实验动物学：第二章 实验动物的环境与设施

1、1,第二章 实验动物的环境与设施,本章内容：实验动物环境的基本概念 影响实验动物环境的因素； 熟悉各类实验动物设施特征,2,第一节 实验动物环境,一、实验动物环境 二、实验动物环境监控的意义 三、影响实验动物环境的因素,3,一、实验动物环境,1 定义 2 实验动物环境 3 大环境和小环境,4,1 定义,“环境”广义指生物体以外的客观一定事物，是生物赖以生存的外部条件。,5,实验动物环境,指将动物饲育在人为的有限空间，并按科研要求，按人们意志控制动物生长、繁殖、实验的一个人工的特定场所。 实验动物设施:指界定实验动物的生存空间维持其需要的建筑物和设备等 .,6,3 实验动物外环境和内环境,指实验

2、动物和动物实验设施以外的环境,其质量高低可影响内环境. 指按照科研要求和人们的意愿,将实验动物的生长、繁殖或活动限定在某种特定的人工场所内. 内环境又分大环境和小环境.,7,4 大环境和小环境,直接包围动物体的饲育室和饲养盒内的环境称为小环境。 饲养间内乃至饲养场内的环境称为大环境。 大环境小环境间接影响实验动物。,8,二、实验动物环境监控的意义,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的结果 3 保障人们身体健康, 不受危害因素的伤害,9,三、环境因素对动物试验结果,Genotype （种属、品系和性别等等） Developmental environment Phenot

3、ype （如：各种蛋白质、动物的形态特征等） Proximate environment Dramatype （如：各种状态、肤色深浅、体重差异等） Exp.result 实验处理,10,动物对实验处理的反应,R=（A+B+C）* D+E R 动物对实验处理的反应 A 动物种类对实验的共同反应（基因型） B 动物特有的反应（基因型） C 个体差异（表现型） D 环境的影响（主要地位） E 实验误差（人为误差和抽样误差）,11,第二节 影响实验动物环境的因素,一、概述 二、温度 三、湿度 四、气流、通风、换气和空气过滤 五、照明 六、噪音 七、有害气体 八、粉尘,12,一、概述,实验动物环境因素

4、分类 环境对动物的影响特点,13, 实验动物环境因素,物理因素 温度、湿度、气流、风速、光照、辐射、笼具、垫料等。 化学因素 饲料、饮水、有害气体、粉尘、消毒剂等 生物因素 微生物、寄生虫和动物遗传、突变等,14,环境因素,15,环境对动物的影响特点,综合影响 作用的条件 品系和个体差异,16,（1） 综合影响,环境对实验动物的影响，不可能是单一因素的影响，而是多种因素综合作用，如：气温、气湿、气流等因素均可影响到动物的体温调节。所以在评价一个饲养室的环境条件时，应将各种因素综合加以考虑。,17,（2）作用的条件,环境对实验动物的影响，不一定很快表现出来，必须具备一定的条件，才能对动物产生一定

5、的影响： 接触机会（接触的季节、动物的生理状态、抗病力等） 接触形式（传播途径） 接触时间（持续时间） 接触强度（传染范围、传染力）,18,（3） 品系和个体差异,与实验动物本身的特性，个体差异、不同的品系、年龄及不同的级别等，也有很大关系。,19,3环境控制研究,设施的研究 环境监测 特殊环境研究,20,3.1 设施的研究,动物场的设计、布局、结构、选址、各部分的面积等。 设施的研究，包括过滤器、空调、制冷、通风、隔离器、笼具等。 建材滤材的改进、隔离器材料、过滤器材料等。 其它研究，如热学和通风方面的分析、饲养室内气流的调控等。,21,太行山猕猴养殖场,22,动物实验布局,23,活动式动物

