实验动物学课件

1、实验动物学绪论1实验动物的定义：实验动物是指经人工培育的、遗传背景清楚、对其携带微生物和寄生虫实行控制、用于科学实验、教学、检定及药品、生物制品生产的动物。 2实验动物科学：实验动物学是研究实验动物及其应用的科学实验动物学是以生物学、动物科学、 动物医学、医学、药理学、毒理学等学科为基础，综合发展而形成的一门覆盖面极广的边缘学科。l 目前大动物模型存在一定的缺陷： 1、与人存在着一定种属差异，不能完全模拟病原体在人体内的 感染模式 2、价格昂贵, 饲养或维持费用高 3、数量少/无法用于大规模筛选 4、存在一定的 伦理问题结论：人源化小鼠是理想的实验动物模型之一3人源化的小鼠模型：即对免疫缺陷小

2、鼠品系进行人源细胞移植，在小鼠体内重建人的细胞和组织，包括（1）hu-BLT 人源化免疫系统小鼠模型（2） Alb-uPA人源化肝脏系统小鼠模型 人源化小鼠模型能够模拟 病原体在人体内的感染、 复制、病理变化及免疫应答 繁殖迅速，饲养费用低， 饲养技术与饲养空间要求低 动物实验操作简单l 动物伦理学发展的原因: 人类道德进步及文明程度提高，呼吁善待实验动物l 人为原因造成野生动物等的快速灭绝，引起人们忧虑，激发人们探究人在自然中的位置、动物的角色，人与动物之间的关系等问题l 虐待动物现象随处可见，引发反对虐待动物的动物福利和动物权利运动，而动物福利与动物权利运动需加以理论指导4实验动物伦理：是

3、人与实验动物关系的伦理信念、道德态度和行为规范。主要体现在尊重实验动物的价值和权利。l Reduction(减少)l Replacement(替代)l Refinement(优化)5实验动物福利：实验动物的一种康乐状态。在此状态下，其基本需求得到满足，而痛苦被减至最小。6实验动物五项基本福利：（1）提供适当的清洁饮水和食物，使动物不受饥渴之苦（2）提供适当的栖息场所，能舒适地休息和睡眠，使动物不受困顿不适之苦（3）预防疾病和给患病动物及时诊治，使动物不受疼痛、伤病之苦（4）保证拥有良好的条件和处置（包括安乐死），使动物不受恐惧和精神上的痛苦（5）提供足够的空间、适当的设施以及与同类动物伙伴在一

4、起，使动物能够自由表达正常的习性 实验动物遗传特点及质量控制1实验动物按遗传特点分类：近交系(Inbred Strain )，封闭群(Closed Colony or Outbred Stock )，杂交群(Hybrids)2近交系 ( inbred strain) 定义：经连续20代以上的全同胞兄妹交配或亲子交配，近交系数(inbreeding coefficient)达到99%，品系内所有个体都可追溯到第20代或以后代数的一对共同祖先。 近交系数：群体中某个体通过遗传携带两个同源等位基因的概率。命名：一般以大写英文字母或大写英文字母加阿拉伯数字命名。 BALB ,DBA,TA1, C3H等

5、。一些历史较长，已经广泛使用并获得认可的品系除外，如129等。3亚系（Substrain)定义:由同一个近交系分离出来的有不同特性的分支，这些分支间有遗传差异，称为该品系的亚系。亚系（Substrain）的形成： 在兄妹交配20-40代时形成的分支；主要原因是残留杂合（Residual heterozygosity）；某分支与其它分支分开繁殖超过100代。主要原因是突变；发现一个分支与其它分支的差异。原因为残留杂合、突变或遗传污染（Genetic contamination）。 命名: 在品系名称后加一道斜线（/），斜线后标明亚系的符号，亚系的符号可以是以下三种：a)  数字，如DB

6、A/1、DBA/2等。   b)  培育或产生亚系 单位或人的缩写英文名称，第一个字母用大写，以后的字母用小写。c)  当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。如：C57BL/6J，C57BL/10J分别表示由Jackson保持的C57BL近交系的两个亚系。   d)  作为以上命名方法的例外情况是一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示，如BALB/c、C57BR/cd等。 4近交系的主要特征：（1）、基因位点的纯合性（2）、遗传组成的

7、同源性（3）、表型的一致性（4）、长期遗传的稳定性（5）、遗传特征的可分辨性（6）、背景资料的完整性5近交系名称中常见的缩写符号f (foster nursing): 代乳o (ovary): 卵巢移植p: 表示移植的胚胎经过冷冻处理e (egg): 受精卵转输BR: Barrier Reared 隔离饲养法CRL: Charles River LaboratoriesCRJ: Charles River Japan6近交系命名实例：DBA/1fC57BL/6J DBA: 小鼠品系名 1 ：亚系名 f ：表示代乳 C57BL: 代乳母鼠品系名称 6：亚系名 J：亚系名7特殊近交系：（1）重组近

