第五章 環(huán)境質量控制,實驗動物質量控制 遺傳質量控制 微生物質量控制 環(huán)境質量控制 營養(yǎng)質量控制,第一節(jié) 環(huán)境因素對實驗動物的影響,一、實驗動物環(huán)境控制的重要性 實驗動物幾乎終身被限制在一個極其有限的環(huán)境范圍內生活，這種環(huán)境就成了實驗動物賴以生存的條件。動物實驗在實驗前和實驗中控制各種環(huán)境因素十分重要。甚至可以說沒有環(huán)境控制就沒有動物實驗。,genotype基因型 發(fā)育環(huán)境 developmental phenotype表現(xiàn)型 周圍環(huán)境 proximate dramatype 演出型,1959年Russell和Burch提出的 影響實驗結果的遺傳和環(huán)境因素,動物對實驗處理的反應可用以下公式表示： R = （A+B+C） D + E R：實驗動物的總反應 A：動物種的共同反應 B：品種品系特有的反應 C：個體反應（個體差異） D：環(huán)境影響 E：實驗誤差 環(huán)境因素與動物的總反應呈正相關，要盡量減少D的變化，排除實驗處理以外的影響。,二、實驗動物環(huán)境因素的分類 1、氣候因素：溫度、濕度、氣流、風速等； 2、理化因素：氧、二氧化碳、粉塵、臭味、噪音、照度、殺蟲劑、消毒劑、有害化學物質等；,3、居住因素：房屋、籠具、墊料等； 4、營養(yǎng)因素：飼料、水等； 5、生物因素： 同種生物因素：社會地位、勢力范圍、咬斗和飼養(yǎng)密度等 異種生物因素：微生物、人和其它動物的關系,環(huán)境對實驗動物質量和動物試驗結果的影響是多因素聯(lián)合作用的結果。多種因素是共存的。所以在論述實驗動物的環(huán)境時，應該按復合環(huán)境（environmental complex)狀態(tài)加以考慮。,三、各種環(huán)境因素對實驗動物質量和動物試驗結果的影響 1、溫度： 最適宜溫度20-25，溫差：3或4 溫度對動物的影響： 新陳代謝：低溫時新陳代謝增加，攝食增加 散熱：除靈長類，其他動物汗腺不發(fā)達或無汗腺，高溫時散熱困難，難以維持體溫恒定 臟器重量：負相關 生殖：高溫時雄性睪丸萎縮，精子活力下降；雌性動物性周期紊亂，泌乳下降 對動物實驗的反應性,不同溫度對藥物LD50的影響(mg/kg) - 藥物 15.5 26.7 - 苯異丙氨 197.0 90.0 鹽酸脫氧麻黃堿 111.0 33.2 麻黃堿 477.1 565.0,表4-1 不同環(huán)境溫度時戊巴比妥鈉（95mg/kg） 腹腔注射導致大鼠死亡率比較,實驗動物的溫度標準范圍：,2、濕度： 相對濕度， 實際水蒸氣分壓力 相對濕度（%） = - 100% 飽和水蒸氣分壓力 適宜的相對濕度是40%-70%。 高溫高濕導致機體蒸發(fā)散熱受阻。高濕利于微生物繁殖和傳播。 濕度過低可導致粉塵飛揚，而微生物主要附著在粉塵上，動物室內變態(tài)反應原的含量隨濕度的下降而上升。 低濕，散熱增加，產熱增加，攝食增加 低濕，大鼠環(huán)尾癥,3、氣流與風速 換氣次數(shù)，氣流速度，壓強梯度 氣流速度和散熱正相關，實驗動物體表面積與體重的比值較大，對氣流速度更敏感。 氣流速度過大或氣流直吹，動物體表散熱過大。氣流速度小，散熱慢。0.1-0.2m/s 換氣次數(shù)，潔凈程度越高，要求換氣次數(shù)越多。 屏障環(huán)境：10-20次/h 隔離環(huán)境： 20-50次/h. 壓強梯度：潔凈區(qū)高于污染區(qū) 合理組織氣流和風速可調節(jié)室內溫度和濕度，又可降低室內粉塵和有害氣體污染，控制傳染病的流行。,4、光照 工作照度150300lx 動物照度1520lx 明暗交替時間12/12或10/14h 照度對動物的生殖生理和行為活動有較大影響 強光長時間照射引起角膜退行性變化,5、噪聲 60dB以下 音域，人10002000Hz,小鼠10005000Hz。 引起小鼠聽力性痙攣。 對生殖影響較大，如豚鼠流產。 引起動物呼吸、心跳、血壓、腎上腺皮質激素等生理指標變化。,6、空氣潔凈狀況 氣體污染， 氨14mg/m3 有害氣體，氨、甲基硫醇、硫化氫等 顆粒污染，100級，10000級，100000級 美國宇航局標準，每立方英尺空氣中直徑0.5微米以上粒子的個數(shù)。 粉塵顆粒，是變應原，還是微生物的主要載體。,落下菌數(shù)，0（隔離環(huán)境），3（屏障環(huán)境），或30個/皿（普通環(huán)境） 在不飼養(yǎng)動物的狀態(tài)下每510m2放置1個直徑9cm的血瓊脂培養(yǎng)皿，暴露30min培養(yǎng)48h的菌落數(shù)。