屏障系統(tǒng)實驗動物飼養(yǎng)與管理

屏障系統(tǒng)實驗動物飼養(yǎng)與管理第一頁，共五十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)基礎(chǔ)知識屏障環(huán)境設(shè)施適用于飼育無特定病源體(SpecificPathogenFree)級實驗動物。動物來源于無菌、悉生動物或SPF動物種群。進入屏障的人、動物和物品必須經(jīng)過嚴格的微生物控制?？諝饨?jīng)低效、中效、高效過濾器進入屏障系統(tǒng)，結(jié)凈度達到10000級，利用空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)形成清潔走廊、動物房、污染走廊、室外的靜壓差梯度，以防止空氣逆向形成的污染。空氣、人、動物、物品的走向采用單向流通路線?？諝饨?jīng)初效、中效和高效過濾器靜茹動物飼養(yǎng)室或?qū)嶒炇?，檢測塵埃粒子數(shù)在350/升，該系統(tǒng)利用空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)形成清潔走廊、飼育室或?qū)嶒炇?、污染走廊燈不同壓力的凈化區(qū)，凈化區(qū)內(nèi)形成梯度壓差，一般壓差為20Pa。工作人員工作時要在淋浴后穿著無菌工作服、口罩、帽子以盡量減少和動物的直接接觸。第二頁，共五十七頁，2022年，8月28日

實驗動物環(huán)境控制的重要性

實驗動物幾乎終身被限制在一個極其有限的環(huán)境范圍內(nèi)生活，這種環(huán)境就成了實驗動物賴以生存的條件。動物實驗在實驗前和實驗中控制各種環(huán)境因素十分重要。甚至可以說沒有環(huán)境控制就沒有動物實驗。第三頁，共五十七頁，2022年，8月28日動物對實驗處理的反應(yīng)可用以下公式表示：

R=（A+B+C）×D+ER：實驗動物的總反應(yīng)A：動物種的共同反應(yīng)B：品種品系特有的反應(yīng)C：個體反應(yīng)（個體差異）D：環(huán)境影響E：實驗誤差環(huán)境因素與動物的總反應(yīng)呈正相關(guān)，要盡量減少D的變化，排除實驗處理以外的影響。第四頁，共五十七頁，2022年，8月28日實驗動物環(huán)境因素的分類1、氣候因素：溫度、濕度、氣流、風(fēng)速等；2、理化因素：氧、二氧化碳、粉塵、臭味、噪音、照度、殺蟲劑、消毒劑、有害化學(xué)物質(zhì)等；3、居住因素：房屋、籠具、墊料等；4、營養(yǎng)因素：飼料、水等；5、生物因素：同種生物因素：社會地位、勢力范圍、咬斗和飼養(yǎng)密度等異種生物因素：微生物、人和其它動物的關(guān)系環(huán)境對實驗動物質(zhì)量和動物試驗結(jié)果的影響是多因素聯(lián)合作用的結(jié)果。多種因素是共存的。所以在論述實驗動物的環(huán)境時，應(yīng)該按復(fù)合環(huán)境（environmentalcomplex)狀態(tài)加以考慮。第五頁，共五十七頁，2022年，8月28日各種環(huán)境因素對實驗動物質(zhì)量和動物試驗結(jié)果的影響1、溫度：最適宜溫度20-25℃，溫差：3或4℃溫度對動物的影響：新陳代謝：低溫時新陳代謝增加，攝食增加散熱：除靈長類，其他動物汗腺不發(fā)達或無汗腺，高溫時散熱困難，難以維持體溫恒定臟器重量：負相關(guān)生殖：高溫時雄性睪丸萎縮，精子活力下降；雌性動物性周期紊亂，泌乳下降對動物實驗的反應(yīng)性第六頁，共五十七頁，2022年，8月28日實驗動物的溫度標準范圍：第七頁，共五十七頁，2022年，8月28日2、濕度：相對濕度，