8、交系定义：由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系.命名：由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X命名。（2）重组同类系定义 ：由两个近交系杂交后，子代与两个亲代中的一个进行数次回交（通常回交2次）而育成的近交系。命名：两个亲代近交系的缩写名称中间加小写英文字母c（3）同源突变系定义：两个近交系，除了一个指明位点等位基因不同外，其它遗传基因全部相同的品系。命名：由发生突变的近交系名称后加突变基因符号（用英文斜体印刷体），二者之间以连接号分开，如：DBA/Ha-D。 （4）同源导入系定义：通过杂交、互交（Cross-intercross）或回交等方式将一个基因导入到近交系中

9、，由此形成的一个新的近交系与原来的近交系只在一个很小的染色体片段上的基因不同，也称同类系。 命名：由以下三部分组成： a.接受导入近交系缩写名称； b.提供导入基因的近交系缩写名称并与a之间用英文句号分开； c.导入基因符号（英文斜体），与b之间用连字符分开。如：B10.129-H-12b, 表示该同类系背景为C57BL/10,导入基因为H-12b,基因提供者为129。8封闭群定义：亲交配方式进行繁殖生产的实验动物种群,在不从外部引入新个体的条件下,至少连续繁殖4代以上,称为一个封闭群,或叫远交群。命名方法：封闭群由2-4个大写英文字母命名,种群名称前标明保持者的英文缩写名称,第一个字母须大写

10、,后面字母小写,一般不超过4个字母。保持者名称与种群名称之间用冒号分开。9封闭群动物的特点：（1） 成具有很高的杂合性（2） 具有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成（3） 具有较强的繁殖力、生活力和抵抗力10杂交群定义： 杂交群：由不同品系或种群之间杂交产生的后代。 杂交一代动物（F1代)：两个不同近交系杂交所生的第一代动物。命名：雌性亲代名称在前，雄性亲代名称居后，二者之间以大写英文字母“X”相连表示杂交。将以上部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数（如F1、F2等）。例如：（C57BL/6XDBA/2）F1 = B6D2F1 11选择近交系动物繁殖方法的原则是保持近交系动物的同基因性及其基

11、因纯合性。 近交系动物的繁殖可分为基础群（foundation stock）、血缘扩大群（pedigree expansion stock）生产群选择封闭群动物繁殖方法的原则是尽量保持封闭群的动物的基因异质性及多态性遗传监测的目的是为了证实各品系应具有的遗传特性，以及是否发生遗传突变和遗传污染等，以确保被监测的样品符合该品系的要求。毛色基因测试法 生化标记基因检测法 下颌骨测定法 皮肤移植法12按微生物控制程度分级1.普通级动物 (Conventional Animal, C.V)2.清洁级动物 除普通级动物应排除的病原体外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体。 (Clean Ani

12、mal,C.L)3.无特殊病原体动物简称SPF级动物，除清洁动物应排除的病原外，不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原的动物。在放射、烧伤等研究中具有特殊的价值。国际上公认SPF动物适用于所有科研实验，是目前国际标准级别的实验动物。各种疫苗生产所采用的动物应为SPF级动物。 (Specific Pathogen Free, SPF)4.无菌动物 (Germfree Animal, G.F)体内不存在任何可检测到的微生物及寄生虫。包括悉生动物(gnotobiotes animals ，GN)，也称为已知菌动物(Animal with known bacterial flora)，是

13、指动物携带或人工植入的确定生物体的一类实验动物。这类动物一般用于特殊科研性实验。1形态学改变 (1) 消化系统： 无菌动物和普通动物外观和活动之间看不出有特别的差异，有时仅见有体重增加的差别。据报道，无菌动物的盲肠(包括内容物)的总重量有的可达到体重的25， (2) 血液循环系统：心脏相对变小，白细胞数少，且数量波动范围小，与无病原体入侵有关。(3)免疫系统：胸腺网状上皮细胞体积较大，胞浆内泡状结构和溶酶体少。无菌兔胸腺以小淋巴细胞为主，胸腺和淋巴结处于功能较不活跃状态，脾脏缩小，无二级滤泡，网状内皮细胞功能下降。2. 生理学改变(1)免疫功能：由于网状内皮系统、淋巴组织发育不良，淋巴小结内缺

14、乏生发中心，产生丙种球蛋白的能力很弱，血清中IgM、IgG水平低，免疫功能处于原始状态.(2)生长率：无菌条件下对不同种属影响不同。无菌禽类生长率高于同种的普通禽类；无菌大小鼠与普通鼠差不多；无菌豚鼠和无菌兔生长率比普通者慢，可能因肠内无菌，不能帮助消化纤维素以提供机体所需要的营养所致。(3)生殖： 无菌条件对动物生殖影响不大。大鼠和小鼠因出生后无感染，身体较好。其繁殖力高于普通大小鼠；无菌豚鼠及兔比普通者繁殖力低，可能因盲肠膨大之故。 (4)代谢：血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长。(5)营养：无菌动物体内不能合成维生素B和K，故易产生这两种维生素的缺乏症。(6)抗辐射能

