第一章实验动物标准化(NXPowerLite)

引言实验动物学：是研究实验动物与动物实验的一门新兴学科。引用动物代替人身实验历史悠久。但作为独立学科却是上世纪50年代才发展起来的。实验动物应用范围广泛，但以医学实验动物应用最多。当前1页，总共88页。实验动物的概念实验动物：经人工饲养、繁育，对其携带的微生物及寄生虫实行控制、遗传背景明确或来源清楚，而应用于科研、教学、生产和检定以及其他科学实验的动物。实验用动物包括：实验动物，野生动物，经济动物。当前2页，总共88页。实验动物科学的发展1909建立第一株近交系1914无菌动物1915化学致癌理论建立1956建立ICLAS(国际实验动物科学委员会）当前3页，总共88页。3R运动实验动物在广泛开展法制化管理的基础上，由技术上严格要求转向人道主义的管理，提倡动物福利与动物保护。Reduction（减少）Replacement（替代）Refinement（优化）当前4页，总共88页。实实验动物标准化（质量控制）验遗传控制环境控制实动微生物控制营养控制验物各种实验动物特性和应用

动实验动物的选择物动动物实验基本技术和方法学物人类疾病动物模型实免疫缺陷动物动物胚胎工程验转基因动物及其它基因工程动物

当前5页，总共88页。第二章实验动物标准化

当前6页，总共88页。第一节实验动物标准化的意义生物学实验研究的四个基本条件Animal（动物），Equipment（设备），Information（信息），Reagent（试剂）

，简称AEIR四要素这4个要素在整个实验研究中具有同等重要的地位，不能忽略或偏废。事实上，实验动物质量往往成为制约性要素，影响整个实验的质量和水平使用标准的实验动物并在标准的环境条件下进行实验是保证医学生物学研究质量的重要条件当前7页，总共88页。实验、工作人员的健康和生命的保证

常见的人畜共患病：流行性出血热、狂犬病、猴B病毒、淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒、利什曼原虫等当前8页，总共88页。动物生产和繁殖的保证动物一旦染上传染病，则种群难以净化，一些烈性传染病如鼠痘、兔病毒性出血症等可导致动物全军覆没，造成巨大的经济损失。当前9页，总共88页。实验结果准确性、规律性、重复性的保证当前10页，总共88页。按工作程序实验动物标准化划分为：实验动物生产条件标准化实验动物质量标准化动物实验条件标准化对应三种合格证当前11页，总共88页。一、实验动物质量标准化微生物质量标准化遗传学质量标准化

当前12页，总共88页。1、实验动物微生物学质量的影响（1）威胁人的健康和生命流行性出血热病毒（Epidemichemorrhagicfevervirus)

淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（Lymphocyticchoriomeningitisvirus）猴B病毒(Bvirus)狂犬病病毒(Rabiesvirus)布氏杆菌(Brucella)当前13页，总共88页。流行性出血热病毒宿主动物主要是小型啮齿动物，实验动物中小鼠和大鼠比较常见传播途径以接触感染为主，常由带毒动物咬伤抓伤为主典型表现有发热、出血和肾脏损害三类主要症状，以及发热、低压，少尿、多尿与恢复期等五期临床过程当前14页，总共88页。淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒病毒属RNA型病毒，宿主动物主要是仓鼠小鼠、田鼠等鼠类通过呼吸道及消化道及接触病鼠皮毛排泄物使人感染

临床症状刚开始为流感型症状，后表现为脑膜炎型当前15页，总共88页。猴B病毒病毒属疱疹病毒Ⅰ型，自然宿主为旧世羿猴，猕猴也可感染，无明显症状人、猴之间的传播主要以密切接触、抓咬为主人感染后可出现脑炎等严重中枢神经症状，病死率较高

当前16页，总共88页。狂犬病病毒病毒属弹状病毒科狂犬病毒属，自然宿主广泛狼、狐狸、鼬鼠、蝙蝠等及家养动物狗、猫、牛等均可感染人主要被病兽或带毒动物咬伤后感染一旦感染，如不及时采取有效防治措施，可导致严重的中枢神经系统急性传染病，病死率极高

