实验动物的环境及营养控制(ppt 125页).ppt

同济医学院叶明霞 实验动物的环境及营养控制 2 实验动物与环境 实验动物的环境控制是实验动物标准化的主要内容之一 实验动物质量控制 遗传质量控制微生物质量控制环境质量控制营养质量控制 3 4 主要内容 1 环境控制的重要性2 环境影响因素的分类3 实验动物设施的分类4 实验动物的饲养条件5 实验动物环境监测和设施的维护 一 环境控制的重要性实验动物几乎终身被限制在一个极其有限的环境范围内生活 这种环境就成了实验动物赖以生存的条件 动物实验在实验前和实验中控制各种环境因素十分重要 甚至可以说没有环境控制就没有动物实验 双亲的受精卵 基因型 品种 品系 性别发育环境表现型周围环境演出型实验处置实验结果 1959年Russell和Burch提出的影响实验结果的遗传和环境因素 动物对实验处理的反应可用以下公式表示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 实验误差环境因素与动物的总反应呈正相关 要尽量减少D的变化 排除实验处理以外的影响 8 微生物控制和环境控制是相辅相成 避免微生物和寄生虫感染的核心手段是要保持实验动物环境的持续洁净化 没有环境控制就没有实验动物 返回 9 二 环境因素的分类 实验动物的环境是指围绕实验动物客观事物的总和 主要包括外环境和内环境两大部分 外环境主要是实验动物饲育和实验场所外的周围环境 内环境主要是指实验动物饲育和实验场所内的环境 10 11 12 环境对动物的影响并非单一因素的作用 而是受到多种因素的复合作用 在论述实验动物的环境时 有必要经常按复合环境 environmentalcomplex 状态加以考虑 13 实验动物 气候因素温度湿度气流风速换气次数压强梯度 人为因素设施设备程序制度实验方法 理化因素氧气二氧化碳粉尘照度噪音臭气消毒剂 生物因素同种生物异种生物 实验动物环境因素与指标控制 营养因素饲料饮水 居住因素笼具给食器垫料供水器 返回 14 气候因素 一 温度 动物实验时最适宜的环境温度为 21 25 2010新GB规定指标 20 26 15 温度对实验动物的影响 环境温度可影响动物的生殖机能 环境温度可影响动物机体的抵抗力 环境温度可影响动物的脏器重量 环境温度可影响动物的新陈代谢 环境温度可影响动物的实验反应性 16 暴露在高温或低温环境下的动物 对其神经系统 内分泌系统以及各种酶活性的亢进或抑制等均有影响 17 二 湿度 动物试验中适宜的相对湿度范围是40 70 高温高湿导致机体蒸发散热受阻 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 湿度过高 微生物易于繁殖和传播 垫料 饲料也容易发生霉变 18 相对湿度过低可导致粉尘飞扬 引起动物和人的呼吸道疾病 相对湿度在40 以下实验大鼠可发生环尾病 动物室内变态反应原的含量随湿度的下降而上升 19 三 气流与风速 2010新国标 动物试验室内笼具处气流速度不大于0 2m s 换气次数不小于15次 h 小动物屏障环境为例 合理组织气流和风速可调节室内温度和湿度 又可降低室内粉尘和有害气体污染 甚至可以控制传染病的流行 20 动物室内气流速度过小 空气流通不良 动物缺氧 室内有害气体浓度升高 散热困难 易造成呼吸道传染病的传播 甚至死亡 动物室内气流速度过大 使动物体表散热量增加危及动物健康 影响动物实验结果 同时浪费能源 21 动物设施内各区域的静压状况 正压 负压 决定了动物室内空气流动的方向 一般动物室内要求保证正压状态 确保病原微生物不至侵入动物室内 在感染或放射性动物实验室 室内必须处于负压状态 GB规定实验动物设施内相通区域最小静压差不小于10Pa 22 返回 23 物理化学因素 一 光照作为实验动物环境的光照有三个次级因素对实验动物有影响 