15、力：抗辐射能力强，X射线照射无菌小鼠的存活时间较长，普通小鼠常因败血症而致死。这是由于受损细胞的寿命在无菌小鼠与普通小鼠之间存在差别的缘故。(7)寿命：无菌动物寿命普遍长于普通动物。 13检测频率 普通动物：每三个月至少检测动物一次；清洁动物：每三个月至少检测动物一次；无特定病原体动物：每三个月至少检测动物一次；无菌动物：每年至少检测动物一次。每24周检测一次动物粪便标本。实验动物营养与饲料1生物体从外界摄取维持自身生命所必需的物质及其消化、吸收和排泄过程称为营养;动物自发地从外界寻求到的营养物质称为食物;人类饲喂给动物的营养物质称为饲料;食物或饲料中所包含的各种营养物质统称为营养素。2动物机

16、体需要的营养素50余种，可以概括为七大类：蛋白质 脂肪 碳水化合物 矿物质 维生素 纤维素和水3小鼠营养需要的特点： 18-20%的蛋白质可满足需要； 喜食含糖量高的饲料,糖的比重可适当大些； 泌乳期喜食含脂类高的饲料； 对维生素A的过量很敏感,特别是妊娠小鼠,过量会造成胚胎畸形； 对维生素A和D的需要量较高，应注意补充。影响动物营养需要的主要因素遗传和环境因素不同品种动物营养需要明显不同；各品系间营养需要有明显差异；在隔离或屏障环境中饲养动物其营养需要和同品系在普通环境中饲养动物的营养需要差别明显4大鼠营养需要的特点l 18-20%的蛋白质即可；l 生长期的大鼠易发生脂肪酸缺乏，饲料中必需脂

17、肪酸的需要量应占热能物质的1.3；l 对镁的需要量较高，应注意补充；l 对营养缺乏敏感，易产生营养缺乏症 5实验动物饲料质量的一般要求l 各种原料和添加剂的营养指标应采用实测值l 营养指标均以90%干物质为基础  l 配合饲料应混合均匀，新鲜、无杂质、无异味、无霉变、无发酵、无虫蛀及鼠咬l 各种实验动物配合饲料营养成分指标应符合国标要求l 需消毒灭菌饲料，应根据不同消毒灭菌方法，适当地提高相应营养成分的含量l 不得掺入抗生素、驱虫剂、防腐剂、色素、促生长剂以及激素等药物及添加剂6饲料的消毒：干热 湿热 辐照 药物熏蒸转基因动物和基因打靶基因打靶(gene targeting

18、)是根据DNA同源重组的原理而设计的一项技术。在这一技术中，体内细胞基因组的某一段DNA序列被视为“靶子”，经精巧构建的欲导入的外源基因DNA序列被视为“弹头”，这样导入的外源基因进入受体细胞后就不再是随机整合而是“弹头”锚准“靶子”进行准确的定点整合。通过DNA定点同源重组，改变基因组中的某一特定基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。如何使外源基因能定点整合于靶基因上呢?根据DNA同源重组的原理，导入的外源基因必须和靶基因有一定的同源序列。因此，外源基因导入前必须经过精巧的构建，经构建的外源基因称为打靶载体(targeting vector)。基因打靶的结局有如下可能： (1)基因击入(g

19、ene knock-in)在受体细胞基因组中定点引入一个完全新的基因。 (2)基因敲除(gene knock-out) 受体细胞内源靶基因被灭活,。 (3)基因替代(gene replacement) 靶基因被导入的外源基因替代，可以是以正常基因替代突变的内源基因。(二)基因打靶的方法： 进行基因打靶要经历以下步骤： （1）构建打靶载体。基因打靶的关键在于构建打靶载体。在打靶载体中需要一个与靶基因同源的DNA片段，这一片段称为同源重组指导序(homologous recombination directing sequences, HRDS)。外源基因插入这一同源序列之中。长度可从3kb至15

20、kb。 （2）打靶载体导入受体细胞(常用胚胎干细胞(embryonic stem cell，即ES细胞)。基因打靶所使用的受体细胞一般用胚胎干细胞(ES细胞)，ES细胞是一种多潜能的干细胞，能在体外传代而不改变其多潜能性。小鼠胚胎干细胞是从着床前胚胎(孕3 5天)内细胞群分离的细胞。1981年由英国剑桥大学的Evans和Kaufman首先分离培养成功。1.电穿孔法 2.逆转录病毒载体 3.脂质体包装法 4.磷酸钙沉淀法 正负选择法的原理在构建打靶载体时，打靶载体含有一段与靶基因同源的序列，将新霉素抗性基因(neor)插入到该同源序列的第一个外显子中作为正选择标（或者是靶基因最关键的外显子中）；

