实验动物的设施与环境课件

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1、实验动物的环境与设施,李天明 同济大学实验动物中心,主要内容,环境因素对实验动物的影响 实验动物的生物学分类 常规实验动物设施分类、使用和管理 同济大学实验动物中心简介 同济大学实验动物中心岗前培训, 李天明,2,引言,小样！你们想拿我干什么？,设计实验的基本原则 1：对照原则 2：随机化原则 3：条件一致性原则 4：重复性原则, ,？,树鼩,适宜温度：2528 适宜湿度：60以上,Environment,Room,Cage,9,,实验动物设施对环境控制的意义 1. 保证实验动物健康和质量标准化 2. 保障实验研究获得正确结果 3. 为动物实验工作者提供适宜的工作环境，避免伤害，确保研究的顺

2、利进行,第一节 环境因素对实验动物的影响,11,动物对实验处理的反应： R=(A+B+C)D+E R实验动物的总反应（实验结果）； A动物种的共同反应； B品种及品系特有的反应； 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。,12,,环境因素对实验动物的影响,R=（A+B+C） D E A+B+C 实验动物本身的反应，遗传因素起决定性作用。 D 动物生活环境影响和实验处理影响的综合作用。,第二节 影响实验动物的自然环境因素,14,,影响实验动物的自然环境因素,1 环境温度 2 相对湿度 3 光照 4 噪声 5

3、 空气洁净度 6 通风 7 人为因素,15,2.1 环境温度,需控制的最关键的环境参数 高温比低温的问题更严重 与推荐范围的重大偏离是首要问题 日温差3,温度对实验动物的影响： 1：新陈代谢：低温时新陈代谢增加，摄食增加 2：散热：除灵长类，其他动物汗腺不发达或无汗 腺，高温时散热困难，难以维持体温恒定 3：脏器重量：负相关 4：生殖：高温时雄性睾丸萎缩，精子活力下降；雌性动物性周期紊乱，泌乳下降。,17,喜马拉雅（Himalaya）兔在20环境下饲养时，耳、尾、鼻和四肢尖端生长白毛，而饲养在10时，则生长黑毛。,小鼠在21环境下每年能繁殖3代，而在13下仅能繁殖2代。 （性周期）,,气温与体

4、温的关系,19,,几种实验动物的体温和舒适区温度,2.2 相对湿度,绝对湿度a：某温度下，样品空气中的水蒸气的实际含量 饱和湿度b：某温度下，样品空气中所能容纳的水蒸气的最大值 相对湿度c：某温度下，样品的绝对湿度与该温度下的饱和湿度的比值（和样品多少无关，能够客观衡量湿度的大小） c=（a/b）100 空气中的含水量和温度有关，温度越高，能容纳的水蒸气也越多 推荐湿度：4070,21,,相对湿度- 偏高 微生物易于繁殖 饲料、垫料易于霉变 动物易发生传染病,22,,相对湿度- 偏低 使动物皮肤和黏膜发生干裂 使室内灰尘飞扬，易引起动物的呼吸道疾病 相对湿度低于20%时，大鼠容易发生 环尾症,

5、23,,Ringtail,24,大鼠不耐低湿度，如湿度低于20%，容易发生一种表现为尾根部坏死的环尾症（ring-tail），死亡率甚高。,25,2.3 光照,光照对哺乳动物生物钟具有重要作用，光照的昼夜交替使动物体的一些活动，如血压、激素水平、体温、神经活动等都变成了一种节律。,光周期,光周期的控制对啮齿类动物至关重要 动物设施内的光周期： 12小时（明）/12小时（暗） 14小时（明）/10小时（暗） 一般都会有手动操作的定时器,27,持续光照可使生殖系统过度兴奋，造成连续发情。还可性成熟年龄提早。,光强度 随距离光源的距离增大而递减 高强度会引起白化鼠的视网膜病变 工作照度150300l

6、x 动物照度1520lx（小鼠）,2.4 噪声,引起动物听力性痉挛。60db 对生殖影响较大，如豚鼠流产。 引起动物呼吸、心跳、血压、肾上腺皮质激素等生理指标变化。心跳、呼吸次数及血压增加，大鼠出现高血压、心脏肥大,30,噪声对实验动物生殖生理具有严重不良影响,噪声对实验动物的生殖生理具有严重不良影响。可使怀孕动物的妊娠过程中断；或使大鼠和小鼠雄雌双方的生育力都减退。,31,2.5 空气洁净度,尘埃：是各种生物粒子的载体，这些生物粒子可附着在120m的尘埃上飘浮在空中 生物粒子：包括病毒、细菌、芽孢、粉螨、霉菌孢子等,清洁级以上的动物设施，都采用3层过滤器过滤后的空气。,32,空气过滤器,初效

7、过滤器：阻挡5微米直径以上的颗粒物。 中效过滤器：阻挡15微米直径的细颗粒物， 过滤效率85以上 高效过滤器：99.7阻挡0.3微米直径以上的细颗粒物。 此为医学级空气 （1.12亿个0.3微米的微粒大小等同于铅笔尖）,氨浓度,动物室中的臭气物质，对人和动物具有卫生学意义的是含氮物质分解产生的氨。 在卫生管理方面，以氨的含量作为指标。高浓度的氨（200mg/m）可引起呼吸器官黏膜异常，发生流泪、咳嗽黏膜发炎、肺水肿和肺炎。,SPF动物房氨浓度 14mg/m3,34,,2.6 通风,我们想通过通风系统达到什么目的？ 可作用于动物体表皮肤的蒸发和对流散热，气流速度和 散热正相关。 可调节室内温度和

