实验动物的环境与设施ppt课件.ppt

实验动物学,.,第二章实验动物的环境与设施,第一节实验动物的环境因素第二节实验动物的环境要求第三节实验动物设施与饲育器材第四节实验动物的环境控制与监测,.,第一节实验动物的环境因素,实验动物的环境泛指实验动物机体以外的客观事物，是实验动物赖以生存的所有外部条件的总和。,.,1.环境对实验动物的重要性,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作用的结果。尽管遗传基因是决定生物性状的物质基础，但在个体发育中，基因作用的表现离不开环境因素的影响。,.,基因型动物品种、品系、性别等表现型发育环境产仔数、哺育时间、带仔数等演出型实验结果实验处理图：影响动物性状的遗传与环境因素的关系,周围环境（食物、饮水、气象条件、笼具、垫料、噪声等居住条件以及各种微生物感染等要素。）,动物实验是人为地改变环境条件，观察并记录动物演出型的变化，以探讨生命科学中的疑难问题。动物实验需要其结果具有良好的重复性，就必须要求实验动物具有稳定的演出型。,.,动物对实验处理的反应可用以下结果表示：R=（A+B+C）D+ER实验动物的总反应A动物种的共同反应B品种及品系特有的反应C个体反应（个体差异）D环境影响E实验误差,动物的总反应与环境因素呈正相关，要尽量减少D的变化，排除实验处理以外的影响。,正确的实验应是无论何人，何时，何地其结果都可重复。,.,2.实验动物环境因素分类,(1)气候因素：温度、湿度、气流、风速等。(2)理化因素：氧、二氧化碳、粉尘、臭味、噪音、照度、杀虫剂、消毒剂、有害化学物质等。(3)居住因素：房屋、饲养笼具、垫料、给食器、供水器等。(4)营养因素：饲料、水、蛋白质、矿物质、维生素等。(5)生物因素：动物饲养密度、微生物、与人和其它动物的关系。无论是哪种因素，都不是孤立的，而是相互联系而产生影响的，称为环境的复合状态（Environmentalcomplex）。,.,3.环境因素对实验动物的影响,1.温度环境温度缓慢地变化，在一定范围内，动物机体是可以自行调节而适应的。但气温变化过大或过急对动物的健康将会产生不良影响。,.,除灵长类外，高温条件下实验动物很难维持体温恒定。影响动物的生殖机能、机体抵抗力、新陈代谢。影响动物脏器重量，环境温度与动物脏器重量呈显著的负相关。影响动物的实验反应性。小鼠的呼吸数、发热量随着气温的升高而呈直线下降。不适宜的环境温度可使实验动物处于应激状态，从而出现对化学物质的急性毒性反应改变。,温度对实验动物的影响,.,.,表不同环境温度时戊巴比妥钠（95mg/kg）腹腔注射导致大鼠死亡率比较,.,实验动物的温度标准范围：各种动物的生存均有其最适的温度范围：,.,对生殖方面的影响一般哺乳类实验动物，当温度过低时，常导致性周期的推迟,而当温度超过30时，雄性动物出现睾丸萎缩或形成精子的能力下降;雌性动物出现性周期的紊乱,泌乳能力降低或拒绝哺乳等。如金黄地鼠，当温度低于18时,可发生吃仔现象；13时，可引起幼鼠死亡；临近4时，经短时间即可进入冬眠。,举例1：,.,对动物形态方面的影响低温环境下繁殖饲养的小鼠其尾长明显缩短；大鼠在10繁殖时其尾长比在30条件下约短2cm;喜玛拉雅兔在20时,耳、尾、鼻和四肢尖端长白毛,10时则长黑毛。,举例2：,.,动物实验方面：环境温度不同常使同种动物实验出现不同结果,如:不同温度下饲养的小鼠对药物的半数致死量LD50可产生显著差异。,举例3：,表1：不同温度对药物LD50的影响(mg/kg)药物15.526.7苯异丙氨197.090.0盐酸脱氧麻黄碱111.083.2麻黄碱477.156.5,.,环境温度还对药物的急性毒性试验,致癌、致畸、致突变试验，微生物感染试验和免疫试验等动物实验结果产生影响。