21、 neor可以抵抗G418.在同源序列之外的末端接上单纯疱疹病毒胸腺嘧啶激酶(HSVtk)基因序列作为负选择标志。HSV-tK可以利用GANC而导致细胞死亡 （3）打靶ES细胞导入囊胚。 （4）囊胚植入假孕母鼠子宫发育。同源重组：如果导入的外源基因与靶基因发生同源重组，外源基因以及neor基因将整合于靶细胞基因组的同源序列位点上，而位于同源序列末端外的HSV - tk基因则在重组后丢失，此种情况下标志基因只有neor基因表达，则靶细胞同时具有G418和GANC双重抗性可在选择性培养基中存活下来。打靶ES细胞的鉴定与扩增 筛选出G418R/GANCR的细胞克隆后再用PCR方法进一步鉴定，鉴定后的

22、ES细胞克隆与囊胚体外共孵育或用显微注射的方法注入囊胚的胚泡中，再将囊胚植入假孕母鼠的子宫中发育。用基因打靶的方法产生的第一代子鼠为嵌合体(chimera)小鼠，即小鼠由囊胚的细胞及经基因打靶的ES细胞共同发育而来。因此并非小鼠的全部细胞中都整合有导入的外源基因。为获得纯合子的转基因小鼠，还需要用打靶后出生的雄性小鼠与提供囊胚的正常雌鼠交配，即回交(backcross)。回交后出生的子代鼠中有野生型的小鼠(-/-),即完全不携带有外源基因。也有杂合子的小鼠(-/+)。再用杂合子小鼠互交（intercross），从出生的子代鼠中可鉴定、筛选出纯合子的基因打靶小鼠。再经繁育可建立转基因小鼠品系，其

23、实验流程见下图 。(三) 组织特异性基因打靶 应用ES细胞和同源重组原理而发展起来的基因打靶技术使转基因动物的研究又向前迈进了一步，但仍有其局限性。主要问题是虽然通过基因打靶实现了外源基因在受体细胞基因组中的定点整合，但这种整合是没有组织特异性的，因此尚不能使外源基因仅在特定的组织中表达。Cre/loxP系统的发现及应用实现了外源基因的组织特异性表达。(四)外源基因的时间可控性表达： 实现了组织特异性基因打靶后，导入的外源基因表达时间仍是无法控制的，因而仍无法确定外源基因的表达在动物发育不同阶段中的作用。另外，由于外源基因表达的时间不能控制，有时可造成转基因动物在胚胎期死亡。为了解决这一问题，

24、Mentzger等人(1995)用编码Cre重组酶与人雌激素受体(estrogen receptor,ER)融合蛋白的基因制备了Cre ER转基因小鼠，给这种转基因小鼠注射人雌激素，可诱导Cre ER的大量表达。再用插入两个反向loxP序列之间的基因制备另一种基因打靶小鼠，并使该基因DNA序列与其上游的启动子方向相反，则该基因必须依赖Cre重组酶调转方向后方能表达。转基因动物是指用实验的方法将外源基因导入早期胚胎细胞，使之整合于细胞基因组中而建立的动物品系。整合的外源基因称为转基因（transgene) 受精卵能够分化出各种细胞、组织，形成一个完整的个体，所以把受精卵的分化潜能称为全能性。随着

25、分化发育的进程，转基因会分布到各种组织细胞中去，包括生殖细胞，因此，转基因是可以遗传的。最早建立成功的转基因动物是转基因小鼠(transgenic mouse)。由于制备转基因小鼠比制备大的转基因动物要省时、省力得多,因此转基因小鼠技术作为生命科学研究的一个新的技术体系已经得到越来越广泛的应用，特别是基因功能的研究。 外源基因导入方法：1. 显微注射法2. 逆转录病毒载体法。3. 电脉冲法。转基因动物的应用1. 基因功能的研究 2. 建立转基因动物生物反应器 3. 异种器官移植转基因小鼠制备的基本程序：1.选择小鼠品系，可以用远交系也 可以用近交系。一般采用两种近交系的杂交一代。2准备不育雄鼠

