Entwicklung und erste Erprobung eines Alleinfütterungskonzeptes als zentraler Bestandteil weiterer Standardisierungsschritte bei der Laborhaltung von Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus)
Development and first experiments of a standardized complete diet-feeding concept as a central element of further standardization in the keeping of common marmoset monkeys (callithrix jaccus) under laboratory conditions
by Anna Katarina Dora Mitura
Date of Examination:2011-11-09
Date of issue:2012-03-15
Advisor:Prof. Dr. Frank Liebert
Referee:Prof. Dr. Frank Liebert
Referee:Prof. Dr. Eberhard Fuchs
Referee:PD Dr. Christina Schlumbohm
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Format:PDF
Description:Kumulative Dissertation
Abstract
English
Common marmoset monkeys (Callithrix jacchus) belong to the family Callithrichidae. They are native to the outskirts of the rainforest in Northern Brazil. The animals have been housed and bred under laboratory conditions for about 30 years and are used mainly for biomedical research. Apart from the low body weight of 300-500 g, their high reproductive rate (they bear twins two times a year) commends their use as laboratory animal. Even though Common marmoset monkeys are relatively stress-resistant compared to other non-human primates, they still require an optimal husbandry. This includes, apart from aligning the room temperature and humidity to their natural habitat, a corresponding light-program and high hygiene-status. Optimal feeding is of particular importance for the well-being of the common marmoset monkey. The influence of nutrition on the results of biomedical research should also not be underestimated. Under standardized experimental conditions, the feeding has to be standardized too, so as to prevent an influence on the results of the research. In many laboratory colonies the animals are being fed a mixture of commercial pellets, fruits, vegetables, insects and other amending ingredients (e.g. gummi arabicum). These diets are difficult to standardize. Especially their compliance with hygienic standards is next to impossible, because e.g. the contamination of fruit with pathogenic germ cannot be controlled or foreseen. Housing and breeding in the German Primate Center showed that the standardization of the diet is possible with the exclusive feeding of commercial pellets. However, under these conditions, the animals tend to develope overweight. The aim of our research was the development of a diet suited to the species, based on verified requirements and adapted to laboratory conditions. Following an extensive literature inquiry regarding the validity of requirement-data for Common marmoset monkeys, the first experiment was conducted. The aim for this experiment was the development of a basal ingredient composition of a complete diet. Therefore, 24 non-reproducing male and female animals were available (2 animals per cage n=12). Based on the protein sources plant, fish and egg protein, two diets per feed protein were developed . These diets were compared with a commercial diet in a 9-week trial considering their acceptance by the animals. The egg-protein based feeds were generally rejected by the animals and thus excluded from the remaining experiment. The analysis of the data showed that the animals feed intake was highest with the commercial diet. Among the tested diets the plant-protein-based feeds resulted in the highest feed intake. The second experiment was based on the plant-protein-diet of the first experiment. The aim of this trial was to achieve a feed intake comparable to the commercial diet. Adding aroma-components is known to increase the feed intake in farm animals and was of interest for Common marmoset monkeys also. In the second experiment the plant-based diet was therefore compared to 5 aroma added diets and the commercial diet. The addition of aroma did not yield a significant increase of feed intake. To achieve an increase of feed intake the addition of gummi arabicum-powder was tested in a third trial. Tree saps belong to the native diet of Common marmoset monkeys and are also well accepted in human care. In the experiment a basal mixture with 0% gummi arabaicum was compared to a mixture with 2.5%, 5% and 7.5% gummi arabicum, respectively, all of them were then compared to a commercial diet. The feed intake of the 5%-gummi arabcium-diet was comparable to the commercial one and, additionally, diarrhea decreased. Furthermore the body mass decreased slowly and stable and reached a constant level in the end. It can be concluded that the development of a new standardized complete diet, based on the requirements of Common marmoset monkeys held under laboratory conditions is progressing well. Further research is e.g. necessary in the methodology. In addition to the animals body mass, the changes of body composition should be the benchmark for the evaluation of the animals individual development. As the breeding of Common marmoset monkeys in captivity is an important factor, further research is necessary to develop new complete diets based on the requirements of juveniles and reproducing adult animals.
