实验动物的环境控制与管理

实验动物环境控制与管理,环境控制的重要性,自然界的野生动物可以四处活动以选择舒适的生活环境。而实验动物一般都较长时间甚至终身被限制在一个极其有限的环境范围内生活，这种环境就成了赖以生存的条件为使实验动物能够正常生长发育、繁殖和进行良好的实验处理，正确认识环境因素对实验动物的影响就显得十分重要。,第一节实验动物环境的概述一、实验动物的环境生物的环境泛指围绕生物体的一切事物，是生物赖以生存的外部条件。围绕实验动物的所有事物的总和，称实验动物环境,（一）实验动物外环境是指实验动物和动物实验设施以外的环境。（二）实验动物内环境是指依科研要求和人们的意愿，将实验动物的生长、繁殖或活动限定在某种特定的人工场所范围内。,基因型|发育环境表现型|周围环境演出型,三、环境因素的分类（一）气候因素:温度、湿度、气流、风速、换气次数等。（二）理化因素:臭气、二氧化碳、粉尘、噪声、照度、消毒剂、有害化学物质等。（三）居住因素:房屋、饲养笼具、垫料、饮水器等（四）生物因素:饲养密度、微生物、与人和其他动物的关系。,第二节气候因素对实验动物和动物实验的影响,一、温度（GB1829C）,动物室内的温度主要受室外气温及室内动物新陈代谢过程中所散发热量的影响，在一定温度范围内，动物具有可保持体温相对稳定的生理调节功能。但环境因素变化过大、过急，动物就不能适应，就会出现生殖、泌乳、机体抵抗力、生长形态、实验反应等方面的改变.在高温条件下，除灵长类动物借助汗腺提高蒸发散热量来维持体温正常外.其余的实验动物汗腺均不发达或无汗腺，因而在高温条件下很难维持体温的恒定。,1对采食量的影响,大鼠、小鼠的采食量随环境温度的变化情况均表现为低温下增加，高温下减少，即与温度之间存在明显负相关。因低温下放热量增加从而体内产热量增加。,2对繁殖性能的影响,：高温下，雄性动物出现睾丸和副睾萎缩，精子生成能力下降，出现拒配。：低温下小鼠阴道开口及性周期出现较迟，在21，每年繁殖3个世代，-3只能繁殖2个世代。温度过高、过低常导致雌性动物性周期紊乱，怀孕率和产仔数、离乳率和泌乳能力下降，死胎率增加。特别大鼠，32以上高温，怀孕后期常发生死亡.,3对动物生理、生化指标的影响,随着气温的升高，小鼠的脉搏数（心跳）、呼吸次数和发热量都呈直线下降。脏器：心脏、肝脏、肾脏在低温下较大，高温下较小，同环境温度呈负相关。生化指标：红细胞数（RBC）、白细胞数（WBC）、红细胞容量值在高、低温度下均有增加。血浆蛋白、血中尿素氮、碱性磷酸酶、谷草转氨酶（GOT）、谷丙转氨酶（GPT）在1216低温下增加或有增加倾向。,4抵抗力,气温过高或过低可导致动物抵抗力降低，使动物患病，甚至死亡。世界各国对饲养室和动物实验室气温规定的标准值一般在19-29。,温度对三种药物LD50的确定-LD50（mg/kg）药物-15.527-苯异丙胺（Amphetamine）197.090.0盐酸脱氧麻黄碱(Methedrine)111.033.2麻黄碱(Ephedrine)477.1565.0-,二、湿度（GB40%70%）,空气中湿度是指大气中水分含量，按每立方米实际含水量（克）表示，称为绝对湿度。空气中实际含水量占同等温度下饱和含水量的比分比值，称为相对湿度（%）,相对湿度对动物机体热调节有密切关系，当环境温度与体温接近时，动物体只能通过蒸发作用来放散体热，而当环境湿度达到饱和状态时动物体的蒸发受到抑制，容易引起代谢紊乱，使动物机体抵抗力下降，发病率增加高湿条件下有利于病原微生物、寄生虫的生长、繁殖，垫料、饲料易发霉变，对动物健康不利。低湿情况下，大小鼠的哺乳母鼠常发生拒哺乳或吃仔鼠现象，甚至仔鼠发育不良；低湿易引起尘土飞扬而导致呼吸道疾病。相对湿度低于40%，大鼠常发生环尾症。