实验动物微生物学分类及控制

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1、实验动物微生物学分类及控制,第一节 实验动物微生物学控制,实验动物如受到病原微生物、寄生虫的污染，其正常状态的平衡将遭致破坏，引起动物发病，从而给动物的生产及实验的正常进行带来严重影响。有的不立即发病，但处于可能发病的污染状态，即机会致病因子的潜在性感染时，如再施加做为附加因素的实验处理，动物可能发病。,一.实验动物微生物质量控制的原因,病原体在动物体内增殖和导致动物发病，致使降低动物的生产效率及动物质量，使动物生产设施蒙受重大经济损失，影响实验的进行。此外还存在许多人兽共患的传染病，从事动物生产、实验的饲养者，实验人员也有发病的危险。,1引起实验动物的疾病和死亡 不同的实验动物遗传背景不同,

2、对某种疾病的易感性也不同.某些烈性传染病如鼠痘、兔出血症、犬细小病毒性肠炎等的流行，可导致动物大批死亡或质量下降，从而给动物的生产和实验的正常进行带来严重影响。,2.干扰实验结果 实验动物的微生物和寄生虫感染可不同程度干扰实验结果，从而影响研究工作的准确性和可靠性，甚至得出错误的结论。隐性感染常导致动物生理生化指标的改变，使实验得不到应有的结果。或因实验处置，动物抵抗力下降，使隐性感染显性化，导致疾病的发生。,掠夺宿主的营养; 体外寄生虫对动物的骚扰; 对宿主机体产生机械性损伤; 对宿主产生毒性作用; 对宿主生理、生化和免疫系统的影响。,实验动物感染寄生虫后，不仅虫体对机体造成一定的损害，动物

3、机体也对虫产生反应，使动物机体的生理、生化及免疫学指标发生改变，从而影响实验结果。,3.人兽共患病 许多实验动物传染病为人兽共患性疾病，这些传染病可在人与动物之间传播流行，因而也对饲养和研究人员的健康构成威胁。特别是那些在动物呈隐性感染、而对人类呈致死性感染的病原微生物（如流行性出血热病毒），应引起我们高度重视。,4影响生物制品的质量 使用在人身上的血清、疫苗和别的生物制品必须是安全的、无污染的。如病原微生物污染了细胞培养物、肿瘤移植物或以动物组织和细胞为生产原料的生物制品，不仅干扰实验，而且还可将病原扩散，以至危害人类的健康。如果实验动物是用于生产生物制品的目的，其来源必须摆脱大量的能引发人

4、类潜在人兽共患病的、带有特别病原体的动物群体。,随着现代科学的发展和西方动物保护主义运动的影响，实验动物科学已从过去注重于动物的饲养管理和实验操作，愈来愈集中于动物的福利和实验结果的质量。实验动物使用总量下降，高质量实验动物使用量增加。,早在七十年代，发达国家的实验动物在使用量上已经趋于平衡。但是，高质量实验动物的使用数量呈上升趋势，普通级、清洁级动物逐渐被SPF级取代。目前发达国家使用的大、小鼠等小型实验动物大多为SPF级.2005年在全国基本普及使用清洁级实验大鼠、小鼠。某些重点科研项目用实验动物，达到SPF级水平。,1.感染源(1)内源性 (2)外源性2.传播途径: 实验动物;生物材料;

5、工作人员;材料和设备3.易感动物,二、实验动物微生物和寄生虫感染的基本要素,重要的人兽共患病主要的烈性传染病常见的微生物和寄生虫感染,三、实验动物常见感染性疾病,流行性出血热 弓形虫病 淋巴细胞脉络从脑膜炎 沙门菌病 狂犬病 猴B病毒感染 猴结核病,1.重要的人兽共患病,鼠痘兔出血症（兔瘟）,2.主要的烈性传染病,鼠肝炎病毒感染 仙台病毒感染 鼠肺支原体病 嗜肺巴斯德杆菌病 小鼠呼肠孤3型病毒感染 球虫病 犬细小病毒感染 犬瘟热,3.常见的微生物和寄生虫感染,不同等级啮齿类、兔、犬和猴等实验动物要求排除的细菌、病毒、寄生虫应根据国家技术监督检验检疫总局发布的有关实验动物微生物学等级及监测标准(