当前17页，总共88页。（2）影响动物生产结核分枝杆菌(M.tuberculosis)鼠痘病毒(Mousepoxvirus)泰泽氏菌(Tyzzer'sorganism)犬细小病毒(CanineDistemperVirus)

犬瘟热病毒(Caninedistempervirus)巴氏杆菌(Pasteurella)当前18页，总共88页。（3）干扰实验结果隐性感染，不表现临床症状。但改变动物生物学参数，影响实验准确性、规律性、重复性。实验刺激下感染显性化，得病、死亡，实验终止。裸鼠慢性感染一些微生物绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)感染免疫抑制动物当前19页，总共88页。按微生物学控制标准，实验动物在我国分为四级一级动物普通动物二级动物清洁动物三级动物SPF动物四级动物无菌动物当前20页，总共88页。普通动物（Conventionalanimal，简称CV动物）定义：微生物控制程度最低的动物，饲养在开放系统，不允许有人畜共患病和动物烈性传染病及体外寄生虫。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。当前21页，总共88页。清洁动物（Cleananimal，简称CL动物）定义：最低限度疾病动物，饲养在亚屏障系统，除不能带有一级动物应排除的病原外，还不能携带对动物危害大对科研干扰大的病原。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：SPF动物扩群应用：各种科研、教学用大小鼠当前22页，总共88页。无特定病原体动物（Specificpathogenfreeanimal，简称SPF动物)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当前23页，总共88页。无菌动物（Germfreeanimal，简称GF）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；以后通过无菌动物雌雄交配繁殖或无菌剖腹产术，保姆鼠代奶扩群。当前24页，总共88页。实验动物微生物等级2001版国家标准根据微生物和寄生虫等级对实验动物等级进行了重新设定。小鼠清洁级SPF级无菌级大鼠清洁级SPF级无菌级地鼠普通级清洁级SPF级无菌级豚鼠普通级清洁级SPF级无菌级家兔普通级清洁级SPF级无菌级犬普通级SPF级猴普通级SPF级当前25页，总共88页。2、实验动物遗传学质量的影响

动物实验结果的重复性取决于动物个体差异，而动物个体特征主要受遗传基因控制，故实验动物的遗传学质量对动物实验结果有重要影响。不同基因型动物，生物学特性有明显差异，对实验刺激有不同反应。当前26页，总共88页。BALB/c对放射线比其他品系更为敏感。C57BL/6肿瘤发生率低，A系高。DMBA可致BALB/c产生白血病，对A系却产生皮肤溃疡BALB/c和C3H小鼠对鼠伤寒沙门氏菌的敏感性存在显著差异SHR为自发性高血压大鼠，心血管疾病发生率高

当前27页，总共88页。必须推广应用标准品系动物，防止各种品系动物发生遗传污染、基因型及生物学特性的改变，保证动物的遗传质量当前28页，总共88页。按遗传学控制标准即基因的纯合程度，实验动物分为近交系封闭群杂交一代动物当前29页，总共88页。近交系经至少连续20代的全同胞兄妹交配或亲代与子代交配培育而成，品系内所有个体都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先。代表动物：BALB/c、C57BL/6、DBA/2当前30页，总共88页。

近交系动物的分类普通近交系重组近交系同源近交系：同源突变近交系同源导入近交系分离近交系当前31页，总共88页。近交系动物的特征遗传基因位点的纯合性近交系动物培育成后，其任何一个基因位点上的纯合概率高达98.6％以上，导致动物群体不再携带未知的隐形基因（Hiden），品系将会保留和表现所有的遗传性状。当前32页，总共88页。遗传组成的同源性一个近交系内，所有动物都可追溯到其原始的一对共同的祖先。所有位点的基因都是纯合的，并且只来源于共同祖先的一个拷贝。遗传同源性将导致近交系有以下三个重要特性：（1）品系内个体间可接受组织移植（2)从品系内单个个体的监测中可得知品系整体的基因类型（3）从一个群体内可以很容易分离出许多遗传上相同的亚群体