1 照度 工作照度 动物照度 2 光线波长3 明暗交替时间 24 目前GB动物实验设施环境指标规定动物试验室工作照度为不小于200lx 小动物照度为15 20lx 大动物照度为100 200lx 昼夜明暗交替时间 h 为12 12或10 14 工作照度 动物照度 25 26 二 噪声噪声是影响实验动物健康的重要环境因素 噪声可引起实验动物烦躁不安 紧张 呼吸和心跳加快 血压升高 肾上腺皮质激素增高等一系列的生理变化 GB规定实验动物饲养观察室的音响应在60dB以下 27 三 空气洁净状况1 粉尘空气中浮游的微粒总称空气溶胶 aeroso1 分别按其状态 物理化学生成过程以及大小而分为粉尘 dust 烟尘 fume 薄雾 mist 浓雾 fog 烟 smoke 28 实验动物饲养室空气中颗粒物的来源主要有两个途径 1 室外空气未经过滤处理直接带入 2 动物体表被毛 皮屑 饲料和垫料等材料的碎屑被气流携带或动物活动扬起在空气中悬浮 形成颗粒物污染 29 颗粒物对实验动物和工作人员的健康有很大影响 颗粒物作为过敏原可引起实验动物和人的呼吸系统疾病和过敏性皮炎等 还可成为微生物的载体 把各种微生物粒子包括饲料 垫料中带入的粉螨 霉菌孢子 各种细菌及其芽孢和病毒带入饲养室 而引起多种传染病 30 2 臭气所谓恶臭物质 malodor cacosmia stinkmaterial 是指对人产生不快的气味或可能破坏生活环境的可怕物质 动物室内的主要有害气体有氨气 甲基硫醇 硫化氢 硫化甲基 三甲胺 本乙烯 乙醛和二硫化甲基等八种 31 空气中氨的含量是衡量空气质量的指标 在动物实验室要求不超过14mg m3 相当于20ppm 空气中氨含量增多刺激动物粘膜引起动物流泪 咳嗽等 严重者可引起粘膜发炎 肺水肿和肺炎 甚至死亡 长期处于高浓度氨的环境中 实验动物上呼吸道可出现慢性炎症 使其失去使用价值 下一页 32 生物因素1 动物社会因素和动物饲养密度2 微生物3 其它动物4 实验人员 33 动物笼内饲养动物密度的不同会引起动物反应的不同 因实验目的不同会有差异 所以在饲养过程中要注意防止动物间的激烈争斗和咬伤 下一页 34 三 实验动物环境设施条件的分类 实验动物设施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环境 屏障环境和普通环境三类 35 实验动物设施 是进行实验动物饲养 保种维持 生产 实验研究 试验等设施的总称 包括实验动物生产设施和动物实验设施 36 37 实验动物设施是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 38 无菌动物及悉生动物 清洁级 SPF动物 普通动物 39 一 隔离环境 隔离系统 隔离环境 islationsystem 采用无菌隔离装置以保持无菌状态或无外源污染物 隔离装置内的空气 饲料 水 垫料和设备应无菌 动物和物料的传递须经特殊的传递系统 保证与环境的绝对隔离 又能满足转运动物时保持与内环境一致 适用于饲育SPF级 悉生及无菌级实验动物 40 隔离器内应为完全无菌 饲养无菌动物时 和已知菌 饲养悉生动物时 的环境 人与动物不能直接接触 工作人员通过隔离器上的橡胶手套进行操作 进入隔离器的空气必须经过高效过滤 进入的物品必须经消毒后经灭菌渡舱或传递舱移入 41 42 链接 43 二 屏障环境 屏障系统 屏障环境 barriersystem 是标准动物饲养室和动物试验室用的最多的一种环境设施系统 符合动物居住的要求 严格控制人员 物品和空气的进出 适用于饲育清洁级和 或SPF级实验动物 44 屏障系统 45 46 一切进入屏障的人和物品均需经过严格的微生物控制 空气经初 中 高效过滤器进入室内 利用空调送风系统形成清洁走廊 动物饲养间 非清洁走廊 缓冲间的静压差梯度 