实验动物环境控制.ppt

第四章 实验动物的环境控制,第一节 环境因素对实验动物的影响 第二节 实验动物设施 第三节 特殊动物实验设施 第四节 设施的维护和管理 第五节 实验动物设施的环境监测,环境因素影响动物生存的质量 在动物实验中，我们更注重环境因素对动物实验质量的影响！,基因型,表现型,演出型,发育环境,周围环境,1959年Russell和Bruch提出的 动物遗传和环境之间相互关系的学说,在动物实验中。为了使动物经过实验处理后的反应保持稳定，就必须要求每个动物的表现型和演出型都保持稳定；而要求每个动物的表现型和演出型保持稳定，就必须对动物的遗传和生活的环境进行控制。,1959-1962年孕妇服用反应停后出生的海豹儿,环境对动物实验处理的影响 R = (A + B + C) D + E 式中：R: 实验动物的总反应 A: 实验动物种属的共同反应 B：动物品种及品系特有的反应 C: 动物的个体反应（个体差异） D: 环境的影响（包括实验处理） E: 实验误差,第一节 环境因素对实验动物的影响,实验动物环境 外环境 大环境 内环境 小环境,影响实验动物环境的诸因素,气候因素 化学因素 生物因素 温度 饲料营养 病毒 湿度 饮水 细菌 气流 臭气 寄生虫 物理因素 杀虫剂 光照 消毒剂 社会因素 噪声 污染毒物 饲养密度 粉尘,一、温度 不同动物适应的环境温度不同。 实验动物的最适环境温度为18-29，大小鼠屏障系统控制温度为20-25 。 恒温动物在一定的外界温度变化范围内能保持体温相对稳定。 环境温度偏离动物最适温度过大，或温度的突然升高或降低对动物的健康影响很大。 影响代谢 影响生长发育和繁殖 影响生理功能 影响健康和抗感染能力 影响实验结果：脏器重量、 血液生化指标、药物反应,不同环境温度时腹腔注射 戊巴比妥钠（95mg/kg）导致大鼠死亡率比较,温度对三种药物LD50的影响,二、相对湿度 实际水蒸气分压力 相对湿度（%） = - 100% 饱和水蒸气分压力 湿度与环境温度、气流速度共同影响动物体温。 高湿度：引起动物代谢紊乱和抵抗力下降 饲料、垫料易霉变 低湿度：体表易失水，引起大鼠环尾病；母鼠拒 哺乳，环境尘埃多,一些国家对实验动物设施内相对湿度的规定,三、气流和风速 实验动物设施内的气流和风速来源于通风换气设备。合理的气流组织和风速能调节温度和湿度，降低室内粉尘和有害气体，控制传染病的流行。 换气次数：单位时间的风量/室内容积 要求： 屏障系统换气次数：10 - 20次/小时 风速：0.1 - 0.2m/s 新风量：不得少于50%,压差和气流走向 屏障系统中通过调节室与室之间的压差控制气流走向，从而防止空气中病原微生物的侵入和扩散。 要求： 压差：10 Pa 单走廊：饲养室 走廊 室外 双走廊：清洁走廊 饲养室 次清洁走廊 室外,四、照明 照明主要影响动物体内的生物钟，影响包括发情、排卵、交配、妊娠、分娩、泌乳和育仔的生殖生理 稳定的明暗交替（12h:12h/10h:14h）啮齿类动物性周期最稳定。 持续黑暗使大鼠卵巢和子宫重量减轻，生殖过程受抑制。 持续光照过度刺激动物的生殖系统,要求 12h:12h/10h:14h明暗交替人工光照周期，最好渐明渐暗。 工作照度：150 - 300 lx 动物照度：15 - 20 lx 存在问题： 自然光 太阳光直射动物 不规则开关照明灯,五、噪声 噪声来源：空调、通风设备，人员活动 噪声对实验动物的影响 影响神经及心血管系统功能：烦躁不安、紧张、呼吸心跳加快、血压升高 影响消化及内分泌系统功能：消化系统功能紊乱，肾上腺素分泌增加。 影响繁殖及幼小动物生存：交配减少、妨碍受精卵着床、繁殖率降低；妊娠动物流产、拒绝哺乳、吃仔等。 要求：60分贝以下,六、粉尘 粉尘来源：空气中尘埃、饲料屑、垫料尘埃、动物脱毛、排泄物等 粉尘对动物的影响： 引起呼吸系统疾病 粉尘是病原微生物的载体，可促进微生物的扩散 粉尘对人的影响：重要的过敏原（进动物饲养室要戴口罩）,屏障系统粉尘控制方法 三级过滤： 初效过滤 中效过滤 高效过滤,洁净度： 洁净度用尘埃粒子计数器测定。 