当前33页，总共88页。表型一致性由于遗传上的同源性，近交品系内个体在表型上极为相同，尤其是那些高度由遗传决定的生物学特征。近交系表型上的一致性使得使用较少量的动物，即可以达到统计学的精确程度。当前34页，总共88页。遗传组成独特性近交系培育后，每个品系从物种的整个基因库只获得极少部分基因，这些基因的组合构成了品系的遗传组成。因此，每个品系在遗传组成上是独一无二的，具有独特的表型特征。当前35页，总共88页。长期遗传稳定性近交系虽然在遗传上并不是绝对稳定不变，但是其遗传组成不受选择、近交的影响，能导致遗传上发生变化的因素易受人为控制，而且出现的概率很低。当前36页，总共88页。遗传特征的可辨性近交系一旦培育成功，动物群体内几乎将不存在遗传多态性，即每个位点只有一种基因类型，而不会存在其它的等位基因。当前37页，总共88页。国际分布广泛近交系动物个体具备品系的全能性，任何个体均可携带该品系全部基因库，引种非常方便，仅需1至2对动物。当前38页，总共88页。背景资料近交系动物由于在培育和保种的过程中都有详细记录，加之这些动物分布广泛，经常使用，已有相当数量的文献记载着各个品系的生物学特性，另外对任何近交系每一项研究又增加了该品系的研究应用履历档案，这些基本数据对于设计新的实验和解释实验结果提供了有价值的参考信息。当前39页，总共88页。生活力由于近交衰退，近交系一般具有较低的生育力和生活力。这一特征给品系的维持、保种和繁殖生产带来极大的不利，所以近交系生产量较低，很容易断种，而且这一特征也使动物不能接受剧烈的实验处理。当前40页，总共88页。常用近交系的缩写品系缩写品系缩写AKRAKC57BRBRBALB/cCC57LLC3HC3DBA/1D1C57BLBDBA/2D2CBACBHRS/JHRC57BL/6B6C57BL/10B10当前41页，总共88页。封闭群：以非近亲交配方式繁殖生产的一个实验动物种群，在不从其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，或叫远交群代表动物：ICR小鼠、SD大鼠、毕格犬当前42页，总共88页。封闭群动物的特点及应用1、封闭群动物避免了近亲交配，具有较强的繁殖力和生活力，表现为每胎产子多，胎间隔较短，仔鼠死亡率低，生长快，成熟早，寿命长，对疾病的抵抗力强。在饲养繁殖过程中无需详细记录谱系，成本低，易生产，可大量生产，充足供应。广泛应用于实验，一般实验及学生的教学。当前43页，总共88页。2、封闭群动物（远交种）的遗传组成具有很高的杂合性，类似于人类群体遗传异质性的遗传组成，用于人类遗传学研究、药物筛选、毒物试验，生物制品和化学药品的鉴定等方面。3、由于封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性，所以在遗传学研究中可作为选择实验的基础群体，用于对一些性状遗传力的研究。毕格犬当前44页，总共88页。4、封闭群动物的突变种携带的突变基因通常可导致动物某些方面的异常，成为生理学、胚胎学和医学研究的模型。如高血压大鼠。5、由于其可携带大量的隐性有害基因，可用于估计群体对自发或诱发突变的遗传负荷能力。SHR当前45页，总共88页。常用的封闭群动物SD大鼠毕格犬青蓝紫兔ICR小鼠当前46页，总共88页。杂交F1代动物（F1-hybrid)由两个近交系杂交生育的第一代动物，其遗传组成均等地来自两个近交系，属于遗传均一并具有表现型相同的动物，是医学生物学研究中所使用的相同基因型动物的一种。代表动物：如C3H/HeJ♀×AKR/J♂

当前47页，总共88页。杂交F1代动物虽然基因型是杂合的，但个体间的遗传型与表现型都是一致的，符合实验动物有明确遗传背景的基本要求，在实验研究中应用时能获得一致的、可重复的、正确的实验结果.

