{生物科技管理}3、微生物控制

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1、实验动物的微生物学、寄生虫学 质量控制,主要内容 第一节 实验动物的概念、特点及分类 第二节 普通动物的特点及应用 第三节 无特定病原体动物的特点及应用 第四节 无菌动物的特点及应用 第五节 悉生动物的特点及应用 第六节 微生物、寄生虫潜在感染对实验研究的干扰 第七节 实验动物微生物及寄生虫监测 第八节 生物安全 第九节 实验动物卫生防疫,第一节 实验动物的概念、特点及分类 一、实验动物（Laboratory Animal,LA)的概念 1988年国家科委颁布的实验动物管理条例中指出：实验动物是指人工饲养，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确或来源清楚的，用于科学研究、教学、生产、检定及其他

2、科学实验的动物。 国家科学技术部于2000年组织专家，对实验动物管理条例修订补充，其中将实验动物定义为：经人工培育、遗传背景清楚、对其质量实行控制、用于科学试验及产品生产的动物。,二、实验动物的特点 1. 从遗传角度，必须经人工培育，在特定的环境条件下，人工培育而成的动物 2.遗传背景明确、来源清楚。实验动物科学的涵义应是遗传限定的动物。 3.健康状态实施监控：对其携带的微生物、寄生虫实行控制。 4.应用范围明确，实验动物主要是应用于科学实验。有学者称之为“活的分析天平”，如同理化实验，需要精密仪器和高纯度试剂一样。生命科学研究及其相关的试验，要求实验动物对试验因素敏感性强，反应高度一致，使试

3、验研究结果具有可靠性、精确性、可比性、可重复性和科学性。,三、实验动物分类 实验动物微生物质量控制是实验动物标准化的主要内容之一，按微生物控制标准，或根据微生物净化程度，实验动物在我国分为四类： 1、普通级动物（CV）亦称一级动物饲养于开放系统； 2、清洁级动物（CL）亦称二级动物饲养于半屏障系统； 3、无特定病原体动物（SPF）亦称三级动物饲养于屏障系统； 4、无菌及悉生动物（GF、GN）亦称四级动物饲养于隔离系统。,国际标准分级法,第二节 普通动物的特点及应用 一、概念（conventional animal CV）： 不携带人兽共患病病原和动物烈性传染病病原的实验动物。 二、特点： 1、

4、微生物控制要求最低。 2、特征：健康的外貌，正常的饮食 眼角、鼻腔 无分泌物附着 尸检无眼观病灶,三、应用 由于普通级动物是实验动物微生物控制要求较低的一类动物，对实验结果的准确性和反应性较差，因而国际上普遍认为仅可作为生物医学中教学示教之用；或作为某些科学研究为探索方法而从事的预试验之用，不可供科研、生产和检定之用。总之，由于普通级动物繁殖力强，生产量大，适宜应用于一般性的实验。,第二节 清洁级动物的特点及应用 一、基本概念 除普通级动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。来源于SPF动物或剖腹产动物。 小鼠病原菌应排除10种，病毒5种；大鼠病原菌应排除10种，病毒2

5、种。,二、特点和应用 1、清洁级动物比普通级动物要求排除的微生物和寄生虫多，但比SPF动物少。 2、清洁级动物饲养于温湿度恒定的十万级空气净化的半屏障系统中。 3、国际上目前普遍认为清洁级动物仅适合于短期或部分科研实验。根据国外的实验动物工作发展状况及国内的具体条件，认为这类动物目前可适用于大多数科研实验，应是国内科研工作主要的标准级别实验动物，可应用于医学研究各个领域。,第三节 无特定病原体动物的特点及应用 一、基本概念： 无特定病原体动物（Specific pathogen free animals, SPF）是指动物体内无特定的微生物、寄生虫存在，但带有非特定的微生物、寄生虫的动物。主要

6、指不携带潜在感染、条件致病和对实验干扰大的病原。来源于剖腹产动物。 小鼠病原菌应排除16种，病毒11种；大鼠病原菌应排除16种，病毒7种。 二、特点： 1、不携带主要潜在感染或条件致病菌和对科研干扰大的病原。 2、SPF动物来源于无菌动物，必须饲养在屏障系统中，实行严格的微生物控制。 3、笼具、饲料饮水都要经过特殊处理，并有严格的检疫、消毒、隔离制度。,目前国际上对SPF动物的要求不尽相同，质量标准也不一样。部分学者认为某种实验动物没有某种病原体，不影响实验要求就可以称为SPF动物。另有学者认为必须将常见的病原体全部排除才算真正的SPF动物。 三、应用 国际上公认SPF动物适用于所有科研实验，

