实验动物屏障环境控制new.ppt

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1、实验动物屏障环境控制研究生掌握内容空气洁净度颗粒物污染通风与换气光照噪音病原微生物居住环境环境因素对实验动物影响垫料、饲料、饮水器环境因素对实验动物的影响环境控制的重要性基因型发育环境表现型周围环境演出型自然界的动物四处活动以选择舒适生活环境。实验动物长时间甚至终生被限制在极其有限环境范围内生活，环境为实验动物赖以生存的条件。实验动物能够正常生长、发育、繁殖和进行标准实验，环境因素对实验动物的影响显得格外重要。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结果。遗传基因决定生物性状的物质基础。个体发育中，基因作用表现离不开环境因素影响。实验动物正常发育实验动物正常发育不仅需要完善的

2、一组基因，更需要正常的环境。不仅需要完善的一组基因，更需要正常的环境。RUSSELL于1959年就提出，动物的基因型（Genotype）受发育环境（胚胎期和哺乳期）影响而决定其表现型（Phenotype），表现型又受动物邻近环境（包括培育环境和实验场所环境）影响而发生变化出现不同演出型（Dramatype）。环境条件改变促使动物遗传物质发生变化，形成基因变异或突变环境对遗传稳定性十分重要。动物实验各种反应表达公式：R=（A+B+C）D+E：R=实验动物总反应；A=动物种共同反应；B=品种及品系特有反应；C=个体反应（个体差异）；D=环境影响；E=实验误差。A、B、C属于遗传因素，D表示环境因素

3、，与动物的总反应呈正相关。尽量减少D的变化，排除实验处理以外影响：没有环境控制就没有实验动物。环境因素的分类环境因素包括内环境和外环境两类：外环境为实验动物饲育和实验场所外的周围环境。外环境质量高低可直接影响到内环境-要充分重视对外环境控制；实验动物内环境主要指实验动物饲育和实验场所内的环境。温度、湿度、噪音、气流速度、洁净度、光照和有害气体等。环境中微生物控制尤为重要。环境因素分外五个方面：气候因素：温度、湿度、气流、风速。理化因素：O2，CO2、粉尘、嗅味、噪音、照度、杀虫剂、消毒剂、有害化学物质等。居住因素：房舍、饲养笼具、垫料、给食器、供（给）水器等。营养因素：饲料、水、添加剂（蛋白质

4、、矿物质、维生素等）。生物因素：动物饲养密度、微生物、与人和其它动物的关系。实验动物环境因素复杂，各种环境因素共存，环境对实验动物质量和实验结果是多因素联合作用。实验动物环境对动物有“有利”和“有害”两个方面作用，实验动物环境控制原则是充分利用和创造那些对实验动物有利因素，消除和防止有害因素。各种环境因素对实验动物质量和动物实验结果的影响实验动物种类与品系不同，对环境要求有所差异。哺乳动物类在一定范围内影响其环境因素很多（营养因素在动物营养学科）。温度：一定温度范围内，哺乳类动物具有保持体温相对稳定生理调节机能。温度变化过大、过急，实验动物难以适应，出现生殖、泌乳、机体抵抗力、生长、形态、新陈

5、代谢、实验反应等方面改变。较高温度条件下，除灵长类实验动物借助高度发达的汗腺机能而提高蒸发散热量来维持体温正常外，其余实验动物汗腺均不发达或无汗腺，超出限定温度情况下很难维持体温恒定。气温过高或过低时常导致雌性动物性周期紊乱，泌乳能力下降；温度高出标准时对雄性动物影响更大，出现睾丸萎缩，产生精子能力下降。环境温度变化影响动物行为和生理机能，温度变化还影响动物正常规律、摄食量和饮水量。9-10周龄ICR小鼠置10-30OC气温环境下观察生理反应，随着气温升高，小鼠脉搏、呼吸数和发热量呈直线下降，气温左右生理实验结果。环境温度与小鼠脉搏数、呼吸数、发热量的关系（山内高桥）环境温度与小鼠脉搏数、呼吸