6、饲养室,24,无菌工作间,25,3.2 环境监测,环境监测的标准研究，如空气的洁净度、通风换气、水质标准、照度标准等。 环境因子监测方法，如噪音、照明度、气流、粉尘和细菌监测等。 监测仪器的研究，照度计、温度计、湿度计、声级计等。,26,例如 光照标准,日本：距地面85cm，150-300lx 美国：807-1345 lm/m2 ;1080-1620lx 中国：非操作时间：20-100lx； 操作时间： 350-400lx,27,日本环境噪声标准（人）,28,3.3 特殊环境研究,GF环境、SPFA环境、热休克环境、失重环境、致病环境、人工模拟航天环境等。,29,二、温度,大多数实验动物属于恒

7、温动物，只有少数如黄鼠和旱獭(ta)，属于冬眠动物。动物的体温也随之逐渐降低，机体的呼吸、心跳和代谢也明显减低，动物处在不吃不喝的半睡眠状态，只靠体内的脂肪维持动物的最低生理功能，以此度过冬天。 气温条件对动物能量代谢影响很大，气温越低，恒温动物消耗能量越大，呈反比关系。,30,1 影响生长发育和繁殖,温度影响兔子耳朵的生长，甚至影响动物内脏和内分泌腺的发育。例如:动物在低温环境下发育延迟，生长速度也放慢，而高温环境使大鼠尾巴长得更长 持久性低温常导致动物性周期延长，摄食量，抵抗力。例如，在低温环境下，小鼠的性周期出现迟缓，在21条件下，一年能繁殖3个世代，如果-3时，一年只能繁殖2个世代。

8、出现双侧睾丸萎缩，以至失去繁殖力。,31,雪兔,家兔,32,2影响代谢,高温: 可使泌乳大鼠的体温，食量，产乳量。 低温: LA代谢增加, 食量，呼吸加快心率加快.,33,影响健康和抗感染力,恒温动物依赖本身的产热、散热能力，维持体温的稳定和平衡。其允许变动的幅度是很小的，人类一般为0.50C，动物一般为30C。 环境温度的变化是很大的，有时甚至是很剧烈的。实验动物的极限温度范围大致为40-300C之间。,34,Allens rule,有些动物在长期的进化过程中所形成的对低温环境的一种身体结构上的适应。 如：冬季（-150C）在户外繁育的幼兔耳短，而在室内（200C）繁育的幼兔耳长。 喜马拉雅

9、兔在200C时在耳、尾、鼻和四肢的尖端生长白毛，100C时长黑毛，这是由于一种酶在正常体温时使黑色素失去作用。,35,4 应激反应,温度变化可使动物产生应激反应 通过释放ACTH来调节代谢,使动物适应应激刺激 长期处于过高或过低温度环境,动物脏器可发生实质性改变,36,5 环境温度对试验结果的影响,不同温度时药物的LD50 温度对药物实验的影响 温度标准,37,5-1 不同温度时药物的LD50,38,表注,麻黄碱在常温下LD50为565.5，在低温下为477；常温下LD50高，说明药物的毒性小，而在低温下毒性大。 结果提示，即使实验条件完全相同，温度不同，实验结果完全不同。有时高温时毒性大，有

10、时低温时毒性大。,39,5-2 温度对药物实验的影响,40,5-3 温度标准,目前在国际标准并不完全一致，有的是设计指标值，有的是修正推荐值，有的是容许界限值，现将有关资料引用如下。,41,各种实验动物的温度基准值,ASHRAE：美国保暖、冷却和空调工程师学会；ILAR：LA资源研究所；GV-SILAS：GV-LA学会； MRC医学研究委员会,42,三、湿度,1 定义 2 湿度对LA的影响 3 湿度标准,43,1 定义,指大气中的水分含量，一般用g/m3表示； 绝对湿度：每立方米空气中实际含水量； 相对湿度：空气中实际含水量占同等温度下饱和含水量的百分比； 饱和含水量与温度的关系，00C时5g