当前48页，总共88页。杂交F1代动物不是一个品种或品系，因为它不具有育种功能，不能自群繁殖出与杂交F1代相同基因型的动物，如果进行自群繁殖则在F2时会发生遗传上的性状分离。当前49页，总共88页。杂交F1代动物的特点及其应用1、遗传和表型的一致性：杂交F1代的基因不是纯和子，但个体间基因型是整齐一致的，遗传性是稳定的，表现型也一致。故可获得精确度很高的实验结果，广泛用于营养、药物、病原和激素的生物学评价。当前50页，总共88页。2、基因型一致：杂交群动物虽然具有杂合的遗传组成，但个体间基因是相同的,可接受个体间、亲本品系细胞、组织、器官、肿瘤移植。用于免疫学、发育生物学研究。当前51页，总共88页。3、与近交系相比具有杂交优势：近交系动物的生活力、对疾病的抵抗力、对实验的耐受性都较差，而且较难繁殖和饲养，反之，F1代具有较强的生命力，对疾病的抵抗力强，寿命较长，容易饲养。在某些方面比近交系更适用于科学研究。可作为代乳动物，卵、胚胎、卵巢移植的受体。当前52页，总共88页。4、国际分布广泛：杂交群动物已广泛应用于各类实验研究，实验结果便于国际上进行重复和交流。当前53页，总共88页。实验动物生产与实验条件的标准化是对干扰动物实验的周围环境因素进行控制二、实验动物生产条件和动物实验条件的标准化

当前54页，总共88页。环境因素包括：气候因素（温度、湿度、气流、风速）理化因素（换气、粉尘、臭味、噪音、照明）居住条件（笼具、垫料、房舍）营养因素（饲料、水）同种和异种动物之间的关系当前55页，总共88页。各种环境因素对实验动物质量和动物试验结果的影响1、温度：最适宜环境温度21-27℃温度对动物的影响：新陈代谢：低温时新陈代谢增加，摄食增加散热：除灵长类，其他动物汗腺不发达或无汗腺，高温时散热困难，难以维持体温恒定脏器重量：负相关生殖：高温时雄性睾丸萎缩，精子活力下降；雌性动物性周期紊乱，泌乳下降对动物实验的反应性

当前56页，总共88页。2、湿度：相对湿度，

实际水蒸气分压力相对湿度（%）=------------------×100%

饱和水蒸气分压力

适宜的相对湿度是40%--70%。

高温高湿导致机体蒸发散热受阻。高湿利于微生物繁殖和传播。湿度过低可导致粉尘飞扬，而微生物主要附着在粉尘上，动物室内变态反应原的含量随湿度的下降而上升。低湿，散热增加，产热增加，摄食增加低湿，大鼠环尾症当前57页，总共88页。3、气流与风速换气次数，气流速度，压强梯度气流速度和散热正相关，实验动物体表面积与体重的比值较大，对气流速度更敏感。气流速度过大或气流直吹，动物体表散热过大。气流速度小，散热慢。m/s换气次数，洁净程度越高，要求换气次数越多。屏障环境：10-20次/h

隔离环境：20-50次/h.压强梯度：洁净区高于污染区合理组织气流和风速可调节室内温度和湿度，又可降低室内粉尘和有害气体污染，控制传染病的流行。

当前58页，总共88页。4、光照工作照度150—300lx（大小鼠）动物照度15－20lx（大小鼠）100－200lx（犬、兔）明暗交替时间12/12或10/14h照度对动物的生殖生理和行为活动有较大影响强光长时间照射引起角膜退行性变化当前59页，总共88页。5、噪声60dB以下音域，人1000-2000Hz,小鼠1000-5000Hz。

