第五章实验动物环境与设施.doc

  第五章 实验动物环境与设施  　　实验动物的环境泛指实验动物机体以外的客观一定事物，是实验动物赖以生存的所有外部条件的总和 动物性状的表现决定于多种因素，主要是遗传因素和环境因素综合作用的结果尽管遗传基因是决定生物性状的物质基础，但在个体发育中，基因作用的表现离不开环境因素的影响1959年Russell及Burch曾提出，动物的基因型承受发育环境的影响而决定其表现型，此表现型又受动物的周围环境的影响出现不同的演出型动物实验就是对动物的一种影响处置并观察其反应，因而动物实验的结果是动物的遗传型、发育环境、周围环境和实验处理的综合表现(如图5-1) 实验动物环境因素分为： 物理因素：温度、湿度、气流速度、光照、噪声等 化学因素：饲料、饮水、空气、臭气、消毒剂、有毒物质等 生物因素：饲养密度及各种病原体(病毒、细菌、寄生虫等) 人为因素：设施、饲养、管理、实验处理等 无论是哪种因素，都不是孤立的，而是相互联系而产生影响的  基因型……动物种、品系、性别等 ↓ 表现型←─发育环境……产仔数、哺育时间、带仔数等 ┃ ↓ 周围环境……食物、饮水、气象条件、笼具、垫料、噪声 演出型←─ ↓ 等居住条件以及各种微生物感染等要素。

实验结果←─实验处理 图 5-1 动物实验结果的表现方法和影响结果的遗传、环境因素  实验动物环境控制的原则就是按照有关等级标准，减少或消除对实验动物机体的一切有害因素和不利影响，创造一个使实验动物机体正常生长、发育、繁殖的最适条件，以保证实验动物的健康和达到实验利用的目的 环境因素对实验动物机体具有“有利”和“有害”两个方面的作用一方面环境因素是实验动物生存的必要条件，动物通过新陈代谢同周围环境不断地进行物质和能量交换，同时动物经常接受外界环境刺激产生免疫反应增强体质，促进生长；另一方面环境因素也存在对动物机体有害的各种因素，动物处于有害因素作用下，虽然有一定适应环境变化的能力或产生免疫反应来消除或减轻这些有害因素的作用，但是有害因素作用超过一定水平，就会对动物机体产生直接或间接危害，动物各种功能就会失调，引起各种疾病甚至死亡环境条件不仅影响实验动物的质量,而且还直接影响动物实验的科学性、动物反应的敏感性和实验结果的可重复性，所以必须严格控制实验动物的环境条件  　　　第一节　环境因素对实验动物的影响  影响实验动物的环境因素很多，这里主要阐述实验动物饲养室内的环境因素对实验动物的影响，例如温度、湿度、气流和速度、噪声、光照度、空气中的微生物和颗粒物等。

一、温度　　环境温度缓慢地变化，在一定范围内机体可以自行调节而适应但气温变化过大或过急对动物的健康将产生不良影响 温度对实验动物的影响表现在生殖、泌乳、机体抵抗力、形态、新陈代谢、实验反应性等方面 1. 生殖方面：一般哺乳类实验动物，当温度过低时，常导致性周期的推迟,而当温度超过30℃时，雄性动物出现睾丸萎缩或形成精子的能力下降; 雌性动物出现性周期的紊乱,泌乳能力降低或拒绝哺乳等如金黄地鼠，当温度低于18℃时,可发生吃仔现象；13℃时，可引起幼鼠死亡；临近4℃时，经短时间即可进入冬眠 2. 机体抵抗力方面：温度过高或过低都能导致机体抵抗力降低，而患病 大鼠在31℃、鸡在35℃高温应激作用下,出现需氧菌(葡萄球菌属、链球菌属、肠杆菌属、棒状杆菌属)菌群的增加,鸡还出现厌氧菌的消化道链球菌、梭状芽胞杆菌属增加的现象将BALB/c小鼠从22℃环境移到12℃环境内，其白细胞数发生变化，与免疫反应有关的血液及脾脏中Ｂ和Ｔ细胞的比率亦出现明显变动，免疫功能的异常与疾病发生关系很大 3. 动物形态方面：低温环境下繁殖饲养的小鼠其尾长明显缩短；大鼠在10 ℃繁殖时其尾长比在30℃条件下约短2cm;喜玛拉雅兔在20℃时,耳、尾、鼻和四肢尖端长白毛,10℃时则长黑毛。