實際水蒸氣分壓力相對濕度（%）=------------------×100%

飽和水蒸氣分壓力適宜的相對濕度是40%--70%。高溫高濕導(dǎo)致機體蒸發(fā)散熱受阻。高濕利于微生物繁殖和傳播。濕度過低可導(dǎo)致粉塵飛揚，而微生物主要附著在粉塵上，動物室內(nèi)變態(tài)反應(yīng)原的含量隨濕度的下降而上升。低濕，散熱增加，產(chǎn)熱增加，攝食增加低濕，大鼠環(huán)尾癥第八頁，共五十七頁，2022年，8月28日3、氣流與風(fēng)速換氣次數(shù)，氣流速度，壓強梯度氣流速度和散熱正相關(guān)，實驗動物體表面積與體重的比值較大，對氣流速度更敏感。氣流速度過大或氣流直吹，動物體表散熱過大。氣流速度小，散熱慢。換氣次數(shù)，潔凈程度越高，要求換氣次數(shù)越多。屏障環(huán)境：10-20次/h隔離環(huán)境：20-50次/h.壓強梯度：潔凈區(qū)高于污染區(qū)合理組織氣流和風(fēng)速可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度，又可降低室內(nèi)粉塵和有害氣體污染，控制傳染病的流行。第九頁，共五十七頁，2022年，8月28日4、光照工作照度150—300lx動物照度15－20lx明暗交替時間12/12或10/14h

照度對動物的生殖生理和行為活動有較大影響強光長時間照射引起角膜退行性變化第十頁，共五十七頁，2022年，8月28日5、噪聲60dB以下音域，人1000~2000Hz,小鼠1000~5000Hz。引起小鼠聽力性痙攣。對生殖影響較大，如豚鼠流產(chǎn)。引起動物呼吸、心跳、血壓、腎上腺皮質(zhì)激素等生理指標變化。第十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日6、空氣潔凈狀況氣體污染，氨14mg/m3

有害氣體，氨、甲基硫醇、硫化氫等顆粒污染，100級，10000級，100000級美國宇航局標準，每立方英尺空氣中直徑0.5微米以上粒子的個數(shù)。粉塵顆粒，是變應(yīng)原，還是微生物的主要載體。落下菌數(shù)，0（隔離環(huán)境），3（屏障環(huán)境），或30個/皿（普通環(huán)境）在不飼養(yǎng)動物的狀態(tài)下每5～10m2放置1個直徑9cm的血瓊脂培養(yǎng)皿，暴露30min培養(yǎng)48h的菌落數(shù)。第十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日7、生物因素動物社會因素和動物飼養(yǎng)密度微生物其它動物實驗人員第十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日8、居住因素包括實驗動物室的建筑、飼養(yǎng)籠具、墊料、飲水器和給食器等。第十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日動物試驗設(shè)施環(huán)境指標：﹝以屏障系統(tǒng)小鼠為例﹞溫度：20~25℃換氣次數(shù)：10~20次/h日溫差：≤3℃氣流速度：0.1~0.2m/s相對濕度：40~70%壓強梯度：20~50Pa噪聲：≤60dB空氣潔凈度：10000級氨濃度：≤14mg/m3落下細菌數(shù)：≤3個/皿照度：（工作）150~300lx（動物）15~20lx晝夜明暗交替時間：12/12或10/14小時密度（>20g):面積0.01m2,高度0.15m第十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日實驗動物設(shè)施

laboratoryanimalfacility,LAF

是進行實驗動物飼養(yǎng)、保種維持、生產(chǎn)、實驗研究、試驗等設(shè)施的總稱。包括實驗動物繁育、生產(chǎn)設(shè)施和動物實驗設(shè)施。實驗動物設(shè)施根據(jù)對飼養(yǎng)動物的空氣凈化程度分為三類：開放系統(tǒng)(opensystem)屏障系統(tǒng)(barriersystem)隔離系統(tǒng)(isolationsystem)第十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日第十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日實驗動物屏障環(huán)境特點：恒溫（20～26）恒濕（40％～70％）足夠的換氣次數(shù)（10～20次/小時）保證有害氣體濃度降低到最小正向梯度壓差（20～50)使屏障外污染源不能進入萬級空氣潔凈度保證空氣潔凈適合的動物照度(15~20)和對時明暗交替（12h/12h)符合動物生活習(xí)性第十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)屏障系統(tǒng)的環(huán)境控制與管理一、人流路線第十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日二、物流路線第二十頁，共五十七頁，2022年，8月28日三、消毒與滅菌高壓鍋：121℃，0.11Mpa，30分鐘

