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1、Chapter 3第三章 实验动物环境与设施9/17/20249/17/20241 1 着重掌握 1. 环境因素对实验动物和动物实验有怎样的影响。 2. 为生产合格（标准化）的试验动物，进行规范化的动物实验，最终得到准确、可靠的试验结果，要求怎样的设施作为保障体系和支撑条件。9/17/20249/17/20242 2第一节 环境因素对实验动物的影响一、实验动物环境控制的重要性一、实验动物环境控制的重要性 实验动物几乎终身被限制在一个极其有限的环境范围内生活，这种环境就成了实验动物赖以生存的条件。动物实验在实验前和实验中控制各种环境因素十分重要。甚至可以说没有环境控制就没有动物实验。3 3 ge
2、notype基因型 发育环境 developmental phenotype表现型 周围环境 proximate dramatype 演出型1959年年Russell和和Burch提出的提出的影响实验结果的遗传和环境因素影响实验结果的遗传和环境因素4 4动物对实验处理的反应可用以下公式表示： R = （A+B+C） D + ER：实验动物的总反应A：动物种的共同反应B：品种品系特有的反应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，要尽量减少环境因素与动物的总反应呈正相关，要尽量减少D D的变化，排除实验处理以外的影响。的变化，排除实验处理以外的影响。5 5
3、二、实验动物环境因素的分类二、实验动物环境因素的分类 1 1、气候因素：温度、湿度、气流、风速等；、气候因素：温度、湿度、气流、风速等； 2、理化因素：氧、二氧化碳、粉尘、臭味、噪音、照度、杀虫剂、消毒剂、有害化学物质等； 3、居住因素：房屋、笼具、垫料等； 4、营养因素：饲料、水等； 5、生物因素： 同种生物因素：社会地位、势力范围、咬斗和饲养密度等； 异种生物因素：微生物、人和其它动物。6 6 环境对实验动物质量和动物试验结果的影响是多因素联合作用的结果。多种因素是共存的。所以在论述实验动物的环境时，应该按复合环境（environmental complex)状态加以考虑。7 7三、各种环
4、境因素对实验动物质量和动物试验结三、各种环境因素对实验动物质量和动物试验结三、各种环境因素对实验动物质量和动物试验结三、各种环境因素对实验动物质量和动物试验结果的影响果的影响果的影响果的影响1 1、温度：、温度：vv最适宜温度最适宜温度20202525，温差：，温差：3 3或或4 4vv温度对动物的影响温度对动物的影响： 新陈代谢新陈代谢：低温时新陈代谢增加，摄食增加；：低温时新陈代谢增加，摄食增加； 散热散热：除灵长类，其他动物汗腺不发达或无汗：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；腺，高温时散热困难，难以维持体温恒定； 脏器重量脏器重量：负相关；：负相关；
5、 生殖生殖：高温时雄性睾丸萎缩，精子活力下降；：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。雌性动物性周期紊乱，泌乳下降。 8 8 不同温度对药物LD50的影响(mg/kg)-药物 15.5 26.7- 苯异丙氨 197.0 90.0 盐酸脱氧麻黄碱盐酸脱氧麻黄碱 111.0 33.2麻黄碱 477.1 565.09 9表表4-1 4-1 不同环境温度时戊巴比妥钠（不同环境温度时戊巴比妥钠（95mg/kg95mg/kg）腹腔注射导致大鼠死亡率比较腹腔注射导致大鼠死亡率比较 环境温度环境温度() () 给药动物数给药动物数( (只只) ) 死亡动物数死亡动物数( (只只) )
6、 死亡率死亡率(%)(%) 12 20 20 10012 20 20 100 14 20 20 100 14 20 20 100 16 20 20 100 16 20 20 100 18 20 10 50 18 20 10 50 20 20 10 5020 20 10 50 22 20 10 50 22 20 10 50 24 20 10 50 24 20 10 50 26 20 7 35 26 20 7 35 28 28 2020 6 6 3030 30 20 11 55 30 20 11 55 32 20 16 80 32 20 16 801010l l实验动物的温度标准范围：实验动物的温