26、和假孕母鼠。用输精管结扎的方法制备不育雄鼠，不育雄鼠与雌鼠交配可获得假孕母鼠。3. 收获受精卵-超排卵 显微注射需要的受精卵可以通过小鼠自然交配得到，但数量常不能得到保证。因而需对雌鼠施以激素以获得足够数量的受精卵即诱导超排卵。4-6周龄雌鼠在明暗循环的动物房内饲养3-5天，即可作超排卵。一般以孕马血清（PMS）模拟卵泡刺激素（FSH），人绒毛膜促性腺激素（hCG）模拟黄体生成素（LH）。PMS和hCG注射间隔42-48小时，排卵发生于注射hCG后10-13小时。4. 将导入外源基因的受精卵植入假孕母鼠的输卵管或子宫内发育。5 首建转基因鼠 (founder)中转基因的检测。6. 通过繁育建立

27、转基因小鼠品系。 （1）.互交得到转基因纯合子小鼠 （2）.回交至少10代建立纯系转基因小鼠实验动物环境与设施实验动物设施(Laboratory animal facility) 是从事饲养、育种、保种、生产、动物实验等的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。它是由实验动物繁育、生产设施和动物实验设施两部分组成。2.实验动物繁育、生产设施(Production Animal Facility) 指用于实验动物繁育、生产的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。3.动物实验设施(Animal experimental Facility) 指以研究、试验、教学、生物制品、药品生产等为目的进行实验动物饲育

28、、试验的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。按照“实验动物环境与设施”GB14925-2001规定，实验动物环境设施分为三级，控制程度从低到高，依次为普通环境(open condition) 、屏障环境(barrier condition)和隔离环境(Isolation condition) 。1 .普通环境(open condition)：该环境设施符合动物居住的基本要求，不能完全控制传染因子，适用于饲养教学等用途的普通实验动物(conventional animal)。2 .屏障环境(barrier condition)：该环境设施适用于饲育清洁实验动物(Clean animal)及无特定

29、病原体实验动物（SPF specific pathogen free animal），该环境严格控制人员、物品和环境空气的进出。3. 隔离环境(Isolation condition)：该环境设施采用无菌隔离装置以保存无菌或无外来污染动物。隔离装置内的空气、饲料、水、垫料和设备均为无菌，动物和物料的动态传递须经特殊的传递系统，该系统既能保证与环境的绝对隔离，又能满足转运动物时保持内环境一致。该环境设施适用于饲育无特定病原体（SPF）、悉生（Gnotobiotic animal）及无菌实验动物(germ free animal) 。第二节环境因素对实验动物的影响实验动物外环境。是指实验动物设施或

30、动物实验设施以外的周边环境。如气候或其他自然因素、邻近的民居或厂矿单位、交通和水电资源等。 实验动物内环境。指实验动物设施或动物实验设施内部的环境。内环境又细分为大环境和小环境。前者是指实验动物的饲养间或实验间的整体环境状况;后者是指在动物笼具内，包围着每个动物个体的环境状况，如，温度、湿度，气流速度，氨及其他气体的浓度，光照，噪音等等。 影响实验动物的环境因素很多，这里主要阐述实验动物饲养室内的环境因素对实验动物的影响，例如温度、湿度、气流和速度、噪声、光照度、空气中的微生物和颗粒物等（一） 温度(Temperature) 环境温度缓慢地变化，在一定范围内机体可以自行调节而适应。但气温变化过

31、大或过急对动物的健康将产生不良影响。 温度对实验动物的影响表现在生殖、泌乳、机体抵抗力、形态、新陈代谢、实验反应性等方面。温度对生殖的影响 一般哺乳类实验动物，当温度过低时，常导致性周期的推迟,而当温度超过30时，雄性动物出现睾丸萎缩或形成精子的能力下降; 雌性动物出现性周期的紊乱,泌乳能力降低或拒绝哺乳等。如金黄地鼠，当温度低于18时,可发生吃仔现象；13时，可引起幼鼠死亡；临近4时，经短时间即可进入冬眠。 温度对机体抵抗力的影响 温度过高或过低都能导致机体抵抗力降低，而患病。 大鼠在31、鸡在35高温应激作用下,出现需氧菌(葡萄球菌属、链球菌属、肠杆菌属、棒状杆菌属)菌群的增加,鸡还出现厌

32、氧菌的消化道链球菌、梭状芽胞杆菌属增加的现象。将BALB/c小鼠从22环境移到12环境内，其白细胞数发生变化，与免疫反应有关的血液及脾脏中和细胞的比率亦出现明显变动，免疫功能的异常与疾病发生关系很大。温度对动物形态方面的影响 低温环境下繁殖饲养的小鼠其尾长明显缩短；大鼠在10 繁殖时其尾长比在30条件下约短2cm;喜玛拉雅兔在20时,耳、尾、鼻和四肢尖端长白毛,10时则长黑毛。温度对动物实验的影响 环境温度不同常使同种动物实验出现不同结果:如不同温度下饲养的小鼠对药物的半数致死量LD50可产生显著差异。环境温度还对药物的急性毒性试验,致癌、致畸、致突变试验，微生物感染试验和免疫试验等动物实验结

