实验动物环境生态学

实验动物环境生态学1第一页，共七十五页，2022年，8月28日第一节

实验动物环境因素及其影响2第二页，共七十五页，2022年，8月28日3第三页，共七十五页，2022年，8月28日一、实验动物环境的概念

人工控制，供实验动物繁殖，生长的特定场所及相关条件，围绕实验动物的所有事物的总和。包括自然因素（物理、化学和生物因素）、人为因素和社会因素三方面。

4第四页，共七十五页，2022年，8月28日实验动物环境分类外环境实验动物和动物实验设施以外的环境，质量高低可影响内环境。内环境将实验动物的生长，繁殖或活动限定在某种特定的人工场所内。小环境大环境5第五页，共七十五页，2022年，8月28日周围环境发育环境演出型表现型基因型二、控制实验动物环境的重要性

1、实验动物性状受到遗传和环境因素决定

演出型学说：动物最初是从父母获得多数遗传因子形成了表现型，表现型受到各种环境因素的影响而决定其演出型。从遗传基因的角度研究其表现的性状表现的性状动物实验时所表现的性状6第六页，共七十五页，2022年，8月28日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－－实验误差重要7第七页，共七十五页，2022年，8月28日三、影响实验动物环境的环境因素

物理因素化学因素生物因素光照空气异种生物因素噪音饮水病毒粉尘饲料细菌

温度杀虫剂寄生虫湿度

消毒剂同种生物因素氨气浓度社会地位有毒毒物

饲养密度

自然因素气候因素温度湿度气流风速8第八页，共七十五页，2022年，8月28日人为因素：房屋、设施、饲养、调教、管理、实验处理等社会因素：人类社会因素：思想意识、法律法规、管理机构、科学技术、职业道德等等动物社会因素：同种动物关系、异种动物关系9第九页，共七十五页，2022年，8月28日1、气候因素温度实验动物多属哺乳动物，多为恒温动物，最适环境温度为18-29℃，外界环境温度发生改变时可通过调节发热和散热机制维持体温恒定。不同动物适应的环境温度不同。环境温度偏离动物最适温度过大，或温度的突然升高或降低对动物的健康影响很大。环境温度短时间内发生剧烈变化，对实验动物造成严重影响，日温差控制在3或4℃。10第十页，共七十五页，2022年，8月28日1、气候因素温度对实验动物的影响

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、生长高温环境食欲减退，低温环境下摄食量增加。

3、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。11第十一页，共七十五页，2022年，8月28日1、气候因素温度对动物实验的影响

1、影响生理生化指标：动物的脏器重量、血液指标、生理反应等。低温环境下繁殖饲养的小鼠尾长明显缩短。

2、影响药物毒性

12第十二页，共七十五页，2022年，8月28日不同环境温度时戊巴比妥钠（95mg/kg）腹腔注射导致大鼠死亡率比较

环境温度(℃)给药动物数(只)死亡动物数(只)死亡率(%)

122020100142020100162020100

18201050

20201050222010502420105026207352820630302011553220168013第十三页，共七十五页，2022年，8月28日温度对三种药物LD50的影响

药物LD50（mg/kg）15.5℃27℃

苯异丙胺(Amphetamine)197.090.0

盐酸脱氧麻黄碱(Methedrine)111.033.2

麻黄碱(Ephedrine)477.1565.014第十四页，共七十五页，2022年，8月28日不同实验动物最适温度15第十五页，共七十五页，2022年，8月28日1、气候因素湿度表示空气潮湿程度的物理量湿度分饱和湿度、绝对湿度和相对湿度绝对湿度：每立方米空气中实际含水量（g/m3）相对湿度：特定温度下，空气中的相对含水量与改温度的饱和含水量的百分比实验动物设施的湿度指标是用相对湿度来恒量的。中国实验动物室空气相对湿度控制在40-7016第十六页，共七十五页，2022年，8月28日高湿：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。大小鼠过敏性休克的死亡率随湿度增高而明显增加。

高湿时，氨易溶于水，微生物易于繁殖，且饲料、垫料等易霉变。

17第十七页，共七十五页，2022年，8月28日低湿：

易致室内粉尘飞扬，刺激上呼吸道。大鼠在低湿时，易发生环尾病。湿度过低，动物繁殖性能下降。哺乳母鼠易发生吃仔现象，仔鼠发育不良。18第十八页，共七十五页，2022年，8月28日1、气候因素气流和风速