11、；100C时9.5g；200C时17g；,44,2 湿度对LA的影响,湿度较大（70%)，人类和环境中营伴生活的温血动物会感到体表蒸发不爽。在高湿度的动物室内，带菌尘粒可大大减少，对呼吸道具有保护作用，可减少和减轻肺炎发生。相对而言，动物室内的垫料和粪便中，细菌和微生物易于繁殖。容易传播疾病。,45,湿度对LA的影响,湿度在8590时，实验室空气中的细菌数与氨浓度也明显增加，容易引起动物的呼吸系统疾病。特别是仙台病毒感染的发病率有明显增加。 湿度较低（40）以下时，大鼠可发生尾部的环状坏死症（ring tail）。一般认为这是由于低湿条件下，随着尾部水分的散发，尾血管缩小而引起血循环障碍所致。

12、,46,3 湿度标准,47,四 气流和风速,气流：是指实验动物设施内空气的流动。 包括方式、方向、变化等。 风速：是指实验动物设施内气流的速度。,48,1 气流组织,目的：要求气流分布均匀，保持新鲜，避免直吹动物。 原则：在动物室内，防止气流受阻形成滞流、涡流、逆流等。造成粉尘、细菌、臭气积聚而不易散发，降低室内的洁净度。 分布：采用顶送侧排的非平行层流式，俗称乱流方式。 特点：室内各点风速不同，即使在同一点上风速和风向也不同，靠它来不断混合或稀释室内的非洁净空气。,49,1-1 顶送侧排气流分布,Animal Breeding Room Air Conditioning System,A,B

13、,C,D,50,图注,空气沿A板上的小孔进入室内， 可防止直吹动物和形成涡流； 设置调节孔B，可调节各层次个风量； 笼具前板上有门C，上面有多个小孔可使洁净的空气均 匀的进入笼内，防止空气倒流； 笼具上方设置了风向调节板D，可引导空气进入笼底。 不形成死角。,51,1-2 独立通气笼具,52,1-3 顶送侧排气流分布,53,2 气流速度,气流速度主要影响到动物的散热。小鼠，当风速12 m/s时，体温。 一般气流速度控制在0.100.20 m/s。 0.20m/s易产生气流附壁现象；0.10m/s 气流过慢，不利于空气交换。,54,2.1 通风换气,通风换气是为了给动物提供新鲜空气，参数包括换气

14、量和换气次数， 换气次数过频，动物体能消耗过多，热量损失增加，BMR，例如 100次/hr，动物虽未受到明显的感染，但幼子不能存活或发育不良。若变为35次/hr，测试结果立即好转。,55,2.2 各种LA的空气需要量,56,五、照明,1 光照参数 2 影响视力 3 影响生理和生殖 4 光照标准,57,1 光照参数,参数: 照度、波长和照明时间。 人可见光电磁波谱为，波长750350nm,频率410148.51014Hz。 照度的单位为勒克斯（lx）或流明（lm）,58,光谱各部分的颜色与波长的关系,59,2 影响视力,动物眼视网膜表层，分布有感觉弱光的视杆细胞和感觉昼光与颜色的视锥细胞。 一般

15、鸟类的视锥细胞占优势，因而出现夜盲眼。 啮齿动物是视杆细胞占优势，成为夜视动物。但是啮齿动物容易受强光损害，辨别颜色的能力较差，特别对红色无辨别能力。,60,金雕,61,啮齿动物,62,视杆细胞和视锥细胞,63,色盲检查01,64,色盲检查02,65,色盲检查03,66,影响视力,大鼠在2000lx，连续光照条件数小时会出现视网膜障碍，弱光60lx，持续13周，也会出现视网膜病变,67,3 对生殖的影响,长期连续的光照条件在大鼠和小鼠可发生持久性阴道角化，卵巢中形成多数达到排卵前期的滤泡，而无黄体形成。持续黑暗条件，大鼠生殖生理就会受到抑制，卵巢、子宫的重量会下降； 不同性别的动物对光照的敏感性也有差别，一般都是雌性大于雄性。 在其它条件不变的情况下，维持恒定的光照条件，可使大多数动物生殖生理发生季节性变化完全消失；,68,照明时间对实验动物的影响,以12h照明和12h黑暗，大鼠