3.实验动物环境与设施
Chapter 3 第三章 实验动物环境与设 施2018/7/202018/7/201 1着重掌握1. 环境因素对实验动物和动物实验有怎样的 影响。2. 为生产合格（标准化）的试验动物，进行 规范化的动物实验，最终得到准确、可靠的试验结 果，要求怎样的设施作为保障体系和支撑条件。2018/7/202018/7/202 2第一节 环境因素对实验动物的影响一、实验动物环境控制的重要性实验动物几乎终身被限制在一个极其有限的 环境范围内生活，这种环境就成了实验动物赖 以生存的条件。动物实验在实验前和实验中控 制各种环境因素十分重要。甚至可以说没有环 境控制就没有动物实验。genotype基因型 发育环境developmental phenotype表现型周围环境proximate dramatype 演出型1959年Russell和Burch提出的 影响实验结果的遗传和环境因素动物对实验处理的反应可用以下公式表示：R = （A+B+C）× D + E R：实验动物的总反应 A：动物种的共同反应 B：品种品系特有的反应 C：个体反应（个体差异） D：环境影响 E：实验误差环境因素与动物的总反应呈正相关，要尽量减少 D的变化，排除实验处理以外的影响。二、实验动物环境因素的分类1、气候因素：温度、湿度、气流、风速等；2、理化因素：氧、二氧化碳、粉尘、臭味、 噪音、照度、杀虫剂、消毒剂、有害化学物质 等；3、居住因素：房屋、笼具、垫料等；4、营养因素：饲料、水等；5、生物因素：同种生物因素：社会地位、势力范围、咬斗 和饲养密度等；异种生物因素：微生物、人和其它动物。环境对实验动物质量和动物试验结果的影响是多因素联合作用的结果。多种因素是共存的。 所以在论述实验动物的环境时，应该按复合环 境（environmental complex)状态加以考虑。三、各种环境因素对实验动物质量和动物试验结 果的影响 1、温度：v最适宜温度2025，温差：3或4v温度对动物的影响： 新陈代谢：低温时新陈代谢增加，摄食增加 ； 散热：除灵长类，其他动物汗腺不发达或无 汗腺，高温时散热困难，难以维持体温恒定； 脏器重量：负相关； 生殖：高温时雄性睾丸萎缩，精子活力下降 ；雌性动物性周期紊乱，泌乳下降。 不同温度对药物LD50的影响(mg/kg) - 药物 15.5 26.7 - 苯异丙氨 197.0 90.0 盐酸脱氧麻黄碱 111.0 33.2 麻黄碱 477.1 565.0表4-1 不同环境温度时戊巴比妥钠（95mg/kg） 腹腔注射导致大鼠死亡率比较环境温度() 给药动物数(只) 死亡动物数(只) 死亡率 (%)12 20 20 10014 20 20 10016 20 20 10018 20 10 50 20 20 10 5022 20 10 5024 20 10 5026 20 7 3528 20 6 3030 20 11 5532 20 16 80l实验动物的温度标准范围：2、湿度：v相对湿度， 实际水蒸气分压力相对湿度（%） = - × 100%饱和水蒸气分压力适宜的相对湿度是40%70%。高温高湿导致机体蒸发散热受阻。高湿利于微生物 繁殖和传播。湿度过低可导致粉尘飞扬，而微生物主要附着在粉 尘上，动物室内变态反应原的含量随湿度的下降而上 升。低湿，散热增加，产热增加，摄食增加，大鼠易 患环尾症3、气流与风速 v 换气次数，气流速度，压强梯度 v 气流速度和散热正相关，实验动物体表面积与 体重的比值较大，对气流速度更敏感。 气流 速度过大或气流直吹，动物体表散热过大。气 流速度小，散热慢。最适气流速度0.10.2m/s 。 v换气次数，洁净程度越高，要求换气次数越多 。屏障环境：1020次/h 隔离环境： 2050次/h. v压强梯度：洁净区高于污染区。 v合理组织气流和风速可调节室内温度和湿度， 又可降低室内粉尘和有害气体污染，控制传染 病的流行。4、光照v工作照度150300lxv动物照度1520lxv明暗交替时间12/12或10/14h照度对动物的生殖生理和行为活动有较 大影响强光长时间照射引起角膜退行性变化5、噪声v60dB以下音域，人10002000Hz,小鼠 10005000Hz。引起小鼠听力性痉挛。对生殖影响较大，如豚鼠流产。引起动物呼吸、心跳、血压、肾上腺皮质激 素等生理指标变化。6、空气洁净状况v气体污染， 氨14mg/m3有害气体，氨、甲基硫醇、硫化氢等v 颗粒污染，100级，10000级，100000级美国宇航局标准，每立方英尺空气中直径0.5微米以上粒子的个数。粉尘颗粒，是变应原，还是微生物的主要载体。v 落下菌数，0（隔离环境），3（屏障环境 ），30个/皿（普通环境）在不饲养动物的状态下每510m2放置1个 直径9cm的血琼脂培养皿，暴露30min培养 48h的菌落数。