwerking 7,8,9,10,11,12,13,14, vocale communicatie 15,16,17,18,19, modellen van ruggenmergletsel 20,21,22,23, de ziekte van Parkinson 24,25,26,27,28 en ouderdomsziekten 29. In vergelijking met andere NHP’s heeft het gewone zijdeaapje een relatief hoge reproductiesnelheid, wat mogelijk nuttig is voor transgene modificatie30,31,32. Deze primaat wordt ook veel gebruikt in farmacologie, angiografie en pathogene en immuunstudies 33,34,35,36,37,38,39. Het aanbod van zijdeaapjes blijft echter zeer beperkt, vooral in China, en kan niet voldoen aan de snel groeiende behoeften van wetenschappelijk onderzoek.

In zijdeaapkolonies worden de volwassen dieren een of twee keer per dag gevoerd, en een paar instellingen veranderen het dieet voor juveniele zijdeaapjes40. Over het algemeen grijpen babyzijdeaapjes zich meestal stevig vast aan het lichaam van de vader of oudere broers en zussen voor dagelijkse verzorging en worden ze meerdere keren per dag aan de moeder overhandigd voor melk. Sommige vrouwelijke zijdeaapjes baren een drieling, en in dit geval kunnen een of twee baby’s niet overleven door een gebrek aan melk; Bovendien zorgen sommige ouders niet voor hun baby’s omdat ze geen ervaring hebben met borstvoeding of om andere onbekende redenen. Dit is een groot verlies voor veel laboratoria. Een paar onderzoeken hebben methoden gerapporteerd voor voedingsbeheer voor volwassen zijdeaapjes in gevangenschap 40,41,42 waarbij gebruik wordt gemaakt van voedingsmiddelen en formules met verschillende macronutriëntensamenstellingen, vitamines en mineralen, evenals verschillende voedingsprotocollen voor verrijking (gepureerd, gegeleerd, gezuiverd of ingeblikt)2,41. Een eerdere studie rapporteerde een collaboratieve opfokmethode voor zijdeaapjesdrieling43, waarbij verzorgers één baby per dag nemen, deze de hele dag door met de hand voeden en de volgende dag inwisselen voor een andere drieling. Hoewel deze methode de baby’s in staat stelt om ouderlijke zorg te hebben, vereist het een ervaren verzorger om het kind elke dag uit het lichaam van de ouders te pakken en is het arbeidsintensief. Tot nu toe heeft geen enkele studie een gedetailleerde, stapsgewijze handopfokmethode voor pasgeboren zijdeaapjes gerapporteerd.

Het doel van de huidige studie is om een handopfokmethode te bieden voor diegenen die geïnteresseerd zijn in de ontwikkeling van zijdeaapjes, maar met beperkte middelen. In tegenstelling tot de vorige collaboratieve opfokmethode43 is de huidige methode een alternatief dat het gezin van het kind minder stoort en gemakkelijk te leren is. Op basis van de basisregels van borstvoeding en 5 jaar praktijk, beschrijft dit artikel een handopfokmethode voor het grootbrengen van babyzijdeaapjes, waaronder de bereiding van het voedsel, een tijdschema voor het voeren, de configuratie van de temperatuur en vochtigheid van de broedmachine, evenals de aanpassing van de jonge dieren aan de kolonieomgeving.

Protocol

Alle experimentele procedures werden goedgekeurd door het Animal Use and Care Committee van de Zhejiang University en volgden de richtlijnen van de National Institutes of Health (NIH). 1. Huisvesting en veehouderij44 Stel de koloniekamer in met een dag/nacht-cyclus van 12 uur:12 uur, de temperatuur op 26-28 °C en de relatieve luchtvochtigheid op 45%-55%. Koppel mannelijke en vrouwelijke zijdeaapjes op de leeftijd van 2-6 jaar en hou…

Representative Results

Het lichaamsgewicht is een belangrijke indicator voor de ontwikkeling van het lichaam van dieren en wordt in dit protocol gebruikt als indicator voor de gezondheidstoestand van de zijdeaapjes. In dit werk nam het lichaamsgewicht van de met de hand grootgebrachte dieren geleidelijk toe met de leeftijd (Figuur 2A, n = 16), vergelijkbaar met het gewicht van pasgeboren baby’s in een eerdere studie46. Om de overlast voor de broedfamilies in de kolonie tot een minimum te be…

