8第八讲-第四章实验动物环境控制的标准化.ppt

第四章实验动物环境控制标准化实验动物遗传质量控制标准化实验动物微生物质量控制标准化实验动物环境控制标准化 :影响实验动物质量的环境因素影响动物实验结果的环境因素第一节实验动物环境控制的必要性喂养实验动物的目的动物实验或实验遗传学：表型=基因型发育环境实验动物科学：性能类型=表型环境性能类型是在实验动物周围环境对表型产生影响后形成的。(见图4-1)。图4-1显示遗传和影响动物性状的环境之间的关系。动物实验是对行为类型进行一定的处理以获得实验结果。为了使动物实验的结果具有可比性和可重复性，有必要要求实验动物性能类型的稳定性。为了使性能类型稳定，有必要控制影响性能类型的周围环境(小环境)。实验动物环境控制的必要性可用以下公式表示：R=(A B C)DER代表实验动物的总反应，A代表动物物种的共同反应B代表品种和菌株的具体反应C代表个体反应(个体差异)D代表环境影响e代表实验误差。非人灵长类动物的实验基础，从公式中可以看出，A、B、C是遗传因素，而D是环境因素，并且与动物的总反应呈正相关，表明环境因素对R值有很大的影响。在实验动物遗传性状相对稳定的情况下，应尽量减少D值的变化，尽可能排除环境因素变化带来的影响。这表明了环境控制的重要性。总而言之，饲养实验动物的目的进行动物实验。环境条件不仅影响实验动物的质量，而且直接影响动物实验的科学性、动物反应的敏感性和实验结果的重复性。因此，必须严格控制实验动物的环境条件。在第二部分，有许多环境因素影响实验动物及其控制。本节主要阐述实验动物实验室的环境因素(即小环境因素)，即温度、相对湿度、气流、空气中的颗粒物、微生物、有害气体、光和噪声对实验动物的影响，并阐述各种环境因素的控制要求。控制实验动物环境温度的主要目的是：消除对实验动物健康的危害；(2)消除对实验动物繁殖的不利影响；(3)消除对实验动物生长发育的不利影响；(4)为动物实验创造适宜的环境温度条件，统一实验条件；(5)为员工创造合适的工作环境。1.环境温度及其控制。将9 10周龄的ICR小鼠置于10 30的温度环境中观察生理反应。随着温度的升高，小鼠的脉搏数、呼吸数和热值呈线性下降(表4-1)。这表明小鼠的心跳、呼吸和产热等生理反应对环境温度的变化非常敏感，这也意味着温度会影响生理实验的结果。环境温度影响动物生理实验的结果。表4-1环境温度与小鼠脉搏数、呼吸数和热值的关系。环境温度影响药物的LD50。在不同的温度条件下，药物和化学物质对实验动物的毒性也大不相同。例如，在不同的温度条件下，同一种药物对实验动物的LD50差异甚至可以达到数倍(表4-2)。表4-2两种环境温度对药物LD50的影响。雌性大鼠腹腔注射戊巴比妥钠95毫克/千克，环境温度10 32。人们发现环境温度控制标准为了保证动物实验结果的可靠性、重复性和可比性，实验动物的环境温度应控制在一定范围内(18 29)。各国规定的实验动物室温基准值见表4-4。表4-4国家研究机构实验动物室温度参考值()。第二，相对湿度和由相对湿度控制的相对湿度是指在特定温度条件下空气中实际含水量和温度下饱和含水量的百分比。饲养室内的相对湿度与动物身体的热调节密切相关。相对湿度高对动物的热调节极为不利。此外，高湿度使微生物易于繁殖，饲料和寝具易于发霉，并易患某些传染病。相对湿度太低，灰尘很容易飞扬，这会引起动物的呼吸道疾病。在低湿度和干燥的条件下，大鼠环扎的发生率较高。如果温度与：相同，相对湿度为20%，在27时，几乎所有的大鼠都会受到环扎，在相对湿度为40%时，该病的发病率为25% 30%。当相对湿度大于60%时，这种疾病不会发生。在不同种类的大鼠中，环尾病的发生是非常不同的，如在27: 1的30%相对湿度的情况下。1的发生率。埃文河鼠占32%；2.2的发生率。谢尔曼鼠占29%。3.发病率为3。Wistor大鼠占78%。4.斯普拉格-道利鼠高达82%。环尾病是由干燥环境中尾部血管壁收缩引起的尾部血液循环障碍引起的尾部组织环状坏死引起的。”