,7、生物因素 動物社會因素和動物飼養(yǎng)密度 微生物 其它動物 實驗人員,Male mice will fight when first co-mingled in a cage, and they need to be observed very closely during this time of establishing a social dominance hierarchy within the group. Weak and non-aggressive animals might be injured or killed if not removed from the cage.,8、居住因素 包括實驗動物室的建筑、飼養(yǎng)籠具、墊料、飲水器和給食器等。,動物試驗設施環(huán)境指標：以屏障系統(tǒng)小鼠為例 溫度：2025 換氣次數(shù)：1020 次/h 日溫差： 3 氣流速度：0.10.2 m/s 相對濕度：4070% 壓強梯度：2050 Pa 噪聲： 60dB 空氣潔凈度：10000級 氨濃度： 14 mg/m3 落下細菌數(shù)： 3個/皿 照度：（工作）150300 lx （動物）1520 lx 晝夜明暗交替時間：12/12或10/14 小時 密度（20g):面積0.01m2,高度0.15m,第二節(jié) 實驗動物設施,一、實驗動物設施 laboratory animal facility,LAF 是進行實驗動物飼養(yǎng)、保種維持、生產、實驗研究、試驗等設施的總稱。包括實驗動物繁育、生產設施和動物實驗設施。,二、實驗動物環(huán)境設施的分類 實驗動物設施根據(jù)對飼養(yǎng)動物的空氣凈化程度分為三類。 開放系統(tǒng)(open system) 屏障系統(tǒng)(barrier system) 隔離系統(tǒng)(isolation system),實驗動物中心屏障環(huán)境特點： 恒溫（2026）恒濕（4070） 足夠的換氣次數(shù)（1020次/小時）保證有害氣體濃度降低到最小 正向梯度壓差（2050)使屏障外污染源不能進入 萬級空氣潔凈度保證空氣潔凈 適合的動物照度(1520)和對時明暗交替（12h/12h)符合動物生活習性。 11樓IVC系統(tǒng)為動物提供更好的保護。,屏 障 系 統(tǒng),實驗動物墊料,屏 障 系 統(tǒng),IVC,Individually Ventilated Cages,IVC的特點,IVC(Individually Ventilated Cages)是獨立通風籠盒的簡稱.它的特點是具有一定的密閉性,同時讓經HEPA過濾器的潔凈空氣流入盒內,使盒內保持正壓,減少了可能的感染來源,適合于飼養(yǎng)SPF級動物,以及一些免疫缺陷動物,屏 障 系 統(tǒng),層流架,隔 離 系 統(tǒng),隔離器的基本構造示意圖,實驗動物設施的監(jiān)控,監(jiān)控內容 溫度 濕度 壓差 人員進出情況,環(huán)境級別和動物級別的對應關系 動物級別 環(huán)境級別(潔凈度，落下菌) 普通動物 開放系統(tǒng)(_, 30) 清潔動物 屏障系統(tǒng)(萬級，3) SPF動物 屏障系統(tǒng)(萬級，3) 無菌動物 或悉生動物 隔離系統(tǒng)(百級，0),三、特殊動物實驗設施 感染動物實驗設施 放射性同位素動物實驗設施(RI) 特殊化學物質動物實驗設施,1、感染動物設施 是指使用病原體對動物進行實驗感染的設施。此種設施除備有通常動物設施要求外，還必須具備防止由動物傳染人，動物相互間的交叉感染，動物向設施外感染的結構和功能。,此類設施設計的目的是防止生物性危險和有害因素向動物實驗設施和外界的污染。目前通常采用物理學隔離，主要是在氣密性結構內采用負壓通風，以達到防止氣溶膠擴散污染的目的。,NIH：P1，P2，P3，P4 美國疾病管理中心 ：BSL1，BSL2，BSL3，BSL4 我國2004.5.1頒布，10.1實施實驗室生物安全通用要求國家標準： 一級：對健康成年人已知無致病作用的微生物 二級：對人或環(huán)境具有中等潛在危害的微生物,三級：通過呼吸途徑使人傳染上嚴重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素，通常已有預防傳染的疫苗。艾滋病病毒的研究(血清學實驗除外)應在三級生物安全防護實驗室中進行。 四級：對人體具有高度的危險性，通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明，目前尚無有效的疫苗或治療方法的致病微生物及其毒素。以及上述情況類似的不明微生物，,第三節(jié) 屏障系統(tǒng)管理,一、人流路線,二、物流路線,三、消毒與滅菌 高壓鍋：121，0.11Mpa，30分鐘 132 ，0.21Mpa，15分鐘 傳遞窗：紫外線，表面消毒，30分鐘 渡槽：0.1%新潔爾滅浸泡4小時 Co60照射 2%過氧乙酸噴霧 高錳酸鉀、福爾馬林熏蒸,四、廢棄動物處理 深埋或焚燒,實驗動物中心可以提供的實驗條件： 10樓南：開放環(huán)境，飼養(yǎng)普通級猴 10樓北：屏障環(huán)境，飼養(yǎng)清潔級大、小鼠 11樓南：屏障環(huán)境，飼養(yǎng)SPF級小鼠，大鼠,引進動物進入清潔級屏障動物房,從外面引進的動物必須有與其適用范圍相符的實驗動物生產許可證,同時必須附帶動物的品系、性別、年齡等信息經實驗動物中心工作人員審查后方可準備進入動物房,動物運輸時必須有合格的包裝箱,清潔級及以上動物包裝箱必須以高效濾膜封閉窗口，包裝箱以膠帶封口，封口破損或濾膜破損者不得傳入屏障系統(tǒng)。