实验动物设施内空气流动即为气流，风速指气流的速度，气流和风速来源于通风换气设备。合理的气流组织和风速能调节温度和湿度，降低室内粉尘和有害气体，控制传染病的流行。要求：气流值：≤0.2（0.13~0.18）m/s19第十九页，共七十五页，2022年，8月28日2、理化因素光照照度、光线波长、以及光照时间都对实验动物有影响影响视力光照过强，雌性动物窝性差光线波长影响动物的生殖机能光照时间对动物有多种调节功能20第二十页，共七十五页，2022年，8月28日2、理化因素开放系统饲养条件下，以自然采光为主，其周期、波长、强度基本满足实验动物对光照的要求。人工照明应注意光照周期符合动物活动和休眠的规律。采用12h：12h或10h：14h的明暗交替照明方式模仿日出日落渐明渐暗21第二十一页，共七十五页，2022年，8月28日噪声：

1、动物与人有不同的听阈实验动物的听觉音域比人宽，动物可听到人类听不到的声音。

2、动物饲养室内噪声的来源外环境、空调设备、层流柜、人的活动、动物自身产生。

3、室内噪声应控制在60dB下。2、理化因素22第二十二页，共七十五页，2022年，8月28日噪声的影响影响实验动物的繁殖发情周期紊乱影响受精卵着床，妊娠障碍和流产出现食仔现象

噪声环境下小鼠产出率与吃仔率

分类产出率吃仔率饲养在普通环境下10/10(100%)0/10(0%)饲养在噪声环境下3/5(60%)1/3(33%)孕18天后饲养在噪声环境下6/6(100%)4/6(67%)23第二十三页，共七十五页，2022年，8月28日噪声的影响引起动物生理异常引起心跳、呼吸次数及血压增加，中枢神经和听觉神经损害长期高噪声还可导致动物的激素分泌紊乱影响动物实验动物受惊，影响动物实验操作造成生理指标紊乱，导致这些指标测定的误差影响毒性实验，感染性实验，生殖实验中指标测定24第二十四页，共七十五页，2022年，8月28日粉尘指空气中浮游的固体微粒来源：室外未经过滤的空气室内动物皮毛，排泄物，饲料屑，垫料等危害呼吸系统疾病，过敏性皮炎，病原微生物载体2、理化因素25第二十五页，共七十五页，2022年，8月28日空气洁净度26第二十六页，共七十五页，2022年，8月28日有害气体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。氨浓度急剧升高的原因：换气次数不足、饲养密度过高、室温过高、排泄物和垫料未及时清理实验动物氨浓度应该控制在14mg/m3以下2、理化因素27第二十七页，共七十五页，2022年，8月28日3、生物因素生物因素包括微生物，社会因素，饲养密度。微生物：细菌、病毒、真菌、其他微生物存在微生物影响和危害实验动物：引起人畜共患病、动物疾病干扰动物实验28第二十八页，共七十五页，2022年，8月28日3、生物因素社会因素某个种属中，实验动物个体的优劣，社会地位及其饲养密度。饲养密度对实验动物社会造成影响29第二十九页，共七十五页，2022年，8月28日每平方米动物饲养密度动物种属体重标准最大饲养只数动物种属体重标准最大饲养只数小鼠<20g150猫<2.5kg3>20g100>2.5kg2大鼠<150g66犬<10kg1>150g4010-20kg1豚鼠<350g33猴<4kg2>350g15>4kg1地鼠<100g100小型猪<20kg1>100g83兔<2.5kg5鸡<2kg8>2.5kg2>2kg630第三十页，共七十五页，2022年，8月28日第二节

实验动物设施31第三十一页，共七十五页，2022年，8月28日一、实验动物设施分类（一）根据设施功能不同分类：

生产设施、实验设施、特殊设施（二）按微生物控制程度不同分类：

1、开放环境：传染因子不完全控制，普通级动物。

2、屏障环境：严格控制传染因子，清洁级动物，SPF级动

物。

3、隔离环境：绝对隔离传染因子，SPF级动物，悉生及

无菌动物。32第三十二页，共七十五页，2022年，8月28日1．开放环境要求：不要求做高效净化，但需设有送排风装置，有防虫、防鼠设施，要求笼具和垫料消毒、使用无污染的饲料，温度、湿度、氨浓度噪音、照度等符合国标要求。用途：饲养普通级动物。33第三十三页，共七十五页，2022年，8月28日2．屏障环境要求：与外界隔离，人、实验动物、空气、其它物品必须严格的微生物控制，空气经三级过滤净化后才进入屏障设施之内，空气洁净度达万级。人员、空气、物品、动物在屏障内单向流动用途：饲养清洁级动物和SPF级动物。