Discussion

Het zijdeaapje is een zeer bruikbaar NHP-model voor biomedisch en neurowetenschappelijk onderzoek. De middelen van zijdeaapjes zijn echter te beperkt om aan de snel groeiende behoeften te voldoen. In dit werk hebben we een handopvoedingsmethode ontwikkeld die niet alleen de overlevingskans van zijdeaapjes verhoogt, maar ook de mogelijkheid biedt om hun postnatale ontwikkeling te bestuderen. Deze methode voor het opfokken met de hand is praktisch en gemakkelijk te leren en is daarom gemakkelijk toepasbaar op andere labora…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs willen Mingxuan Li bedanken voor zijn redactie van de grammatica en het polijsten van de vroege versie van dit manuscript. Dit werk werd ondersteund door de Zhejiang Province Natural Science Foundation of China (LD22H090003); de Natural Science Foundation of China (32170991 en 32071097), STI2030-Major Projects 2021ZD0204100 (2021ZD0204101) en 2022ZD0205000 (2022ZD0205003); en het MOE Frontier Science Center for Brain Science & Brain-Machine Integration, Zhejiang University.

Materials

animal incubator RCOM, Korea MX – BL600N, 855 mm (W) x 470 mm (L) x 440 mm (H)
baby milk powder Meadjohnson, America suitable for 0-12 months of age, executive standard – GB25596
baby rice paste HEINZ, China suitable for 0-6 months of age, executive standard – GB10769
baby wipes babycare, China soft
beaker ShuNiu, China 100 mL
blankets Grace, China 10 cm × 10 cm, soft
climbing frame WowWee, China firm and no small circular structures
disposable diaper pads Hi Health Pet, China either M or L size
disposable sterile syringe Cofoe, China 1 mL, 2.5 mL, 3 mL, 5 mL, 10 mL
electronic scale YouSheng, China measuring range from 0 to 6,000 g with precision of 0.2 g
intravenous injector HD, China 0.55 mm x 20 mm needle
kettle FGA, China warm-keeping kettle 1,500 mL
lactulose BELCOL, China to solve constipation
plastic weighing dish SKSLAB, China 80 mm x 80 mm x 22 mm, used as a bowl
plush toy Lebiyou, China soft
probiotic powder G-Pet, China to regulate gastrointestinal environment
sterile centrifuge tube NEST, China 50 mL
swab OYEAH, China 80 – 100 mm
toy roller WowWee, China firm and no small circular structures