7、生物因素v动物社会因素和动物饲养密度v微生物v其它动物v实验人员lMale mice will fight when first co-mingled in a cage, and they need to be observed very closely during this time of establishing a social dominance hierarchy within the group. Weak and non-aggressive animals might be injured or killed if not removed from the cage.8、居住因素包括实验动物室的建筑、饲养笼具、垫 料、饮水器和给食器等。动物试验设施环境指标：以屏障系统小鼠为例温度：2025 换气次数：1020 次/h 日温差： 3 气流速度：0.10.2 m/s 相对湿度：4070% 压强梯度：2050 Pa 噪声： 60dB 空气洁净度：10000级 氨浓度： 14 mg/m3 落下细菌数： 3个/皿 照度：（工作）150300 lx （动物）1520 lx 昼夜明暗交替时间：12/12或10/14 小时 密度（>20g):面积0.01m2,高度0.15m第二节 实验动物设施一、实验动物设施laboratory animal facility,LAF是进行实验动物饲养、保种维持、生产、 实验研究、试验等设施的总称。包括实验 动物繁育、生产设施和动物实验设施。二、实验动物环境设施的分类实验动物设施根据对饲养动物的空气净化程度分为三类。v开放系统(open system)v屏障系统(barrier system)v隔离系统(isolation system)实验动物中心屏障环境特点：l恒温（2026）恒湿（4070） l足够的换气次数（1020次/小时）保证有害气体浓 度降低到最小 l正向梯度压差（2050)使屏障外污染源不能进入 l万级空气洁净度保证空气洁净l适合的动物照度(1520)和对时明暗交替（ 12h/12h)符合动物生活习性。屏 障 系 统IVCIndividually Ventilated CagesIVC的特点lIVC(Individually Ventilated Cages)是 独立通风笼盒的简称. 它的特点是具有一定 的密闭性,同时让经 HEPA过滤器的洁净 空气流入盒内,使盒内 保持正压,减少了可能 的感染来源,适合于饲 养SPF级动物,以及一 些免疫缺陷动物隔 离 系 统隔离器的基本构造示意图隔离器的基本构造示意图实验动物设施的监控l监控内容温度湿度压差人员进出情况环境级别和动物级别的对应关系动物级别 环境级别(洁净度，落下菌 ) 普通动物 开放系统(_, 30) 清洁动物 屏障系统(万级，3) SPF动物 屏障系统(万级，3) 无菌动物 或悉生动物 隔离系统(百级，0) 三、特殊动物实验设施v感染动物实验设施v放射性同位素动物实验设施(RI)v特殊化学物质动物实验设施1、感染动物设施是指使用病原体对动物进行实验感染的 设施。此种设施除备有通常动物设施要 求外，还必须具备防止由动物传染人， 动物相互间的交叉感染，动物向设施外 感染的结构和功能。此类设施设计的目的是防止生物性危 险和有害因素向动物实验设施和外界的 污染。目前通常采用物理学隔离，主要 是在气密性结构内采用负压通风，以达 到防止气溶胶扩散污染的目的。vNIH：P1，P2，P3，P4v美国疾病管理中心 ：BSL1，BSL2，BSL3 ，BSL4v我国2004.5.1颁布，10.1实施实验室生物 安全通用要求国家标准： 一级：对健康成年人已知无致病作用的微生 物 二级：对人或环境具有中等潜在危害的微生 物三级：通过呼吸途径使人传染上严重的甚 至是致死疾病的致病微生物及其毒素， 通常已有预防传染的疫苗。艾滋病病毒 的研究(血清学实验除外)应在三级生物 安全防护实验室中进行。 四级：对人体具有高度的危险性，通过气 溶胶途径传播或传播途径不明，目前尚 无有效的疫苗或治疗方法的致病微生物 及其毒素。以及上述情况类似的不明微 生物，第三节 屏障系统管理一、人流路线二、物流路线三、消毒与灭菌v高压锅：121，0.11Mpa，30分钟132 ，0.21Mpa，15分钟v传递窗：紫外线，表面消毒，30分钟v渡槽：0.1%新洁尔灭浸泡4小时vCo60照射v2%过氧乙酸喷雾v高锰酸钾、福尔马林熏蒸四、废弃动物处理 深埋或焚烧引进动物进入清洁级屏障动 物房l从外面引进的动物必须有 与其适用范围相符的实验 动物生产许可证,同时必须 附带动物的品系、性别、 年龄等信息经实验动物中 心工作人员审查后方可准 备进入动物房l动物运输时必须有合 格的包装箱,清洁级及 以上动物包装箱必须 以高效滤膜封闭窗口 ，包装箱以胶带封口 ，封口
