第二章 第二節(jié) 微生物學質(zhì)量控制 實驗動物學

第二章

第二節(jié)實驗動物微生物學質(zhì)量的

標準化一、實驗動物的微生物學分類（一）實驗動物按微生物學控制的分類（二）實驗動物微生物控制的國家標準實驗動物按微生物學控制的分類按對微生物學質(zhì)量的控制，可將實驗動物分為四類：無菌動物(germfreeanimal,GFA)悉生動物(gnotobioticanimal,GNA)無特定病原體動物(specificpatho-genfreeanimal,SPFA)清潔動物(cleananimal,CLA)普通動物(conventionalanimal,CVA)實驗動物在我國分為四類普通動物（CVA），一級動物清潔動物（CLA），二級動物無特殊病原體動物（SPFA），三級動物無菌動物（GFA）和悉生動物（GNA），四級動物二、無菌動物與悉生動物(一)無菌動物（germfreeanimal，簡稱GFA）1.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，人工哺乳獲得。維持：通過無菌剖腹產(chǎn)術，人工哺乳或無菌動物代乳飼育擴群。2.無菌動物的發(fā)展過程⑴1895～1910年解決了無菌生命能否生存的問題。無菌豌豆動物沒有腸道菌參與下不能生存

無菌豚鼠無菌雞⑵1910～1940年解決了無菌生命必須供給B族維生素才能正常生長⑶1940年至今系統(tǒng)飼養(yǎng)無菌動物推廣應用種類培育者及育成時間小鼠Pleasants,1959大鼠Reyniers1946；Gustafsson,1948豚鼠Miyakawa1958;Tanami,1959;兔Wostmann1959;Luckey,1963狗Glimsedt,1946貓Bleby,1969山羊、綿羊Smith,1961,1966豬Whitenair,1960馬Drummond等,1973猴Reyniers,1942雞Reyniers,1943鵪鶉Woodard等,1965;Miles,1966無菌動物飼養(yǎng)裝置的改進不銹鋼隔離器

塑料隔離器

3.無菌動物特點：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。隨著科學技術的發(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。形態(tài)學特點：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，無二級濾泡生理學特點：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)免疫應答速度慢，過敏反應、對異體移植物的排斥反應以及自身免疫現(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4.無菌動物的應用微生物學研究免疫學研究放射醫(yī)學研究營養(yǎng)、代謝研究老年病學研究心血管疾病研究毒理學研究腫瘤學研究宇航醫(yī)學研究寄生蟲學研究口腔醫(yī)學研究某種疾病的病原研究無菌貓貓瘟病毒不易受感染普通貓貓瘟病毒易感接種說明感染受腸道微生物影響微生物間的拮抗作用研究菌群之間的拮抗作用是生物屏障的一種，生物屏障有時比物理屏障更有效。1）霍亂弧菌口服無菌幼豚鼠霍亂弧菌死亡口服無菌幼豚鼠霍亂弧菌+產(chǎn)氣莢膜桿菌

存活說明產(chǎn)生拮抗作用，產(chǎn)氣莢膜桿菌去除了霍亂桿菌，使動物不死亡。2）福氏痢疾桿菌口服無菌幼豚鼠福氏痢疾桿菌死亡口服無菌幼豚鼠大腸桿菌福氏痢疾桿菌存活，只檢出大腸桿菌口服產(chǎn)生無菌雛雞白色念珠菌菌絲體侵入腸道粘膜

口服產(chǎn)生普通雛雞白色念珠菌酵母型菌體很少發(fā)病口服口服無菌雛雞大腸桿菌白色念珠菌得到保護在免疫學研究中的應用無菌動物血中無特異性抗體，很適合于各種免疫現(xiàn)象的研究。丙種球蛋白和特異性抗體研究無菌動物體內(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。如果用無抗原性的飼料喂無菌動物，體內(nèi)可完全無抗體。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，無交叉反應的特異性抗體在宇航醫(yī)學研究中的應用利用悉生動物研究腸道菌群的作用及相互關系，從而研制出一種只有極低殘渣的食品，宇航員食后，不會產(chǎn)生腹瀉或胃腸漲氣。(二)悉生動物1.悉生動物的定義（gnotobioticanimal，簡稱GNA）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2.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接種或投入微生物飼養(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。3.悉生動物的應用從悉生動物的來源我們知道，悉生動物來源于無菌動物，所以無菌動物在應用于微生物學研究和抗體制備等領域的時候已經(jīng)是屬于悉生動物的范疇了。微生物學中的研究