,.,对动物行为和生理机能的影响温度可使动物的姿式、摄食量、饮水量、母性行为、心跳、呼吸、新陈代谢等出现相应改变。在4以下,单饲小鼠摄食量比同样温度下5只一组群饲小鼠高30。寒冷环境,动物出现立毛寒颤，蜷缩成团。炎热天气,动物饮水量增加,地鼠呈“大”字型睡眠，狗张口伸舌，呼吸加快，喘气明显。小鼠发生流涎现象。,举例4：,.,可见，实验动物的环境不良可严重影响实验动物的质量，从而使相关的动物实验归于失败。故许多国家对实验动物饲养室的气温都制定了基准值。,.,各国实验动物饲养室气温的基准值,动物种类美国英国德国日本中国小鼠21271721202420261929大鼠21271721202420261929仓鼠21231721202420261929豚鼠21231721162020261929兔1621172116201828猫1829172120241828犬1829172116201828猴252620241828,.,2.湿度湿度是指大气中的水分含量。绝对湿度:每立方米空气中实际含水量(g/m3)；相对湿度:空气中实有的含水量占同等温度下饱和含水量的百分比。一般实验动物相对湿度在4070之间为宜。,实验动物饲养室常用指标：相对湿度,.,相对湿度过高的影响：影响动物的体温调节（高温高湿导致机体散热受阻，引起动物代谢紊乱和抵抗力下降，动物的发病率和死亡率也明显增加）；微生物易于繁殖和传播，垫料、饲料容易发生霉变。2）相对湿度过低的影响：可致粉尘飞扬，易引起呼吸道疾病；体表水分蒸发过快可造成动物的损害（大鼠可因尾巴失水过多致尾部血管收缩而发生环尾病，有资料表明，相对湿度为40%时环尾病发生率可达25%-30%，而相对湿度大于60%时则不发生)；室内变态反应原含量可随湿度下降而上升。,湿度对实验动物的影响,.,各国实验动物室空气相对湿度基准值（%）,动物种类ILARMRCOECD日本中国小鼠40704070307045554070大鼠40704070307045554070仓鼠4070407030704070豚鼠40704070307045554070兔406040703070猫3070407030704555犬307040704555猴40605565,ILAR：美国实验动物资源研究所MRC：英国医学研究理事会OECD：经济合作与发展组织（成员国34个，总部巴黎）,.,3.噪声噪声一般是指频率高、声压大，带有冲击性或具有复杂波形，给人或动物带来心理或生理不利影响的声音。一般标准要求控制在60分贝以下。噪声的来源主要有施工噪声、交通噪声、动物房空调及通风设备产生的噪声和动物自身产生的噪声等。动物音域宽于人，小鼠听到的频率为10005000Hz，人为10002000Hz，小鼠可听到人类听不到的超声波。,.,.,噪声严重影响动物的生殖生理，如生育力减退，妊娠障碍、流产。噪声引起动物呼吸和心跳加快、血压升高、肾上腺皮质激素升高等生理变化。噪声使动物兴奋和控制失去平衡及部分神经细胞受损，实验小鼠在持续性噪声的环境中可产生烦躁不安和食欲减退。,噪声对实验动物产生的影响,GB规定实验动物室噪声应在60dB以下,.,.,4.光照,光照对实验动物的影响涉及以下三个方面：照度光线波长明暗交替时间强光、光照时间过长或过短均对实验动物产生不利影响，明暗交替时间不规律对动物的损害则更严重。,.,举例：,照度过强：可致雌性动物窝性差、哺乳不良甚至食仔。波长影响：蓝光（波长约为430-470nm）条件下大鼠性成熟比红光（波长约为620-760nm）条件下快。明暗交替时间影响：影响日节律活动和多种生理功能。持续黑暗条件下，大鼠卵巢和子宫重量下降，生殖过程受抑制；持续光照条件下，可使动物持续发情，大鼠和小鼠可出现持久的阴道角化，并阻碍卵细胞成熟。,.,.,照度过强或过暗，时间过长或过短，对实验动物都不利。