第二章 第二节 微生物学质量控制 实验动物学

第二章

第二节实验动物微生物学质量的

标准化一、实验动物的微生物学分类（一）实验动物按微生物学控制的分类（二）实验动物微生物控制的国家标准实验动物按微生物学控制的分类按对微生物学质量的控制，可将实验动物分为四类：无菌动物(germfreeanimal,GFA)悉生动物(gnotobioticanimal,GNA)无特定病原体动物(specificpatho-genfreeanimal,SPFA)清洁动物(cleananimal,CLA)普通动物(conventionalanimal,CVA)实验动物在我国分为四类普通动物（CVA），一级动物清洁动物（CLA），二级动物无特殊病原体动物（SPFA），三级动物无菌动物（GFA）和悉生动物（GNA），四级动物二、无菌动物与悉生动物(一)无菌动物（germfreeanimal，简称GFA）1.定义：指用现有的实验手段检测，动物的体表体内不携带其它生命体（包括一切微生物和寄生虫）的实验动物。饲养条件：无菌隔离器内来源：第一代通过无菌剖腹产术，人工哺乳获得。维持：通过无菌剖腹产术，人工哺乳或无菌动物代乳饲育扩群。2.无菌动物的发展过程⑴1895～1910年解决了无菌生命能否生存的问题。无菌豌豆动物没有肠道菌参与下不能生存

无菌豚鼠无菌鸡⑵1910～1940年解决了无菌生命必须供给B族维生素才能正常生长⑶1940年至今系统饲养无菌动物推广应用种类培育者及育成时间小鼠Pleasants,1959大鼠Reyniers1946；Gustafsson,1948豚鼠Miyakawa1958;Tanami,1959;兔Wostmann1959;Luckey,1963狗Glimsedt,1946猫Bleby,1969山羊、绵羊Smith,1961,1966猪Whitenair,1960马Drummond等,1973猴Reyniers,1942鸡Reyniers,1943鹌鹑Woodard等,1965;Miles,1966无菌动物饲养装置的改进不锈钢隔离器

塑料隔离器

3.无菌动物特点：微生物特点：在动物体内外任何部位均检不出任何活的微生物和寄生虫。

“无菌”是个相对的概念，只是根据现有的科学知识和检验方法在一定时期内不能检出病原体而已。随着科学技术的发展，现在认为是无菌的动物或许将来可以检出病原体而不是无菌动物。形态学特点：消化系统

(1)盲肠肥大，

(2)肠道肌层薄，肠绒毛变细变短

(3)肝脏变小循环系统(1)心脏变小(2)白细胞数变少，且数量波动范围小免疫系统(1)胸腺，淋巴组织，网状内皮系统发育不良(2)脾脏小，无二级滤泡生理学特点：免疫功能

(1)血清中IgG、IgM水平低，几乎不存在丙种球蛋白和特异性抗体

(2)免疫应答速度慢，过敏反应、对异体移植物的排斥反应以及自身免疫现象消失或减弱生长率

(1)不同种属不同

(2)无菌鸟类生长率高于同种普通鸟

(3)无菌大、小鼠与普通鼠差不多

(4)无菌豚鼠和无菌兔比普通的慢生殖(1)无菌大、小鼠略高于普通大小鼠(2)豚鼠和兔繁殖能力比普通级低代谢和营养无菌动物血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长体内不能合成维生素B和K，易产生这两种维生素的缺乏症抗辐射能力无菌动物抗辐射能力强，抗实验性烫伤和抗休克死亡能力也强于普通动物寿命无菌动物的寿命普遍长于普通动物4.无菌动物的应用微生物学研究免疫学研究放射医学研究营养、代谢研究老年病学研究心血管疾病研究毒理学研究肿瘤学研究宇航医学研究寄生虫学研究口腔医学研究某种疾病的病原研究无菌猫猫瘟病毒不易受感染普通猫猫瘟病毒易感接种说明感染受肠道微生物影响微生物间的拮抗作用研究菌群之间的拮抗作用是生物屏障的一种，生物屏障有时比物理屏障更有效。1）霍乱弧菌口服无菌幼豚鼠霍乱弧菌死亡口服无菌幼豚鼠霍乱弧菌+产气荚膜杆菌

存活说明产生拮抗作用，产气荚膜杆菌去除了霍乱杆菌，使动物不死亡。2）福氏痢疾杆菌口服无菌幼豚鼠福氏痢疾杆菌死亡口服无菌幼豚鼠大肠杆菌福氏痢疾杆菌存活，只检出大肠杆菌口服产生无菌雏鸡白色念珠菌菌丝体侵入肠道粘膜