,三、气流及风速（GB0.18m/s）,气流大小与体热散发有关。气流速度过小，空气流通不良，室内充满臭气，散热困难，造成疾病发生，甚至死亡；气流速度过大，动物体表散热量增加，同样危及健康。一般为0.130.18m/s，冷气开放为下限，暖气开放为上限。适当的换气次数可以为动物提供充足的新鲜空气。但换气次数过多，则会让动物大量消耗体能以弥补因空气快速流动引起的热量损失，国家标准规定的换气次数在10-20次/h.,空气流动方向：在屏障系统中，因静压不同，空气的流动方向是，清洁走廊饲育室污物走廊淋浴室设施外，室内处于正压，压力梯度为2050Pa。而在污染或放射性实验的动物房，为防止微生物和放射性物质扩散，室内必须处于负压。,第三节理化因素对实验动物的影响,一、光照,（一）照度的影响(GB150300lx)光照对动物影响主要表现在生殖生理和行为活动。人为控制光照可以调节整个生殖过程。包括发情、排卵、交配、分娩、泌乳和育仔等。光照过强会导致雌性动物做窝性能差，甚至出现食仔和哺乳不良现象。另外，强光照出现视网膜障碍。,（二）光照时间的影响,持续的黑暗环境可抑制大鼠的生殖过程，使卵巢减轻；持续光照，则过度刺激生殖系统，产生连续发情，大小鼠出现永久性阴道角化，有多数卵泡达到排卵前期，但不形成黄体。以12H明，12H暗或10H明，14H暗为宜，动物可出现稳定的发情周期。,二、噪音（GB60dB）,饲养室内噪声来源：外界传入，室内机器产生如空调机、排风机，动物自身产生的走动、争斗、鸣叫等。动物与人的听觉器官剖解结构和生理功能基本相似，所不同的是动物听到的音域比人宽。人：1000-2000HZ；动物1000-5000HZ。,（一）对生长、繁殖的影响,噪声可造成大、小鼠生育力减退，妊娠障碍和流产，出现食仔现象，动物产仔数、离乳数均减少，咬死率增加。声音刺激会引起心跳、呼吸次数及血压增加，使小鼠WBC增加，肾上腺皮质酮上升。,（二）对实验结果的影响,10KHZ、110DB的纯音刺激后小鼠对肾上腺素的感受性有明显增加。说明声音刺激对交感神经有很大影响。而给小鼠投喂镇静剂如冬眠灵、氯丙嗪、利血平、安定时，能降低其对声音的感受性。另外，振动能引起动物消化器官分泌机能的障碍，从而导致消化吸收不良。,控制噪声的措施有：,1.在选择实验动物设施场地时，应尽量避开城市噪音的影响。2.在建筑设计时，应尽量使产生噪音的机器及设备与饲养室有一定隔离。3.不同动物房之间也要隔开，而且应设法使噪音不传出室外。4.对声音敏感性高的小动物饲养室的门窗和墙壁应采用一些消音或隔音材料。5.在饲养室内安装设备时，选择低噪音产品。,三、空气洁净度,饲养室内空气中漂浮着颗粒物（微生物多附着在颗粒物上）与有害气体，对动物机体可造成不同程度的危害，也可干扰动物实验结果。,1气体污染,动物粪尿等排泄物发酵分解产生的污物种类较多，其中氨是这些污染物中浓度最高的一种。当室内温度上升，密度增加，通风条件不良，排泄物、垫料未及时清除时，都可使动物室氨浓度急剧上升。氨作为一种刺激性气体，其浓度升高时，可刺激动物眼结膜、鼻腔粘膜、呼吸道粘膜而引起流泪、咳嗽，严重者产生急性肺水肿引起死亡长期处于高浓度氨的环境中，实验动物上呼吸道出现慢性炎症，使动物失去使用价值。,氨气对实验动物的影响,氨浓度增高可引起呼吸器官粘膜异常。实验证明：在20050ppm的环境下，饲养4天的大鼠气管粘膜上出现急性炎症病变，饲养8天出现气管粘膜纤毛消失，形成气管表面襞，浸出液增加及壁增厚等现象。置于25250ppm的氨环境中4-6周时，可发生严重鼻炎、中耳炎、支气管炎和支原体性肺炎。,2颗粒物污染,来源：一是外界空气未经过滤处理直接带入。二是动物皮毛、皮屑、饲料和垫料等。,粉尘颗粒对动物的危害随颗粒的大小而不同。颗粒大的在空气中漂浮时间短，影响程度小。