8、湿度，又可降低室内粉尘和有害气体污染，控制传染病的流行。 气流布局模式 - 水平层流式 - 垂直层流式 - 乱流式,35,,水平层流模式图,36,,垂直层流模式图,37,,乱流式模式图,38,,乱流式饲养室,影像资料,40,换气次数，洁净程度越高，要求换气次数越多。 屏障环境：1020次/h 隔离环境： 2050次/h. 压强梯度：洁净区高于污染区。饲养间60pa走廊40pa缓冲间20pa清洗区 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，控制传染病的流行。,通风系统中的两个重要参数,41,2.7 人为因素,居住条件 饲养技术 工作人员的操作规范 实验人员操作的管理

9、,43,2.8动物实验设施环境指标（以屏障系统小鼠为例）,第三节 实验动物微生物学等级分类,无菌级 SPF级（无特定病原体级） 清洁级 普通级,常用实验动物微生物学等级分类,无菌级 SPF级 清洁级,无菌级 SPF级 清洁级 普通级,小鼠大鼠,豚鼠,兔,犬,猴,SPF级 清洁级 普通级,猪,3.1无菌动物与悉生动物,无菌动物（Germ free animal；Gf anmial）:指通过无菌剖宫产手术或无菌胚胎移植进行无菌化获得的动物，第一代通过人工哺乳成长，利用无菌饲养方法维持于无菌隔离器，利用现有发放检测不到活的微生物或寄生虫的动物。,悉生动物（Gnotobiotic animal；GN

10、animal)：源于gf动物，在绝对屏障系统内饲育，只能从动物体内外检测到已知生物体的动物。,饲养隔离器,SPF级动物即无特定病原体动物（指动物体内无特定的微生物和寄生虫）是不携带潜在感染或条件致病菌，但带有非特定的微生物和寄生虫的动物，要求在屏障系统内生长，国际上普遍采用的动物。,3.2无特定病原体级动物（Specific Pathogen Free),无特定病原体动物的饲育通常是:先培育出无菌动物或悉生动物;然后,再将其后代转移到屏障系统设施内饲育繁殖建群。 若屏障系统内有应排除的微生物或寄生虫污染动物,则须重新消毒或重建。,3.3清洁级动物（clean animal;CL animal）

11、,亦称最少疾病动物Minimal Disease animal。必须是不携带主要人兽共患病原体和动物烈性传染病的病原体，又不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体。,清洁动物通常来自SPF动物的后代或降级；饲育在屏障系统设施中；饲育所用的垫料，饲料，饮水和用具等均应经过高压蒸汽消毒。 工作人员需穿无菌服装才能进行饲育或实验操作。,3.4普通级动物（ conventional animal;CV animal）,在开放系统的动物室内饲养，空气未经过净化，动物本身所携带的微生物状况不明确。 要求不携带主要人兽共患病和动物烈性传染病病原的动物。,饲育在开放环境里,使用的垫料和饲料,只消毒不灭菌;

12、其饮水须符合城市饮用水标准。 普通动物只能用于教学实验和某些科研工作的预实验。,无菌操作及SPF环境设施影片,第四节 常规实验动物设施分类,实验动物设施根据对饲养动物的空气净化程度分为三类。 开放系统(open system) 屏障系统(barrier system) 隔离系统(isolation system),NOVEMBER, 2007,57, 杨斐,4.1 开放系统普通环境,定义：符合动物基本居住要求，但在硬件设施上不能完全控制传染因子。温湿度、尘埃等受外界环境影响。 空气净化；无空气净化 适用：饲育普通级动物,NOVEMBER, 2007,58, 杨斐,开放系统实验室,59,60,N

13、OVEMBER, 2007,61, 杨斐,4.2 屏障系统屏障环境,定义：通过严格控制人员、物品和环境空气的进出，形成控制微生物进入的屏障 空气净化:空气进出经高效过滤，空气净化等级达到万级 适用：饲育SPF级动物和清洁级动物,NOVEMBER, 2007,62, 杨斐,屏障系统照片,63,定义：采用无菌隔离装置以保证与外界环境的绝对隔离 空气净化：空气进出经超高效过滤，空气净化等级达到百级 适用：饲育无特定病原体动物，无菌动物和已知菌动物（悉生动物）,,64,4.3 隔离系统隔离环境,65,隔 离 系 统 照 片,66,NOVEMBER, 2007,67, 杨斐,贮存室和库房 洗刷消毒室 工

14、作人员用房 走廊 后勤用房 废物处理设施 饲料原料仓库和饲料加工室,第五节 常规实验动物设施组成与布局,常规实验动物设施的组成 1. 隔离检疫室和健康动物观察室 2. 饲养室 3. 各种实验室 4. 辅助区域,NOVEMBER, 2007,68, 杨斐,实验动物设施布局原则 有利于防止疾病的传播、各种动物保持各自的独立性，避免相互干扰相互感染 方便工作人员操作 能够使人员、动物、其他物品和净化空气尽可能的按“单向”路线移动,内准备室,饲养室,饲养室,实验室,实验室,饲养室,检疫室,饲养室,饲养室,饲养室,饲养室,女二更,女一更,男一更,男二更,缓冲,缓冲,高压灭菌锅,传递窗,清洗间,风淋,饲养室,屏障系统人流走向图,一楼SPF大鼠实验室动物流走向图,内准备室,饲养室,饲养室,饲养室,实验室,实验室,检疫室,饲养室,饲养室,饲养室,饲养室,饲养室,女一更,女二更,男一更,男二更,缓冲,缓冲,风淋,高压灭菌锅,传递窗,清洗间,屏障系统物流走向图,内准备室,饲养室,饲养室,饲养室,实验室,实验室,检疫室,饲养室,饲养室,饲养室,饲养室,饲养室,高压灭菌锅,缓冲,缓冲,女一更,女二更,男一更,男二更,风淋,传递窗,