6、数、发热量的关系（山内高桥）温度温度 数量数量 平均平均 心跳数心跳数 17 15 752.1/min 23 14 907.5/min p0.01 29 14 828.9/min呼吸数呼吸数 16 13 285.7次次/min 22 12 207.3次次/min 28 11 150.7次次/min发热量发热量 10 5 0.85kcal/h/只只 p 0.01 25 6 0.61kcal/h/只只 30 5 0.62kcal/h/只只动物实验中，因环境温度改变使实验产生不同结果。不同温度条件下，药品对实验动物毒性有较大差异。不同气温条件下，同一药品对实验动物LD50差别可达数倍。两种环境气温内

7、对药物两种环境气温内对药物LD50（mg/kg）的影响）的影响 药物药物 26.7 OC 15.5 OC笨异丙胺笨异丙胺 90.0 187.0盐酸脱氧麻黄碱盐酸脱氧麻黄碱 33.2 111.0麻黄碱麻黄碱 56.5 477.1保证实验动物质量和实验条件相对稳定，屏障系统控制在18-26OC之间。湿度空气中湿度是指大气中水分含量，每立方米实际含水量（g）表示，称为绝对湿度；空气中实际含水量占同等温度下饱和含水量百分比值，称相对湿度。相对温度对动物机体热调节有密切关系，当环境温度与体温接近时，动物通过蒸发作用来放散热体，环境湿度达到饱和状态时（高温、高湿），动物体蒸发受到抑制，易引起代谢紊乱，动物

8、机体抵抗力下降，发病率增加。高湿情况下有利于病原微生物和寄生虫生长繁殖，垫料与饲料易发生霉变，对动物健康不利。低湿情况下，大、小鼠的哺乳母鼠常发生拒哺乳或吃仔鼠现象，甚至仔鼠发育不良；低湿使室内灰尘飞扬，容易引起动物呼吸道疾病。饲养室内相对湿度低于40以下，大鼠容易发生环尾病（Ringtail）。一般饲养室相对湿度控制在4070之间，505为实验动物最佳相对湿度。世界各国对实验动物环境相对湿度规定标准值一般为4070。光照光照对实验动物生理机能有重要调节作用。光线刺激通过视网膜和视神经传递到下丘脑，经下丘脑介导，产生神经激素，以控制垂体中促性腺激素和肾上腺皮质激素分泌。光线对实验动物影响主要表

9、现在生殖生理和行为活动。光对动物生殖系统是一个强烈刺激源，起定时器作用。机体基本生化和激素节律直接或间接与每天明暗周期同步。生殖过程中，利用人工控制光照，可调节整个生殖过程，包括发情、排卵、交配、分娩、泌乳和育仔等。持续黑暗条件下可抑制大鼠生殖过程，使卵巢减轻；持续光照，则过度刺激生殖系统，产生连续发情，大、小鼠出现永久性阴道角化，多数卵泡达到排卵期，不形成黄体。光照过强会导致雌性动物做窝性差，甚至出现吃仔和哺乳不良现象。光照对动物角膜影响：强光照射出现视网膜退行性变化，白色大鼠在540980Lux照度下，持续65d，其角膜完全变性。现代实验动物管理过程，均采用人工照明，光源分布合理，使饲养室

10、和实验室和每一个场所都有均匀光照。一般要求在距地面0.8m1m处，照度达到150300Lux。动物昼夜活动和休眠规律，光照形式应采用明、暗交替形式。明暗交替比为12h：12或10：14h。光线以柔和为佳。噪音噪音对人和动物影响比较复杂，主要与噪音性质、动物种类、体重、习性、年龄性别等生理和心理状态有关。饲养室内噪音来源：外界传入；室内机器产生，如空调机、排风机等；动物自身产生，如走动、争斗、鸣叫等。动物与人的听觉器官在解剖结构和生理功能基本相似，动物能听到的音域比人宽，小鼠听到频率为10005000Hz音响，人只能听到10002000Hz范围。噪音对动物影响不容忽视。噪音对动物生殖有严重影响，