6、GB14922.22001、GB14922.12001)。,四、实验动物的微生物和寄生虫控制国家标准,第二节 实验动物的微生物等级,GB 14922-1994实验动物 微生物学和寄生虫学监测等级（啮齿类和兔类） 将我国实验动物分为四级，即一级动物（普通级）、二级动物（清洁动物）、三级动物（无特殊病原体动物）和四级动物（无菌动物）。 GB 14922.2-2001实验动物 微生物学等级及监测(2002年5月1日开始实施) 新标准对实验动物等级进行了重新设定，将实验小鼠和大鼠的微生物学等级分为清洁级、无特定病原体级（SPF）和无菌级，取消了普通级。豚鼠、地鼠和兔仍保留四级。犬和猴分为普通级和SPF

7、级。,一、普通级动物,定义 普通级动物（Conventional Animal CV）是在微生 物学控制上要求最低的动物，它要求不携带人兽共 患病和动物烈性传染病的病原。如鼠痘病毒、流行 性出血热病毒、弓形体等，饲养于普通环境中。 应用：举例说明,应用,用于医学生物学中的教学示范和科学实验的预实验。,二、清洁级动物,定义清洁级动物（ Clean animal ， CL ）是指除普通动物应排除的病原体外，不携带对动物健康危害大和对科学研究干扰较大的病原的动物，如鼠肝炎病毒、仙台病毒、体外寄生虫等，饲养于半屏障环境。应用：举例说明,应用,国际上普遍认为CL动物仅适合于短期或部分科研试验。根据国外实

8、验动物工作发展及国内的具体条件，CL动物近年来在我国得到了广泛的应用。它较普通动物健康，又较SPF易达到质量标准，在动物实验研究中可免受动物疾病的干扰，其敏感性及重复性亦较好。因此，我国针对自己的实际情况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要求的标准级别的动物，可应用于生物医学研究的各个领域。,三、无特定病原体动物,定义无特定病原体动物（ Specific Pathogen free,SPF ）是指除清洁级动物应排除的病原外，不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原的动物，又称SPF动物。饲养于屏障环境。 应用：举例说明,应用,选择SPF动物，避免了病原体的

9、隐性感染或潜伏感染及某些条件性致病菌对实验结果的影响，因此国际上公认SPF动物适用于所有科研试验，是目前国际标准级别的实验动物，疫苗生产必须应用SPF动物。 利用SPF鸡生产疫苗、抗体：麻疹流行性腮腺炎二联活疫苗、抗轮状病毒卵黄免疫球蛋白、抗大肠杆菌O157H7鸡卵黄抗体等。,药物安全评价：实验能否持续取决于污染的可能性 老年病学研究：SPF动物的寿命普遍超过普通动物 免疫学研究： 免疫缺陷动物只有SPF级或以上级别动物才能保种、繁殖.,四、无菌动物,定义无菌动物（ Germ-Free Animal,GF）是指无可检出的一切生命体的动物。饲养于隔离环境。 应用：举例说明,无菌动物的发展过程,1

10、8951910年 解决了无菌生命能否生存的问题。 Pasteur认为动物没有肠道菌参与不能生存。生物学家NenK提出了相反的看法，由此开展了一场学术上的争论。十年后，1895年Nuttall 和Thierfelder经剖腹产，用牛奶饲喂获得了无菌豚鼠，第八天后处死，肠道内未检出细菌。1898年Scottellies获得了无菌鸡，无菌环境中养活了17天，至此建立了无菌生命可以存活的论点。,无菌动物的特点,（一）形态学改变 消化系统：无菌动物盲肠及其内容物重量可达体重25%，多数情况下，无菌动物盲肠是普通动物的510倍。无菌动物由于盲肠膨大，肠壁菲薄，常易发生肠扭转导致肠壁破裂而死亡。有关盲肠膨大

11、原因尚无定论。 血液循环系统：心脏相对变小，白细胞数少，且数量波动范围小，与无病原体入侵有关。 免疫系统：由于无菌动物几乎没有受过抗原刺激，其免疫机能基本上处于原始状态。胸腺中网状上皮细胞较大，其胞浆内泡状结构和溶酶体较少，胸腺和淋巴结处于不活跃状态，脾脏变小。,（二）生理学改变,免疫功能：由于网状内皮系统、淋巴组织发育不良，淋巴小结内缺乏生发中心，产生-球蛋白的能力很弱。血清中IgM、IgG水平低，免疫功能处于原始状态，应答速度慢，过敏反应、对异体移植的排斥反应以及自身免疫现象消失或减弱。用低分子无抗原饲料饲喂无菌动物时，血清中几乎不存在-球蛋白和特异性抗体。 生长率：无菌禽类普通禽类 ；无