4. 动物实验方面：环境温度不同常使同种动物实验出现不同结果,如不同温度下饲养的小鼠对药物的半数致死量LD50可产生显著差异环境温度还对药物的急性毒性试验,致癌、致畸、致突变试验，微生物感染试验和免疫试验等动物实验结果产生影响 5. 在动物行为和生理机能上,环境温度影响明显温度可使动物的姿式、摄食量、饮水量、母性行为、心跳、呼吸、新陈代谢等出现相应改变在4℃以下,单饲小鼠摄食量比同样温度下5只一组群饲小鼠高30％寒冷环境,动物出现立毛寒颤，蜷缩成团炎热天气,动物饮水量增加,地鼠呈“大”字型睡眠，狗张口伸舌，呼吸加快，喘气明显小鼠发生流涎现象 二、湿度 湿度是指大气中的水分含量按每立方米空气中实际含水量(克)表示时称为绝对湿度；空气中实有含水量占同等温度下饱和含水量的百分比值则称为相对湿度一般实验动物相对湿度在40～70％之间为宜 空气相对湿度对动物机体热调节有密切关系高温、高湿的环境对动物的热调节极为不利，同时相对湿度过高，微生物易于繁殖，饲料和垫料易霉变，动物室空气中的细菌数与氨浓度也明显增加,容易引起动物的呼吸系统疾病湿度过低,可导致尘土飞扬，对动物健康不利。

在温度为27℃，湿度在40％以下时，大鼠可发生尾部的环状坏死症一般认为这是由于低湿条件下，随着尾部水分的散发，尾血管缩小而引起血循环障碍所致有的报道认为在笼中加入垫料或在饲料中添加一定量的脂肪可以防止此病发生在低湿的环境下，大鼠和小鼠的摄食量、饮水量都略有增加有时还发生乳母咬仔现象，仔鼠发育不良，体重增长停滞 三、气流、速度及换气次数　　人类一般可感觉的气流速度为0.2-0.25m/s,而实验动物的气流以0.13-0.18m/s为最佳实验动物设施中气流分布普遍采用乱流式,目的是为了既保证新鲜空气的均匀分布,同时又可降低造价和运营费在饲养室内保持一定的气流和速度，不仅可使温度、湿度及化学物质组成保持一致,而且有利于将污浊气体排出室外　　气流和速度与动物体热的扩散有很大关系气流、速度、温度、湿度均不是各自以单一的因素对动物产生影响，而是在互相关联状态下影响动物当室内气温较高时，气流有利于对流散热，对动物有良好作用当室温较低时，气流使动物的散热量增加，加剧寒冷的影响由于大多数实验动物体型较小，体重与体表面积的比值较大，因此对气流和风速更加敏感气流速度过小,空气流通不良,动物缺氧,室内臭气充斥，散热困难,造成不舒适感，甚至发生疾病和窒息。

气流速度过大，动物体表散热量大，动物摄食量增加 适当的换气次数可以为动物提供充足的新鲜空气但换气次数过多，则会让动物大量消耗体能以弥补因空气快速流动引起的热量损失中国药品生物制品检定所在我国较早地开展了屏障内饲养高级实验动物的探索开始时，由于设计人员只考虑洁净度的要求，而使换气次数＞100次/小时动物虽未受到感染，但幼仔不能存活或发育不良孙靖与钟品仁两位教授经仔细研究后找到了问题的症结,在把换气次数降到35次/小时左右时，试验结果立即好转国家标准规定换气次数在10-20次/小时 病原微生物随空气流动而四处散播动物设施内各区域的静压状况决定了空气流动方向在屏障系统中，因静压不同，空气流动方向是从清洁区(清洁走廊、动物室)向污染区流动，动物室内处于正压高于室外；而在污染或放射性实验室，为了不让室内微生物或放射性物质扩散出去，室内处于负压，低于室外 四、噪声　　噪声一般是指频率高、声压大，带有冲击性或具有复杂波形，给人或动物带来心理或生理不利影响的声音一般标准要求控制在60分贝以下 噪声的来源主要有施工噪声、交通噪声、动物房空调及通风设备产生的噪声和动物自身产生的噪声等。