34第三十四页，共七十五页，2022年，8月28日除生物安全屏障系统为负压以外，通常应保持为正压，且大于或等于10Pa。出风口设有防空气倒流装置。有呼吸系统疾病和皮肤病的人员不能进入系统内。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35第三十五页，共七十五页，2022年，8月28日

压差和气流走向屏障系统中通过调节室与室之间的压差控制气流走向，从而防止空气中病原微生物的侵入和扩散。单走廊：饲养室>走廊>室外双走廊：清洁走廊>饲养室>次清洁走廊>室外36第三十六页，共七十五页，2022年，8月28日37第三十七页，共七十五页，2022年，8月28日人员一更室淋浴室二更室缓冲一洁净走廊检疫间饲养室次洁净走廊缓冲二走廊贮物间实验室饲养室次洁净走廊缓冲二洗消间生科院中药与海洋药物实验室SPF动物设施人员流动路线38第三十八页，共七十五页，2022年，8月28日39第三十九页，共七十五页，2022年，8月28日生科院中药与海洋药物实验室SPF级动物设施物品流动路线40第四十页，共七十五页，2022年，8月28日生科院中药与海洋药物实验室SPF级设施动物流动路线接收走廊缓冲间消毒剂擦拭外包装检疫间紫外照射30min饲养室检疫3-5天41第四十一页，共七十五页，2022年，8月28日风淋室风淋室是生物洁净室的理想配套设备。作用：1）清除人体和物品表面附着的尘埃，减少带入洁净室的灰尘量。2）有气闸室的功能,可防止非洁净空气的侵入。42第四十二页，共七十五页，2022年，8月28日传递窗

洁净室的辅助设备。主要用于洁净区与洁净区，洁净区与非洁净区之间小件物品的传递，以减少洁净室的开门次数，把对洁净区的污染降低到最低程度。自带空气自净装置：紫外线照射。43第四十三页，共七十五页，2022年，8月28日高效过滤器高效过滤器是用超细玻璃纤维纸作滤料，胶板纸作分隔板，与铝合金框及镀锌钢板框组合而成。

特点：低阻高效、轻质、容尘量大适用于常温常压常湿条件下环境空气的净化，尤其适用于需要高效空气过滤器覆盖率高的净化环境。44第四十四页，共七十五页，2022年，8月28日净化走廊45第四十五页，共七十五页，2022年，8月28日动物饲养间46第四十六页，共七十五页，2022年，8月28日3．隔离环境以隔离器为主体及其附属装置组成的饲养环境。要求：空气需经高效过滤，洁净度达5级，饮水、垫料、饲料、笼具必须高压高温灭菌。操作时，工作人员只能通过隔离器上的橡胶手套来进行饲养或实验。用途：饲养无菌动物和已知菌动物。

47第四十七页，共七十五页，2022年，8月28日隔离器的用途：防止外界病原微生物侵入（正压隔离器）用于无菌动物、悉生动物的饲养繁殖和SPF动物的保种防止隔离器内病原微生物、有毒有害实验污染外界环境（负压隔离器）用于感染性、有毒有害物品的动物实验

48第四十八页，共七十五页，2022年，8月28日隔离器的基本构造示意图49第四十九页，共七十五页，2022年，8月28日三种实验动物设施部分环境和饲养要求对比开放环境屏障环境隔离环境动物等级普通动物清洁，SPF无菌，悉生、SPF饲养设施普通动物房屏障动物室隔离器空气进出多种途径，门、窗、缝隙不经高效过滤经不同高效过滤（针对0.5~5μm粒子），通过强制通风系统，专门进出风通道经超高效过滤（针对0.3~0.5μm粒子），通过气泵，专门进出风通道空气洁净度无法确定10000~100000级100级饮水饮用标准自来水经高压、酸化、紫外线等各种方法处理后灭菌经高压灭菌瓶装水，从传递舱经表面消毒饲料来自饲料厂经γ射线或高压灭菌，袋装饲料从灭菌药槽经消毒液浸泡经高压或γ射线灭菌，从传递舱再经表面灭菌50第五十页，共七十五页，2022年，8月28日三种实验动物设施部分环境和饲养要求对比开放环境屏障环境隔离环境垫料袋装灭菌产品灭菌产品经灭菌药槽浸泡灭菌产品经传递舱表面灭菌笼具经洗刷洗刷后高压灭菌或其他方式灭菌高压灭菌再经传递舱表面消毒处理或其他方式灭菌动物引入经检疫后的动物经剖宫产获得或从同等微生物控制级别种群引入，经专门可进行表面灭菌的通道经剖宫产获得，直接饲养在隔离器内人员着一般工作服经更衣、淋浴再穿灭菌工作服，经专门通道人不与动物直接接触，一切操作通过隔离器上的手套进行其他物品来自系统外一般清洁卫生分别经高压、药槽、紫外线、过氧乙酸表面消毒处理灭菌后从传递舱经表面消毒处理对外通道直接相通专门缓冲通道只能从传递舱进出51第五十一页，共七十五页，2022年，8月28日附：实验动物环境设施分类（国标GB50447-2008）环境设施分类使用功能适用动物等级普通环境实验动物生产、动物实验、检疫基础动物（普通级）屏障环境正压负压实验动物生产、动物实验、检疫清洁动物，SPF动物动物实验，检疫清洁动物，SPF动物隔离环境正压负压实验动物生产、动物实验、检疫无菌动物，悉生动物，SPF动物动物实验，检疫无菌动物，悉生动物，SPF动物52第五十二页，共七十五页，2022年，8月28日第三节