7、是国际标准级别的实验动物。它的应用价值在于它无人畜共患病，无主要传染病，无对实验研究可能产生干扰的微生物。各种疫苗生产所采用的动物应为SPF动物。,第四节 无菌动物的特点及应用 一、概念 无菌动物（germfree animal GF）：指用现有检测技术在动物体内外的任何部位均检不出任何活的微生物和寄生虫的动物。 无菌动物来源于剖腹产或无菌卵的孵化，饲养于隔离系统内。 无菌动物是一个相对的概念，只是根据现有的科学知识和检验方法在一定时期内不能检出病原体而已。随着科学技术的发展，现在认为是无菌的动物或许将来可以检出病原体而不是无菌动物。,另外，用大量抗菌素也可以使普通动物暂时无菌，但这种动物不是

8、无菌动物，因为这种无菌状态是一时性的，某些残留的细菌在适当的条件下又会在体内增殖即使把体内的细菌全部杀死，它们给动物造成的影响却是无法消除的。如特殊性抗体的存在、网状内皮系统的活化、某些组织或器官的病理变化等。因此，无菌动物必须是生来就是无菌动物。,二、特点 1、无菌动物和普通动物外观和活动之间看不出有特别的差异，有时仅见有体重增加，但是，其功能、结构和普通动物有很大不同。主要有以下两方面的特点： 1）形态学的改变 2）生理学改变,形态学的改变 消化系统：变化主要在肠道上。无菌动物肠道肌层薄，更为特异的是盲肠肥大，比普通动物大5-6倍，例如无菌豚鼠的盲肠可达体重的1/3，主要是由于肠壁薄，张力

9、低而增大，故常易导致盲肠扭转或肠壁破裂而死亡。但是如给无菌动物注入梭状芽胞杆菌等则可缩小盲肠体积，肠粘膜绒毛增多，肝脏重量相对下降，则导致解毒功能有所下降。 血液循环系统：心脏相对缩小，白细胞增加，普通动物白细胞总数波动范围大，无菌动物白细胞数值恒定。 免疫系统：胸腺网状上皮细胞体积较大。无菌兔胸腺中以小淋巴细胞为主。胸腺和淋巴结处于功能不活跃状态，脾脏缩小，无二级滤泡，网状内皮细胞功能下降。由于无菌动物几乎没有受过抗原刺激，其免疫功能基本上处于原始状态。 泌尿系统：肾脏较小。,生理学变化： 免疫功能：产生丙种球蛋白的能力很弱；由于体内无微生物和寄生虫，血中无抗体，血清杀菌力低，对微生物感染异

10、常敏感。 生长率：无菌鸟类生长率高于同种普通鸟，无菌大、小鼠与普通鼠差不多，无菌豚鼠和无菌兔比普通的慢。因肠内无菌，不能帮助消化纤维素。 生殖：无菌条件对动物的生殖影响不大。无菌豚鼠及兔比普通的豚鼠、家兔繁殖率低，可能是大盲肠之故。 代谢：血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长。 营养：无菌动物体内不能合成维生素B和K，故易产生这两种维生素的缺乏症。 抗辐射能力：无菌动物抗辐射能力强。 寿命：无菌动物的寿命普遍长于普通动物。,注：GF为无菌动物，CV为普通动物,三、无菌动物技术 1、无菌动物在自然界并不存在，必须人为的建成。无菌动物的理论基础和实践依据在于胎盘屏障和屏障观念，根

11、据这个基础开展了无菌动物工作。 2、哺乳类无菌动物一般小动物作子宫切除术，大动物作子宫切开术获得幼仔。一般将临产前的健康动物用麻醉药或拉断颈椎处死后，立即浸泡在37度灭菌液中，送进无菌室（或无菌隔离器），按无菌手术进行剖腹，切除带胎子宫（子宫内首先应无菌），将其浸入消毒液里，并立即输送到另一只隔离器中，切开子宫取胎，用灭菌纱布揩拭仔体并断脐后，放入隔离器内人工喂乳或用其它品系的无菌鼠作保姆代养。,3、代乳鼠一般在隔离器内交配，在被剖腹鼠前1-2天产仔，放入剖腹取胎仔鼠时要先将其与代乳母鼠的仔鼠接触，使之有相同的气味。 4、剖腹取胎的时限为：大、小鼠9-10min,豚鼠5min。 5、因大、小鼠