用每立方英尺空气中含有0.5um尘埃粒子数表示，如1万级指的是每立方英尺空气中0.5um尘埃粒子数为10 000个。 一般分为10万级、1万级和100级。 屏障系统要求洁净度达到1万 级。,七、有害气体 有害气体来源：动物排泄物发酵分解产生，主要有氨、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基、三甲胺等 氨浓度急剧升高的原因： 换气次数不足、饲养密度过高、室温过高、排泄物和垫料未及时清理 有害气体对人和动物的影响 直接刺激眼结膜、鼻和呼吸道粘膜 长期刺激导致慢性炎症 易继发病原微生物感染,八、空气中的微生物 空气中的微生物附着于粉尘，形成气溶胶 要求： 普通环境：落下菌 30个/平皿（静态） 屏障系统：落下菌 3个/平皿（静态） 在饲养条件下，通过定期喷雾、擦拭消毒降低空气微生物的数量,九、社会因素 在实验动物人工饲养环境下，动物的社会性已被剥夺，可能会引起动物的生理和精神行为的改变 不是同窝从小一起生长的雄性动物放在一起常会引起打架争斗，甚至致死。,十、饲养密度 饲养密度过高影响生长繁殖 饲养密度过高不符合动物福利 不同动物个体所需最小占有面积国际上有标准,SPF动物实验室环境控制指标,1. 保证实验动物健康和质量标准化 2. 保障实验研究获得正确结果 3. 合乎标准的环境为动物实验工作者提供适宜的工作环境，避免不利的因素对人的伤害。,实验动物环境控制的意义,第二节 实验动物设施,实验动物设施是为实验动物和动物实验提供能够控制的、稳定的、适合实验动物生长/繁殖环境 依据功能，可分为 生产繁殖设施 动物实验设施 依据环境控制措施，可分为 开放（普通）环境 屏障环境 隔离环境,一、开放（普通）环境,符合动物基本居住要求，但在硬件设施上不能完全控制传染因子。 基本条件 空调、通风系统 笼架、笼具等饲养设备 清洗、废弃物处理场所 防野鼠、防昆虫措施 仓库 适用于普通级犬、猴、兔、豚鼠,二、屏障环境,屏障环境是专门为清洁级、SPF级动物饲养和动物实验设计的环境。 通过控制气流、人流、物流和动物流，形成控制微生物进入的屏障。通过对温湿度、噪声和换气次数等各种理化因子的控制，给动物的生长营造良好的环境。 根据屏障环境内气流压力的不同，分为 正压屏障环境： 一般的清洁级、SPF级动物饲养设施 负压屏障环境： 感染性、有毒有害物品的动物饲养设施,根据屏障控制规模的大小，分为： 1.全屏障系统 2.屏障单元： 单间饲养室/动物实验室净化控制 3.局部屏障设备： 层流架 独立通气笼盒（IVC）,全屏障系统 一般设计为双走廊或三走廊 空气要经过初、中、高效三级，其空气洁净度要达到10000级。 屏障系统内保持正压，通过设定清洁走廊、饲养室/动物实验室和污物走廊之间的压差调节气流走向。 屏障系统的出入口一般都设两道门，形成缓冲间（气闸），防止开门时外界空气逆流进入屏障系统内。,1.气流走向 清洁走廊 饲养室/动物实验室 次清洁走廊 外部区域 2.人员走向： 更衣室 淋浴（风淋） 清洁走廊 饲养室/动物实验室 次清洁走廊 更衣室 3.物品移动走向 耐高压物品： 物品 高压灭菌 内准备室 清洁走廊 饲养室/动物饲养室 次清洁走廊 外部区域 不耐高压物品： 物品 传递窗喷雾消毒 内准备室 清洁走廊 饲养室/动物饲养室 次清洁走廊 外部区域,屏障系统内人流、物流、气流走向,双走廊屏障系统内人、动物、物品的移动路向,屏障系统,层流架,超净工作台,独立换气笼（IVC）,三、隔离环境,只有无菌隔离器才能创造出无菌隔离环境 隔离器的用途： 防止外界病原微生物侵入 用于无菌动物、悉生动物的饲养繁殖和SPF动物的保种 防止隔离器内病原微生物、有毒有害实验污染外界环境 用于感染性、有毒有害物品的动物实验,隔离器的基本构造示意图,第三节 特殊动物实验设施,感染性动物实验设施 放射性动物实验设施 特殊化学物质动物实验设施,危险度1 级（无或极低的个体和群体危险） 不太可能引起人或动物致病的微生物。如大肠杆菌、绿脓杆菌等 危险度2 级（个体危险中等，群体危险低） 病原体能够对人或动物致病，但对实验室工作人员、社区、牲畜或环境不易导致严重危害。