现代科技综述知识文库：无菌动物和悉生动物

1、现代科技综述系列无菌动物和悉生动物科技是人类区别于动物的重要文明之一，是人类对自然规律研究和利用的学科。本文提供对科技基本概念“无菌动物和悉生动物”的解读，以供大家了解。无菌动物和悉生动物随着医学生物技术的不断发展，在揭露生物奥秘和探索未知疾病病原学的研究中，需要大量地使用实验动物，而它们多数均在通常开放的条件下饲养，外观看似健康，实际上有潜在的微生物在动物体内存在，在实验研究工作中会干扰实验结果；为此，要取得精确的实验研究结果，就需要不带有或少带有微生物的实验动物，供科学研究，其中使用比较多的是无特定病原动物(specific pathogem animal简称SPF动物)。而供做比较尖端的

2、、要求水平高的科研实验结果，使实验结果不被外来因素干扰，重复性好，精确度高，则需用无菌动物(gnotophoric animal简称GF动物)，及悉生动物(简称Gn animal)。无菌动物泛指动物体内不带有微生物的动物，其中包括细菌、现有病毒学检测技术检测到的病毒机体内外寄生虫。无菌动物中的“无”实际上是相对而言，并非绝对的。由于普通动物体内的内脏器官、血液等，在通常情况下相应是无菌的，其母畜在妊娠期间，胎儿在子宫内生长发育时，胎盘是它的过滤微生物的屏障，可以排除微生物对胎儿的侵袭；因此，当胎儿足月成熟时，即将分娩，则可在无菌条件下进行人工剖腹产手术，摘除母畜的子宫，放在无菌解剖隔离器(is

3、dater)内打开子宫，取出胎儿，送入另一无菌隔离器内，用人工哺乳饲养，或依赖已经培育成功的无菌保姆母畜带乳，可培育成无菌动物。无菌隔离器内凡与动物有关饲养的饲料、饮水、垫料、笼具等一切用品均应采用高压蒸气灭菌，或用放射线射线灭菌后方可使用。饲养工作人员均应经过严格培训，具有一定的无菌操作技术，方可上岗进行无菌的严格的管理工作，否则，会带来微生物的污染，造成损失。悉生动物系来自无菌动物，在人为条件下给无菌动物接种，叫悉生动物。它和无菌动物相同，必须在无菌隔离器内饲养，严格地无菌饲养管理，以免带来交叉感染。接种一种菌的，叫单菌的(monoxenic)悉生动物；两种菌的，叫双菌的(dixenic)

4、悉生动物；3种菌的叫3菌的(Rtrixenic)悉生动物；多种菌叫多菌的(Polyxenic)悉生动物。无菌动物的研究最早始于19世纪后期，距今已100多年；一些科学家最初先从植物能否在无菌情况下生长，进行了研究。其后，巴斯德(Pasteur)对无菌动物进行过研究，他判定如果动物体内缺少细菌，是难以存活的。而有的科学家则提出了相反的意见，争论不休。这时，鲁导尔等(Lutull etal)于1897年对无菌豚鼠进行了饲养研究，而存活期十分短暂；但打破了巴期德氏的结论，为无菌动物研究奠定基石。20世纪初期，由于医学生物学家发现了维生素丙(DC)，而豚鼠体内又不能合成DC，它对于豚鼠是不可缺少的，因

5、而，对豚鼠在无菌情况下存活的研究，取得较大进展，柯亨弟(Cohendy et al)等在研究中，使无菌豚鼠存活了1619d。后来，茹尼尔斯等(Reyniers et al)在已经有了维生素A、B、C、D等发现的基础上，对无菌豚鼠的研究获得更大进展；他们饲养在无菌条件下的豚鼠存活了两月左右；最后，美国NotreDage大学的菲利普斯等(Philips)在研制出满意的豚鼠饲料配方后，在饲养无菌豚鼠上，不但能够存活，而且开始繁殖。为什么科学家先集中力量从无菌豚鼠的饲养进行研究?这是因为豚鼠的妊娠期长(6972d)，仔鼠出生时，身体已被毛，睁眼，长出细齿，在母鼠哺乳1周左右后，即可开始采食，这是有利于

6、人工哺乳成活的有利因素。而家兔、小鼠等实验动物则不相同，妊娠期短，仔鼠出生后，身体裸露，眼、耳孔均未打开，人工哺乳存活较难。实验无菌大鼠最早于1943年由茹尼尔斯(Reyniers)等开始研究，直到1948年戛斯他伏桑(Gustafsson)培育成功；其后，普利桑慈(Plesants)于1959年亦相继培育成功。并于同年培育成功无菌小鼠。鲁可克(Luckey)于1963年培育出无菌家兔。至于无菌狗、猫、猪、羊、猴等均在20世纪中期培育成功。美国于1948年在Lobund饲养小组努力研究下，成功地饲养出无菌鸡，并育成成鸡，产卵，孵化出雏鸡。目前，世界上除美国、日本外，英、法、德、意、匈、澳大利亚

