医学实验动物学,实验动物与环境

医学实验动物学21世纪生命科学是当代科学发展中最活跃的领域之一。生命科学之所以在近年来得到飞速发展，其中一个主要原因就是作为基础支撑学科的实验动物学有了长足的进步与发展。实验动物学的发展为生命科学的高水平研究奠定物质基础。实验动物已成为各个相关学科交叉、渗透、综合的最好工具，实验动物科学既是各个学科各自施展的技术平台，又是众多学科互相整合的技术平台。现代分子生物学技术加快了实验动物新品系的培育速度，建立各种人类疾病动物模型有了更好的手段和更广阔的空间。反过来，新的品系和动物模型的建立又为医学、药学、遗传学等生命科学的各个领域提供了可靠而有用的手段和先进的工具。

遗传学控制微生物学控制环境控制医学实验动物学

实验动物的标准化动物实验的规范化动物模型胚胎工程转基因动物动物实验技术营养控制第一章绪论

实验动物学是一门以生命科学为主体的新崛起的独立的综合性基础学科，是生命医学乃至整个生命科学的基础和重要支撑条件。第一节实验动物和实验动物学的基本概念一、实验动物和实验用动物（一）实验动物(Laboratoryanimal)

实验动物是指经人工饲育，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确或者来源清楚的用于科学研究、教学、(生产)、检定以及其他科学实验的动物。1998年，医学实验动物（Laboratoryanimalofmedicine）1.按遗传学分类近交系动物、封闭群动物、突变系动物、杂交一代动物;2.按照微生物控制程度分类普通级、清洁级、无特定病原体（SPF）级、无菌级{悉生动物};3.用科学实验的动物.（二）实验用动物(experimentalanimal)1.实验动物;（能够用于科学实验的所有动物）2.经济动物（家畜、家禽及观赏动物）;3.野生动物.二、实验动物学的定义及研究范围

实验动物学是一门以生命科学为主体的、新崛起的、独立的综合性基础学科，是研究实验动物培育和应用的科学。包括实验动物和动物实验两大部分。1.动物遗传育种学2.研究影响实验动物生存的环境与条件3.实验动物医学4.比较医学5.动物实验方法学第二节实验动物在生命科学研究中的重要性和运用一、实验动物在生命科学研究中的重要性

实验动物是医学、生命科学研究的基础和重要支撑条件。在医学和生命科学研究领域内，进行实验研究的基本条件可概括为“AEIR”4个基本要素“A”是指Animal(动物）；“E”是指Equipment(设备）；“I”是指Information(信息）；“R”是指Reagent（试剂）。二、实验动物在生命科学研究中的运用（一）生物医学方面（二）制药工业和化学工业方面（三）生物制品方面（四）轻工业与食品工业方面（五）畜牧科学和农业科学方面（六）宇航和军事科学方面（七）其他方面第三节国内外实验动物科学发展概况(动物福利)一、国外实验动物科学发展概况、动物福利·公元前384~公元前322年，亚里士多德进行了解剖学和胚胎学实验，观察各种动物脏器的差异。·1792年，Jenner发现牛痘可保护人不生天花，提出用牛痘免疫人以预防天花·1813年，Bernard用动物研究疾病，创立了“实验医学”一词·1885年，Nuttall等培育了无菌豚鼠，解决了生物在无菌条件下能否生存的问题·1909年，美国杰克逊研究所所长Little培育出第1株DBA近交系小鼠·1915年，美国圣母大学劳邦德实验室Reyniers等人育成无菌大鼠并建立了繁殖种群。·1984年，美国有人将牛的生长激素基因导入小鼠，利用基因工程培育出巨鼠，开辟了基因工程在实验动物研究开发中的新途径。·1944年，美国纽约科学院召开会议将实验动物标准化提上议事日程，该会议的召开成为实验动物医学的起点。20世纪40~50年代，美国首先提出实验动物标准化问题，加快实验动物协调管理。20世纪70年代早期，由于实验动物使用量骤增，动物保护者的反对和动物实验发展的实际需要，“3R”研究的问题引起了社会各界的极大关注。使用数量逐年激增据1990年调查，日本使用小鼠519万只，大鼠218万只，豚鼠22万只，兔13万只，加上其它动物合计为802万只。1989年欧洲全境实验动物使用数量1400万只。美国1981年用了各种品系的小鼠共8000万只；大鼠7000万只，豚鼠60～70万只，家兔60～70万只，非人灵长类3.4万只。据统计，1994年北美、欧洲、日本大鼠和小鼠的销售值分别为15亿、12亿、10亿美元。在我国据1995年不完全统计，全国生产大鼠、小鼠、地鼠、豚鼠、兔、犬、猴、猪、SPF鸡等实验动物约900万只。2005年实验动物约1500-2000万只。清洁级、SPF级动物得到应用，如1994年小鼠使用量约为340万只，其中清洁级为21万只，SPF级为12万只；大鼠使用量为53万只，其中清洁级11.6万只。实验动物资源总体情况品种发达国家中国Total200多种，26,000多个品系，其中常规实2600多个30种，近2000个品系，其中常规品系100个左右。Mice小鼠>2万个，打靶或基因捕获的小鼠胚胎干细胞高达4万株。近2000个（包括引进品系）。Rat2200多个品系，包括常规品系和突变品系等约43种，基因工程动物1600多种。近50种，其中常用品系包括SD、Wistar、SHR、裸大鼠和少量基因工程大鼠品系。G.P12个近交品系豚鼠和7个变种。常用的为Dunkan-Hartley(DHP)。Rabbit30种，其中近交品系6个。4个品系Dog常用比格犬、Labrador犬、大猎犬、墨西哥无毛犬、四系杂交犬、Boxer犬、Greyhound犬等品系。主要是比格犬。动物保护史上的里程碑