实验室暴露也许会引起严重感染，但对感染有有效的预防和治疗措施，并且疾病传播的危险有限。如伤寒杆菌、致病性大肠杆菌等 危险度3 级（个体危险高，群体危险低） 病原体通常能引起人或动物的严重疾病，但一般不会发生感染个体向其他个体的传播，并且对感染有有效的预防和治疗措施。如霍乱弧菌、炭疽杆菌等 危险度4 级（个体和群体的危险均高） 病原体通常能引起人或动物的严重疾病，并且很容易发生个体之间的直接或间接传播，对感染一般没有有效的预防和治疗措施。如SARS病毒、甲流病毒等,感染性微生物的危险度等级分类 WHO 实验室生物安全手册第三版中文版 感染性微生物的危险度等级分类,感染性动物实验设施 设计理念 防护措施： 二段封闭防护：病原体和人隔离开，感染性实验室和外界环境隔离开。 感染性动物实验室的等级 ABSL-1（Animal facility-Biosafety Level-1，P1) ABSL-2（Animal facility-Biosafety Level-2，P2） ABSL-3（Animal facility-Biosafety Level-3，P3） ABSL-4（Animal facility-Biosafety Level-4，P4）,不同级别感染性动物实验室的要求 ABSL-1 适用： 危险度1 级（无或极低的个体和群体危险） 动物饲育室要求： 饲育笼具应有防逃出装置； 感染实验区应与其他区域分开,有防昆虫和啮齿类动物侵入的装置； 地面、墙壁应使用耐水耐消毒药的材料。,ABSL-2 适用： 危险度2 级（个体危险中等，群体危险低） 动物饲育室要求： 单纯饲育大鼠、小鼠时应在带过滤帽的盒中进行； 实验时应在负压洁净工作台内或隔离器内进行； 感染实验区域内设置高压灭菌器。,ABSL-3 适用: 危险度3 级（个体危险高，群体危险低） 实验人员需接受过专门操作训练，并由具有上述工作经验的能胜任的科学人员监督管理。有双重密封门或气闸室（缓冲隔离室）和外界隔离的实验区。外部空气通过高效过滤器送入室内，排出的空气亦需经高效过滤器过滤。传染材料的所有操作应在生物安全柜内或其他封闭设备内进行。所有传染性液体或固体废弃物应先经过高温高压或化学处理后再处理。,动物饲育室要求： 应使用感染动物A型隔离器和感染动物负压洁净工作台； 感染实验时应在1,2级和感染动物专用洁净工作台及在感染动物专用A型隔离器内进行。 如有窗则窗为非开闭式； 动物饲育室内相对准备室、前室(缓冲间)为负压； 应考虑停电时的对应方法； 从动物饲育室排出的气体应经过高效过滤器； 感染实验区域的入口应设气锁或设二重门； 室内配管线应内藏，饲育室应为适用福尔马林熏蒸消毒的密闭构造。,ABSL-4 适用: 危险度4 级（个体和群体的危险均高） 实验人员应经过专门的操作培训，并由有经验的科学人员监督管理。采用独立的建筑物内用隔离区和外部隔断的构造。根据相应的隔离等级使室内保持负压。在密封型（即级）生物安全柜内进行实验，工作人员并穿上通过维持生命装置换气的整体式正压个人防护服。非本区的工作人员严禁入内。,动物饲育室要求： 独立的建筑物，应设置隔离区和一定的相关区域； 墙、屋顶应耐水和封闭，排气管、电线、煤气、水管等也应封闭； 作业者进出口处应设气锁和淋浴设施； 实验室内为负压； 进入实验室的气体应经高效过滤.排出的气体应经二层高效过滤器过滤后再排出； 从实验室内排出的水应经120加热灭菌，冷却后再排入普通下水道。,一切动物饲育实验应在完全密闭、安全的隔离工作台内进行。感染区域应设有双门高压灭菌器、消毒药槽及二重门的器材移动出入口(传递间)。 使用后的笼具、器材、实验试剂和动物死体等都应经高压消毒灭菌后取出，动物尸体取出后应进行焚烧。 病原体应放入完全密闭的小容器内,通过消毒药槽后取出。 动物和试剂的搬入需在器材搬入通道内进行，通道的两个门间的空气能用过氧乙酸等灭菌处理。 实验室和辅助区域之间应设高压蒸汽装置、氧化乙烯(EthyLene Oxide，EO)灭菌、福尔马林灭菌装置。,复习题,1.如何理解Rus