12、等用人工喂乳非常麻烦，故采用保姆代养；豚鼠在一定程度上能自力饮乳，故人工哺乳较容易。 6、禽类、鱼类、昆虫类等，因是在卵中无菌的前提下作出的，故用药物将卵周围灭菌后移入灭菌隔离器内使其孵化即可。而且这些动物一般在出生后就能自力采食，故较易育成。关键在于消毒卵壳，因卵壳不平，不易彻底灭菌。,三、无菌动物在生物医学研究中的应用 1、微生物研究 1）无菌动物是研究微生物与宿主相互作用，即微生生物与宏生生物相互关系以及微生物之间的共生与拮抗关系的最佳动物。 2）口服霍乱弧菌使幼龄无菌动物豚鼠死亡，口服前感染梭状芽胞杆菌，动物不发生死亡；口服福氏痢疾杆菌使幼龄无菌动物豚鼠死亡，口服前接种大肠杆菌，动物不

13、发生死亡。 3）炎症涉及细菌感染的多因素作用，无菌动物可把多因素变成单因素，整体反应变成局部反应。,2、动物模型研究 无菌动物可用于建立具有人正常菌丛或致病菌丛的动物模型。 3、免疫学研究 无菌动物血中无特异性抗体，适合有关免疫现象的研究，故免疫抑制剂常以无菌动物作为研究对象。,4、老年病研究 1）无菌大鼠寿命比普通大鼠延长1/3。 2）雌性无菌寿命比雄性动物短，雌性普通动物比雄性长。 3）2-3年的无菌大鼠脏器均未呈现同龄普通大鼠所具有的各种衰老变化。,5、肿瘤研究 无菌动物在肿瘤发生与微生物的关系以及致癌物质的致癌作用研究中有重要作用。 1）在致癌因素中，微生物引起癌变的比重较大。 2）无

14、菌大鼠比普通大鼠易发生激素依赖性肿瘤。 3）无菌动物口服苏铁素不出现肿瘤，但普通动物口服苏铁素出现肿瘤。 6、药理与毒理研究 实验观察发现普通豚鼠对青霉素的敏感性高于无菌豚鼠；并且普通动物进食大豆易中毒，无菌动物则不会，提示某些物质的毒理作用常与肠道微生物代谢有关。无菌动物适用于慢性毒性实验。 7、其它 无菌动物可用于传染病学、放射生物学、微生物学、营养学、宇航医学等许多领域的研究。将培养无菌动物的原理和技术应用于临床，能有效地控制感染。,第五节 悉生动物的特点及应用 一、概念 悉生生物学是以无菌隔离技术提供的各种动物为实验对象，研究实验动物本身以及各种动物与微生物之间相互依存和制约关系的一门

15、综合科学。 悉生动物(gnotobiotic animal GN)：或称已知菌动物，广义上把无菌动物、已知菌动物、无特定病原体动物统称悉生动物；狭义上指已知菌动物。依植入菌种数目的不同，又分为单菌、双菌、多菌动物。饲养管理与无菌动物相同。GN动物也必须饲养在隔离器内，其区别是隔离器内带有某一种或几种已知菌。,二、悉生动物的特点 1、GN动物是动物与微生物的共生复合体。 2、肠道存在能合成维生素和氨基酸的细菌，不会出现维生素缺乏症。 3、生活力、抵抗力明显增强，易于饲养。 4、研究正常菌群在维持机体适当特异性免疫性和非特异性免疫反应中所具有的刺激作用。,三、悉生动物与无菌动物的比较,第六节 微生

16、物、寄生虫潜在感染对实验研究的干扰 一、实验动物病毒对实验的干扰 1、鼠痘病毒：是危害实验小鼠最为严重的病毒之一。患急性病例的小鼠会突然死亡；患慢性病例的小鼠会出现全身症状，使实验结果混乱，并且污染环境，使病毒广泛传播，严重影响科研工作；隐性感染小鼠，无临床症状，但许多因素可以激活鼠痘病毒而使鼠痘流行。 a)实验性结核、X射线、化学毒素、组织移植、肿瘤、运输可使隐性感染病毒激活。 b)大量内毒素或切除脾脏可改变吞噬细胞功能，而增加小鼠对病毒的易感性。,2、仙台病毒 大、小鼠群中常见的病毒之一，急性感染多见于断乳小鼠，多数情况下呈隐性感染。 1)饲养条件恶化、气温骤变或呼吸道细菌感染，可导致呼吸道疾病流行。 2)严重影响体液和细胞免疫应答