　　噪声可对实验动物产生许多影响：噪声可妨碍受精卵着床，使动物繁殖率下降；突然的噪声可引起豚鼠流产，噪声过强或持续不断诱使母鼠咬死仔鼠或吃掉幼仔；噪声使动物兴奋和控制失去平衡及部分神经细胞受损，实验小鼠在持续性噪声的环境中可产生烦躁不安和食欲减退,DBA小鼠可发生听源性痉挛；噪声可使小鼠的血糖、肾上腺素、心跳数、呼吸数和血压明显增加有人试验发现，在给小鼠抽血化验血糖时，在电钻打孔发出的强噪声下，前后采血，其血糖值有明显差异　 五、照明　　可见光线对动物机体有多种功能但照度过强或过暗，时间过长或过短，对实验动物都不利　　1. 大鼠在2000lx，照射几小时就出现视网膜障碍，连续暴露2天尚有恢复的可能，如果暴露8天以上就不能恢复，即使在60lx照度下，连续照射13周,大鼠也会出现视网膜的退行性变化　　2. 波长和灯光颜色可影响小鼠的自发行为,在蓝、绿、白色光下最低，而在红色与黑暗中最大大鼠的阴道开口以蓝色照明比红色照明要早3天　　3. 照明时间,以12小时照明、12小时黑暗大鼠的发情实验可呈现最稳定的4日周期如以16小时照明，8小时黑暗则呈现5日性周期或更长若以22小时照明,2小时黑暗，则性周期长短不一，极不规律，或连续发情或不能繁殖。

　　六、空气中的微生物、粉尘和有害气体　　饲养室空气中飘浮着颗粒物和有害气体、微生物多附着在颗粒物上，它们对动物机体可造成不同程度的危害，也可能干扰动物实验实验动物室内空气除受附近地区大气污染的影响外,实验动物本身也产生许多污染物,动物的粪尿及垫料如不及时更换清除，将发酵分解产生恶臭气味在饲养室内进行消毒、灭虫或对动物作实验处理过程所使用的药物或化学品都有可能造成饲养室内空气污染，还有饲料、垫料及动物毛和皮屑也可污染饲养环境而对实验动物产生影响 1. 有害气体 动物室中的有害气体,主要指对人产生不愉快气味或可能破坏生活环境的恶臭物质它们包括氨气、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基、甲基丁烷、三甲胺、苯乙烯、已醛和硫化二甲基，在动物室中常见的是前三种，氨气是这些污染物中浓度最高的一种，各种动物室中均可测出甲基硫醇和硫化氢在狗、猴和猫的饲养室能检测到为判明饲养室污染状况，常以氨作为监测指标氨气作为一种刺激气体，它既是粪便的直接产物，也是粪便在细菌作用下的间接产物它的产生与实验动物饲养密度成正比，与笼内垫料更换次数成反比关系当其浓度增高时，可刺激动物眼结膜、鼻腔粘膜和呼吸道粘膜而引起流泪、咳嗽，严重者甚至产生急性肺水肿而致动物死亡。

在200±50ppm氨环境下，饲养4天的大鼠，其气管粘膜可出现急性炎症病变，饲养8天可出现气管粘膜纤毛消失，形成气管表面襞，浸出液增加和管壁变厚等现象 2. 粉尘 动物饲养室空气中粉尘的来源主要有两个途径,其一为室外空气未经过滤处理直接带入，其二是动物体表被毛、皮屑、饲料和垫料等材料的碎屑往往可以被气流携带或动物活动扬起而在空气中悬浮形成粉尘颗粒物这些颗粒物可引起实验动物或饲养人员的变态反应或哮喘病颗粒物除本身对动物产生不良反应外，还是各种病原微生物的载体 3. 微生物 空气中的微生物主要是指致病性和非致病性微生物 实验动物设施中主要通过测定细菌和真菌来反映微生物学的清洁度指标动物设施中细菌的产生及数量多少与动物放置密度、笼具构造、垫料使用情况以及与空调机有关的温、湿度、换气次数等有很大关系空气中致病性微生物多数通过附着在颗粒物上与粉尘粒子一起对实验动物产生危害  第二节 实验动。