实验动物饲养与管理

实验动物饲养与管理摘要：实验动物学是指经人工培育或人工改造，对其携带的微生物实行控制；遗传背景明确，来源清楚，用于科学实验、药品、生物制品的生产和检定及其他科学实验的动物。其范围主要包含的有实验动物营养学（研究各种实验动物，不同等级，各个发育时期的营养需求，制定营养配方，生产各种饲料，进行营养监测）、实验动物饲养管理（对各种实验动物进行标准化和法制化饲养管理） 、实验动物医学（对实验动物疾病的诊断、预防、治疗和在生物医学领域中的应用）等。21 世纪是生命科学的世纪，实验动物作为人类灾难的替代者，已成为生命科学不可缺少的支撑保障条件。在世界高科技发展日新月异与现代科学带动下崛起的实验动物科学，不仅是本世纪发展生命科学的重要的支撑条件，而且是一门综合性的独立的新兴学科。在国际上它已经成为现代生命科学研究的奠基学科。人类基因组计划，基因结构与功能组学的研究等重要研究都离不开高质量实验动物的广泛应用。当前国际上已经把实验动物科学条件作为衡量一个国家科学技术现代化水平的重要标志之一，越来越受到科学界和各国政府的重视。关键词：实验动物，饲养管理，动物医学正文：饲料营养是实验动物的生长、繁殖以及遗传和各种生物学特征得到充分表达的最直接、最重要的影响因素之一。饲料营样质量控制主要任务是实验动物饲料圣餐的标准化。不同种实验动物，对于蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水等营养成分有不同的需求。营养控制工作者应根据国标和实际情况，确定本单位实验动物的饲料来源并对其监测，对每一阶段实验动物的营养状况进行分析研究。一、营养要素动物为了维持生命必须从体外摄取必要的物质，经过消化、吸收，合成机体成分，并将无用的代谢产物排泄到体外，这个生理过程即所谓的营养，而从体外摄取的营养物质即为营养素。动物的营养素可以概括为七大类，即水、蛋白质、碳水化合物、脂肪、矿物质、纤维素和维生素。他们来源不同，各具有独特的营养功能，缺乏时，会导致机体发病。它们在机体代谢的过程又有密切联系，共同参加、推动和调节生命活动 （一）水水是动物体内各种器官、组织的重要组成部分，是饲料消化、营养物质吸收的溶剂。其含量一般可达动物体重的 50%，血液的 80%。水对动物体的正常物质代谢有特殊的作用，是动物最重要的营养物质之一。 1. 水的功能1) 直接参与构成活的细胞与组织2) 参与体内的生化反应，促进各种生理活动，对维持血液循环、呼吸、消化等生理活动以及新陈代谢的正常进行有着重要意义 3) 水是一种重要的溶剂 4) 水对调节体温起重要作用 5) 润滑功能 2. 水的来源1)代谢水：所谓代谢所产生的水分是蛋白质、脂肪、碳水化合物氧化后产生的水分。2)饲料水 3)饮用水3. 实验动物的饮水应符合卫生部门颁发的人饮用水的质量和卫生指标，应由新鲜、纯净的水源直接提供。微生物质量等级不同的动物应供应与其级别相适应的饮用水，这些饮用水通常都采用高压、过滤、酸化等灭菌处理措施。对于清洁级及其以上级别的实验动物来说，其饮用水必须经过高温高压灭菌处理。亦可应用酸化水（pH2.53.0） 。表 1 各种动物每日的饮水需要量动物品种 饮水需要量小鼠（成熟龄）大鼠（50g）豚鼠（成熟龄）兔（1.42.3kg）金黄地鼠（成熟龄）小型猪（成熟龄）狗（成熟龄）猫（24kg）红毛猴（成熟龄）47ml2045ml85150ml60140ml/kg(体重)812ml11.9l2535ml/kg(体重)100200ml200950ml（二）蛋白质及氨基酸蛋白质是生命的起源，一切生命过程都与蛋白质代谢有关。