动物环境控制精彩实验

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验动物环境控制,研究生,本次课所掌握内容,空气洁净度,颗粒物污染,通风与换气,光照,噪音,病原微生物,居住环境,环境因素对实验动物影响,垫料、饲料、饮水器,环境因素对实验动物的影响,环境控制的重要性,基因型,发育环境,表现型,周围环境,演出型,实验动物在人工环境中生长、繁殖和接受实验处理，特定场所及其周围空间为实验动物环境。生物医学研究中，要得到准确、可靠实验数据，要避免环境因素对动物的生理生化活动不利影响，创造一个良好的实验动物环境。,环境造成了实验动物赖以生存的条件，环境条件改变时，严重影响动物实验效果。动物性状表现主要由,遗传因素和环境因素,决定。动物基因型受环境影响，决定其表现型；而表现型又受到动物邻近环境影响而出现反应型。求得动物实验结果重复性好，要求反应型,(,即供实验用的动物,),稳定，决定反应型遗传背景和环境条件加以控制。,环境因素对实验动物影响，环境因素具有“有利”和“有害”作用两个方面：环境因素是实验动物生存必要条件，动物通过新陈代谢同周围环境不断地进行物质和能量的交换，同时动物经常接受外界环境刺激产生免疫反应增强体质，促进生长，,实验动物在舒适环境中才能正常生长、发育、繁育和用于实验。,环境因素对动物机体有害的各种因素，动物在有害因素作用下，产生保护性反应或通过适应来消除或减轻这些有害因素作用，“有害”情况过一定水平，就会使动物机体不能忍受，产生直接或间接危害，动物各种功能失调，引起各种疾病甚至死亡。实验动物环境控制原则，充分利用和创造那些对实验动物有利因素，消除和防止有害因素，保证实验动物健康和达到实验利用目的。,表51 主要实验动物最适温度（,）,小鼠,1520,2022,222,2224,大鼠,1822,1822,222,23,豚鼠,1520,1720,222,2l25,家兔,1520,1521,18土2,23,猫,1520,2122,222,24,犬,1520,22以下,182,24(幼),动物种类,国内,英国,“欧洲”手册,日本,猴类,2024,2022,222,24,摄取食量作为耗能量的指标，单只饲养在铁丝笼内的小鼠，在28,以下摄食量随温度下降而线性增加，群养在1216,之间或32,时，大鼠的红细胞数、白细胞数及红细胞压积升高，血浆蛋白、血尿素,氮,、ALP、GOT和GPT在1216时增加。在毒性试验中，环境温度急剧改变，机体的生理机能就会发生急剧变化，甚至明显影响动物对药物的毒性反应。,空气中湿度是指大气中水分含量，按每立方米实际含水量(g)表示，称为绝对湿度；空气中实际含水量占同等温度下饱和含水量的百分比值，称为相对湿度。相对湿度对动物机体热调节有密切关系，当环境温度与体温接近，动物通过蒸发作用放散体热，环境湿度达到饱和状态时(即高温、高湿情况下)，动物体蒸发受到抑制，容易引起代谢紊乱，动物机体抵抗力下降，发病率增加。,高湿情况下有利于病原微生物和寄生虫生长繁殖，垫料与饲料易发生霉变，对动物健康不利。低湿情况下，大、小鼠的哺乳母鼠常发生拒哺乳或吃仔鼠现象，仔鼠发育不良；低湿使室内灰尘飞扬，容易引起动物呼吸道疾病。多数动物不耐低温，低温、干燥环境下大鼠容易发生表现尾根部坏死、溃烂坏尾症，死亡率高。动物在高温、高湿情况下，易发生某些传染性和非传染性疾病。新捕获猴类，要求较高的湿度和温度，南美产的绒猴尤为如此。,实验动物，相对湿度控制在4070之间，505最好。猫喜欢干燥环境，适于较低湿度。,气流及风速,气流大小与体热散发有关。气流速度过小，空气流通不良，室内充满臭气，对流散热困难，易造成疾病发生，甚至死亡；气流速度过大，动物体表散量增加，同样危及健康。对于风速国内有明确的规定，应控制在1.31.8cms，,冷气开放时取下限，暖气开放时取上限。,病原微生物随空气流动，动物设施内各区域静压状况(正压、负压)决定了空气流动方向。