11、成大、小鼠生育力减退，妊娠障碍和流产，甚至出现食仔现象。表：噪音环境下小鼠的产出率与咬仔率）（山内忠平）表：噪音环境下小鼠的产出率与咬仔率）（山内忠平）分类分类 产出率产出率 咬仔率咬仔率阴道栓确认后饲养在屏障环境下阴道栓确认后饲养在屏障环境下 10/10（100%）0/10(0%)阴道栓确认当天起饲养在噪声环境下阴道栓确认当天起饲养在噪声环境下 3/5(60%)1/3(33%)阴道栓确认阴道栓确认18d后饲养在噪声环境下后饲养在噪声环境下 6/6(100%)4/6(67%)噪音可造成动物听源性痉挛。小鼠在噪音发生同时出现反应，表现耳朵下垂呈紧张状态，出现洗脸样动作，头部出现轻度痉挛，发生跳跃

12、运动，严重者全身痉挛，甚至四肢僵直伸长而死亡。听源性痉挛反应强度随音响强度、频率、日龄、品系而改变。豚鼠在125dB下作用4h，听神经终末器官听觉细胞出现组织学变化。表：不同品系小鼠对听原性痉挛发作的感受性（山内忠平）表：不同品系小鼠对听原性痉挛发作的感受性（山内忠平）品系品系 雄鼠雄鼠 雌鼠雌鼠DBA/2 12/12 100 10/10 100%J:ICR 68/80 80 106/155 68JCI:ddn 23/33 70 8/17 47DDD 3/15 20 2/16 13C16BL/Dd 1/11 9 0/19 0BALB/C 0/15 0 0/15 0C3H/HeN 0/17 0

13、0/19 0GBCS 0/14 0 0/13 0KK 0/15 0 0/12 0NC0/1600/17034周龄音刺强度10kHz100db2min噪音对实验结果有很大影响。声音刺激会引起心跳、呼吸次数及血压增加，噪音能使小鼠白细胞数，肾上腺皮质酮上升。控制饲养室噪音措施：选择实验动物设施场地时应尽量避开城市噪音影响；在建设设计时应尽量使产生机器及设备与饲养室之间有一定隔离，如风机、冷冻机、水泵等；不同动物房之间也要隔开，应设法使声音不要传出室外；对声音感受性高的小动物饲养室内门、窗和墙壁应采用一些消音或隔音材料；饲养室内安装设备时，应选择低噪声产品。气流及风速 气流大小与体热散发有关。实验动

14、物单位体重与体表面积比值较大，气流速度过小，空气流通不良，室内充满臭气，散热困难，造成疾病发生，死亡；气流速度过大，动物体表散热量增加，同样危及健康。对于风速国内有明确规定，应控制在1.31.8m/s，冷气开放时为下限，暖气开放时为上限。病原微生物随空气流动，动物设施各区域的静压状况（正压、负压）决定了空气流动方向。在双走廊SPF设施中空气流动的方向是从清洁走廊 饲育室 污物走廊、淋浴室 设施外，室内处于正压。污染或放射性实验动物室，为防止微生物和放射性物质扩散，室内必须处于负压。国际上一般规定设施内的压力梯度为2050Pa。饲养室送风口和排风口气流较大，在布置动物笼架、笼具时应尽量避开风口。