7、度标准范围：11112 2、湿度：、湿度：vv相对湿度，相对湿度， 实际水蒸气分压力实际水蒸气分压力实际水蒸气分压力实际水蒸气分压力 相对湿度（相对湿度（相对湿度（相对湿度（% % % %） = - 100%= - 100%= - 100%= - 100% 饱和水蒸气分压力饱和水蒸气分压力饱和水蒸气分压力饱和水蒸气分压力 适宜的相对湿度是适宜的相对湿度是40%40%70%70%。 高温高湿导致机体蒸发散热受阻。高湿利于微生物繁高温高湿导致机体蒸发散热受阻。高湿利于微生物繁殖和传播。殖和传播。 湿度过低可导致粉尘飞扬，而微生物主要附着在粉湿度过低可导致粉尘飞扬，而微生物主要附着在粉尘上，动物室内
8、变态反应原的含量随湿度的下降而上升。尘上，动物室内变态反应原的含量随湿度的下降而上升。低湿，散热增加，产热增加，摄食增加，大鼠易患环尾低湿，散热增加，产热增加，摄食增加，大鼠易患环尾症症12123 3、气流与风速气流与风速vv 换气次数，气流速度，压强梯度换气次数，气流速度，压强梯度vv 气流速度和散热正相关，实验动物体表面积与体气流速度和散热正相关，实验动物体表面积与体重的比值较大，对气流速度更敏感。重的比值较大，对气流速度更敏感。 气流速度过气流速度过大或气流直吹，动物体表散热过大。气流速度小，大或气流直吹，动物体表散热过大。气流速度小，散热慢。最适气流速度散热慢。最适气流速度0.10.1
9、0.20.2m/sm/s。vv换气次数，洁净程度越高，要求换气次数越多。换气次数，洁净程度越高，要求换气次数越多。 屏障环境：屏障环境：10102020次次/ /h h 隔离环境：隔离环境： 20205050次次/ /h.h.vv压强梯度：洁净区高于污染区。压强梯度：洁净区高于污染区。vv合理组织气流和风速可调节室内温度和湿度，又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，控制传染病的流可降低室内粉尘和有害气体污染，控制传染病的流行。行。 13134、光照v工作照度150300lxv动物照度1520lxv明暗交替时间12/12或10/14h 照度对动物的生殖生理和行
10、为活动有较大影响 强光长时间照射引起角膜退行性变化14145、噪声v60dB以下音域，人10002000Hz,小鼠10005000Hz。 引起小鼠听力性痉挛。 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。 15156 6、空气洁净状况、空气洁净状况vv气体污染，气体污染， 氨氨1414mg/mmg/m3 3 有害气体，氨、甲基硫醇、硫化氢等有害气体，氨、甲基硫醇、硫化氢等vv 颗粒污染，颗粒污染，100100级，级，1000010000级，级，100000100000级级 美国宇航局标准，每立方英尺空气中直径美国宇航局标准，每立方英尺空气中直径0.50
11、.5微米微米以上粒子的个数。以上粒子的个数。 粉尘颗粒，是变应原，还是微生物的主要载体。粉尘颗粒，是变应原，还是微生物的主要载体。1616v 落下菌数，0（隔离环境），3（屏障环境），30个/皿（普通环境） 在不饲养动物的状态下每510m2放置1个直径9cm的血琼脂培养皿，暴露30min培养48h的菌落数。17177 7、生物因素、生物因素v动物社会因素和动物饲养密度v微生物v其它动物v实验人员1818l lMale mice will fight when Male mice will fight when first co-mingled in a cage, first co-mingl
12、ed in a cage, and they need to be and they need to be observed very closely observed very closely during this time of during this time of establishing a social establishing a social dominance hierarchy dominance hierarchy within the group. Weak within the group. Weak and non-aggressive and non-aggre
13、ssive animals might be injured animals might be injured or killed if not removed or killed if not removed from the cage.from the cage.19198 8、居住因素、居住因素 包括实验动物室的建筑、饲养笼具、垫包括实验动物室的建筑、饲养笼具、垫料、饮水器和给食器等。料、饮水器和给食器等。2020动物试验设施环境指标：动物试验设施环境指标：动物试验设施环境指标：动物试验设施环境指标：以屏障系统小鼠为例以屏障系统小鼠为例以屏障系统小鼠为例以屏障系统小鼠为例温度：温度：20