33、果产生影响。 温度对动物行为和生理机能的影响 温度可使动物的姿式、摄食量、饮水量、母性行为、心跳、呼吸、新陈代谢等出现相应改变。在4以下,单饲小鼠摄食量比同样温度下5只一组群饲小鼠高30。寒冷环境,动物出现立毛寒颤，蜷缩成团。炎热天气,动物饮水量增加,地鼠呈“大”字型睡眠，狗张口伸舌，呼吸加快，喘气明显。小鼠发生流涎现象。（二） 湿度(Humidity) 湿度是指大气中的水分含量。按每立方米空气中实际含水量(克)表示时称为绝对湿度；空气中实有含水量占同等温度下饱和含水量的百分比值则称为相对湿度。实验动物相对湿度国标要求在4070之间。 空气相对湿度对动物机体热调节有密切关系。高温、高湿的环境对

34、动物的热调节极为不利，同时相对湿度过高，微生物易于繁殖，饲料和垫料易霉变，动物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。湿度过低,可导致尘土飞扬，对动物健康不利。在温度为27，湿度在40以下时，大鼠可发生尾部的环状坏死症(ringtail)。有的报道认为在笼中加入垫料或在饲料中添加一定量的脂肪可以防止此病发生。在低湿的环境下，大鼠和小鼠的摄食量、饮水量都略有增加。有时还发生乳母咬仔现象，仔鼠发育不良，体重增长停滞。 （三） 气流、速度及换气次数 (Air current、speed and ventilation) 1.人类一般可感觉的气流速度为0.2-0.25m/s,而

35、实验动物的气流以0.1-0.2m/s为最佳。在饲养室内保持一定的气流和速度，不仅可使温度、湿度及化学物质组成保持一致,而且有利于将污浊气体排出室外。 2.气流和速度与动物体热的扩散有很大关系。气流、速度、温度、湿度均不是各自以单一的因素对动物产生影响，而是在互相关联状态下影响动物。当室内气温较高时，气流有利于对流散热，对动物有良好作用。当室温较低时，气流使动物的散热量增加，加剧寒冷的影响。由于大多数实验动物体型较小，体重与体表面积的比值较大，因此对气流和风速更加敏感。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,造成不舒适感，甚至发生疾病和窒息。气流速度过大，动物体表散热量大，

36、动物摄食量增加。3. 适当的换气次数可以为动物提供充足的新鲜空气。但换气次数过多，则会让动物大量消耗体能以弥补因空气快速流动引起的热量损失。中国药品生物制品检定所在我国较早地开展了屏障内饲养高级实验动物的探索。开始时，由于设计人员只考虑洁净度的要求，而使换气次数100次/小时。动物虽未受到感染，但幼仔不能存活或发育不良。孙靖与钟品仁两位教授经仔细研究后找到了问题的症结,在把换气次数降到35次/小时左右时，试验结果立即好转。国家标准规定：屏障环境换气次数在10-20次/小时，隔离环境2050次/小时。 4 .病原微生物随空气流动而四处散播。动物设施内各区域的静压状况决定了空气流动方向。在屏障系统

37、中，因静压不同，空气流动方向是从清洁区向污染区流动，动物室内处于正压高于室外；而在污染或放射性实验室，为了不让室内微生物或放射性物质扩散出去，室内处于负压，低于室外。 （四）噪声(noise)1. 噪声一般是指频率高、声压大，带有冲击性或具有复杂波形，给人或动物带来心理或生理不利影响的声音。一般标准要求控制在60分贝以下。2. 噪声的来源主要有施工噪声、交通噪声、动物房空调及通风设备产生的噪声和动物自身产生的噪声等。3. 噪声可对实验动物产生许多影响：噪声可妨碍受精卵着床，使动物繁殖率下降；突然的噪声可引起豚鼠流产，噪声过强或持续不断诱使母鼠咬死仔鼠或吃掉幼仔；噪声使动物兴奋和控制失去平衡及部

38、分神经细胞受损，实验小鼠在持续性噪声的环境中可产生烦躁不安和食欲减退,DBA小鼠可发生听源性痉挛；噪声可使小鼠的血糖、肾上腺素、心跳数、呼吸数和血压明显增加。有人试验发现，在给小鼠抽血化验血糖时，在电钻打孔发出的强噪声下，前后采血，其血糖值有明显差异。 （五）照明(Illumination) 可见光线对动物机体有多种功能。但照度过强或过暗，时间过长或过短，对实验动物都不利。 1. 大鼠在2000lx，照射几小时就出现视网膜障碍，连续暴露2天尚有恢复的可能，如果暴露8天以上就不能恢复，即使在60lx照度下，连续照射13周,大鼠也会出现视网膜的退行性变化。国标规定大小鼠的动物照度1520lx。 2