颗粒小的漂浮时间长，影响程度大。粉尘主要指5m以下的，经呼吸道吸入后，可到达细支气管与肺泡而引起呼吸道疾病，颗粒物除对动物产生不良影响外，还可以成为微生物载体。因此，必须对进入饲养室的空气过滤一般以每立方米空气中含0.5m以上粒子的累积个数分类。100级3.5个，10000级350个，100000级3500个。,四、通风和换气,动物室内通风换气的目的在于供给动物新鲜空气，除去恶臭物质，排出动物呼吸、照明和机械运转产生的余热，稀释粉尘和空气中浮游微生物，使空气污染减少到最低程度。换气次数越高，室内空气越新鲜，但换气次数增加，势必导致能量损失增加，所以一般控制适当次数1020次/小时,居住因素实验动物的影响,（一）笼器具笼器具应选用标准的无毒、耐腐蚀、耐高压、易冲洗、易消毒灭菌的耐用材料制成的笼具，并应符合动物生理状态及防逃逸的要求。（二）垫料垫料应使用标准的无毒、无异味、无油脂、吸湿性强，粉尘少的材料，经消毒或灭菌后使用。（三）饮水普通级动物一般饮用符合卫生标准的自来水即可，但清洁级以上动物必须饮用经酸化无菌、高压灭菌或超滤去菌的水。,（四）社会因素和饲养密度实验动物社会因素是指在某各种属中，实验动物个体的优劣与社会地位，及饲养密度等。,空气洁净度:屏障环境10000级,隔离环境100级氨浓度:14mg/m3(动态指标)噪声:dB60dB工作照度:150300lx相对湿度:4070昼夜明暗交替时间:12/12或10/14h,实验动物与动物实验环境国家标准,温度和日温差温度根据不同种类动物的生物学特性和设施用途提出不同的环境要求啮齿类动物生产繁育设施原国标新国标普通环境1829度1829度屏障环境和隔离环境1829度2026度犬、猴、猫、兔、小型猪生产繁育设施普通环境1628度屏障环境和隔离环境2026度SPF鸡生产繁育设施屏障环境1628度,换气次数（次h)原国标新国标普通环境810屏障环境10201020隔离环境10202050一般采用全新风，保证动物室有足够的新鲜空气。如果先期去除了粉尘颗粒物和有毒有害气体，不排除使用循环空气的可能，但再循环空气仅限于同一单元，新鲜空气不得少于，并保证供风的温、湿度参数。,气流速度（ms)原国标新国标普通环境0.10.2屏障环境0.180.10.2隔离环境0.180.10.2,压强梯度(Pa)原国标新国标普通环境屏障环境20502050隔离环境2050100150,落下菌(个皿)原国标新国标普通环境30屏障环境2.453隔离环境0.49无检出,动物照度(lx)啮齿类1520犬、猴、猫、兔、小型猪100200SPF鸡510,动物所需居所的最小空间（一）各类动物所需居所最小空间项目小鼠(g）大鼠(g）豚鼠(g）地鼠(g）20150350100单养(m2)0.00650.010.0150.0250.030.0650.010.012群养(m2)（母+同窝仔）0.0160.080.09只0.09最小高度(m)0.130.150.180.180.180.220.180.18,动物所需居所的最小空间（二）各类动物所需居所最小空间（续）项目兔(kg）猫(kg）犬(kg）猴(kg）小型猪(kg）鸡(kg）2.52.5206202单养(m2)0.200.460.280.370.601.01.50.50.60.750.961.20.120.15群养(m2)0.93（母+同窝仔）-最小高度(m)0.400.450.76（栖木）0.80.91.50.60.70.80.60.80.40.6,第四节实验动物设施概述实验动物设施是保障动物能正常繁殖、生长、发育以及达到各种动物实验成功的必要条件,一、实验动物设施的分类,实验动物繁育、生产设施是指用于实验动物繁育、生产的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。