。低湿度会导致哺乳母鼠咬他们的后代。在低湿度条件下，大、小老鼠的母乳鼠经常咬它们的后代。后代发育不良，体重增长停滞不前。相对湿度标准育种室环境相对湿度标准与温度标准相同。没有国际统一标准，也是根据推荐值和允许范围制定的。一般来说，相对湿度在40%到70%之间的动物可以完全适应，但505%是最好的。各国实验动物饲养室相对湿度参考值见表4-5。表4-5各国实验动物饲养室相对湿度参考值(%)；3.气流适度的气流和风速可以调节饲养室内的温度和湿度，减少室内灰尘和有害气体，控制疾病的发生，有利于工人的健康。气流主要影响动物皮肤的表面蒸发和对流散热：当室温较高时，气流有利于对流散热，对动物有良好的效果。当室温较低时，气流增加了动物的散热，并加剧了寒冷的影响。大多数实验动物对气流更敏感，因为它们体积小，体重与体表面积的比例大。实验动物饲养室内的气流值一般控制在0.13 0.18米/秒(人一般能感觉到的气流为0.20 0.25米/秒)。饲养室内保持一定的气流不仅能保持温度、湿度和化学成分的均匀，而且有助于排出室内的脏气体。因此，在为实验动物设置笼子和笼子时，有必要避免在风口处饲养动物，以减少这一因素对动物的不利影响。养殖室内空气洁净度是指室内空气中尘埃粒子、微生物和有害气体的污染程度。繁殖室空气中的悬浮颗粒(灰尘和微生物大多附着在颗粒上)和有害气体会对动物身体造成不同程度的伤害，也可能干扰动物实验结果。(4)养殖室内的空气清洁度。气体污染源有：附近地区的空气污染；实验动物本身也产生许多污染物。如果不及时更换和清除动物粪便和垫料，发酵和分解会产生恶臭物质。饲料、床上用品、动物毛皮和皮屑也会污染养殖美国和日本建议饲养室内的氨浓度应控制在20ppm以下(相当于14毫克/立方米)。表4-6不同动物饲养室和通风口中的气味物质2。颗粒物污染动物饲养室内空气中颗粒物的来源主要有两种：一是室外空气未经过滤处理直接进入室内；第二，动物毛皮、皮屑、饲料和被褥等碎屑由气流携带，或因动物活动而悬浮在空气中，形成颗粒物污染。除了对实验动物有不良影响外，颗粒物质也可能成为实验室中微生物的载体。因此，在清洁水平以上饲养动物的设施必须有效地过滤进入饲养环境的空气以去除颗粒物，从而使饲养室内的空气达到一定的清洁度。含氯动物的饲养环境应达到100，000级过滤，即每升空气中0.5m的颗粒数应3500；饲养SPF动物的环境空气的清洁度应达到10，000级过滤，即每升空气中350个或更少的颗粒0.5 m；饲养绿色荧光动物的环境应达到100级过滤，即每升空气中0.5m的颗粒数应3.5。根据过去30年与实验动物接触收集的流行病学数据，研究人员已经证实，人与实验动物接触引起的过敏反应已经成为一个突出的问题。1985年，山内钟平在他的书实验动物的环境与管理中列出了在美国、日本、英国和其他国家从事实验动物的工作人员与实验动物接触引起的过敏反应的数据(表4-7)。表4-7实验动物过敏反应的发生率及过敏反应的原因：是由于小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、猫等动物的皮毛、皮屑、血液和尿液对某些敏感人群的抗原性。严重的过敏反应、不适，甚至过敏性鼻炎、支气管和哮喘都可能通过呼吸道、皮肤、眼睛、鼻粘膜或消化道引起，应引起足够的重视。细菌经常被用作生物颗粒的指示剂。根据面积范围5 10m2，放置一个直径9cm的平板(内置8 10ml普通营养琼脂或血琼脂)，距地面1米，平放30分钟，37培养48小时后计数菌落数，相对清洁的环境细菌数应小于30个/板。为了满足实验动物的生理需求，使饲养环境中的温度、湿度和气流满足一定的要求，同时将空气污染降到最低，有必要合理安排实验动物饲养环境中的通风量和换气量。所谓通风量一般是指送入养殖环境的新鲜空气量。大多数高洁净度的养殖环境采用全新的风。5.通风率和空气交换率。至于合适的换气次数和换气次数，目前有不同的看法。