15、空气洁净度 饲养室内空气中漂浮着颗粒物（微生物多附着在颗粒物上）与有害气体，对动物机体可造成不同程度危害，干扰动物实验过程。气体污染动物粪尿等排泄物发酵分解产生和污物种类很多，氨、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基、三甲氨、苯乙烯、乙醛和二硫化甲基。有学者测定了不同种类实验动物室内恶臭物质浓度。氨是这些污染物质中浓度最高一种，各种动物饲养室均可测出。氨浓度常常是判断饲养室污染状况监测指标。当动物饲养室温度上升、收容动物密度增加、通风条件不良、排泄物和垫料未及时清除时，使饲养室氨浓度急剧上升。氨作为一种刺激性气体，浓度升高时，刺激动物眼结膜、鼻腔粘膜和呼吸道粘膜引起流泪、咳嗽、严重者甚至产生急性肺水肿而

16、引起动物死亡。长期处于高浓度氨环境下，实验动物上呼吸道可出现慢性炎症，使这些动物失去使用价值。颗粒物污染动物饲养室空气中颗粒物来源主要有两个途径，室外空气未经过滤处理直接带入；动物皮毛、皮屑、饲料和垫料等被气流携带或动物活动扬起在空气中漂浮，形成颗粒物污染。粉尘颗粒对动物危害随颗粒大小而不同，颗粒大在空气中漂浮明间短，影响程度小；颗粒小在空气中漂浮时间长，影响程度大。粉尘对动物机体影响主要是有5m以下粉尘，小颗粒粉尘，经呼吸道吸入后可到达细支气管与肺泡而引起呼吸道疾病。颗粒物除本身对动物产生不良影响可成为微生物载体，把各种微生物粒子包括细菌、病毒和寄生虫等携入饲养室。饲养清洁级以上实验动物设施

17、，对进入饲养环境空气必须经过有效过滤，使空气达到一定洁净度。一般要求饲养无特定病原体动物环境空气洁净度达到10000级，而清洁级动物饲养环境应过到100000级。表示净化度按美国宇航局生物净化室标准，以每立方英尺空气中含0.5m以上粒子和累积个数进行分类为100级、10000级和100000级。实验动物设施 隔离系统隔离系统是以隔离器为主及其它附属装置所组成饲养系统。饲养无菌动物及悉生动物所使用方式。隔离器内温、湿度由外界环境所决定，变通环境中利用隔离器饲养动物必须在环境中有空调控制。维持动物饲养空间处于完全无菌环境，设施构造是要求饲养技术人员及实验人员都不与动物直接触，工作人员只能通过附着于

18、隔离器上的橡胶手套进行操作，进入隔离器内空气须经过高效过滤，隔离器正压要求达到进入物品必须包装消毒后经灭菌渡舱或传递舱移入。目前常用隔离器为乙烯塑料薄膜隔离器。屏障系统屏障系统是标准动物饲养室或实验室的最的一个系统，饲养SPF级动物。动物来源于无菌、悉生或SPF动物种群。一切进入屏障的人、动物、饲料、水、空气、铺垫物及各种用品均须经过严格微生物控制。空气经低效、中效和高效过滤器进入动物饲养室或实验室，利用空调送风系统形成清洁走廊、动物室、污物走廊、室外静压差梯度，一般不低于20Pa。出风口处需加有滤材或经U型液体制阀，避免室外风压大时空气倒流入室内，出口风速不能低于每秒4米，以防止空气逆流形成污染。屏障系统内设有供清洁物品和废弃物品流通清洁走廊和污物走廊。空气、人、物料、动物走向采用单向流通路线。设施内工作人员要在沐浴或风淋后换灭菌消毒衣服方可进入。工作时应戴灭菌手套，尽量减少与动物直接接触。许多实验证明，人体出入动物实验室是引起动物污染重要原因，因人皮肤每平方厘米可携带110000个细菌，其中1是病原菌，进入人员须经淋浴，穿上灭菌消毒衣帽、鞋、手套才能进入室内，急性皮肤炎症者尤其化脓灶者，不得进入该系统。呼吸道排出细菌是十分重要污染源，带由过滤材料制作口罩可减少4/5的细菌散发量，有急性上呼吸道感染者暂时不能进入该系统。