口服产生普通雏鸡白色念珠菌酵母型菌体很少发病口服口服无菌雏鸡大肠杆菌白色念珠菌得到保护在免疫学研究中的应用无菌动物血中无特异性抗体，很适合于各种免疫现象的研究。丙种球蛋白和特异性抗体研究无菌动物体内既无抗原也无特异性抗体，处于一种“原始状态”，很适合用于各种免疫功能的研究。如果用无抗原性的饲料喂无菌动物，体内可完全无抗体。无菌动物暴露于微生物，先产生α球蛋白，再产生β球蛋白，最后产生γ球蛋白。制备高效价，无交叉反应的特异性抗体在宇航医学研究中的应用利用悉生动物研究肠道菌群的作用及相互关系，从而研制出一种只有极低残渣的食品，宇航员食后，不会产生腹泻或胃肠涨气。(二)悉生动物1.悉生动物的定义（gnotobioticanimal，简称GNA）定义：又称已知菌动物，指动物体内带有明确的微生物种类的动物。饲养条件：无菌隔离器内来源：人为将已知的微生物投给无菌动物，使其体内带有已知菌单菌动物双菌动物多菌动物2.悉生动物特点：微生物特点体内携带有已知微生物来源无菌动物接种或投入微生物饲养管理

必须饲养在温湿度恒定的百级空气净化的隔离系统中，实行严格的微生物控制。其他与无菌动物比较。悉生动物肠道内存在细菌可以合成维生素，不会像无菌动物一样发生维生素缺乏症。抵抗力、生活力较强，易于饲养管理。3.悉生动物的应用从悉生动物的来源我们知道，悉生动物来源于无菌动物，所以无菌动物在应用于微生物学研究和抗体制备等领域的时候已经是属于悉生动物的范畴了。微生物学中的研究

(1)微生物间的拮抗作用

(2)微生物和宿主之间关系

(3)病毒学研究用于药物鉴定：中国药检所利用五联菌悉生动物（大肠埃希氏杆菌、表皮葡萄球菌、白色葡萄球菌、粪链球菌和乳酸杆菌）可替代无菌动物进行药物检定三、无特定病原体动物1.无特定病原体动物的定义（specificpathogen-freeanimal，简称SPFA)定义：指不携带特定病原体（细菌、病毒、寄生虫），但带有未知的微生物群的动物。饲养条件：屏障系统内大规模生产/隔离器内保种最初来源：将无菌动物/悉生动物转移到屏障系统中饲养繁殖2.SPF动物特点：微生物特点

SPF动物除一、二级动物应排除的病原体外，不携带主要潜在感染或条件致病和对研究实验干扰大的病原。来源

SPF动物来源于无菌动物或剖腹产动物。3.SPF动物的应用：目前国际上公认SPF动物适用于所有科研实验，是国际标准级别的实验动物。它的应用价值在于它无人畜共患病，无主要传染病，无对实验研究可能产生干扰的微生物。各种疫苗生产所采用的动物应为SPF动物。四、清洁动物和普通动物（一）清洁动物1.清洁动物的定义（cleananimal，简称CLA）定义：微生物控制级别介于SPF动物和普通动物之间的动物饲养条件：屏障系统大规模生产来源：其种群来源于SPF动物或剖宫产动物。清洁动物的引种应来源于微生物控制更高级别的实验动物。

应用：各种科研、教学用大小鼠2.清洁级动物特点：清洁级动物比普通级动物要求排除的微生物和寄生虫多，但比SPF动物少。清洁级动物除肉眼观察无病外，尸体解剖时，主要脏器、组织无论是肉眼观看还是病理组织切片均应无病变。3.清洁级动物的应用：清洁级动物是根据我国国情而设立的等级动物。它较普通级动物健康，又较SPF级动物易达到质量标准，在动物实验中可免受动物疾病的干扰，其敏感性与重复性亦较好。目前在我国已成为适用于科研的标准级别的实验物。（二）普通动物1.普通动物的定义（conventionalanimal，简称CVA）定义：不带有严重危害动物自身健康和人兽共患病病原体的动物。饲养条件：普通开放环境来源：经微生物学检查不带有上述病原体的动物，或SPF动物降级。应用：豚鼠、兔、犬、猴等大动物的实验研究。普通动物特点：1、微生物学特点要求不携带所规定的人兽共患病病原和动物烈性传染病的病原。2、饲养管理饲养于开放系统。但仍然对温度，湿度，饲料，垫料，饮水，卫生等有一定控制。3、生理学特点外观健康，饮食排泄正常，无异常分泌物，无临床症状，脏器无眼观病灶。普通动物的应用：仅可作为生物医学中教学示教之用，或作为某些科学研究为探索方法而从事的予试验之用，不可供科研、生产和检定之用，由于普通级动物繁殖力强，生产量大，生产成本低，适宜作一般性的教学实验和预实验用。（三）洁净动物与普通动物的比较洁净动物通常是指来源于剖腹产、实行严格的微生物控制、饲养于空气净化系统设施内的动物，包括清洁动物、SPF动物、悉生动物和无菌动物。1、微生物控制比较种类饲育说明无菌动物隔离系统无法检出任何生命体悉生动物隔离系统确知带有的微生物SPF动物屏障系统确知不带有的微生物清洁动物屏障系统确知不带有的微生物普通动物开放系统微生物情况不明确

2、对科研实验结果影响的比较

GFSPFCLCV传染病无无无未知寄生虫无无无未知试验结果明确明确明确有疑问用动物数少少较少多或大量统计价值很好可能好较好不准确长期实验好好可能好困难死亡率很少少较少高长期实验100%90%80%40%成活率实验标准可能可能可能不可能设计结果讨论很高高较高有疑问价值总之，使用无菌动物、悉生动物、及SPF动物