132℃，0.21Mpa，15分鐘傳遞窗：紫外線，表面消毒，30分鐘渡槽：0.1%新潔爾滅浸泡4小時Co60照射2%過氧乙酸噴霧高錳酸鉀、福爾馬林熏蒸第二十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日四、廢棄動物處理深埋或焚燒第二十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日屏障系統(tǒng)（IndividuallyVentilatedCages

簡稱IVC

）是獨立通風(fēng)籠盒的簡稱.它的特點是具有一定的密閉性,同時讓經(jīng)HEPA過濾器的潔凈空氣流入盒內(nèi),使盒內(nèi)保持正壓,減少了可能的感染來源,適合于飼養(yǎng)SPF級動物,以及一些免疫缺陷動物。第二十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日IVC的使用要點：對IVC中的動物進行的一切工作均在動物超凈工作臺中進行使用超凈工作臺前30分鐘用70%酒精噴霧工作站內(nèi)表面，同時放入經(jīng)表面消毒的各種滅菌物料和實驗用品，并打開紫外燈和風(fēng)機用70%酒精噴霧工作車、雙手手套和IVC的外表面，將籠盒移入工作臺后進行換窩，喂飼，喂水，實驗等工作第二十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日第二十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日層流架第二十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日隔離系統(tǒng)第二十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日隔離器的基本構(gòu)造示意圖第二十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日引進動物進入清潔級屏障動物房：從外面引進的動物必須有與其適用范圍相符的實驗動物生產(chǎn)許可證,同時必須附帶動物的品系、性別、年齡等信息經(jīng)實驗動物中心工作人員審查后方可準備進入動物房動物運輸時必須有合格的包裝箱,清潔級及以上動物包裝箱必須以高效濾膜封閉窗口，包裝箱以膠帶封口，封口破損或濾膜破損者不得傳入屏障系統(tǒng)。第二十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日將檢查合格的動物包裝箱在外準備間以70％酒精棉球或5%碘伏仔細擦拭表面,將包裝箱放入滅菌通道進行噴霧消毒或紫外線消毒第三十頁，共五十七頁，2022年，8月28日在內(nèi)準備間打開滅菌通道的門→在門口拆開包裝箱→輕輕提起鼠尾根部，放入準備好的盒子中，蓋好蓋子→動物包裝箱仍退回滅菌通道→將剛裝了動物的籠盒放在架子上→并填寫、懸掛卡片，加飼料，飲水→從外準備間打開滅菌通道，取出動物包裝箱。注意：新引進動物應(yīng)在單獨房間，單獨籠架飼養(yǎng)一段時間,待觀察健康無病后再移入其它房間。不得向屏障動物房內(nèi)傳入不符合相應(yīng)的實驗動物生產(chǎn)許可證的動物！第三十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日實驗用品和器具進出清潔級屏障動物房：用70%酒精或5%碘伏仔細擦拭消毒物品表面紫外燈照射15min或直接噴霧消毒手術(shù)器械可經(jīng)高壓消毒或經(jīng)消毒液中浸泡后在紫外燈下照射15min傳入小型儀器經(jīng)滅菌通道噴霧消毒后傳入第三十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日物品進出SPF動物實驗室：所有物品在經(jīng)過進入屏障系統(tǒng)時的一次消毒后,在進入超凈工作臺時必須經(jīng)過酒精噴霧或紫外線照射15min再次消毒。實驗用品和器具在實驗結(jié)束后可經(jīng)內(nèi)準備間從傳遞窗或滅菌通道傳出，也可經(jīng)緩沖間Ⅲ出屏障系統(tǒng)第三十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)屏障與隔離系統(tǒng)的實驗動物飼養(yǎng)管理技術(shù)一、無菌動物（Germfreeanimal，簡稱GF）定義：指用現(xiàn)有的實驗手段檢測，動物的體表體內(nèi)不攜帶其它生命體（包括一切微生物和寄生蟲）的實驗動物。飼養(yǎng)條件：無菌隔離器內(nèi)來源：第一代通過無菌剖腹產(chǎn)術(shù)，人工哺乳獲得；以后通過無菌動物雌雄交配繁殖或無菌剖腹產(chǎn)術(shù)，保姆鼠代奶擴群。第三十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日無菌動物的培育無菌動物的理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)：胎盤屏障和屏障觀念。1、無菌手術(shù)小哺乳動物動物：子宮切除術(shù)（剖腹產(chǎn)）大哺乳動物動物：子宮切開術(shù)（剖腹產(chǎn)）鳥類：消毒卵2、哺乳人工哺乳代乳3.放入隔離器進行飼養(yǎng)第三十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日注意：供胎動物：不攜帶垂直傳播的微生物手術(shù)時間的選擇手術(shù)速度無菌操作環(huán)境溫度防止羊水嗆入呼吸道手術(shù)后微生物的檢查代乳動物的準備第三十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日無菌動物特點：1.微生物特點：在動物體內(nèi)外任何部位均檢不出任何活的微生物和寄生蟲。