(1)微生物間的拮抗作用

(2)微生物和宿主之間關系

(3)病毒學研究用于藥物鑒定：中國藥檢所利用五聯(lián)菌悉生動物（大腸埃希氏桿菌、表皮葡萄球菌、白色葡萄球菌、糞鏈球菌和乳酸桿菌）可替代無菌動物進行藥物檢定三、無特定病原體動物1.無特定病原體動物的定義（specificpathogen-freeanimal，簡稱SPFA)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2.SPF動物特點：微生物特點

SPF動物除一、二級動物應排除的病原體外，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。來源

SPF動物來源于無菌動物或剖腹產(chǎn)動物。3.SPF動物的應用：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)所采用的動物應為SPF動物。四、清潔動物和普通動物（一）清潔動物1.清潔動物的定義（cleananimal，簡稱CLA）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：其種群來源于SPF動物或剖宮產(chǎn)動物。清潔動物的引種應來源于微生物控制更高級別的實驗動物。

應用：各種科研、教學用大小鼠2.清潔級動物特點：清潔級動物比普通級動物要求排除的微生物和寄生蟲多，但比SPF動物少。清潔級動物除肉眼觀察無病外，尸體解剖時，主要臟器、組織無論是肉眼觀看還是病理組織切片均應無病變。3.清潔級動物的應用：清潔級動物是根據(jù)我國國情而設立的等級動物。它較普通級動物健康，又較SPF級動物易達到質(zhì)量標準，在動物實驗中可免受動物疾病的干擾，其敏感性與重復性亦較好。目前在我國已成為適用于科研的標準級別的實驗物。（二）普通動物1.普通動物的定義（conventionalanimal，簡稱CVA）定義：不帶有嚴重危害動物自身健康和人獸共患病病原體的動物。飼養(yǎng)條件：普通開放環(huán)境來源：經(jīng)微生物學檢查不帶有上述病原體的動物，或SPF動物降級。應用：豚鼠、兔、犬、猴等大動物的實驗研究。普通動物特點：1、微生物學特點要求不攜帶所規(guī)定的人獸共患病病原和動物烈性傳染病的病原。2、飼養(yǎng)管理飼養(yǎng)于開放系統(tǒng)。但仍然對溫度，濕度，飼料，墊料，飲水，衛(wèi)生等有一定控制。3、生理學特點外觀健康，飲食排泄正常，無異常分泌物，無臨床癥狀，臟器無眼觀病灶。普通動物的應用：僅可作為生物醫(yī)學中教學示教之用，或作為某些科學研究為探索方法而從事的予試驗之用，不可供科研、生產(chǎn)和檢定之用，由于普通級動物繁殖力強，生產(chǎn)量大，生產(chǎn)成本低，適宜作一般性的教學實驗和預實驗用。（三）潔凈動物與普通動物的比較潔凈動物通常是指來源于剖腹產(chǎn)、實行嚴格的微生物控制、飼養(yǎng)于空氣凈化系統(tǒng)設施內(nèi)的動物，包括清潔動物、SPF動物、悉生動物和無菌動物。1、微生物控制比較種類飼育說明無菌動物隔離系統(tǒng)無法檢出任何生命體悉生動物隔離系統(tǒng)確知帶有的微生物SPF動物屏障系統(tǒng)確知不帶有的微生物清潔動物屏障系統(tǒng)確知不帶有的微生物普通動物開放系統(tǒng)微生物情況不明確

2、對科研實驗結(jié)果影響的比較

GFSPFCLCV傳染病無無無未知寄生蟲無無無未知試驗結(jié)果明確明確明確有疑問用動物數(shù)少少較少多或大量統(tǒng)計價值很好可能好較好不準確長期實驗好好可能好困難死亡率很少少較少高長期實驗100%90%80%40%成活率實驗標準可能可能可能不可能設計結(jié)果討論很高高較高有疑問價值總之，使用無菌動物、悉生動物、及SPF動物