39、. 波长和灯光颜色可影响小鼠的自发行为,在蓝、绿、白色光下最低，而在红色与黑暗中最大。大鼠的阴道开口以蓝色照明比红色照明要早3天。 3. 照明时间,以12小时照明、12小时黑暗大鼠的发情实验可呈现最稳定的4日性周期。如以16小时照明，8小时黑暗则呈现5日性周期或更长。若以22小时照明,2小时黑暗，则性周期长短不一，极不规律，或连续发情或不能繁殖。（六）空气中的微生物、粉尘和有害气体(biological purification) 饲养室空气中飘浮着颗粒物和有害气体、微生物多附着在颗粒物上，它们对动物机体可造成不同程度的危害，也可能干扰动物实验。实验动物室内空气除受附近地区大气污染的影响外,实

40、验动物本身也产生许多污染物,动物的粪尿及垫料如不及时更换清除，将发酵分解产生恶臭气味。在饲养室内进行消毒、灭虫或对动物作实验处理过程所使用的药物或化学品都有可能造成饲养室内空气污染，还有饲料、垫料及动物毛和皮屑也可污染饲养环境而对实验动物产生影响。屏障环境要求空气洁净度达到10000级，隔离环境达到100级。 1. 有害气体 动物室中的有害气体,主要指对人产生不愉快气味或可能破坏生活环境的恶臭物质。它们包括氨气、甲基硫醇、硫化氢等，氨气是这些污染物中浓度最高的一种，各种动物室中均可测出。甲基硫醇和硫化氢在狗、猴和猫的饲养室能检测到。为判明饲养室污染状况，常以氨作为监测指标。氨气作为一种刺激气体

41、，它既是粪便的直接产物，也是粪便在细菌作用下的间接产物。它的产生与实验动物饲养密度成正比，与笼内垫料更换次数成反比关系。当其浓度增高时，可刺激动物眼结膜、鼻腔粘膜和呼吸道粘膜而引起流泪、咳嗽，严重者甚至产生急性肺水肿而致动物死亡。在200±50ppm氨环境下，饲养4天的大鼠，其气管粘膜可出现急性炎症病变，饲养8天可出现气管粘膜纤毛消失，浸出液增加和管壁变厚等现象。 2. 粉尘 动物饲养室空气中粉尘的来源主要有两个途径,其一为室外空气未经过滤处理直接带入，其二是动物体表被毛、皮屑、饲料和垫料等材料的碎屑往往可以被气流携带或动物活动扬起而在空气中悬浮形成粉尘颗粒物。这些颗粒物可引起实验动

42、物或饲养人员的变态反应或哮喘病。颗粒物除本身对动物产生不良反应外，还是各种病原微生物的载体。 3. 微生物 空气中的微生物主要是指致病性和非致病性微生物。 实验动物设施中主要通过测定细菌和真菌来反映微生物学的清洁度指标。动物设施中细菌的产生及数量多少与动物放置密度、笼具构造、垫料使用情况以及与空调机有关的温、湿度、换气次数等有很大关系。空气中致病性微生物多数通过附着在颗粒物上与粉尘粒子一起对实验动物产生危害。常用实验动物小鼠的一般特性l 性情温顺、胆小易惊，对外来刺激敏感l 昼伏夜出，傍晚开始活跃l 喜欢啃咬，非同窝雄鼠好斗l 雄鼠可分泌醋酸铵臭气l 白化小鼠怕强光l 不耐饿、不耐热 小鼠解剖

43、学特点l 门齿终身生长，需经常磨损来维持恒定l 无汗腺,尾有四条明显的血管l 胃容量小,约1-1.5mll 淋巴系统发达,外界刺激可使淋巴系统增生l 雌性为双子宫,成Y型l 有褐色脂肪组织l 雄鼠生殖器官中有凝固腺，分泌物在交配后凝固于雌性阴道和子宫颈内形成阴栓l 雄鼠脾脏比雌鼠明显大，可大到50% 小鼠生理学特点l 成熟早,繁殖力强,一般雌鼠35-50日龄,雄鼠45-60日龄成熟;l 雌鼠性周期4-5天,妊娠期19-21天,哺乳期20-22天,胎产仔5-16只,每年6-10胎,生育期1年;l 为全年多发情动物;l 寿命约为2-3年。大鼠的一般生物学特性l 性情温顺l 嗅觉发达，味觉很差，对营

44、养缺乏非常敏感（特别是VA)l 喜安静环境，噪音对其繁殖影响很大 对环境中的粉尘、氨气和硫化氢等极为敏感，会引起肺大面积坏死l 对湿度极为敏感，太低易致环尾症 大鼠解剖学特点l 门齿终生生长，需磨损维持其恒定；l 食道与十二指肠相距很近，胃中有一条皱折，收缩时会堵住喷门口；l 肝脏再生能力强，无胆囊，来自各叶的胆管形成总胆管，开口于十二指肠的乳突；l 汗腺极不发达。大鼠解剖学特点l 肺结构特别。左肺为1个大叶，右肺分成4叶l 心脏和外周循环与其他哺乳动物不同。心脏的血液供给既来自冠状动脉，也来自冠状外动脉l 无扁桃体l 眼角膜无血管l 有棕色脂肪组织生理学特点l 寿命为3-3.5年l 2月龄时