早在19世纪初期，英国人就开始关注虐待动物问题。1822年，英国人道主义者理查德·马丁（Charls

Martin）在国会会议上提出禁止虐待动物的议案，获得上下两院通过。这项法案被称为“马丁法令”（Martin′sAct），是世界上第一个有关动物福利的法令，被公认为动物福利保护史上的里程碑。“动物福利”？通俗地说，即关心动物的日常生活条件和心理，行为健康，防止动物在饲养、使用、运输和屠宰过程中受到不必要的痛苦。简单地讲，即“善待活着的动物，减少动物死亡的痛苦”。动物福利的目标是善待生命，实现人与自然的和谐共生共存。了解动物的行为要求，与动物和谐天性服从主人的意愿—狗天性对人类有感情—猫天性好奇、好摸仿—猴比狗聪明4倍的小型猪ByChenMin-li建造自然的环境ByChenMin-li实验中的动物爱护ByChenMin-li有躲避的安全场所（设置黑洞）ByChenMin-li活动空间（舒适感）与玩具ByChenMin-li清洁与玩耍ByChenMin-li亲近动物ByChenMin-li

熟悉动物的生物学特性、进行正确的实验操作，减少动物痛苦ByChenMin-li正确的抓取与固定，让动物舒适、有安全感ByChenMin-li动物实验中动物福利的具体要求

(目前国际上关于动物福利一致认同的五大标准)让动物不挨饿（不受饥渴）让动物生活有舒适感（wellbeing）让动物不受或减少痛苦、伤害和疾病让动物没有恐惧感和悲伤感（不受惊吓和精神打击）让动物有展示天性的自由（自然生活习性）ByChenMin-liByChenMin-li

谨记:

善待动物ByChenMin-liByChenMin-li善待实验动物的相关要求和措施

饲养管理过程中善待实验动物的要求

应用过程中善待实验动物的要求

运输过程中善待实验动物的要求

善待实验动物的相关措施

相关术语

保定、安死术、仁慈终点

在这块纪念碑背后，许许多多猴子曾经为人类献出了自己的生命中国医学科学院医学生物学研究所动物福利→3R？Reduction（减少）Replacement（替代）Refinement（优化）二、国内实验动物科学发展概况（一）实验动物科学发展·1918年齐长庆饲养繁殖小鼠做实验，并从日本引进豚鼠。·1949年全国解放后我国实验动物科学得到了发展。·20世纪70年代末我国相继派出一批学者考察国外实验动物科学发展情况·1982年及1985年由国家科委主持召开了两次实验动物工作会议1983年及1988年卫生部召开了两次医学实验动物工作会议。北京、上海相继成立了实验动物学会。·1985年在京沪两地试行实验动物合格证制度，同年申请加入了国际实验动物科学委员会（ICLAS）·1988年7月在北京召开了“第六届免疫缺陷动物国际研讨会”。同年经国务院批准，国家科委颁布了《实验动物管理条例》。1998年国家卫生部制定并颁布了《医学实验动物管理实施细则》，1992年制定并颁布了《医学实验动物标准》。·1994年国家技术监督局颁布了实施中华人民共和国实验动物质量标准，并于2002年进行了修订。（二）图书与信息