(1)大鼠在2000lx，照射几小时就出现视网膜障碍，连续暴露2天尚有恢复的可能，如果暴露8天以上就不能恢复，即使在60lx照度下，连续照射13周,大鼠也会出现视网膜的退行性变化。,举例1：,.,(2)照明时间,以12小时照明、12小时黑暗大鼠的发情实验可呈现最稳定的4日性周期。如以16小时照明，8小时黑暗则呈现5日性周期或更长。若以22小时照明,2小时黑暗，则性周期长短不一，极不规律，或连续发情或不能繁殖。,举例2：,.,光照控制：,开放系统饲养条件下：以自然采光为主。人工采光条件下：目前GB动物实验设施环境指标规定：动物室工作照度为150300lx；小动物照度为1520lx；大动物照度为100200lx；昼夜明暗交替时间（h)为12/12或10/14。理想的情况是房间所有动物在笼具水平拥有相等的光照强度。大鼠、小鼠和家兔是夜行性动物，强光对它们是有害的。当笼具上下排列时，动物所受的光照强度会有很大差别。在笼架底部的动物能够找到阴影区域，而处于笼架顶端的动物只能挤在食槽底下避免过多的光照,.,5.气流与风速气流和风速与动物体热的扩散有很大关系。气流、风速、温度、湿度均不是各自以单一的因素对动物产生影响，而是在互相关联状态下影响动物。,.,实验动物单位体重的体表面积比人大，气流对实验动物的影响也较大。气流速度过小，空气流通不良，有害气体浓度升高，散热困难，易造成呼吸道疾病的传播。气流速度过大，动物体表散热量增加，同样危及动物的健康，影响动物实验结果。合理的气流和风速能调节温度和湿度，有效降低室内粉尘和有害气体，控制传染病的流行，有利于实验动物和工作人员的健康。,气流与风速对实验动物的影响：,.,.,动物室内风速控制：一般控制在1318cm/s,但应注意动物室的送风口和出风口的风速仍可能较大，故笼具的置放位置应避开风口。,动物室内的通风程度指标：为换气次数。换气次数：指旧空气被新空气完全置换的次数，它决定于风量、风速、送风口和出风口的大小以及动物室的容积等诸多因素，一般要求在1020次/小时。,.,6、空气洁净状况空气洁净度：指实验动物室空气中漂浮的颗粒物、微生物与有害气体。污染物的种类：动物的毛、皮屑、排泄物，饲料和垫料的碎屑，消毒剂、灭虫剂以及一些化学药品等。动物的排泄物（粪、尿）中污染物种类很多，如氨、硫化氢、甲基硫醇、硫化甲基、硫化二甲基、三甲胺、苯乙烯、乙醛等，其中以氨的浓度最高。,.,1）颗粒物粉尘对动物的影响来自5um以下的粉尘，经呼吸道吸入后，到达细支气管和肺泡，引起疾病。成为微生物的载体。,.,2）微生物a.空气中的微生物主要是指致病性和非致病性微生物。b.空气中致病性微生物多数通过附着在颗粒物上与粉尘粒子一起对实验动物产生危害。c.动物设施中细菌的产生及数量多少与动物放置密度、笼具构造、垫料使用情况以及与空调机有关的温、湿度、换气次数等有很大关系。d.实验动物设施中主要通过测定细菌和真菌来反映微生物学的清洁度指标。,.,有害气体：氨气、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基、三甲胺、苯乙烯、乙醛和二硫化甲基等八种，以前三种为主。氨浓度是衡量空气质量的指标。氨含量增多刺激动物粘膜引起流泪、咳嗽，严重者引起肺水肿和肺炎。长期处于高氨浓度的环境中，实验动物上呼吸道出现慢性炎症，失去使用价值。,3)有害气体,.,浮尘的控制：无特定病原体动物环境空气的洁净度应达到10000级，清洁级动物的环境空气则应达到100000级。,动物室氨浓度控制：应控制于14mg/m3以下。,微生物控制：常以细菌（非致病菌）为指标，按510m2面积范围，距地面1m处放置一只9cm的平皿（内置810ml普通营养琼脂或血琼脂），平放30min，经37培养48h，记数菌落。