References

  1. Miller, C. T., et al. Marmosets: A neuroscientific model of human social behavior. Neuron. 90 (2), 219-233 (2016).
  2. Ross, C. N., Colman, R., Power, M., Tardif, S. Marmoset metabolism, nutrition, and obesity. ILAR Journal. 61 (2-3), 179-187 (2020).
  3. Kishi, N., Sato, K., Sasaki, E., Okano, H. Common marmoset as a new model animal for neuroscience research and genome editing technology. Development, Growth & Differentiation. 56 (1), 53-62 (2014).
  4. Prins, N. W., et al. Common marmoset (Callithrix jacchus) as a primate model for behavioral neuroscience studies. Journal of Neuroscience Methods. 284, 35-46 (2017).
  5. Tokuno, H., Watson, C., Roberts, A., Sasaki, E., Okano, H. Marmoset neuroscience. Neuroscience Research. 93, 1-2 (2015).
  6. Hodges, J. K., Henderson, C., Hearn, J. P. Relationship between ovarian and placental steroid production during early pregnancy in the marmoset monkey (Callithrix jacchus). Journal of Reproduction and Fertility. 69 (2), 613-621 (1983).
  7. Troilo, D., Judge, S. J. Ocular development and visual deprivation myopia in the common marmoset (Callithrix jacchus). Vision Research. 33 (10), 1311-1324 (1993).
  8. Mitchell, J. F., Leopold, D. A. The marmoset monkey as a model for visual neuroscience. Neuroscience Research. 93, 20-46 (2015).
  9. Hung, C. C., et al. Functional MRI of visual responses in the awake, behaving marmoset. NeuroImage. 120, 1-11 (2015).
  10. Gao, L., Kostlan, K., Wang, Y., Wang, X. Distinct subthreshold mechanisms underlying rate-coding principles in primate auditory cortex. Neuron. 91 (4), 905-919 (2016).
  11. Gao, L., Wang, X. Subthreshold activity underlying the diversity and selectivity of the primary auditory cortex studied by intracellular recordings in awake marmosets. Cerebral Cortex. 29 (3), 994-1005 (2019).
  12. Gao, L., Wang, X. Intracellular neuronal recording in awake nonhuman primates. Nature Protocols. 15, 3615-3631 (2020).
  13. Wang, X., et al. Corticofugal modulation of temporal and rate representations in the inferior colliculus of the awake marmoset. Cerebral Cortex. 32 (18), 4080-4097 (2022).
  14. Wang, X., et al. Selective corticofugal modulation on sound processing in auditory thalamus of awake marmosets. Cerebral Cortex. 33 (7), 3372-3386 (2022).
  15. Kajikawa, Y., et al. Coding of FM sweep trains and twitter calls in area CM of marmoset auditory cortex. Hearing Research. 239 (1-2), 107-125 (2008).
  16. Choi, D., Bruderer, A. G., Werker, J. F., et al. Sensorimotor influences on speech perception in pre-babbling infants: Replication and extension of Bruderer et al. Psychonomic Bulletin & Review. 26 (4), 1388-1399 (2019).
  17. Eliades, S. J., Miller, C. T. Marmoset vocal communication: Behavior and neurobiology. Developmental Neurobiology. 77 (3), 286-299 (2017).
  18. Roy, S., Zhao, L., Wang, X. Distinct neural activities in premotor cortex during natural vocal behaviors in a New World primate, the common marmoset (Callithrix jacchus). Journal of Neuroscience. 36 (48), 12168-12179 (2016).
  19. Simões, C. S., et al. Activation of frontal neocortical areas by vocal production in marmosets. Frontiers in Integrative Neuroscience. 4, 123 (2010).
  20. Iwanami, A., et al. Transplantation of human neural stem cells for spinal cord injury in primates. Journal of Neuroscience Research. 80 (2), 182-190 (2005).
  21. Schorscher-Petcu, A., Dupré, A., Tribollet, E. Distribution of vasopressin and oxytocin binding sites in the brain and upper spinal cord of the common marmoset. Neuroscience Letters. 461 (3), 217-222 (2009).
  22. Bowes, C., Burish, M., Cerkevich, C., Kaas, J. Patterns of cortical reorganization in the adult marmoset after a cervical spinal cord injury. Journal of Comparative Neurology. 521 (15), 3451-3463 (2013).
  23. Kondo, T., et al. Histological and electrophysiological analysis of the corticospinal pathway to forelimb motoneurons in common marmosets. Neuroscience Research. 98, 35-44 (2015).
  24. Nash, J. E., et al. Antiparkinsonian actions of ifenprodil in the MPTP-lesioned marmoset model of Parkinson’s disease. Experimental Neurology. 165 (1), 136-142 (2000).
  25. van Vliet, S. A., et al. Neuroprotective effects of modafinil in a marmoset Parkinson model: Behavioral and neurochemical aspects. Behavioural Pharmacology. 17 (5-6), 453-462 (2006).
  26. van Vliet, S. A., Vanwersch, R. A., Jongsma, M. J., Olivier, B., Philippens, I. H. Therapeutic effects of Delta9-THC and modafinil in a marmoset Parkinson model. European Neuropsychopharmacology. 18 (5), 383-389 (2008).
  27. Philippens, I. H., t Hart, B. A., Torres, G. The MPTP marmoset model of parkinsonism: a multi-purpose non-human primate model for neurodegenerative diseases. Drug Discovery Today. 15 (23-24), 985-990 (2010).
  28. Santana, M. B., et al. Spinal cord stimulation alleviates motor deficits in a primate model of Parkinson disease. Neuron. 84 (4), 716-722 (2014).
  29. Tardif, S. D., Mansfield, K. G., Ratnam, R., Ross, C. N., Ziegler, T. E. The marmoset as a model of aging and age-related diseases. ILAR Journal. 52 (1), 54-65 (2011).