现已出版的正式刊物有《中国实验动物学报》、《中国比较医学杂志》、《实验动物与比较医学》、《实验动物科学》4种。（三）组织机构建设（四）人才培养（五）动物设施、设备、仪器的研究等（六）实验动物质量监控（七）“3R”的研究第四节政策和法规一、国外政策法规（一）国际组织

1956年联合国创立了国际实验动物委员会（ICLA），1979年改组成国际实验动物科学委员会（ICLAS）（二）政策法规国家法规制定部门制定时间备注美国于1970、1976、1985、1990年做过4次修订美国国立卫生研究院（NIH）2.《实验动物饲养管理和使用指南》1963年于1965、1972、1978、1985、1996年做过5次修订3.国立卫生研究院人员保健与NIH动物使用法NIH1979年4.《良好实验室操作规范美国食品药物管理局（FDA）1978年用于新药临床前实验的法规，即“GLP”规范5.《美国检验与实验用脊椎动物使用和管理法》1966年国际机构研究动物委员会1984年国外实验动物及动物实验法规1.《动物福利法》美国农业部国家法规制定部门制定时间备注美国6.《应用动物进行生物医学研究与检验的管理方法》生物医学研究基金会1984年7.《检验与教学用实验动物的管理与使用原则》社会保健服务1985年日本1.《动物保护与管理法》法律105号1971年3.《关于防止动物实验中人兽共患病的通知》2.关于确保建筑物卫生环境的法律实施规则日本实验动物学会国立大学动物实验设施长会议1971年1979年国家法规制定部门制定时间备注日本4.《实验动物饲养管理法》总理府告示1980年5.《关于实验医药品安全性试验的标准》厚生省1982年6.《实验动物设施建筑和设备》1995年1983年7.《动物实验指南》日本实验动物协会1987年8.《实验动物生产设施设备管理指南》日本实验动物协会9.《动物处死方法指南》总理府告示第40号1987年日本实验动物协会国家法规制定部门制定时间日本10.《实验动物设施建筑和建设》日本实验动物学会1996年英国1.《防止虐待动物法》1876年2.《犬管理法》1906年3.《动物保护法》1911年4.《动物使用保护（麻醉）法》1951、1961年5.《善待动物法》1962年6.《医学法》1968年7.《动物法》1986年国家法规制定时间澳大利亚《实验动物管理使用法》1985年瑞典《动物保护法》1944、1979年法国

1.《法国动物保护法》1972年2.《犬收容管理法》1974年瑞士

《科学院科学实验动物伦理与动物实验指南》1983年二、国内实验动物的法律、法规、条例与标准

我国实验动物工作由国家科技部统一管理，各省、自治区、直辖市、科学技术委员会分别主管各地区工作。

法律法规及条例制定部门制定时间我国法律、法规、条例与标准《实验动物管理条例》国家科委2号令1988年《医学实验动物管理实施细则》卫生部1998年《国家医药管理局实验动物管理办法》国家医管局6号令1991年《国家医药管理局实验动物管理实施细则（草案）》国家质量管理局1991年《医学实验动物标准》卫生部1992年《卫生部实验动物管理委员会工作条例》卫生部1992年《卫生部实验动物管理委员会合格证管理办法》卫生部1992年《医学实验动物质量检测手册》卫生部动物管理会1992年《合格证管理办法》卫生部动物管理会1992年《药品非临床研究质量管理规定》国家科委16号令1993

法律法规及条例制定部门制定时间《实验动物质量管理办法》《实验动物国家标准》《实验动物许可证管理办法（试行）的通知》《上海实验动物管理办法》《关于上海市科学技术发展基金项目应用实验动物的有关规定（试行）的通知》国家科技部、国家技术监督局国家质量技术监督局科技部等7个部局上海市任命政府批准，上海市科学技术委员会发布上海市科学技术委员会1997年1997年（2001年修订）2001年1987年2000年《浙江省实验动物管理办法》浙江省人民政府令2009年