动物实验设施是指以研究、试验、教学、生物制品和药品生产等为目的，进行实验动物饲育、试验的建筑物设备以及运营管理在内的总和。,（一）按设施功能分类,特殊实验动物设施包括感染动物实验设施和应用放射性物质或其他特殊化学物质等进行动物实验的设施。特殊实验动物设施设施内是负压，不同污染程度间的区域与室外均应维持一定的负压梯度，是污染气体方向由危害程度低的区域向危害程度高的区域渗漏，以保证周围环境的安全,新加坡是由于有科研人员在生物二级实验室从事研究更具危险性病毒研究。,台湾是由于在清理运输废物箱时，未按规定进行操作。,我国是由于研究人员用未经有效灭活的病毒在普通实验室进行实验操作，造成感染的。,感染性动物实验设施特点,实验和动物饲养设施：负压、封闭式的实验室,排放的空气：必须经过高效能空气过滤装置过滤后方可使用,从事感染性疾病动物模型研究的人员：必须严格遵从标准化的工作及操作程序和规程,（二）按微生物控制程度分类,普通环境设施符合动物居住的基本要求，不能完全控制传染因子，适用于饲育教学等用途的普通级实验动物。屏障环境设施适用于饲育清洁实验动物及无特定病原体实验动物，该环境严格控制人员、物品和环境空气的进出。,隔离环境设施采用无菌隔离装置以保持无菌或无外来污染动物。隔离装置内的空气、饲料、水、垫料和设备均为无菌，动物和物料的动态传递须经特殊的传递系统，该环境既能保持与环境的绝对隔离，又能满足转运动物时保持内环境一致。该环境设施适用于饲育无特定病原体、悉生及无菌实验动物。,独立供气动物笼（IVC）系统,IndependentVentilationCage(IVC)99.9%的空气经过过滤，每个动物饲养笼配备不间断的真正高效HEPA（high-efficiencyparticulateair)过滤器。IVC系统不适宜做大规模的实验动物繁殖和生产，只适合于啮齿类动物进行动物实验研究，以及饲养免疫缺陷动物、遗传学研究动物等。应用IVC系统最好在洁净动物实验室内，笼类垫料的更换应在特殊的封闭罩内进行。,建筑设施要求,动物繁育、生产、实验场所有的维护结构材料均应无毒、无放射性。内墙表面应光滑平整，阴阳角均为圆弧型，易于清洁消毒。墙面应采用耐腐蚀、无反光的材料。地面应防滑、耐磨、无渗漏,三、设施区域布局,前区的设置：包括办公室、维修室、库房、饲料室、一般走廊。繁育、生产区：包括隔离检疫室、缓冲间、育种室、扩大群饲育室、生产群饲育室、待发室、清洁物品储藏室、清洁走廊、污物走廊。辅助区：包括仓库、洗刷间、废弃物品存放处理间、密闭式动物尸体冷藏存放间（设备）、机械设备室、沐浴室、工作人员休息室。,垫料要求,垫料应选用吸湿性好、尘埃少、无异味、无毒性、无油脂的材料。垫料须经杀虫、灭菌后方可使用。,饮水要求,普通级实验动物饮水应符合生活饮用水卫生标准（GB5749）的要求。清洁级实验动物、无特定病源体（SPF）级实验动物、无菌（GF）级实验动物应饮用灭菌水。,屏障环境的运行与管理,外界隔绝。表现为无窗或密封门窗，有缓冲间。空气经过滤后进入，设施内不同的区域之间存在着一定的空气压力差，室内保持正压。出风口要有过滤装置或U型液体控制阀，出口风速不低于每秒4米，以防止空气逆流形成污染。物品经高压灭菌、化学灭菌和紫外线照射后进入，即灭菌处理后进入。,一、屏障环境的一般特点：,人员经过一定的消毒程序后方能进入，如淋浴、洗手、喷雾、风淋等。工作时应带灭菌手套，尽量减少与动物的直接接触。空气、人、物品、动物的走向采用单向流通。动物经一定步骤的检疫、监测后证明合格方能进入。饲养清洁级以上的实验动物。,二、屏障环境物品的传递,水灭菌瓶装（酸化灭菌PH2.83.0，高压灭菌，过滤除菌）；垫料布袋装均经高压消毒；鼠盒用牛皮纸包装，工作服、帽、手套、口罩等经高压灭菌。