,將檢查合格的動物包裝箱在外準備間以70酒精棉球或5%碘伏仔細擦拭表面,將包裝箱放入滅菌通道進行噴霧消毒或紫外線消毒,在內準備間打開滅菌通道的門在門口拆開包裝箱輕輕提起鼠尾根部，放入準備好的盒子中，蓋好蓋子動物包裝箱仍退回滅菌通道將剛裝了動物的籠盒放在架子上并填寫、懸掛卡片，加飼料，飲水從外準備間打開滅菌通道，取出動物包裝箱。,注意:,新引進動物應在單獨房間，單獨籠架飼養(yǎng)一段時間,待觀察健康無病后再移入其它房間 不得向屏障動物房內傳入不符合相應的實驗動物生產許可證的動物!,實驗用品和器具進出清潔級屏障動物房,用70%酒精或5 %碘伏仔細擦拭消毒物品表面紫外燈照射15min 或直接噴霧消毒 手術器械可經高壓消毒或經消毒液中浸泡后在紫外燈下照射15min傳入 小型儀器經滅菌通道噴霧消毒后傳入,IVC的使用要點,對IVC中的動物進行的一切工作均在動物超凈工作臺中進行 使用超凈工作臺前30分鐘用70%酒精噴霧工作站內表面，同時放入經表面消毒的各種滅菌物料和實驗用品，并打開紫外燈和風機 用70%酒精噴霧工作車、雙手手套和IVC的外表面，將籠盒移入工作臺后進行換窩，喂飼，喂水，實驗等工作,物品進出SPF動物實驗室,所有物品在經過進入屏障系統(tǒng)時的一次消毒后,在進入超凈工作臺時必須經過酒精噴霧或紫外線照射15min再次消毒。 實驗用品和器具在實驗結束后可經內準備間從傳遞窗或滅菌通道傳出，也可經緩沖間出屏障系統(tǒng),動物實驗廢棄物品的處理,墊料等廢棄物與動物籠盒一起從緩沖間出系統(tǒng) 注射器等尖銳物品套上套子后再放入垃圾桶,以防刺傷工作人員 屏障內無排水系統(tǒng),液體廢棄物請傳出系統(tǒng)后再處理 廢棄的動物包裝盒從滅菌通道出系統(tǒng) 口罩、手套、帽子、鞋套為一次性物品,用過后就應丟棄,滅菌工作服可放在一更,中心工作人員會對其進行處理,Ethical and Scientific Issues: Pain & Distress Stress has been defined as “the effect produced by external (i.e. physical or environmental) events or internal (i.e. physiologic or psychologic) factors, referred to as stressors, which induce an alteration in an animals biologic equilibrium NRC, 1992.” Not all stress is harmful and may actually be beneficial, such as pair or group housing animals. If the animal can adapt to the stress then it will return to a state of comfort.,The Three Rs: Replacement: Substitution of non-living material (i.e. tissue cultures) or methods (i.e. computer modeling) for animals, or substitution of a lower species, which might be less sensitive to pain and distress, for a higher species. For example using brain tissue slices in culture for studying neuro-epileptic agents. Reduction: Reductions in the numbers of animals used to obtain information as achieved by statistical analysis. Refinement: Decrease in the incidence or severity of pain and distress in those animals that are used. For example using inhalant anesthesia instead of injectable so that animals recover consciousness more rapidly.,