12、菌大小鼠普通大小鼠无菌豚鼠、家兔普通动物,无菌动物的应用,在微生物学研究中的应用 在免疫学研究中的应用 在放射医学研究中的应用 在营养、代谢研究中的应用 在老年病学研究中的应用,在心血管疾病研究中的应用 在毒理学研究中的应用 在肿瘤学研究中的应用 在宇航医学研究中的应用 在寄生虫学研究中的应用 在口腔医学研究中的应用,抗体制备研究普通动物体内细菌种类多，很难制备较纯的抗体;无菌动物缺乏抗原刺激，免疫系统处于“休眠”状态,对外来刺激，有迅速、单一和持久作出反应的特性，如果接种单一的菌株，会产生较纯的、高效价的、且不会污染其他微生物的抗体。,五、悉生动物,悉生动物也称已知菌动物或已知菌丛动物，是指

13、在无菌动物体内植入已知微生物的动物。属四级动物，饲养于隔离系统。分为单菌、双菌和多菌动物。,悉生动物的特性,悉生动物肠道内存在能合成某种维生素和氨基酸的细菌，不象GF动物发生维生素缺乏症，生活力较强，抵抗力明显增加，易于饲养管理。 中国药检所利用五联菌悉生动物（大肠埃希氏杆菌、表皮葡萄球菌、白色葡萄球菌、粪链球菌和乳酸杆菌）可替代无菌动物进行药物检定。,悉生动物在生物医学研究中的应用,微生物学研究 在无菌动物断奶前后，接种一种或多种菌，可观察这些细菌对机体的作用。 了解细菌之间及细菌与机体之间相互关系和菌群失调现象。 观察机体、微生物、致病因子三方面相互作用的关系。,第三节 洁净动物与普通动物

14、的 特性比较,洁净动物是指来源于剖腹产，实行严格的微生物控制，饲养于空气净化设施内的动物，主要包括：清洁动物、SPF动物、悉生动物和无菌动物。,一、各等级动物的相关关系,二、微生物控制比较,由于动物分类等级不同，因而其微生物控制程度也不一致，与之相对应的动物饲养环境及饲养管理方法也各不相同。,按微生物控制程度的实验动物分类原则,三、对科研实验结果影响的比较,四等级动物优缺点比较,四、如何选择不同等级的实验动物？,GF、 GN动物在绝对屏障内维持，管理复杂，无菌状态的保持难、产量低、价格高，实际应用有限。 GN动物多用于研究微生物与微生物、微生物与宿主间相互关系的动物模型。SPF动物在相对屏障中

15、维持，易管理、产量大、价格低。因其不携带病原体，不影响实验结果，在发达国家己广泛应用，是目前国际标准级别的实验动物。,五.等级动物优缺点比较,CL动物近年来在我国得到了广泛的应用。它较普通动物健康，又较SPF易达到质量标准，在动物实验研究中可免受动物疾病的干扰，其敏感性及重复性亦较好，是国内科研工作主要要求的标准级别的动物，可应用于生物医学研究的各个领域。,选择标准,对于实验动物的微生物学级别选择，应根据其各级动物的特点、应用范围及课题的水平高低，选用相匹配的微生物学级别的实验动物。一般而言，教学示范选用普通动物，清洁动物是国内科研工作要求的标准动物，适合于大多数科研课题，而SPF动物则是国际

16、标准的实验动物，对于一些具有国际交流意义的重大课题，最好选用SPF动物，但无菌及悉生动物为非常规动物，仅在特殊课题需要时才选用。,注：“+”可能或必须用；“-”不可能或适用；“*”不用或不能用,不同等级动物在生命科学的应用,（一）监测意义实施微生物学与寄生虫学监测，是保证实验动物质量及标准化的必要手段。通过监测可掌握动物群中病毒、细菌、寄生虫的流行情况，及时诊断感染性疾病，发现并控制其传播，以保证实验动物的健康。,第四节、实验动物微生物学和寄生虫学质量监测,（二）监测内容不同级别实验动物的微生物和寄生虫监测内容不同，见国家标准GBl4922.12001和GBl4922.22001 。 （三）检验方法目前使用国标推荐的方法和详细检验程序。病原菌以分离培养鉴定为主，病毒以检测抗体为主，寄生虫以镜检为主。,