引起小鼠听力性痉挛。对生殖影响较大，如豚鼠流产。引起动物呼吸、心跳、血压、肾上腺皮质激素等生理指标变化。

当前60页，总共88页。6、空气洁净状况气体污染，氨14mg/m3有害气体，氨、甲基硫醇、硫化氢等

颗粒污染，100级，10000级，100000级美国宇航局标准，每立方英尺空气中直径0.5微米以上粒子的个数。

粉尘颗粒，是变应原，还是微生物的主要载体。当前61页，总共88页。落下菌数，0（隔离环境），3（屏障环境），或30个/皿（普通环境）在不饲养动物的状态下每5～10m2放置1个直径9cm的血琼脂培养皿，暴露30min培养48h的菌落数。当前62页，总共88页。当前63页，总共88页。按微生物控制程度分类，实验动物的环境可分为开放系统屏障系统隔离系统当前64页，总共88页。1．开放系统无净化装置，虽然也安装排风和防野鼠、防昆虫等装置，但基本上是与大自然相通，设施内环境，特别是温度、湿度、大气尘埃，都受外界环境的影响。开放系统只用于普通级实验动物的饲养繁殖。

2．屏障系统实验动物生活在与外界隔离的系统内，所有进入空气都必须经过初、中、高三级过滤器的净化处理，洁净度为10000级，系统内应保持空气压差，不低于20～50Pa；出风口有防止空气倒流装置。凡进入设施的物品均经严格的消毒灭菌处理，进入的实验动物也需经消毒处理。人员经过专门培训，人员进入要经淋浴，更换无菌衣帽，进入后必须严格按照一整套规程进行操作。屏障系统用于饲养SPF动物或清洁级动物。当前65页，总共88页。

亚屏障系统（又称半屏障系统）适宜饲养清洁级动物。环境指标除洁净度（100000级）、菌落数低于屏障系统外，其他各项指标与屏障系统完全相同。感染动物实验屏障系统是一种特殊的屏障系统，与一般屏障系统不同，感染屏障系统不是考虑如何避免人和外界环境对实验动物和系统内部造成污染，而是主要考虑如何防止系统内的泄漏物对外界造成危险。感染屏障系统主要用于感染动物实验。系统内为负压，送排风均需经过净化处理。3．隔离系统是以隔离器为主体及其附属装置组成的饲养系统。用于无菌动物和已知菌动物的饲养和动物实验。送入隔离器的空气需高效过滤，并维持一定压差，洁净度达100级，饲料、饮水、垫料、笼具等，都经过高温高压灭菌。工作人员不直接接触动物，而是通过手套进行操作。当前66页，总共88页。

屏障系统隔离系统当前67页，总共88页。屏障系统当前68页，总共88页。当前69页，总共88页。当前70页，总共88页。屏障环境特点：恒温（20～26）恒湿（40％～70％）足够的换气次数（10～20次/小时）保证有害气体浓度降低到最小正向梯度压差（20～50)使屏障外污染源不能进入万级空气洁净度保证空气洁净适合的动物照度(15-20)和对时明暗交替（12h/12h)符合动物生活习性。隔离环境特点：百级空气洁净度正向梯度压差（100～150)换气次数（20～50次/小时）人员不与动物直接接触当前71页，总共88页。隔离器的基本构造示意图当前72页，总共88页。一、隔离器当前73页，总共88页。当前74页，总共88页。

层流架本身带有空气净化和通风系统，可作实验动物观察专用设备。它由架体、风机、静电箱、过滤器等组成，一般为四周封闭，前方开启的柜形构造。在较多情况下，层流架内的空气压力高于外环境，为正压层流架。如作感染研究，为了避免污染环境，保持层流架内气压低于外环境，是为负压层流架。可将层流架置于普通房间内，用于清洁级动物的短时间饲养、实验操作和处理后观察。也可将其安放在清洁级房舍，用SPF级动物养殖和实验观察。置于清洁级环境的层流架，其内部物理洁净度、生物洁净度及通风状况可达SPF级环境控制标准，能直接作SPF级设施使用。当前75页，总共88页。IVCIndividuallyVentilatedCages当前76页，总共88页。IVC的特点IVC(IndividuallyVentilatedCages)是独立通风笼盒的简称.它的特点是具有一定的密闭性，同时让经HEPA过滤器的洁净空气流入盒内，使盒内保持正压，减少了可能