Keywords: Common marmoset; Callithrix jacchus; nutrition; requirements; adapted feeding; laboratory animals; complete diet; standardized feeding
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Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) gehören zu den Krallenaffen und sind ursprünglich in den Regenwaldrandgebieten Nordbrasiliens beheimatet. Bereits seit etwa 30 Jahren werden die Tiere unter Laborbedingungen, vor allem für die biomedizinische Forschung, gehalten. Neben der geringen KM von 300-500 g ist auch die hohe Reproduktionsrate (zweimal im Jahr Zwillinge) ein großer Vorteil für den Einsatz als Labortier. Obwohl Weißbüschelaffen im Vergleich zu anderen nicht-menschlichen Primaten relativ stressresistent sind, erfordern sie doch eine optimale Haltung. Dazu gehören neben einem an die natürliche Umwelt angepassten Raumklima ein entsprechendes Lichtprogramm und ein hoher Hygienestatus. Von besonderer Bedeutung für das Wohlbefinden der Tiere ist auch eine optimale Ernährung. Zudem darf der Einfluss der Ernährung auf die Resultate der biomedizinischen Forschung nicht unterschätzt werden. Unter insgesamt standardisierten Versuchsbedingungen muss auch die Ernährung standardisiert werden, um einen Einfluss auf die Ergebnisse der Forschung zu vermeiden. In vielen Laborkolonien wird den Tieren eine Mischung aus kommerziell erhältlichen Pellets, Obst, Gemüse, Insekten und anderen Zusätzen (z.B. Gummi arabicum) verabreicht. Diese Rationen lassen sich nicht nur schwer standardisieren, zudem ist besonders die Einhaltung der hygienischen Anforderungen nahezu unmöglich, da die Keimbelastung z.B. von Obst und Gemüse nicht kalkulierbar ist. Unter den Haltungsbedingungen des Deutschen Primatenzentrums in Göttingen hat sich gezeigt, dass durch die alleinige Fütterung der Tiere mit einer kommerziellen Diät zwar eine Standardisierung erfolgen konnte, die Tiere jedoch häufig Übergewicht entwickelt haben. Ziel der Untersuchungen war es, ein am Bedarf der Tiere orientiertes Alleinfutter für den Einsatz unter Laborbedingungen zu entwickeln. Nach umfassender Literaturrecherche zur Validität von Bedarfsangaben für Weißbüschelaffen erfolgte ein erster Versuch, in dem Eckpunkte einer Basisrezeptur eine Alleinfutter entwickelt werden sollten. 24 nicht reproduzierende männliche und weibliche Tiere standen hierfür zur Verfügung (2 Tiere je Käfig n=12). Jeweils zwei Rezepturen wurden auf Basis Pflanzen-, Fisch- und Eiprotein entwickelt. Die 6 Diäten wurden in einem 9-wöchigen Versuch in Hinblick auf ihre Akzeptanz mit einer kommerziellen Diät verglichen. Die Mischungen auf Eiprotein-Basis wurden von den Tieren grundsätzlich abgelehnt und daher aus dem weiteren Versuch ausgeschlossen. Nach Auswertung der Ergebnisse zeigte sich, dass die Tiere bei der kommerziellen Diät die höchsten Futteraufnahmen aufwiesen. Unter den getesteten Mischungen zeigte eine Diät auf Pflanzenprotein-Basis die höchsten Futteraufnahmen. Im nachfolgenden Versuch wurde diese Diät auf Pflanzenproteinbasis als Grundlage herangezogen. Ziel war, eine mit der kommerziellen Diät vergleichbare Futteraufnahme zu erzielen. Der Zusatz von Aromakomponenten zur Verzehrssteigerung ist bei Nutztieren bereits bekannt und sollte auch bei Weißbüschelaffen erprobt werden. Im zweiten Versuch wurden daher eine pflanzliche Basisdiät mit 5 aromatisierten Diäten und dem kommerziellen Produkt verglichen. Der Zusatz von Aromen führte jedoch zu keiner signifikanten Akzeptanzverbesserung. Um eine Steigerung der Futteraufnahme zu erreichen, wurde daher im dritten Versuch die Beimengung von Gummi arabicum-Pulver untersucht. Baumsäfte gehören zum natürlichen Nahrungsspektrum und werden von den Tieren auch in Obhut des Menschen gerne aufgenommen. Im Versuch wurden einer Basismischung 0%, 2,5%, 5% und 7,5% Gummi arabicum Pulver beigemengt und diese Diäten mit einem kommerziellen Futter verglichen. Der Vergleich der Ergebnisse zeigte, dass durch einen Gummi arabicum Anteil von 5% in der Ration die Futteraufnahme auf das Niveau der kommerziellen Diät angehoben werden konnte. Zudem zeigten Tiere, die mit den Testdiäten gefüttert wurden, eine geringere Durchfallhäufigkeit. Außerdem konnte bei Fütterung der Testmischungen eine Absenkung der Körpermasse (KM) mit anschließender KM-Stabilität beobachtet werden. Aus den durchgeführten Versuchen kann der Schluss gezogen werden, dass die Entwicklung eines neuen, am Bedarf orientierten Alleinfütterungskonzeptes für Weißbüschelaffen unter Laborbedingungen gute Fortschritte gemacht hat. Weiterführender Forschungsbedarf besteht zum einen in der Methodik. Neben der KM-Entwicklung müssen zunehmend auch Veränderungen der Körperzusammensetzung als Maßstab für die tierindividuelle Entwicklung herangezogen werden. Da in der praktischen Haltung von Weißbüschelaffen die Nachzucht neuer Tiere eine entscheidende Rolle spielt, müssen weitere Untersuchungen zu Alleinfütterungskonzepten auch Ernährung von reproduzierenden adulten Tieren und Jungtieren einschließen.
Schlagwörter: Weißbüschelaffen; Callithrix jacchus; Ernährung; Bedarf; angepasste Fütterung; Labortiere; Alleinfütterungskonzept; standardisierte Fütterung