实验动物环境与设施

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第三节 实验动物设施
一、实验动物的环境设施要求
实验动物环境设施主要包括外环境和 内环境。外环境主要是指实验动物饲育和实 验场所外的周围环境，内环境主要是指实验 动物饲育和实验场所内的环境。内外环境因 素对实验动物有直接作用和间接作用。 实验动物设施的建设，必须满足环境控 制要求，这就要求相关设施必须经过验收， 试运转期间未出偏差，交付使用时已具备了 环境控制达标的能力。
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噪声环境下小鼠产出率与吃仔率（山内忠平，1985）
分类 产出率 吃仔率
阴道栓确认后 饲养在普通环境下 当天饲养在噪声环境下
10/10(100%)
0/10(0%)
3/5(60%)
1/3(33%)
4/6(67%)
孕18天后饲养在噪声环境下 6/6(100%)
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噪声对动物实验结果有很大影响。噪声刺 激会引起心跳、呼吸次数及血压增加，血糖值 出现明显变化。噪声能使小鼠发生白细胞数的 变动，免疫机能变化，大鼠出现高血压，心脏 肥大，电解质变化，肾上腺皮质酮分泌增加。 振动与噪声有关，过度振动会造成与噪声 相似的影响。引起小鼠消化、呼吸障碍，大鼠 摄食和消化道分泌功能障碍。剧烈振动可引起 肝糖原及肾上腺抗坏血酸量增加。
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• 实验动物设施的设计应全面布局，预计 发展趋势，明确建设的可行性。设施的 应用目的是指导设计的最基本指南，重 要的是饲养品种，微生物控制等级，动 物实验的种类和范围。 • 实验动物设施的设计应以国家实验动物 的相关标准为设计依据，确定微生物控 制级别，相应设施类型即可确定。要按 国家标准中相应规定，根据环境控制要 求、建筑要求、区划要求、按建筑规范 进行设计。
表现型 周围环境 演出型
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2、动物实验公式 R=(A+B+C) × D+E 式中：R－－实验动物的总反应 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
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• 3、行为和生理反应影响动物实验的结 果 ◎动物有适应环境变化并作出反应的能 力，这种能力可以是行为性的、生理性 的，或两者兼有。 ◎各种动物对环境的适应能力是不同的。
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光的波长对动物的影响 小鼠的自发行为在 蓝、绿、白色光下最低，而在红光与黑暗中 最高，雄鼠体重以蓝色和白色光照下最小。 大鼠在蓝色光下阴道开口比红色光下早3 天， 成熟时卵巢和子宫重量也大，但泌乳能力红 光组强。 光照强度对动物视网膜和角膜的影响 强光 照射可引起视网膜退行性变化，特别是白化 鼠。 光照对动物行为的影响 过强会导致雌性动 物做窝性差，出现吃仔现象及哺育不良。突 然的明暗变化可使动物燥动不安。
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环境因素的影响
• 空气洁净度 1、气体污染 除动物呼吸排出的二氧化碳外，主 要的污染物是动物粪便和尿等排泄物发酵 分解产生的恶臭物质，包括氨气、甲基硫 醇、硫化氢等。其中浓度最高的是氨气， 可刺激上呼吸道粘膜，引发上呼吸道炎症。
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• 动物室的空气中还有动物释放的性信 息素。性信息素对小鼠的繁殖有三个 方面的效应：Lee-Boot效应，指小鼠 群养时常发生假孕和发情周期混乱现 象；Whitten效应，雄性动物分泌的 性信息促使雌性动物的发情周期出现 有规律的现象；Bruce效应，怀孕初期 的雌性动物与交配对象以外的雄性接 近或同居时产生的中止妊娠反应。
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二、环境因素的分类
1、气候因素：温度、湿度、气流、风速等 2、物理、化学因素：氧、二氧化碳、粉尘、 臭味、噪音、照明、杀虫剂、消毒剂、有害化学 物质等 3、居住因素：房屋、饲养笼具、垫料、给食 器、供水器等 4、营养因素：饲料、水 5、生物因素： 同种生物因素：社会地位、势力范围等 异种生物因素：微生物、人、其他动物
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三、环境因素的影响
• 温度
对实验动物的影响主要表现在生殖、泌乳、 机体抵抗力、生长、形态、新陈代谢和实验反应性等 方面 1、生殖 一定时间内的高温，可影响雄性动物精子的 生成。雌性动物性周期紊乱，受精率下降，产仔数减 少，死胎率增加。低温时，雌性动物性周期推迟，繁 殖能力下降。 2、生长 高温使胎儿初生重下降，生长发育受阻，离 乳率和成活率降低。低温也不利于幼仔成活，或增重 缓慢。 3、形态、结构 环境温度可影响动物形态。动物的脏 器重量与环境温度存在负相关。低温环境下繁殖饲养 的小鼠尾长明显缩短。
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环境因素的影响
• 光照
光照周期对动物的生殖、生理行为有重要 影响。每天光照时间的长短影响到很多哺乳类 动物和鸟类生殖腺的成熟与性周期，持续黑暗 可抑制大鼠生殖过程，减少卵巢和子宫重量。 持续光照可过度兴奋生殖系统，产生连续发情 现象，大、小鼠出现永久性阴道角化，还可影 响雄性动物的精子生成。 利用人工光照，可以调节动物的生殖过程。