是动物维持生命、生长发育、繁殖不可缺少的营养物质。蛋白质由氨基酸组成，饲料中的蛋白质必须分解成氨基酸，才能被吸收。氨基酸又分为必需氨基酸和非必需氨基酸两大类。前者是动物体内不能合成或合成速度及数量不能满足正常生长需要，必须由饲料中供给的氨基酸；后者是体内能合成，不需要由饲料中供给的氨基酸。不同动物对必需氨基酸需求的种类存在差异表 2 实验动物饲料中的氨基酸必 需 氨 基 酸 非 必 需 氨 基 酸异亮氨酸 亮氨酸 精氨酸 甘氨酸色氨酸 苏氨酸 丝氨酸 门冬氨酸苯丙氨酸 赖氨酸 谷氨酸 羟脯氨酸蛋氨酸 缬氨酸 酸氨酪 脯氨酸组氨酸 精氨酸 胱氨酸 瓜氨酸蛋白质（氨基酸）的互补作用：不同饲料含的必需氨基酸比例不同。将不同饲料混合应用，取长补短，可以提高其营养价值，使其必需氨基酸的比例符合机体的需要。这种作用称为蛋白质（氨基酸）的互补作用（三）碳水化合物1. 分类包括无氮浸出物和粗纤维1）无氮浸出物：包括淀粉和糖类，供应能量，小部分构成组织成分。2）粗纤维：包括纤维素、半纤维素和木质素，纤维素经酵解，部分转变成挥发性脂肪酸吸收，部分转变成二氧化碳和甲烷排出。2. 功能碳水化合物营养上的功能是供给热能。如有多余，可变为脂肪贮存体内。碳水化合物是构成机体组织及生命物质的重要成分，如细胞核中的核糖，脑及神经组织中的糖脂等，核酸由核糖和脱氧核糖参与构成，是传递遗传信息的载体。 （四）脂肪1. 功能脂肪是构成实验动物组织的重要成分，如神经、肌肉、骨骼、血液中均含有脂肪。在维持细胞结构、功能中起重要作用。脂肪是能量的重要来源，也是储存能量的最好形式。某些脂肪酸动物不能合成，但又是生长必需的称为必需脂肪酸，如：亚麻酸、亚油酸和花生四烯酸。必需脂肪酸缺乏引起生长发育缓慢停止，生殖能力下降，泌乳量减少，脱毛等。脂类由饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸两大类组成。某些脂肪酸如亚麻酸、亚油酸和花生四烯酸等对幼龄动物的生长、发育是必需的，又必须由饲料供给才能满足需要，故称必需脂肪酸。饲料中缺乏这些必需脂肪酸时，可引起消化障碍及中枢神经系统的障碍 ，实验动物日粮中添加适量的脂类，还可以提高饲料适口性，增加动物的采食量。饲料中脂肪过多，易引起饲料的酸败变质。另外，动物长期采食高脂饲料,还会造成食欲减退、消化不良、过肥和不孕。 （五）矿物质饲料在 550600高温下灼烧后，剩下的灰分即为矿物质。已知有二十种左右矿物质元素对动物机体有重要作用，是构成机体组织，维持生理功能和生化代谢所必不可少的物质。 1. 分类矿物质元素按其在动物机体内的含量可分为常量元素和微量元素。机体中含量大于 0.01%者为常量元素，如钙、磷、钠、钾、氯 、镁与硫等。机体中含量小于 0.01%者为微量元素，已确认维持正常生命活动不可缺少的必需微量元素有铜、钴、氟、铁、碘、锰、钼、镍、硒、硅、锡、钒和锌等。 2. 功能矿物质在动物维持生理功能和生化代谢过程中起着必不可少的作用。如：缺钙会造成幼畜的佝偻病缺铁易患贫血缺硒引起鸡的渗出性素质，白肌病（六）维生素一大类化学结构与生理功能各不相同的物质。它们既不参与机体组成也不提供热能、主要起控制、调节代谢作用的有机物。实验动物对它们的需要量甚微，但却是必不可少的物质。维生素种类很多，各种维生素也各具独特作用，营养学常按其溶解性分为脂溶性与水溶性维生素二大类。脂溶性的有维生素 A、D、E、K，水溶性的有维生素B 族，包括 B1、B2、B6、B12、烟酸、叶酸、泛酸、胆碱，另有维生素 C 等。 