各梯度差大于10Pa 47 实验动物 人 物品进入SPF动物室线路图 48 屏障系统 49 50 51 52 登记 53 拖鞋专用 随手关门 54 无菌操作 55 杜绝噪音 爱护公物 56 复旦大学发育生物学研究所动物室 走廊宽度不小于1 5米 接合处应为弧形 最好加护栏或缓冲装置 防损坏墙体 各种水 电 管 线尽量安排在夹层中 不暴露在明处 57 58 独立供气动物笼系统 independentventilationcage IVC 20世纪90年代研制出的一种屏障系统动物饲养设施 99 99的空气经过过滤 是一种低成本高效率的SPF屏障系统 适合于使用啮齿类动物进行动物实验研究 应用IVC系统最好是在洁净动物实验室内 其更换笼内垫料应在特殊封闭罩内进行 59 IVC的特点 采用微型隔离技术 通过向动物饲养笼具内部输送经过低 中 高效过滤的空气以获得洁净度为1万 1百级的生活环境 IVC系统的结构 净化控制柜导风通道式笼架独立供气动物笼超净工作台 IVC IndividualVentilationCage 搭扣 密封圈 生命窗 进排气孔 网盖 鼠盒盖 超净工作台的结构 初效 中效 与高效过滤器 风机 工作台面 电源开关 IVC的使用要点 对IVC中的动物进行的一切工作均在动物超净工作台中进行使用超净工作台前30分钟用70 酒精喷雾工作站内表面 同时放入经表面消毒的各种灭菌物料和实验用品 并打开紫外灯和风机用70 酒精喷雾工作车 双手手套和IVC的外表面 将笼盒移入工作台后进行换窝 喂饲 喂水 实验等工作 操作 除尘 工作前用0 2 新洁尔灭拖地后 擦拭IVC笼盒外部 超净台台面等除尘 换装 工作人员入室时更换拖鞋 工作服 帽 操作时先洗手 戴灭菌手套及口罩 穿专用灭菌服 消毒 换窝前 将盛有2 新洁尔灭消毒液的灭菌缸 Co60料 消毒镊子 手套 灭菌水瓶 高压灭菌后的鼠盒等置于超净台中 紫外线照射30min 配液 蒸馏水配制0 2 新洁尔灭消毒液500 1000mL置于清洁小塑料盆中 内放方巾1块备用 0 2 2 过氧乙酸 换窝 关闭紫外灯 开启风机和照明灯 依次取出鼠盒 用消毒液浸泡的方巾对IVC外部擦拭消毒 置于超净台中 打开鼠盒包装 在超净台内换窝 清理 工作完毕应及时清洁超净台与地面 不留残物 注意事项 操作过程中 超净工作台不能停止送风 不能将操作对象拿到 外 面 操作要在超净台 里 面进行 未经灭菌的物品不允许放入超净工作台 操作时手套 长镊不可接触污染物品 并要在每盒动物操作完毕后消毒一次 超净台的风机2 3年保养1次 依出风量更换滤材 中央排气通风笼盒系统 ExhaustVentilationCentralCage EVC 66 EVC工作原理 本系统采用单通道送排风 新鲜空气通过控制 按照一定的技术参数 低速进入各个笼盒底端的高效过滤膜过滤后进入笼盒 利用虹吸原理在笼盒内产生负压 再经过笼盒上端的高效过滤膜过滤后进入机架排风管道 进入机架排风通道的气体 再通过与机架通道直接连接的动物房排风系统排出 EVC工作原理动画 EVC 68 EVC系统图片 高效节能原理 屏障系统建造面积 相同数量笼盒EVC系统为IVC系统的建筑面积的1 2 为平板架系统的1 7 能源运营费用 相同数量笼盒EVC系统能耗为IVC系统能耗的1 2倍 为平板架系统的1 7 EVC笼具与IVC笼具比较参考 72 三 普通环境普通环境 opensystem 符合实验动物居住的基本要求 控制人员和物品 动物出入 不能完全控制传染因子 适用于饲育普通动物的设施 一些大动物的科学研究目前仍可在普通设施中进行 73 74 犬饲养室 75 76 动物试验设施环境指标 以屏障系统小动物为例 温度 20 26 日温差 4 相对湿度 40 70 换气次数 15次 h气流速度 0 2m s压强梯度 10Pa空气洁净度 7级落下细菌数 3个 皿氨浓度 