“無菌”是個相對的概念，只是根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)知識和檢驗方法在一定時期內(nèi)不能檢出病原體而已。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在認為是無菌的動物或許將來可以檢出病原體而不是無菌動物。第三十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日2.形態(tài)學(xué)特點：消化系統(tǒng)

(1)盲腸肥大，

(2)腸道肌層薄，腸絨毛變細變短

(3)肝臟變小循環(huán)系統(tǒng)

(1)心臟變小

(2)白細胞數(shù)變少，且數(shù)量波動范圍小免疫系統(tǒng)(1)胸腺，淋巴組織，網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)發(fā)育不良(2)脾臟小，無二級濾泡第三十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日2.生理學(xué)特點：免疫功能(1)血清中IgG、IgM水平低，幾乎不存在丙種球蛋白和特異性抗體(2)免疫應(yīng)答速度慢，過敏反應(yīng)、對異體移植物的排斥反應(yīng)以及自身免疫現(xiàn)象消失或減弱生長率

(1)不同種屬不同

(2)無菌鳥類生長率高于同種普通鳥

(3)無菌大、小鼠與普通鼠差不多

(4)無菌豚鼠和無菌兔比普通的慢第三十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日生殖(1)無菌大、小鼠略高于普通大小鼠(2)豚鼠和兔繁殖能力比普通級低代謝和營養(yǎng)無菌動物血中含氮量少，腸管對水的吸收率低，代謝周期比普通動物長體內(nèi)不能合成維生素B和K，易產(chǎn)生這兩種維生素的缺乏癥抗輻射能力無菌動物抗輻射能力強，抗實驗性燙傷和抗休克死亡能力也強于普通動物壽命無菌動物的壽命普遍長于普通動物第四十頁，共五十七頁，2022年，8月28日二、悉生動物（Gnotobioticanimal，簡稱GN）定義：又稱已知菌動物，指動物體內(nèi)帶有明確的微生物種類的動物。飼養(yǎng)條件：無菌隔離器內(nèi)來源：人為將已知的微生物投給無菌動物，使其體內(nèi)帶有已知菌單菌動物雙菌動物多菌動物第四十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日悉生動物的培育（1）獲取無菌動物（2）準備好特定的微生物材料（3）把上述材料轉(zhuǎn)入無菌飼育隔離器（4）在隔離器內(nèi)給無菌動物授入微生物第四十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日悉生動物特點：微生物特點體內(nèi)攜帶有已知微生物來源無菌動物植入微生物飼養(yǎng)管理