生物安全防护实验室53第五十三页，共七十五页，2022年，8月28日一、病原体微生物分级一类病原微生物高个体危害、高群体危害(出血热等）二类病原微生物高个体危害、中群体危害（结核等）三类病原微生物中个体危害、低群体危害(流行性感冒等）四类病原微生物低个体危害、低群体危害（枯草杆菌、丝状虫类）第五十四页，共七十五页，2022年，8月28日二、生物安全实验室分级

负压环境又称为生物安全防护实验室，用于感染性实验研究。

根据生物安全防护水平（biosafetylevel，BSL）可分为4级：实验室：BSL-1、BSL-2、BSL-3、BSL-4

动物实验室：ABSL-1、ABSL-2、ABSL-3、ABSL-4第五十五页，共七十五页，2022年，8月28日BSL-1实验室可从事一般具有活性但对健康成人不致病、对人员和环境可能有微弱伤害的微生物；人员防护：穿实验室外衣；手皮肤破损需要戴乳胶手套操作；

必要时佩戴眼睛或防护面罩；培养物、菌种管等抛

弃前进行适当消毒；BSL-2实验室适合从事某些带有传染性或潜在传染性，但在标准操作时对工作人员不构成伤害的微生物工作；人员防护：感染危险（免疫力下降、使用免疫抑制剂或措施）

人员不准进入；在生物安全柜中进行操作（易产生

气溶胶等的实验）；高度警惕锐器伤；穿防护衣、

佩戴目镜、口罩等；处理感染动物戴双层手套等；第五十六页，共七十五页，2022年，8月28日BSL-3实验室适用二类病原菌，使之对人或环境不产生危害；人员防护：满足BSL-2的要求；实验室里必须穿背开衣或连裤

衣；不能在安全柜操作时严格佩戴防护面具；有感

染动物实验时戴防毒面具更安全；BSL-4实验室从事对工作人员有极大危害和产生烈性传染病流行的微生物工作；不同于BSL-3的特点是次级防护性能更加严密；防止传染因子外溢环境更加可靠；人员防护：传出的活体或材料经包装、表面消毒，高压灭菌传

出；每次实验完成后均彻底消毒、检察和维护；第五十七页，共七十五页，2022年，8月28日病原微生物及其安全实验室等级一类病原微生物（BSL-4）二类病原微生物（BSL-3）三类病原微生物（BSL-2）四类病原微生物（BSL-1）

58第五十八页，共七十五页，2022年，8月28日第四节

实验动物饲养的辅助设施和设备59第五十九页，共七十五页，2022年，8月28日一、屏障笼具1、隔离器2、层流架3、独立送风隔离笼具60第六十页，共七十五页，2022年，8月28日层流架自身带有空气净化和通风系统，它由架体、风机、静压箱、过滤器组成。四周封闭，前方开启。工作原理分类：正压层流架与负压层流架用途与不足点61第六十一页，共七十五页，2022年，8月28日独立送风隔离笼具（IVC）把净化功能与笼架组合在一起的特殊笼架，采用笼内换气，每个饲料盒是一个独立的单元，互不干扰无需安置在屏障体系内即可进行SPF级动物的饲养与实验。优点：节约能源、减少资金投入及维持费缺点：没有空气温度、湿度调节装置62第六十二页，共七十五页，2022年，8月28日63第六十三页，共七十五页，2022年，8月28日3、IVC配套设施(1)IVC系统安装的房间必须符合普通环境标准。(2)房间配有功率适当的、能调控温湿度的空调设备。(3)设施应有换气装置和供气系统使用的排气管道。(4)配备“万级”专用超净工作台。64第六十四页，共七十五页，2022年，8月28日65第六十五页，共七十五页，2022年，8月28日二、其它实验设备及耗材1、常用笼具2、运输笼具3、笼架4、饮水设备5、垫