14mg m3噪声 60dB照度 工作 200lx 小动物 15 20lx 大动物 100 200lx昼夜明暗交替时间 12 12或10 14h返回 77 四 实验动物的饲养条件 1 笼具 cage 笼具是实验动物长期生活的环境 其质量优劣直接影响实验动物的健康 我国的实验动物笼具正朝标准化和通用化方面发展 78 79 不锈钢猴 狗笼 80 不锈钢双层双组实验狗笼 81 82 大鼠代谢笼 83 昆虫的笼具 84 斑马鱼的饲养设备 85 非洲爪蟾的饲养设备 86 实验动物笼具的一般要求 1 舒适卫生 2 坚固耐用 3 操作使用方便 4 牢固 稳定 不宜过大 87 2 饮水设备和饮用水要求一般采用饮水瓶 玻璃瓶或无毒塑料瓶 饮水盒或自动饮水装置 具有结构简单 价格低廉 不易交叉感染 便于清洗消毒等优点 88 89 90 大动物饮水用盆 罐应作固定 以免被弄翻 自动饮水装置可以节省劳力 尤其饲养大量动物时更有价值 91 实验动物饮水要求 一般按实验动物的等级而不同 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或酸化水 92 3 排泄物和垫料实验动物使用的垫料要满足几个条件 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 93 常用的垫料有木屑 粗及细 木刨花 打碎的玉米棒及杆 吸水纸及棉花等 可根据不同要求选择使用 垫料需经杀虫 灭菌后才能使用 应及时清除动物的排泄物和垫料 更换垫料频度每周至少1 2次 实验动物垫料 95 96 特殊动物实验设施 1 感染性动物实验设施感染动物设施是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 97 此类设施设计的目的是防止生物性危险和有害因素向动物实验设施和外界的污染 目前通常采用物理学隔离 主要是在气密性结构内采用负压通风 以达到防止气溶胶扩散污染的目的 98 目前国内外根据隔离的要求分为A1 A4四个级别 A1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 A2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 A3级 禁止非工作人员进入设施内 由双重密封门或气闸室 缓冲隔离室 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 A4级 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 非本区工作人员禁止入内 99 2 放射性核素动物实验设施放射性同位素动物实验设施 简称RI动物实验设施 设施要求防止放射性同位素对人的影响 防止射线对一般动物和环境的放射能污染及同位素的泄漏 其要求应按国家有关规定执行 100 3 特殊化学物质动物实验设施用化学物质作安全性试验等的特殊动物实验对实验者及有关人员的健康有一定影响 如 致癌性物质等 其设施与设备必须防止对人的危害和对实验场所及周围环境的污染 101 在修建以上三种特殊的实验动物设施时 为了人民的身体健康必须严格按照国家有关要求 专门的设计 施工单位进行施工 在进入特殊实验动物设施进行动物实验时应该首先认真阅读有关操作规程 严格按要求去做 千万不能马虎 102 五 实验动物环境监测和设施的维护 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 103 环境检测的项目 空气洁净度 空气落菌数 尘埃粒子数 温度 湿度气流速度换气次数静压差噪声照度氨浓度 104 实验动物设施的维护 日常维护的重点有以下三个方面 1 空气过滤系统中的三级过滤材料初效 2周 3个月更换一次 经清洗