饲料装两层袋，装后密封连同卡片、剪刀等，经Co60照射灭菌。,（一）所用物品全部消毒灭菌,人员流程：准备室更衣淋浴更无菌衣风淋清洁走廊动物室缓冲间屏障外。物品流程：洗刷包装室灭菌室洁净贮存室洁净走廊动物室缓冲间污物处理室洗刷包装动物流程：入屏障:屏障外传递窗洁净库观察室饲养室出屏障:饲养室洁净库传递窗屏障外,（二）人、物、动物流程,外区,磁卡,磁卡门,办公室,换鞋,更外衣,清洁走廊,缓冲间,饲养室,污染走廊,风淋,手消毒,更衣室1,更衣室2,淋浴,换无菌服,洗刷包装室,高压灭菌柜,耐高压,非耐高压,渡槽紫外传递窗,清洁物品储藏室,饲养室,清洁走廊,缓冲间,废弃物处理间,物品,物品,三、实验动物屏障设施物品的净化、灭菌（一）耐热类清洁区使用的全部鼠盒、垫料、水瓶、衣服等耐热物品，都必须经过双扉预真空高压灭菌后方可进入清洁区。灭菌时应注意如下事项：灭菌安全测试。开启灭菌柜门时必须在灭菌柜另一侧门关闭状态下进行。操作人员必须在放入或取出柜内物品后随手关严柜门；,（二）不耐热类此类物品必须经过渡槽或传递舱进入清洁区。渡槽消毒液液面不能低于隔离板,消毒液一般34个月更换一次。传渡的物品在槽内存放不少于30分钟。,四、仪器设备及物品管理有动力设备，消毒灭菌设备，净化设备，实验和检测设备，通讯设备等。出现故障时要及时维修和排除确保设施的正常运转。五、饲料管理外购饲料一定要到有合格证、经营证的厂家直接购买，并索要合格证明与近期质量检验报告。饲料不宜一次购买过多，以免存放过长发生质量蜕变；饲料库房要采取措施，防霉变、防污染、防野鼠。,六、动物运输管理动物运输应符合安全和微生物控制等级要求。不同品种、品系和等级的动物不得混合装运。动物运输应配置专用车辆，专人负责，定期消毒、保洁，车辆应装有空调设备。运输笼具须经消毒、灭菌后方可回收使用。,第二节屏障设施人员管理,一、屏障设施人员的一般要求从事屏障设施工作的技术人员、管理人员、饲养人员必须经过特定的技术培训，且持有省（市）级实验动物管理机构颁发的上岗证。进入屏障设施内的工作人员还要经过标准化设施运行管理的技术培训。,二、饲养人员卫生及健康要求（一）饲养人员的卫生及健康检查检查、了解饲养人员及其家庭有无过敏史，尤其是对动物的皮屑、血液、尿液等有无过敏反应。建立呼吸功能登记和检测制度。重点检查人与动物存在交叉传染的细菌、病毒、真菌及寄生虫等。饲养人员或与动物接触的人员每年应进行一次健康检查,（二）设施内饲养人员卫生管理1设施内作业人员要养成无菌观念和清洁习惯，勤洗头、勤修剪指甲及胡须等。2皮肤有损伤、炎症、搔痒症者，对化学纤维、化学试剂、药品及动物等有过敏反应者、手汗严重者不宜进入洁净区。3患流感、感冒、咳嗽、喷嚏者、腹泻者、头皮多者，有抓头挖鼻、摸脸搓皮肤等习惯者等待其恢复正常健康后方可进入洁净区。4个人物品如钥匙、手表、饰品等禁止带入洁净区。,5在屏障设施内操作人员动作幅度要小，不能拖步行走和跳跃。6禁止化妆进入洁净区。7未按规定处理的任何物品不能带入洁净区。8禁止在洁净区内吸烟、进食和饮水。吸烟后30分钟内或饮酒后不能进入洁净区。9.戒除在操作中用手摸口、鼻、眼睛和头发的习惯，手更不得接触暴露部位10.任何手动工具、器械、笔、纸用后放回有盖的密闭容器中,11.洁净区内不能使用粉笔黑板，记录不能使用铅笔和非记录用纸张。12.要尽量减少进入洁净区的人次。13.进入设施内，首先戴上手套并将双手泡进消毒液五分钟后方可进行其他操作。消毒液为1：100倍稀释的百毒杀或过氧乙酸等，每周配制、更换一次。14.各区域要随手关门，饲养人员不得互相串房间。15.严格执行人流、物流、动物流的走向和顺序。16.不同区域的饲养人员必须在各自相应的区域活动。,三、饲养人员工作程序（