二、 各种实验动物的营养需要1. 小鼠小鼠近交系极多，饲料中必需给小鼠充足的营养以维持其生物学特性和保证实验正常进行。饲料中 18%粗蛋白，48%粗脂肪，KM、ICR、BALB/c、DBA/2等品系小鼠均获得满意的繁殖效果。若添加 0.47%含硫氨基酸可提高小鼠的生长发育和繁殖性能。小鼠特别需要含亚油酸丰富的日粮。小鼠对钙及维生素 A、D 需要量较高，但同时又对过量维生素 A 敏感。维生素 A 过量可导致小鼠繁殖紊乱和胚胎畸形。每公斤饲料中添加维生素 E50mg，可显著提高小鼠受孕率、产仔率。无菌小鼠还应注意补充维生素 K2.大鼠应满足各种营养物质需要，在饲料中添加 0.4%的蛋氨酸和 0.48%的赖氨酸，可提高大鼠的生长速度，1820%的粗蛋白质可满足大鼠的生长、妊娠和泌乳的需要，大鼠对各种营养素的缺乏敏感，应特别注意脂肪酸的供给，必需脂肪酸含量占总能量的 1.3%，其中亚油酸在饲料中含量不能低于 0.3% 大鼠对钙、磷的缺乏耐受力较强，对镁需要量较多，尤其是妊娠、哺乳时需要量明显增加。每公斤饲料中增加 60mg 维生素 E 能提高大鼠繁殖率。无菌大鼠还应注意补充维生素 B12 。3.地鼠粗蛋白的含量要求达到 2124%，特别是饲料中的动物性蛋白应有一定比例。地鼠像反刍动物一样能有效地利用非蛋白氮。如蛋白质不足，成年地鼠将出现性功能减退，幼鼠则生长发育迟缓。 4.豚鼠对某些必需氨基酸特别是精氨酸的需要量较高。对粗纤维的消化能力强，日粮中要含 12%14%的粗纤维。如果粗纤维量不足，豚鼠会出现排粪障碍和脱毛现象。豚鼠对维生素 C 缺乏特别敏感，缺乏时可致坏血病，生殖力下降，甚至造成死亡。每只豚鼠每日需补 10mg 维生素 C，繁殖阶段需补充 30mg。 5.兔日粮应补充精氨酸和赖氨酸。对缺钙有较强的耐受能力。虽然其肠道微生物可以合成维生素 K 和大部分 B 族维生素，但繁殖时仍需额外补充维生素 K。饲料中需要有一定量的粗纤维以维持其正常的消化生理功能，其日粮中粗纤维含量应大于 11%6.犬犬是肉食动物，犬必须供给足够的脂肪和蛋白质，饲料中动物性蛋白应占全部蛋白质食物的 1/3。犬能耐受高脂肪日粮，要求日粮含有一定量的不饱和脂肪酸。维生素 A 的需要量较大，亦需补充维生素 B12。 7.猫猫也是肉食动物，对蛋白质需求较高。小猫要求高脂肪酸日粮，生长期猫的日粮要求亚油酸含量不能低于 1%。猫属于不能利用 -胡萝卜素作为维生素A 源动物，因此应在饲料中补充维生素 A，对维生素 E 的需求量也较高。8. 非人灵长类非人灵长类动物日粮能量的 50%以上来自糖代谢。体内不能合成维生素 C，必须由日粮提供，同时要注意日粮的适口性。除主食外，每天应供给一定量的新鲜水果和蔬菜。 三、 影响营养需求的因素1. 遗传因素不同品种品系的动物因遗传基因的表达程度不同而影响遗传的需求，例如近交系小鼠与封闭群小鼠 ，对饲料的需求，近交系小鼠要更高些 。一些突变系动物，如 ODS 大鼠因为基因突变造成 L-谷氨酸氧化酶的缺乏，使 ODS 大鼠无法合成维生素 C，这个品系的大鼠也就与其它品系的大鼠不同，需补充维生素C。2. 生理状况动物在不同的生理状况，如生长、怀孕、创伤或泌乳时，对营养需求有所不同，个体需从饲料中获取额外的营养，以满足胎儿的生长、发育，组织的合成或修补，吸取制作乳、蛋、毛的原料。如在实验动物中如产后发情配种的小鼠，如带仔多，营养供应不上，母鼠会发出信号，使受精卵停留于输卵管而不在子宫着床，这样就使小鼠的怀孕期大大延长，而营养好带仔少的母鼠，则会在 1921 天内，按正常的怀孕期产仔。 