开放环境要求在30个以下，屏障系统3个以下，隔离环境不能检出。,空气洁净状况的控制：,.,1）饲养密度笼内饲养的密度会引起动物反应的不同。不能简单说个别饲养或者群体饲养好。写实验报告时，有必要写明饲养只数。,7、生物因素,.,2）实验人员实验动物与实验操作人员在通过饲养管理操作、实验处理或实验技术过程中，对动物实验的结果有很大的关系。在所饲养的动物身上能反映出饲养管理者的性格。雌性大鼠卵巢重量的变异系数因笼箱的大小，饲养只数、动物换笼的次数、实验者出现的次数而变化。,.,3）其它动物从控制微生物的立场出发，应力求避免将异种动物放在同一室饲养。不同的动物品种、品系、性别引起的不同气味，对精密实验也许要产生影响。,.,第二节实验动物的环境要求,各种实验动物甚至不同品系之间的动物对最适环境的要求都有区别。动物本身有一定的调节能力。,.,1、临界温度,.,我国对实验动物温度指标的最新标准规定：,.,2、湿度：目前无国际统一标准。相对湿度在40%70%之间动物完全可以适应，50%5%最好。3、噪声：目前无国际统一标准。大部分同家规定不得超过5060dB.4、照明：实验动物应养在一种非常近似天然日光的照明中。,.,5、气流、气压与通风换气,.,6、空气洁净度,.,7、动物实验的环境要求进行动物实验和饲养实验动物不同。,.,实验动物设施（laboratoryanimalfacility,LAF)是指生产实验动物和从事动物实验的设施。实验动物设施是进行实验动物工作的基本条件。没有良好的实验动物设施，就不可能保证实验动物的质量和动物实验结果的准确和可靠。,第三节实验动物的设施与饲育器材,.,一、实验动物设施的基本要求实验动物设施是作为饲养和管理实验动物场所中较大的居住因素。在充分考虑到动物的同时，也要注意到从事实验的研究人员及实际操作的饲养技术人员的安全。,.,实验动物设施一般应达到下列要求：1.设施应尽量避免对动物有潜在危险。选址应远离疫区和公害污染地区。2.建筑物要坚固耐用，并应留有一定的备用房间,为房屋的定期轮换消毒以及应急时使用。施工和建筑材料应严格要求。3.实验动物设施应成为独立的区域,与其它建筑物分开；且各幢动物房之间最好有一定的自然间隔，以防止交叉感染。,.,4.有保障环境控制的设备和措施。如空气净化设备、消毒灭菌设备等。5.注意清洁作业和污染作业的隔离，最好采用单行路线,即作业只允许由清洁作业区向污染作业区移动，不许逆转，以减少交叉感染的机会。6.有适当的防灾和安全措施,以保证设备正常运转。如应急发电装置、防火、防生物污染设施等。,.,实验动物设施的组成,.,根据对饲养动物的微生物控制程度和空气净化程度分为隔离系统、屏障系统和开放系统三类。1隔离系统a.隔离系统是以隔离器及其他附属装置所组成的饲养系统,用作饲养无菌动物和悉生动物。b.要求人不能与动物直接接触。c.进入的物品必须包装消毒后经传递舱移入。d.送入隔离器的空气必须经过高效过滤，并维持一定的压差(不低于20-50Pa)，洁净度要求为100级。,二、实验动物环境设施的分类,.,.,.,.,屏障系统空气经低、中、高效过滤器进入动物饲养室或实验室，用于长期饲养SPF动物。利用空调送风系统形成清洁走廊、动物饲养间、非清洁走廊、室外的静压差梯度，各梯度差不低于20Pa。空气、人流、物流均采用单向流通路线。人流、物流分开，所有物品应采用严格灭菌控制。空气洁净度为10000级。,.,.,3开放系统a.饲养普通动物。b.系统内的环境为普通环境，基本上与大自然相通，能适合实验动物居住的基本要求。c.须保证饲料、饮水不被污染。d.有防野鼠和蚊蝇的措施。,这类设施对环境和微生物的控制不似屏障系统那样严格，变动范围较大，且不能控制传染因子，故只适用于饲养教学等用途的普通级实验动物。,.,.,三、技术指标要求,1.