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屏 障 环 境 动 物 饲 养 室
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隔离环境：
隔离环境采用无菌隔离器以保证无菌 或无外来污染 。隔离器内的一切均是无 菌的。空气经超高效过滤后进入(洁净度 100级)。所有物品经灭菌后，由传递仓 进入。动物来自无菌或其哺育的剖腹产 后代。人不能直接接触动物，所有操作 通过附着于隔离器上的橡胶手套进行。 适用于饲育无菌动物、悉生动物或 SPF动物。
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屏障环境：
是一个封闭的、用来饲育SPF级 实验动物或进行SPF级动物实验的场 所。所有物品的进入必须通过消毒和 灭菌处理；空气洁净度10000级，并 利用空调送风系统形成静压梯度；严 格控制人员的进出。人员、空气、物 品、动物在屏障内单向流动，工作时 应穿灭菌隔离服、戴消毒手套。
35000 粒／M3＜大于等于0.5mm的尘粒数≤350000 粒／M3 300粒／M3＜大于等于５mm的尘粒数≤3000粒／M3
40~70
10~20 0.1~0.2 20-50 10000 3 14 60 150~300 100-200//15-20 100-150 100 20~50
明暗交替时间 h
12/12
10/14
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设施的环境指标（动物实验设施）
项 目 普通环境 16~26 4 40~70 屏障环境 20~25 3 隔离环境 温度 日温差<= 相对湿度(%)
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• 屏障环境是一个高耗能建筑，其电能及 其他运转消耗会占总运转成本的60%以 上，可见节能设计是将来设施运转能否 进行的主要问题，在保障达到使用目的 的前提下，尽可能采取节能设计。 • 屏障环境动物设施区域应划分明确，布 局紧凑，方便运行，注意对特殊功能单 元的物理隔离和有机联系，主要功能区 动物饲育和实验单元在总面积中所占比 例尽可能大。
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二、实验动物设施分类
按功能分为： 生产型设施：繁育生产设施 使用型设施：动物实验设施 感染性动物实验设施通常的防护主要 靠物理学隔离原理，采用负压通风达到 防止有害气溶胶扩散的目的。 按微生物控制程度分类 ： 开放环境、屏障环境、隔离环境 开放环境：满足基本环境要求，不能 完全控制传染因子，适用于饲育大动物 和教学用的一般动物。
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第二节 实验动物环境要求与标准
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设施的环境指标(饲养设施）
项 目 普通环境 16~28 屏障环境 20~26 4 隔离环境 温度 日温差<=
相对湿度(%)
换气次数(次/h) 气流速度(m/s) 压强梯度Pa 空气洁净度 落下菌数(个/皿)<= 氨浓度(mg/m3) 噪声(dB)<= 工作照度Lux 动物照度Lux 30 8~10
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环境因素的影响
• 气流与风速
1、静压差与气流 动物设施内各区域的静压 状况，决定了气流方向。一般要求，室内压力 >室外压力，空气单向流动，不同设施要求不 同。 2、风速对动物的影响 气流的大小与体热的 发散有关。实验动物单位体重与体表面积比值 较大，对气流速度的增加更加敏感。气流速度 过小，空气流通不良，动物缺氧，室内臭气充 斥，散热困难，会造成不适感，甚至发生疾病 和窒息死亡。
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实验动物设施基本要求
• 设施应选建在远离疫区和公害污染的地区， 有便利和充足的后勤供应（水、电、给排 水系统，交通运输等）。 • 设施建设应坚固、耐用、经济，有防虫、 鼠等野生动物的能力，施工和建筑材料要 严格符合设计要求，最好预留可扩大的余 地。 • 设施最好为独立结构，具有各种完整的相 应职能区域，做到区域隔离以便满足对各 种不同动物品种、品系饲养和保证动物质 量的需要。
换气次数(次/h)
气流速度(m/s) 压强梯度Pa
8~10
10~20
0.1~0.2
20~50
-
20-50
100-150
空气洁净度
落下菌数(个/皿)<= 氨浓度(mg/m3)
30
10000
3 14
100
噪声(dB)<=
工作照度Lux 动物照度Lux 明暗交替时间 h
60
150~300 100-200//15-20 12/12 10/14来自9环境因素的影响
• 湿度 温度分饱和湿度、绝对湿度和相对湿
度，实验动物设施的湿度指标是用相对湿度来 恒量的。 1、高湿：空气湿度的大小对动物的散热率有 显著影响，潮湿空气不利于动物散热，尤其在 高温高湿的环境下。 高湿时，氨易溶于水，微生物易于繁殖， 且饲料、垫料等易霉变。 大小鼠过敏性休克的死亡率随湿度增高而 明显增加。
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4、行为和生理 温度变化可使动物的姿势、 摄食量与饮水量、母性行为、心跳、呼吸、 新陈代谢等出现相应改变。 5、对动物的健康和微生物感染的影响 温度 过高或过低都能导致机体抵抗力降低，易患 病。 6、对动物实验结果的影响 环境温度不同， 常使同种动物实验出现不同的结果。用动物 实验来研究化学物质的毒性反应时，环境温 度不同，动物对毒性反应的LD50不同，其急 性毒性反应曲线也不一样（见图3-3）。 在动物麻醉时，相同剂量时，低温时动 物死亡率较高。