实验动物的环境设施控制

实验动物环境的种类环境对实验动物的影响影响实验动物“演出型”的主要环境因素实验动物的设施实验动物的饲养条件

实验动物的环境控制是实验动物标准化的主要内容之一。

实验动物一般都较长时间甚至终身被限制在一个极其有限的环境范围内生活，这种环境就成了实验动物赖以生存的条件。为了使实验动物能够正常生长、发育、繁殖和进行良好的实验处理，必须对实验动物的环境进行控制。

环境的概念(定义)：是指生物体内外的客观一定事物，是生物赖以生存的外部条件。实验动物环境包括外环境和内环境。

外环境园区与周边环境的管理外环境屏障内环境心脏病基因敲除小鼠

实验动物环境监控的意义⑴严格监控实验动物环境可保证实验动物健康和质量标准化。⑵环境控制可保障实验研究获得正确的结果。⑶合乎标准的环境，尚为实验动物及动物实验工作者提供适宜的条件，并保障人们身体健康不受危害因素的伤害。实验动物环境管理设计、设备动物、各类人员

饲养管理饲、垫料、水流程设计

维护管理（附属设备）空调运转饲育设备、器材经营管理、组织卫生管理一、实验动物环境的种类1、按照用途分类：

生产设施、实验设施、特殊动物实验设施。

2、按照微生物控制程度分类：

普通环境、屏障环境、隔离环境。屏障系统二、环境对实验动物的影响1.动物的性状表现主要有遗传因素和环境因素决定。

基因型表现型演出型发育环境胚前期胚胎期胚后期周围环境物理因素：温度、湿度、气流、光照噪声、笼具、垫料化学因素：臭气、消毒剂、杀虫剂营养因素：饲料、饮水生物因素：各种病体人为因素：设施、饲养、管理、实验处理包括实验结果2.动物实验处理的反应可用下式表示：

式中：R实验动物的总反应；A实验动物种的共同反应；B动物品种及品系特有的反应；C动物个体反应（个体差异）；D环境的影响（包括实验处理）；E实验误差。R＝(A+B+C)×D±E1.温度：（1）实验动物大多数属于恒温动物（2）临界温度：三、影响实验动物“演出型”的主

要环境因素

（3）几种动物的高、低临界温度

低临界温度高临界温度(℃)

小鼠-1037

大鼠-1032

豚鼠-1532

家兔-2932

猫－36

犬-8042～58

猴－38

绵羊－32

山羊－40

猪－30

鸽－42

鸡-3532（4）温度对实验动物的影响①对繁殖、育成的影响②影响代谢：低温时新陈代谢增加，摄食增加③影响健康与抗感染能力④激发应激反应⑤对实验结果的影响

温度 12℃24℃32℃KAU（碱性磷酸酶）20±315±315±3GOT（谷草转氨酶）112±21129±24114±16GPT（谷丙转氨酶）38±7 37±730±8白细胞数（10/mm）69±12 52±1341±4红细胞数（10/mm）914±40887±891153±92温度影响药物毒理实验例1：

Wistar大鼠在气温4℃时异丙基肾上腺素的致死剂量是24℃的1000～10000倍例2：药物LD50：

15.5℃27℃Amphetamine苯异丙胺

197mg/kg90mg/kgMethedrine 111mg/kg33.2mg/kg盐酸脱氧麻黄碱Ephedine麻黄素

477mg/kg 56.5mg/kg国标：实验动物设施对温度的要求（1）小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠犬、猴、猫、兔鸡普通环境屏障环境隔离环境普通环境屏障环境隔离环境屏障环境繁殖生产18～29℃

20～26℃20～26℃16～28℃20～26℃20～26℃16～28℃动物实验19～26℃20～26℃20～26℃16～26℃18～22℃18～22℃16～26℃（隔离）日温差：≤4℃

温度的调控效果由以下因素决定：

①层高；②换气次数；③当地日温差；④设施内设备和动物产生的热量。2.湿度humidity湿度对动物影响：大鼠环尾病ringtail环境温度27℃Hr20％40％患病率（％）10025～30

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

饱和水蒸气分压力高温（30～32℃

）湿度Hr高，小鼠由卵蛋白引起的过敏休克死亡率明显增高；仙台病毒发病率增高。国标：Hr：40～70％(50+_5％)3、臭气（1）概述动物嗅觉：敏锐型、

减退型、

中间型种类：40万种，人类可嗅到4000种具有代表性：胺类、硫醇类、丁烷类及蛋白质的分解物通常在动物室中可测到8种：NH3、H2S、甲基硫醇、硫化甲基、三甲基、乙烯雌酚、乙醛、二硫化甲基（2）臭气对动物的影响NH341ppm可引起金鱼40％死亡NH325～250ppm可引起大鼠鼻炎、中耳炎、支气管炎、支原体