3. 环境因素环境因素会改变动物的营养需求。就恒温动物而言，若暴露在较低的温度下，动物必须产生较多的热能以维持体温的恒定。反之，在高温环境中，动物采食欲望会下降，此时应提供高营养水平的饲料，使动物获得足够的养分。又如动物可由镀锌的笼盒表面接触到锌元素，而饲养在平板底网上的动物，就有更多的机会摄取到粪便中的额外养分。 4.微生物状态正常饲养条件下，动物肠道中存在大量微生物，这些微生物在肠道中栖生、繁殖、代谢，产生许多营养物质，如水溶性的维生素 B1，维生素 K 及氨基酸等，这些物质通常通过食粪行为被动物再吸收和利用。这些物质被利用的情形，会因动物种类、饲料成分、饲养条件不同而有所差异。无菌动物因肠道内微生物状态与一般动物不同因此在配制饲料时，必须调整饲料成分及配制方法，以满足动物的需求。5. 研究条件实验操作如外科手术或于饲料中添加测试药物时，会造成动物紧张或改变饲料的适口性，使动物食欲减退，进而影响饲料的采食。此时就必须给予适口性较好的饲料或提供高营养成分的饲料6. 营养成分的相互作用在调制饲料时要留意营养成分间的相互作用，因为某种养分摄取量增加时往往会影响到另外营养成分的吸收和利用。另外不同的矿物质饲料会竞争同一吸收门户或同一运送系统，而影响到彼此被吸收的效率，例如钙、磷、镁及维生素 D 间的关系。因此在调配饲料时，若存在不寻常的养分浓度时，则应考虑它对其它养分的影响，并相应调整其它营养成分的含量。 四、实验动物饲料1、饲料原料的来源1）. 天然饲料原料：如谷物、脱水蔬菜、草粉、鱼粉、骨粉、矿物质、酵母等。2）. 加工饲料原料：如玉米淀粉作为饲料糖类来源，牛奶中提取酪蛋白作为蛋白质来源等。3）. 纯化学物质：如氨基酸、必需脂肪酸等。2、饲料的配合任何单一的饲料都不能满足不同动物的不同生长时期对营养的需要，因此需要进行配制，使其含有全面而均衡的各种营养素，以满足动物生长繁殖或特殊实验的需要。这种饲料叫“全价营养饲料” 。设计配合饲料适应考虑：必需参考各类动物的营养需要量，并根据饲养实践经验加以应用；尽可能选用营养丰富，价格低廉，本地区来源较充足的原料；要注意饲料的适口性；要考虑动物的生理特点选用适宜的饲料。五、实验动物的饲养管理（一）小鼠的饲养管理、饲喂：(1) 喂给颗粒状饲料，饲料中蛋白质的含量应在 20%25%，可增加 0.1%1%的鱼肝油，但需注意小鼠对过量维生素敏感，尤其是妊娠小鼠会出现繁殖紊乱和胚胎畸形。小鼠喜吃淀粉含量高的饲料，碳水化合物比重稍大些。不同品系小鼠对饲料组成要求有一定差别。（）小鼠属于杂食性动物，胃容量小，有随时采食的习性，夜间更为活跃。采取“少量勤添”的原则，保证随时有料。每周喂料 34 次，以上次的料刚刚吃完为好。小鼠的饲料消耗量，随着生长发育和生产繁殖的阶段不同而有所不同，所以必须注意不同阶段添加的饲料量。、给水饮用水应保证连续不断，每周换水 23 次（最好是每天更换新鲜水） ，并特别注意饮水瓶嘴是否有气泡、不出水或漏水的现象。每次换水要连同水瓶和瓶嘴一起换下；并认真清洗水瓶和瓶嘴，然后消毒，严禁未经消毒的水瓶和瓶嘴继续使用。. 垫料和笼具每周更换垫料和清洗鼠笼 12 次保持室内卫生，定期彻底清洗。室内一般不用水冲，而用消毒液抹，常用消毒液有 0.1%新洁尔灭、3 %来苏儿等。（二） 、大鼠的饲养管理1.大鼠的饲养环境大鼠对环境因素的刺激非常敏感。其中温度、湿度的波动或突然变化可成为重要的应激因子，促进条件致病菌所致传染病的爆发。空气干燥，湿度低于时，大