实验动物繁育、生产设施环境指标（静态）,.,2.动物实验设施（设备）环境指标（静态）,.,1笼具舒适和卫生坚固耐用操作使用方便笼架必须牢固、稳定、不宜过大,四、实验动物的饲养条件,.,独立换气笼具(IVC),采用高效终端空气过滤器，通过对盒内输送经过高效过滤的空气以保障实验动物免受微生物感染，是具有持续防护作用的预防屏障。,.,.,层流架结构简单，投资少无需辅助设备，可独立运转，适合于小型和短期的使用，该设备只能控制空气洁净和通风指标，而其他环境指标如温、湿度等，要由设施内加以控制，所以使用有较大的局限性。,.,.,.,.,.,饮水设备和饮用水要求一般采用饮水瓶、饮水盒或自动饮水装置。使用最多的是饮水瓶。普通级动物可按照生活饮用水卫生标准的要求，屏障系统及隔离器内饲养的动物的要求使用高压灭菌水。,.,垫料垫料要满足以下几个条件：垫料对动物无刺激作用，无毒性、无异味、无油脂；垫料吸水性能良好，尘埃少，并应有吸附臭气的作用；使用方便，容易获得，价格低廉。常用的垫料：木屑(粗及细)、木刨花、打碎的玉米棒及杆、吸水纸及棉花等。,.,概念感染动物设施：指使用病原体对动物进行实验感染的设施。此种设施除备有通常动物设施要求外，还必须具备防止由动物传染人，动物相互间的交叉感染、动物向设施外感染的结构和功能。感染动物设施有一次隔离和二次隔离的二段封闭。一次隔离是用隔离器把动物和人隔开。二次隔离是感染实验区与外界的隔离，防止病原外散，污染周围环境。,五、感染性动物实验设施,.,分级根据隔离的要求分为P1-P4四个级别。P1级：进行普通微生物实验的动物实验室，对工作人员进出要求不严。P2级：禁止非工作人员进入实验区。可能发生气溶胶扩散的实验在级生物安全柜中进行。P3级：禁止非工作人员进入设施内。由双重密封门或气闸室将核心区与外部实验区隔离。外部空气通过高效过滤器送入室内，向外排出的空气亦需经高效过滤器过滤。P4级：采用独立的建筑物，内用隔离区和外部隔断。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，非本区工作人员禁止入内。,.,P3动物实验室实况,.,生物安全柜操作,Biologicalsafetycabinet,.,手套箱(protectororglovebox),.,应用范围P1：适用于健康成年人已知无致病作用的微生物。P2：适用于对人或环境具有中等潜在危害的微生物。P3：适用于主要通过呼吸途径使人传染上严重甚至致死疾病的微生物，通常有疫苗预防。P4：适用于对人体具有高度的危险性，通过气溶胶传播或传播途径不明，目前无有效疫苗或治疗方法的微生物及毒素。,.,.,第四节实验动物的环境控制与监测,新建或改建的实验动物设施竣工启用前，须向所属的实验动物管理部门申请进行环境设施的检测，检测合格方能投入使用。实验动物设施是连续运行的，各种环境因素一直处在变动之中，也需要经常性的监测和维护。,.,对实验动物设施的环境条件，国家有标准化的规定，检测项目包括温度、相对湿度、气流速度、梯度压差、空气洁净度、空气落菌数、氨浓度、噪声、照度和换气量等。,.,环境检测的项目：空气洁净度的指标包括有：空气落菌数、尘埃粒子空气落菌数，是检测空气生物洁净度的指标，用血琼脂培养基，置于被检房舍的空间，暴露30分钟后，计算培养基上的落菌数;尘埃粒子测定，是空气洁净级别的指标，10-20平米的房间布点3-5个，用专用仪器（尘埃粒子计数器）测定，数据作统计分析。,.,温度、湿度测定：包括日温差、温湿度的均匀性等;测定方法：空调通风系统应连续运转，并做多点检测，如在外界空气最冷和最热时检测最佳。测量点应具有代表性，在距地面10，50，150，200cm高度水平设定间隔0.5，1m的很多格状测点，依次测量，并将结果制成不同等高的温度