性肺炎NH325ppm以下对人不产生危害国标：14mg/M20ppm

34、噪声noise

噪声是噪杂音，不受欢迎声音的总称声量单位phonsdB分贝（1）对繁殖生长的影响建筑打桩小鼠出生下降7％离乳率减少10％导致流产唆死率达到67％泌乳量减少30％生长明显减慢(2)对实验结果的影响金属钙化可使血检明显变化

DBA心跳、呼吸、血压、明显增加（3）听源性痉挛制冰机2M远，EL小鼠幼鼠相继痉挛而死。超声及洗衣机4M远，RIII系幼鼠发生休克死亡。国标：60dB（A）

逢雪宿芙蓉山主人

唐.刘长卿日暮苍山远,天寒白屋贫。柴门闻犬吠,风雪夜归人。5、空气溶胶(aerosol)空气中浮游的微粒总称空气溶胶aerosol。按其状态、物理化学生成过程以大小分为：粉尘dust烟尘fume薄雾mist浓雾fog烟smoke

动物室中从外面进入粉尘和室内动物毛屑、饲料渣、垫料渣、排泄物等。（1）粉尘dust对动物的影响

对皮肤、鼻粘膜、眼、消化、呼吸出现有害作用。支气管炎、气喘、尘肺等，变态反应原，许多实验动物具有抗原性，大鼠、兔、豚鼠互相没有共同的抗原。笼底的粉尘和大鼠尿与即时型气喘反应有很大关系。主要是大鼠尿中的低分子量α-球蛋白小鼠尿中的前白蛋白preekbumin所致。（2）落下菌数测试方法：5～10㎡范围内，距地面1m,培养皿Φ9cm，内置8～10ml营养琼脂或血琼脂放置30分钟，37℃48小时培养。国标：落下菌数（个/皿）普通环境：30屏障环境：3隔离环境：无检出环境级别和动物级别的对应关系

动物级别环境级别(洁净度，落下菌)普通动物开放系统(___,30)清洁动物屏障系统(万级，3)SPF动物屏障系统(万级，3)无菌动物（或悉生动物）隔离系统(百级，0)6、气流和风速:aircurrentandairvelocity

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。(1)检测方法 (2)对实验动物的影响①风速aircvelocity（m/s）≤0.2②换气次数（次/h）③压力梯度：（Pa）

普通环境≥8屏障环境≥15隔离环境≥20屏障环境≥10隔离环境≥50（3）国标：7、照明Lightingillumination(1)照明的因素:

①照度illuminance②波长Wavelength③

照明时间lightingtime

（2）照明与视觉视网膜的结构：表层杆状体细胞（感觉明暗）锥状体细胞（感觉颜色）

杆状体细胞和锥状体细胞的数量、密度和分布因动物的种类而异。

鸟类——锥状体细胞占优势——夜盲

啮齿类——杆状体细胞占优势——夜行性容易受强光的损害，色彩的分辨能力差，对红色无辨别能力。绵羊、猪、狗、与啮齿类相似，对颜色无分辨能力。人、猴、猫的锥状体细胞和杆状体细胞比率较小，对颜色、明暗分辨优于其它动物。（3）照度对实验动物的影响①照度对视网膜可造成障碍②对离乳率的影响：5Lux仔鼠死亡5％

500Lux仔鼠死亡50％③对繁殖的影响：阴道口开口，发情……（6）国标：1）照度（lx）①工作照度：≥200②动物照度：15～20

2）昼夜交替时间（h）12/12或10/14实验动物环境国家标准

GB14925-2010《实验动物环境及设施》2011年10月1日实施四、实验动物的设施1.设施分类

隔离系统、屏障系统、半屏障系统、开放系统2.实验动物设施的基本要求

（1）饲养区（2）动物实验区（3）洗刷消毒区（4）废弃物处理区（5）管理区（6）机械区（7）物品接收和贮藏区（8）交通区（9）服务区3.实验动物设施的特殊要求（1）空调设施中央、分体式（2）双路电（3）节能设备全新风或70％新风，30％回风（4）消毒灭菌设备高压预真空