必須飼養(yǎng)在溫濕度恒定的百級空氣凈化的隔離系統(tǒng)中，實行嚴格的微生物控制。其他與無菌動物比較。悉生動物腸道內(nèi)存在細菌可以合成維生素，不會像無菌動物一樣發(fā)生維生素缺乏癥。抵抗力、生活力較強，易于飼養(yǎng)管理。第四十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日無菌動物和悉生動物的應(yīng)用1、病因?qū)W的研究如：貓瘟、齲齒的形成2、微生物學(xué)中的研究

(1)微生物間的拮抗作用

(2)微生物和宿主之間關(guān)系

(3)病毒學(xué)研究3、免疫學(xué)研究中的應(yīng)用無菌動物體內(nèi)既無抗原也無特異性抗體，處于一種“原始狀態(tài)”，很適合用于各種免疫功能的研究。如，無菌動物暴露于微生物，先產(chǎn)生α球蛋白，再產(chǎn)生β球蛋白，最后產(chǎn)生γ球蛋白。制備高效價，無交叉反應(yīng)的特異性抗體第四十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日4、腫瘤學(xué)研究如，制備人體腫瘤模型需要免疫抑制動物，而普通動物給予免疫抑制劑后常繼發(fā)感染死亡，所以可以應(yīng)用無菌動物。研究垂直傳染的致癌病原，如白血病病毒。某些微生物的代謝產(chǎn)物可以降解無害的蘇鐵素，使其致癌。5、老年病學(xué)研究無菌動物普遍壽命比普通動物長，說明微生物和機體老化有關(guān)。普通大鼠壽命2年，而無菌大鼠壽命3—4年。第四十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日6、營養(yǎng)學(xué)的研究無菌動物是研究營養(yǎng)的良好模型，很多營養(yǎng)成分是靠細菌產(chǎn)生的。如VB和VK是靠腸道細菌合成的，無菌動物體內(nèi)不能合成VB和VK，所以可以用來研究哪些細菌合成了哪些維生素。7、放射醫(yī)學(xué)研究無菌動物可以耐受大劑量的放射線照射?？捎脜^(qū)別放射引起的癥狀和繼發(fā)感染的癥狀。8、毒理學(xué)研究如：研究發(fā)現(xiàn)青霉素過敏是因為腸道菌代謝引起，而非青霉素本身。豆類中毒也是由腸道細菌的代謝活動引起的。第四十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日9、心血管病研究實驗證實腸道微生物可以分解膽汁酸，降低血液中膽固醇水平。10、宇航中應(yīng)用可以用來攜帶地外微生物。第四十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日三、無特定病原體動物（Specificpathogenfreeanimal，簡稱SPF動物)定義：指不攜帶特定病原體（細菌、病毒、寄生蟲），但帶有未知的微生物群的動物。飼養(yǎng)條件：屏障系統(tǒng)內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)/隔離器內(nèi)保種最初來源：將無菌動物/悉生動物轉(zhuǎn)移到屏障系統(tǒng)中飼養(yǎng)繁殖第四十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日SPF動物特點：1、微生物特點

SPF動物除一、二級動物應(yīng)排除的病原體外，不攜帶主要潛在感染或條件致病和對研究實驗干擾大的病原。2、來源

SPF動物來源于無菌動物或剖腹產(chǎn)動物。3.飼養(yǎng)管理

SPF動物必須飼養(yǎng)在溫濕度恒定的萬級空氣凈化的屏障系統(tǒng)中，實行嚴格的微生物控制。第四十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日SPF動物的應(yīng)用：目前國際上公認SPF動物適用于所有科研實驗，是國際標準級別的實驗動物。它的應(yīng)用價值在于它無人畜共患病，無主要傳染病，無對實驗研究可能產(chǎn)生干擾的微生物。各種疫苗生產(chǎn)所采用的動物應(yīng)為SPF動物。第五十頁，共五十七頁，2022年，8月28日四、清潔動物（Cleananimal，簡稱CL動物）定義：微生物控制級別介于SPF動物和普通動物之間的動物飼養(yǎng)條件：屏障系統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)來源：SPF動物擴群應(yīng)用：各種科研、教學(xué)用大小鼠第五十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日清潔級動物特點：1、微生物特點清潔