14、252025 换气次数：换气次数：1020 1020 次次/ /h h日温差：日温差： 3 3 气流速度：气流速度：0.10.2 0.10.2 m/sm/s相对湿度：相对湿度：4070% 4070% 压强梯度：压强梯度：2050 2050 PaPa噪声：噪声： 60 60dB dB 空气洁净度：空气洁净度：1000010000级级氨浓度：氨浓度： 14 14 mg/mmg/m3 3 落下细菌数：落下细菌数： 3 3个个/ /皿皿照度：照度：（工作）（工作）150300 150300 lx lx （动物）动物）1520 1520 lx lx昼夜明暗交替时间：昼夜明暗交替时间：12/1212/12
15、或或10/14 10/14 小时小时密度（密度（2020g):g):面积面积0.010.01mm2 2, ,高度高度0.150.15mm2121第二节 实验动物设施一、实验动物设施一、实验动物设施 laboratory animal facility,LAF 是进行实验动物饲养、保种维持、生产、实验研究、试验等设施的总称。包括实验动物繁育、生产设施和动物实验设施。2222二、实验动物环境设施的分类二、实验动物环境设施的分类 实验动物设施根据对饲养动物的空气净化程度分为三类。v开放系统(open system)v屏障系统(barrier system)v隔离系统(isolation system
16、)2323实验动物中心屏障环境特点：恒温（恒温（20202626）恒湿（）恒湿（40407070）足够的换气次数（足够的换气次数（10102020次次/ /小时）保证有害气体浓小时）保证有害气体浓度降低到最小度降低到最小正向梯度压差（正向梯度压差（202050)50)使屏障外污染源不能进入使屏障外污染源不能进入万级空气洁净度保证空气洁净万级空气洁净度保证空气洁净适合的动物照度适合的动物照度(15(1520)20)和对时明暗交替和对时明暗交替（12h/12h)12h/12h)符合动物生活习性。符合动物生活习性。2424屏屏 障障 系系 统统25252626 IVCIndividually Ven
17、tilated Cages2727IVC的特点l lIVC(Individually IVC(Individually Ventilated Cages)Ventilated Cages)是是独立通风笼盒的简称独立通风笼盒的简称. .它的特点是具有一定它的特点是具有一定的密闭性的密闭性, ,同时让经同时让经HEPA过滤器的洁净过滤器的洁净空气流入盒内空气流入盒内, ,使盒内使盒内保持正压保持正压, ,减少了可能减少了可能的感染来源的感染来源, ,适合于饲适合于饲养养SPFSPF级动物级动物, ,以及一以及一些免疫缺陷动物些免疫缺陷动物2828隔隔 离离 系系 统统2929隔离器的基本构造示意图
18、隔离器的基本构造示意图隔离器的基本构造示意图隔离器的基本构造示意图3030实验动物设施的监控实验动物设施的监控监控内容监控内容 温度温度 湿度湿度 压差压差 人员进出情况人员进出情况3131环境级别和动物级别的对应关系 动物级别 环境级别(洁净度，落下菌)普通动物 开放系统(_, 30)清洁动物 屏障系统(万级，3)SPF动物 屏障系统(万级，3)无菌动物或悉生动物 隔离系统(百级，0) 32323333三、特殊动物实验设施三、特殊动物实验设施v感染动物实验设施v放射性同位素动物实验设施(RI)v特殊化学物质动物实验设施34341、感染动物设施 是指使用病原体对动物进行实验感染的设施。此种设施
19、除备有通常动物设施要求外，还必须具备防止由动物传染人，动物相互间的交叉感染，动物向设施外感染的结构和功能。3535 此类设施设计的目的是防止生物性危险和有害因素向动物实验设施和外界的污染。目前通常采用物理学隔离，主要是在气密性结构内采用负压通风，以达到防止气溶胶扩散污染的目的。 3636vNIH：P1，P2，P3，P4v美国疾病管理中心 ：BSL1，BSL2，BSL3，BSL4v我国2004.5.1颁布，10.1实施实验室生物实验室生物安全通用要求国家标准：安全通用要求国家标准：一级一级：对健康成年人已知无致病作用的微生物二级二级：对人或环境具有中等潜在危害的微生物3737三级三级：通过呼吸途