7、、比利时、独联体等国家也相继建立起包括无菌动物在内的实验动物中心，实验动物研究工作取得很大进展。中国实验动物研究工作起步较晚，但在广大科技工作者和饲养人员共同努力下，从1979年开始有了飞速地进展，目前上海生物制品研究所、中国医学科学院实验动物研究所相继于1983年后，研究培育成功无菌豚鼠和无菌家兔，他们还开展了无菌裸鼠的饲养研究，填补了实验动物学的空白做出了努力。无菌动物由于长期在严密的控制下在无菌隔离器内饲养，它与普通开放条件下的普通实验动物比较，在形态学和生理学方面都有了很大的改变，比如无菌家兔、无菌豚鼠的消化道，特别是盲肠比普通动物要大56倍；肝脏重量减轻，网状内皮系统中脾脏缩小，网状

8、内皮细胞功能降低，因此对微生物特别敏感。无菌鸡较普通鸡生长发育好，而无菌家兔和豚鼠则较普通家兔、豚鼠生长缓慢一些。一般无菌动物的寿命均比普通动物长。总之，无菌动物与普通动物在形态学、生理上的差别十分明显，这也是与它们各自的生活条件的改变有关的。对于无菌动物的饲养条件，科学工作者最早采用的是玻璃、木材、铁和不锈钢等材料制做无菌隔离器的主体部分；用高压蒸气消毒灭菌，由于制做繁杂、笨重、费资昂贵，操作十分复杂困难，很难推广。随着科学技术发展，1957年美国PCTrxler在印第安州圣母大学Lobund研究室制造出用塑料薄膜的无菌隔离器主体部分，它是由无毒的聚氯乙烯原料制成，其余部分有耐酸硷的橡胶手套

9、等，这种隔离器具有质地轻便、操作方便，透明易观察内部动物等的优点，同时最大的优点是其价格较之以上的材料便宜了许多，而且随着不断改进，使用了过氧乙酸消毒剂的使用，对于推动饲养无菌动物的研究工作起了巨大的作用。可以说是一场技术革新的革命。当然目前已有更多的材料如纤维、玻璃钢、硬质有机玻璃等亦可制做无菌隔离器，饲养无菌鸡和其他实验动物。无菌动物由于不带有微生物，它的用途十分广泛，它在研究微生物的拮抗作用，对某些致病病因的探讨，研究病毒的生物学特性等结果十分准确可靠；在免疫学方面的研究，当机体受感染后，对机体感染和免疫系统之间关系的探讨；此外，在放射医学研究、营养代谢的研究、老年病、毒理学的研究，以及

10、在宇宙航天研究中均能派上用场。1962年美国格拉斯哥医院格瑞斯特(Grist)在30年前(1962)在非近交系中偶然发现的裸鼠(无毛小鼠，)培育成功，它在免疫学研究、肿瘤移植等研究上用途十分广泛，四年之后弗兰拉根(Flanagan)又证明其染色体上有一种无毛基因；之后，潘梯路易斯(Pantelouris)于1963年又发现裸鼠没有胸腺，缺少T细胞。目前这种裸鼠与别的品系小鼠交培育成许多带有裸鼠基因的小鼠，成为远交系裸鼠，已为广大医学生物工作者大量研究用，这种裸鼠亦需在无菌条件下饲养，虽属突变系小鼠，也可归纳为无菌动物的范畴。去年，在美国Jackson研究所召开的国际免疫缺损小鼠研讨会，曾多次提

11、到一种scid小鼠，它虽有毛，但缺少T、B、K细胞，而且胸腺萎缩，是一种联合免疫缺损的小鼠，它亦需在无菌条件下饲养，是免疫学和肿瘤移植研究较之裸鼠更好的动物模型。悉生动物由于来源于无菌动物，它在人工接种单菌、双菌或多种菌后，因此含有对单菌、双菌或多种菌的抗体。因此，在生物医学研究中被认为较之无菌动物更易于维持饲养的动物，但在生物医学研究中用途较广泛。用悉生动物研究可观察到微生物与微生物之间，及其与机体互相间的关系，和菌群失调现象。还有，某些悉生动物给予物理、化学等及其他致病因子时，则可观察到机体、微生物和致病因子三者间相互作用的关系。1879年曾召开过第17届国际悉生动物研讨会，交流各国在利用

12、悉生动物在医学生物、免疫学研究的成果。【参考文献】： 1 钟品仁，等哺乳类实验动物北京：人民卫生出版社，1983 2 施新猷医用实验动物学西安：陕西科技出版社，1989 3 前岛一淑实验动物的无菌技术北京：人民卫生出版社，1983 4 景绍亮，等无菌豚鼠饲育方法及其特征和应用的研究中国医学科学院实验动物研究所，1988年学报 5 王荫槐，等无菌兔的培育和研究中国医学科学院实验动物研究所，1988年学报 6 朱美芬，等无菌动物细菌学监测问题的探讨上海实验动物科学，1986，6(1)：3031 7 朱美芬，等无菌小鼠细菌学监测方法及其结果上海实验动物科学，1986，6(1)：7274 8 王德斌，等无菌动物和无特定病动物简价上海实验动物科学，1983，3(2)：119121 9 张周，等应用空气层流室繁育裸鼠上海实验动物科学，1990，10(1) 10 Ediper，et al裸体小鼠的繁殖和大量生产(1)、(2)上海实验动物科学，1981，