在双走廊SPF设施中空气流动方向是从清洁走廊饲育室污物走廊、,一更室,设施外，室内处于正压。污染或放射性实验动物,室,，防止微生物和放射性物质扩散，室内必须处于负压。国际标准规定设施内压力梯度为2050Pa。饲养室送风口和排风口气流较大，,布置动物笼架、笼具时应尽量避开风口。,空气洁净度,动物饲养室和观察室内空气中漂浮着颗粒物(微生物多附着在颗粒物上)与有害气体，对动物机体可造成不同程度的危害，可干扰动物实验过程。,气体污染,动物粪尿等排泄物发酵分解产生污物种类很多，氨、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基、三甲氨、苯乙烯、乙醛和二硫化甲基等。规定不同种类动物室内恶臭物质浓度，氨是污染物质中浓度最高的一种，各种动物饲养室均可测出。,氨浓度判断饲养室污染状况监测指标：动物饲养室温度上升、动物饲养密度增加、通风条件不良、排泄物和垫料未及时清除，饲养室氨浓度急剧上升。氨作为一种刺激性气体，浓度升高，刺激动物眼结膜、鼻腔黏膜和呼吸道黏膜引起流泪、咳嗽，严重者产生急性肺水肿引起动物死亡。长期处于高浓度氨环境下，实验动物上呼吸道出现慢性炎症，动物失去使用价值。,硫化氢(H,2,S)具强烈臭鸡蛋味有毒气体，空气中含0.0001-0.0002即能觉察,动物粪便和肠中产生臭气中含H,2,S。吸入H,2,S在呼吸道中生成Na,2,S，组织中失去Na,，即黏膜受刺激生化基础。H,2,S刺激神经。当温度增高时会增加H,2,S毒性，室内H,2,S和NH,3,均易诱发家兔鼻炎。雄性小鼠汗腺分泌臭气，招致雌性小鼠性周期紊乱。,颗粒物污染,动物饲养室空气中颗粒物来源有两途径，室外空气经过滤处理不当直接带入，动物皮毛、皮屑、饲料和垫料等往往可以被气流携带或动物活动扬起在空气中漂浮，形成颗粒物污染。粉尘颗粒对动物危害随颗粒大小而不同。颗粒大的在空气中漂浮时间短，影响程度小；颗粒小在空气中漂浮时间长，影响程度大。粉尘对动物机体影响5um以下粉尘，小颗粒粉尘，经呼吸道吸入到达细支气管与肺泡而引起呼吸道疾病。,颗粒物除本身对动物产生不良影响,，,成为微生物载体，各种微生物粒子包括细菌、病毒和寄生虫等带人饲养室。饲养清洁级以上实验动物设施，对进入饲养环境空气须经有效过滤使空气达到一定洁净度。要求饲养无特定病原体动物环境空气洁净度达到10000级，清洁级动物饲养环境应达到100000级。净化洁净度按美国宇航局生物净化室标准，以每立方英尺空气中含0.5um以上粒子累积个数进行分类为100级1000级和100000级。,通风和换气,动物室通风换气，,供给动物新鲜空气，除去室内恶臭物质;排出动物呼吸、照明和机械运转产生的余热;稀释粉尘和空气中浮游微生物，使C0,2,减少到最低程度,。通风换气量根据动物代谢量来估计。一般动物,室,换气以换气次数来衡量，即每室空气lh需换几次，一般规定1020次/h。换气次数越高，空气越新鲜，换气次数增加导致能量损失增加，环境维持费用增加，一般控制在适当次数。,光照,光照对实验动物生理机能有重要调节作用，可见光对实验动物影响表现在生殖和行为。利用人工控制照明调节生殖过程，包括发情、排卵、交配、分娩、泌乳和育仔等。持续黑暗条件下抑制大鼠的生殖过程，使卵巢减轻；持续光照，则过度刺激生殖系统，产生连续发情，大、小鼠出现永久性阴道角化，多数卵泡达到排卵前期，不形成黄体。光照过强会导动物做窝性差，甚至出现吃仔和拒哺乳。,强光照出现视网膜退行性变化，白色大鼠在540980,Lux,照度下持续65d，角膜完全变性。小鼠性周期在20Lx以下为5d，200Lx时有规律地表现4d；大鼠明暗各为12h时发情周期稳定在4d；22h照明、2h黑暗时表现连续照明15d左右时间内可连续发情。不同颜色光对动物影响也不同，蓝色光照下大鼠性成熟比红色光照下大鼠早，卵巢和子宫较大，红色光照下大鼠泌乳能力强。,完全依靠灯光照明动物设施中，采用人工照明要求光源分布合理，饲养室和实验室每一场所都有均匀光照。要求距地面0.8lm处，照度达到150300Lx。