  30. Sasaki, E., et al. Generation of transgenic non-human primates with germline transmission. Nature. 459, 523-527 (2009).
  31. Sasaki, E. Prospects for genetically modified non-human primate models, including the common marmoset. Neuroscience Research. 93, 110-115 (2015).
  32. Park, J. E., Sasaki, E. Assisted reproductive techniques and genetic manipulation in the common marmoset. ILAR Journal. 61 (2-3), 286-303 (2020).
  33. Smith, D., Trennery, P., Farningham, D., Klapwijk, J. The selection of marmoset monkeys (Callithrix jacchus) in pharmaceutical toxicology. Laboratory Animals. 35 (2), 117-130 (2001).
  34. Smith, T. E., Tomlinson, A. J., Mlotkiewicz, J. A., Abbott, D. H. Female marmoset monkeys (Callithrix jacchus) can be identified from the chemical composition of their scent marks. Chemical Senses. 26 (5), 449-458 (2001).
  35. Jagessar, S. A., et al. Induction of progressive demyelinating autoimmune encephalomyelitis in common marmoset monkeys using MOG34-56 peptide in incomplete freund adjuvant. Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. 69 (4), 372-385 (2010).
  36. Kap, Y. S., Laman, J. D., ‘t Hart, B. A. Experimental autoimmune encephalomyelitis in the common marmoset, a bridge between rodent EAE and multiple sclerosis for immunotherapy development. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 5 (2), 220-230 (2010).
  37. Carrion, R., Patterson, J. L. An animal model that reflects human disease: The common marmoset (Callithrix jacchus). Current Opinion in Virology. 2 (3), 357-362 (2012).
  38. Jagessar, S. A., et al. Overview of models, methods, and reagents developed for translational autoimmunity research in the common marmoset (Callithrix jacchus). Experimental Animals. 62 (3), 159-171 (2013).
  39. Feng, Z., et al. Biologically excretable aggregation-induced emission dots for visualizing through the marmosets intravitally: Horizons in future clinical nanomedicine. Advanced Materials. 33 (17), 2008123 (2021).
  40. Goodroe, A., et al. Current practices in nutrition management and disease incidence of common marmosets (Callithrix jacchus). Journal of Medical Primatology. 50 (3), 164-175 (2021).
  41. Power, M. L., Koutsos, L., Marini, R., Wachtman, L., Tardif, S., Mansfield, K., Fox, J. Chapter 4 – Marmoset nutrition and dietary husbandry. The Common Marmoset in Captivity and Biomedical Research. , 63-76 (2019).
  42. Gore, M. A., et al. Callitrichid nutrition and food sensitivity. Journal of Medical Primatology. 30 (3), 179-184 (2001).
  43. Hearn, J. P., Burden, F. J. Collaborative’ rearing of marmoset triplets. Laboratory Animals. 13 (2), 131-133 (1979).
  44. Cao, X., et al. Effect of a high estrogen level in early pregnancy on the development and behavior of marmoset offspring. ACS Omega. 7 (41), 36175-36183 (2022).
  45. Watakabe, A., et al. Application of viral vectors to the study of neural connectivities and neural circuits in the marmoset brain. Developmental Neurobiology. 77 (3), 354-372 (2017).
  46. Takahashi, D. Y., et al. The developmental dynamics of marmoset monkey vocal production. Science. 349 (6249), 734-738 (2015).
  47. Malukiewicz, J., et al. The gut microbiome of exudivorous marmosets in the wild and captivity. Scientific Reports. 12 (1), 5049 (2022).
  48. Shigeno, Y., et al. Comparison of gut microbiota composition between laboratory-bred marmosets (Callithrix jacchus) with chronic diarrhea and healthy animals using terminal restriction fragment length polymorphism analysis. Microbiology and Immunology. 62 (11), 702-710 (2018).
  49. Baxter, V. K., et al. Serum albumin and body weight as biomarkers for the antemortem identification of bone and gastrointestinal disease in the common marmoset. PLoS One. 8 (12), e82747 (2013).
  50. Tardif, S. D., et al. Characterization of obese phenotypes in a small nonhuman primate, the common marmoset (Callithrix jacchus). Obesity. 17 (8), 1499-1505 (2009).
  51. Wachtman, L. M., et al. Differential contribution of dietary fat and monosaccharide to metabolic syndrome in the common marmoset (Callithrix jacchus). Obesity. 19 (6), 1145-1156 (2011).
  52. Power, M. L., Ross, C. N., Schulkin, J., Ziegler, T. E., Tardif, S. D. Metabolic consequences of the early onset of obesity in common marmoset monkeys. Obesity. 21 (12), E592-E598 (2013).
  53. Shimizu, K., et al. Peer-social response in 4 juvenile marmosets represented the emotional development traits depending on family structure. Neuroscience Research. 65, S244 (2009).
  54. Schultz-Darken, N., Braun, K. M., Emborg, M. E. Neurobehavioral development of common marmoset monkeys. Developmental Psychobiology. 58 (2), 141-158 (2016).
  55. Gultekin, Y. B., Hage, S. R. Limiting parental feedback disrupts vocal development in marmoset monkeys. Nature Communications. 8, 14046 (2017).
check_url/65296?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Sun, H., Li, R., Lin, Y., Cao, X., Fan, L., Sun, G., Xie, M., Zhu, L., Yu, C., Cai, R., Lyu, C., Wang, X., Zhang, Y., Bai, S., Qi, R., Tang, B., Jia, G., Li, X., Gao, L. Hand-Rearing Method for Infant Marmosets. J. Vis. Exp. (196), e65296, doi:10.3791/65296 (2023).

View Video