20、径使人传染上严重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素，通常已有预防传染的疫苗。艾滋病病毒的研究(血清学实验除外)应在三级生物安全防护实验室中进行。四级四级：对人体具有高度的危险性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明，目前尚无有效的疫苗或治疗方法的致病微生物及其毒素。以及上述情况类似的不明微生物，3838第三节第三节 屏障系统管理屏障系统管理一、人流路线一、人流路线 3939二、物流路线二、物流路线 4040三、消毒与灭菌v高压锅：121，0.11Mpa，30分钟 132 ，0.21Mpa，15分钟v传递窗：紫外线，表面消毒，30分钟v渡槽：0.1%新洁尔灭浸泡4小时vCo60照射v2%过氧乙酸喷
21、雾v高锰酸钾、福尔马林熏蒸4141四、废弃动物处理深埋或焚烧4242引进动物进入清洁级屏障动物房l l从外面引进的动物必须有从外面引进的动物必须有与其适用范围相符的实验与其适用范围相符的实验动物生产许可证动物生产许可证, ,同时必须同时必须附带动物的品系、性别、附带动物的品系、性别、年龄等信息经实验动物中年龄等信息经实验动物中心工作人员审查后方可准心工作人员审查后方可准备进入动物房备进入动物房4343l l动物运输时必须有合动物运输时必须有合格的包装箱格的包装箱, ,清洁级及清洁级及以上动物包装箱必须以上动物包装箱必须以高效滤膜封闭窗口，以高效滤膜封闭窗口，包装箱以胶带封口，包装箱以胶带封口，
22、封口破损或滤膜破损封口破损或滤膜破损者不得传入屏障系统。者不得传入屏障系统。 4444l l将检查合格的动物包装将检查合格的动物包装箱在外准备间以箱在外准备间以7070酒酒精棉球或精棉球或5%5%碘伏仔细碘伏仔细擦拭表面擦拭表面, ,将包装箱放入将包装箱放入灭菌通道进行喷雾消毒灭菌通道进行喷雾消毒或紫外线消毒或紫外线消毒 4545l l在内准备间打开灭菌通道在内准备间打开灭菌通道的门的门在门口拆开包装箱在门口拆开包装箱轻轻提起鼠尾根部，放轻轻提起鼠尾根部，放入准备好的盒子中，盖好入准备好的盒子中，盖好盖子盖子动物包装箱仍退回动物包装箱仍退回灭菌通道灭菌通道将刚装了动物将刚装了动物的笼盒放在架子
23、上的笼盒放在架子上并填并填写、悬挂卡片，加饲料，写、悬挂卡片，加饲料，饮水饮水从外准备间打开灭从外准备间打开灭菌通道，取出动物包装箱。菌通道，取出动物包装箱。4646注意:新引进动物应在单独房间，单独笼架饲养一段时间,待观察健康无病后再移入其它房间不得向屏障动物房内传入不符合相应的实验动物生产许可证的动物!4747实验用品和器具进出清洁级屏障动物房用70%酒精或5 %碘伏仔细擦拭消毒物品表面紫外灯照射15min 或直接喷雾消毒手术器械可经高压消毒或经消毒液中浸泡后在紫外灯下照射15min传入 小型仪器经灭菌通道喷雾消毒后传入4848IVC的使用要点l l对对IVCIVC中的动物进行的一切工中的
24、动物进行的一切工作均在动物超净工作台中进行作均在动物超净工作台中进行l l使用超净工作台前使用超净工作台前3030分钟用分钟用70%70%酒精喷雾工作站内表面，酒精喷雾工作站内表面，同时放入经表面消毒的各种灭同时放入经表面消毒的各种灭菌物料和实验用品，并打开紫菌物料和实验用品，并打开紫外灯和风机外灯和风机 l l用用70%70%酒精喷雾工作车、双手酒精喷雾工作车、双手手套和手套和IVCIVC的外表面，将笼盒的外表面，将笼盒移入工作台后进行换窝，喂饲，移入工作台后进行换窝，喂饲，喂水，实验等工作喂水，实验等工作4949物品进出SPF动物实验室所有物品在经过进入屏障系统时的一次消毒后,在进入超净工
25、作台时必须经过酒精喷雾或紫外线照射15min再次消毒。实验用品和器具在实验结束后可经内准备间从传递窗或灭菌通道传出，也可经缓冲间出屏障系统5050动物实验废弃物品的处理l l垫料等废弃物与动物笼盒一起从垫料等废弃物与动物笼盒一起从缓冲间缓冲间出系统出系统l l注射器等尖锐物品套上套子后再注射器等尖锐物品套上套子后再放入垃圾桶放入垃圾桶, ,以防刺伤工作人员以防刺伤工作人员l l屏障内无排水系统屏障内无排水系统, ,液体废弃物请液体废弃物请传出系统后再处理传出系统后再处理l l废弃的动物包装盒从灭菌通道出废弃的动物包装盒从灭菌通道出系统系统l l口罩、手套、帽子、鞋套为一次口罩、手套、帽子、鞋套为一次性物品性物品, ,用过后就应丢弃用过后就应丢弃, ,灭菌工灭菌工作服可放在一更作服可放在一更, ,中心工作人员会中心工作人员会对其进行处理对其进行处理5151若有不当之处，请指正，谢谢！52