45、性成熟，为全年多发情动物l 妊娠期19-23天l 不能呕吐豚鼠的一般生物学特性l 草食性l 胆小、温顺、对外界刺激极为敏感。不伤人，不打斗，喜欢安静、干燥、清洁的环境l 喜群居, 有专制型社会行为，1-2雄鼠处于统治地位l 听觉发达，能识别多种不同的声音，当有尖锐的声音刺激时，常表现耳廓微动，称为普莱厄反射或听觉耳动发射l 有食粪癖，食软粪补充营养，幼子从母鼠粪获取正常菌丛豚鼠解剖学特点l 耳蜗网发达，听觉敏锐，音域广l 上唇分裂，嚼肌发达l 胸腺在颈部，位于下颌骨角到胸腔入口之间l 盲肠极大，占腹腔容积三分之一l 阴茎端有两个特殊的角形物，呈圆锥状l 雌性有阴道闭合膜，一对乳腺豚鼠生理学特点

46、l 性成熟早，雌鼠30-45日龄，雄鼠70日龄，妊娠期59-72天,一般产仔3-4只，哺乳期2-3周l 出生时即被毛完整，一小时后可走动，数小时后能吃食l 寿命一般4-5年，最长可达8年。2月龄体重可达350克，5月龄可达700克l 自动调节体温能力较差，饲养最适温度18-22度;l 体内缺乏左旋葡萄糖内酯氧化酶，其自身不能合成维生素Cl 易被致敏、引起变态反应，对免疫抑制剂敏感豚鼠在生物医学中的选择应用l 免疫学 血清中含有丰富的补体，血清学诊断上的“补体”就是由豚鼠血清制成，常用补体结合试验来进行实验诊断；l 营养学 体内不能合成维生素C,对维生素C缺乏十分敏感，如果饲料中缺乏时，很快会出

47、现一系列坏血病症状，是目前唯一用于研究实验性坏血病的动物；各种传染病的研究：豚鼠对很多致病菌和病毒十分敏感，如结核、白喉、鼠疫、钩端螺旋体、疱疹病毒病、链杆菌、副大肠杆菌病、旋毛虫病、布氏杆菌、斑疹伤寒、炭疽等细菌性疾病和Q热、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎等病毒性疾病均常选用豚鼠来进行研究；药理学研究：豚鼠对某些药物极为敏感，因此它是研究这些药物的“专门动物”。例如豚鼠对组织胺极敏感，所以很适合作平喘药和抗组织胺药的研究；豚鼠对人型结核杆菌具有高度的敏感性，因此常用作抗结核病药物的药理学研究；仓鼠（地鼠）的一般生物学特性 杂食性动物，有储存食物的习性，可将食物存于颊囊内 牙齿坚硬，可咬断细铁丝 有食

48、仔癖 昼伏夜出，嗜睡，熟睡时全身松软，如死亡状，不易醒 室温18-22度为宜，低于9度时可出现冬眠（中国地鼠无冬眠现象） 好斗，受惊吓时会咬人，雌性比雄性大且凶猛地鼠解剖学特点l 口腔内两侧各有一个颊囊，常用来运输和储存食物l 中国地鼠无胆囊l 盲肠较大，结肠长（水的利用率高） 地鼠生理学特点l 妊娠期15-17天，哺乳期21天，每年可产5-7胎，每胎产仔约7只，平均寿命2-3年 成年体重约为150克 地鼠对皮肤移植的反应特别，封闭群内个体间皮肤移植常可存活，并能长期生存下来，但不同群体间移植则100%排斥 颊囊缺少组织相容性反应，可进行肿瘤移植主要品种品系l 金黄地鼠l 中国地鼠家兔的一般生物学特性l 草食性动物，性情温顺，群居性差l 听觉嗅觉灵敏，胆小怕惊l 喜干怕热l 夜行性嗜眠性l 食粪特性l 喜磨牙，有啃木、扒土习惯家兔解剖学特点l 六颗切齿，比啮齿动物多一对小切齿；l 胸腔由纵隔分为互不相通的左右两部，纵隔由膈胸膜和纵隔胸膜两层胸膜组成，肺被肋胸膜和肺胸膜隔开，心脏又被心包胸膜隔开。因此，开胸心脏手术无需人工呼吸；l 颈部神经血管特殊，有减压神经的独立分支和迷走神经与交感神经干完全分开家兔生理学特点l 恒温动物，对致热物质