工作人员操作、观察动物提供方便。按照动物昼夜活动和休眠规律，光照采用明、暗交替形式。明暗交替比为12：12h、13：1lh和14：10h，光线以柔和为佳。,噪音影响,频率高、音压大、冲击性强声音称为噪音。噪音可引起动物紧张，使动物受到刺激。短暂噪音引起动物行为和生理反应。豚鼠特别怕噪音，导致不安和骚动，引起孕鼠流产或母鼠放弃哺幼仔。动物听到人类听不到更高频率音响，动物能听到较宽的音域,：,小鼠能听到频率为100050000Hz音响，人类只能听到10002000Hz范围。,噪音对动物的影响不能忽视,。国家规定，动物实验室和实验动物饲养室的噪音应控制在60dB以下。,噪音对人体与动物损伤分为听觉性损伤和非听觉性损伤。听觉性损伤仅局限于听觉器官，导致听觉器官器质性病变，造成听力暂时或永久下降，甚至耳聋。非听觉性损伤比听觉性损伤严重:破坏中枢神经系统生理过程，使兴奋和抑制失衡，导致条件反射异常；进一步影响全身各器官、系统生理功能，引起胃肠系统功能紊乱、消化不良、食欲减退，内分泌异常，新陈代谢紊乱等。噪音可造成动物听源性痉挛。,小鼠在噪音发生同时出现反应，表现耳朵下垂呈紧张状态，出现洗脸样动作，头部出现轻度痉挛，发生跳跃运动，严重者全身痉挛，甚至四肢僵直伸长而死亡。听源性痉挛反应强度随音响强度、频率、动物日龄、品系而改变,。,豚鼠在125dB 4h，听神经终末器官毛样听觉细胞出现组织学变化。,其它环境因素对实验动物的影响,人为因素,实验动物饲养、管理和实验处理均由人操作，实验动物品质、动物实验结果与饲养管理人员的素质及责任心密切相关。,生物因素,动物种间因素,同种动物个体之间性情差异、体质强弱，地位不同，动物常发生争斗、撕咬、抓伤。异种动物之间也产生相互影响，小鼠和猫在同一房间内靠近饲养，小鼠会出现性周期紊乱的现象。,病原微生物因素,动物室中存在各种细菌、病毒、立克次氏体等病原微生物，一定条件下可迅速增殖，造成实验动物死亡，对动物实验产生不利影响。不死亡呈隐性感染，得出错误结论而对实验造成负面效应。若存在人畜共患病原，威胁人类健康，危害更大。,居住因素,笼具,实验动物整个生活过程在笼具中度过，笼具设计、制作必须考虑保持动物健康和舒适，材料要求无毒、耐高温和耐腐蚀，便于清洗及消毒。大、小鼠一般使用铺有垫料的笼盒，狗、猫、猴、兔、鸡使用带盛粪盘笼子。为适应实验动物更高环境要求，一些特殊实验动物笼具，如隔离器、层流柜、独立送风饲育笼具（,IVC,）等。,垫料,垫料质地影响动物健康，杉木对小鼠、大鼠肝脏微粒体酶变化有影响；刨花作为垫料饲养地鼠，会引起足掌受伤并形成肉芽肿。垫料选用,吸湿性良好、尘埃少、无异味、无毒性、无油脂、不助长微生物、不诱导动物产生酶类、动物感到舒适、不引起动物皮肤与黏膜损伤材料。,饲料、饮水器,饲料与饮水是保证实验动物正常发育、维持生长和繁殖所必需要素。饲料保证否卫生、营养成分全面，饮水器设计合理，都与实验动物的健康密切相关。,动物,设施,无走廊式 一般面积较小，最大限度利用空间，饲养单一品种或以实验为主设施。用于小型动物研究或改造作为临时动物,室,。,人流物流交叉,，,进出路线交叉,，污染物品容易影响洁净物品的清洁度，一般为普通级动物设施。,单走廊式 有效面积充分利用，为实验动物生产、实验提供最大空间。缺点,：,无法将污染区和清洁区分隔开来，形成动物粪便、废弃物与清洁物品的运行交叉，人流物流交叉，易受到污染,。国内外采用此类设计,较多,，必须加强管理，方能安全运行。,双走廊式 常用一种实验动物屏障设施类型。,有效分割清洁区和污物区,。作为亚屏障和屏障设施使用，比较容易控制微生物的危害。缺点是有效利用面积减小。,三走廊式 动物隔离良好，人员、动物、物品进入有专门通道，,有效避免污物和洁净物品交叉行走，人员物品进出互不影响，可以大量长期饲养实验动物，,但空间利用率低，而且投资大、维持费用高。,屏障设施内气流组织形式划分为单流式、乱流式、辐流式和混合式。一般为乱流式屏障设施，单流式、辐流式和