根据对美国49个实验动物设施的调查，动物室的空气交换率如表4-8所示。数据显示，超过60%的设施每小时换气次数超过6-15次。另外，根据各种动物的代谢量，可以保证动物良好的空气条件。不同动物的代谢和必要的通气量见表4-9。表4-8美国49个实验动物设施的空气变化结果表4-9噪声是影响实验动物健康的重要环境因素之一。饲养室内的噪音来自：室外。(2)空调、排气扇等室内机器产生的噪音；(3)由动物自身产生的，如进食、行走、打斗、吵闹等。动物的听觉比人类的听觉更灵敏，能听到范围更广的声音，因此噪音对动物的影响不容忽视。(6)噪声及其控制，噪声对实验小鼠繁殖的影响试验：第一组经阴道栓测定后，在正常环境中饲养，产仔率为100%，无咬伤现象。第二组在确认阴道栓剂后在嘈杂的环境中饲养，妊娠小鼠的产仔率下降。三分之一的雌性老鼠杀死了垃圾。第三组在确定阴道支持后在正常环境中饲养表4-10噪声环境中小鼠的繁殖率和咬入率。高强度噪声的刺激也可能导致实验动物生理功能的改变。例如，具有强噪声敏感性的DBA小鼠在噪声刺激5分钟后，心跳、呼吸和血压显著增加。不同品系的老鼠对噪音的敏感度不同。表4-11列出了不同品系小鼠在10千赫和100分贝刺激2分钟后的听觉痉挛数据。表4-11显示了不同品系小鼠对听觉痉挛的敏感性。从表4-11中可以看出，DBA/2、Jcl:ICR、Jcl:ddn品系的小鼠对噪声刺激敏感并具有高敏感性，而其他品系的小鼠则具有低敏感性或没有声音痉挛。控制养殖室内噪声的措施包括：(1)在选择实验动物设施时，应尽可能避免城市噪声的影响，如不要在交通频繁的道路和噪声源高的工厂附近修建实验动物设施；(2)建筑设计中，风机、冰柜、泵房等噪声大的机器设备。应在一定程度上与饲养室隔离。(3)不同的动物房间也应分开，特别是大型动物如狗窝和猴房会发出很高的噪音(犬吠声可高达90 100分贝)，并应尽量防止声音从房间里传出；(4)对声音高度敏感的小动物饲养室内的门、窗、墙应采用隔音或隔音材料，防止外界噪音进入；在养殖室内安装可能产生较高噪声的设备(如冲水笼、无菌隔离器、净化空气的层流架和窗式空调)时，应选择低噪声产品，以降低养殖室内的噪声水平。光照时间对实验动物的生殖生理和生殖也有一定的影响。在实验动物的生殖实验中，人工控制光可以调节整个生殖过程，包括发情、排卵、交配、怀孕、分娩、哺乳和产仔等。(7)光照、光照和持续黑暗条件可抑制大鼠的生殖过程，使其卵巢和子宫减肥。持续照明会过度刺激生殖系统。大小老鼠可能有持续的阴道粘膜角质化。大多数卵泡达到排卵前期，但不形成黄体。不同种类或品系的动物对光的敏感度不同。不同性别的动物对光的敏感度不同，一般认为雌性动物的敏感度更高。因此，饲养室内的光线应满足以下要求：(1)能保持实验动物的健康和繁殖条件；(2)满足饲养者的操作，如动物实验应满足实验要求。自然光的持续时间因地区和季节而异。育种室内的光暗比应保持稳定，通常控制在12: 12、13: 11或14: 10，光暗交替应优选为褪色(褪色)的形式，以避免光暗突然变化时的短期应激反应。实验动物应该避免阳光直射。人工照明用于封闭的饲养室。为了满足饲养者的操作要求，室内离地面1米处的照度达到150勒克斯。2004年，杭州和陆睿的三位教授以及国家技术监督局于1994年批准并颁布了中国实验动物环境和设施标准。养殖室温度为18-29，相对湿度为40-70%，每小时换气次数为10-20次，噪音低于60dB(分贝)，氨浓度低于14毫克/立方米，工作照度为150-300勒克斯。半屏蔽系统、屏蔽系统和隔离系统的空气洁净度分别为100，000、10，000和100。150实验室，第3部分：实验动物设施的类型、组成和布局。实验动物设施可分为四种类型：隔离系统、无特定病原体、半屏蔽系统和开放系统。1.隔离系统实验动物的饲养和繁殖环境与外界环境是隔离的。待输送的新鲜空气应过滤至清洁度超过100。所有物品都应经过严格消毒，并通过传送箱进行输送。饲养和繁殖人员不得进入。工人们戴着手套操作饲