實驗動物環(huán)境生態(tài)學

實驗動物環(huán)境生態(tài)學1第一頁，共七十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)

實驗動物環(huán)境因素及其影響2第二頁，共七十五頁，2022年，8月28日3第三頁，共七十五頁，2022年，8月28日一、實驗動物環(huán)境的概念

人工控制，供實驗動物繁殖，生長的特定場所及相關條件，圍繞實驗動物的所有事物的總和。包括自然因素（物理、化學和生物因素）、人為因素和社會因素三方面。

4第四頁，共七十五頁，2022年，8月28日實驗動物環(huán)境分類外環(huán)境實驗動物和動物實驗設施以外的環(huán)境，質量高低可影響內環(huán)境。內環(huán)境將實驗動物的生長，繁殖或活動限定在某種特定的人工場所內。小環(huán)境大環(huán)境5第五頁，共七十五頁，2022年，8月28日周圍環(huán)境發(fā)育環(huán)境演出型表現(xiàn)型基因型二、控制實驗動物環(huán)境的重要性

1、實驗動物性狀受到遺傳和環(huán)境因素決定

演出型學說：動物最初是從父母獲得多數(shù)遺傳因子形成了表現(xiàn)型，表現(xiàn)型受到各種環(huán)境因素的影響而決定其演出型。從遺傳基因的角度研究其表現(xiàn)的性狀表現(xiàn)的性狀動物實驗時所表現(xiàn)的性狀6第六頁，共七十五頁，2022年，8月28日2、動物實驗公式

R=(A+B+C)×D±E

式中：R－－實驗動物的總反應

A－－動物種的共同反應

B－－品種及品系特有的反應

C－－個體反應（個體差異）

D－－環(huán)境影響

E－－實驗誤差重要7第七頁，共七十五頁，2022年，8月28日三、影響實驗動物環(huán)境的環(huán)境因素

物理因素化學因素生物因素光照空氣異種生物因素噪音飲水病毒粉塵飼料細菌

溫度殺蟲劑寄生蟲濕度

消毒劑同種生物因素氨氣濃度社會地位有毒毒物

飼養(yǎng)密度

自然因素氣候因素溫度濕度氣流風速8第八頁，共七十五頁，2022年，8月28日人為因素：房屋、設施、飼養(yǎng)、調教、管理、實驗處理等社會因素：人類社會因素：思想意識、法律法規(guī)、管理機構、科學技術、職業(yè)道德等等動物社會因素：同種動物關系、異種動物關系9第九頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、氣候因素溫度實驗動物多屬哺乳動物，多為恒溫動物，最適環(huán)境溫度為18-29℃，外界環(huán)境溫度發(fā)生改變時可通過調節(jié)發(fā)熱和散熱機制維持體溫恒定。不同動物適應的環(huán)境溫度不同。環(huán)境溫度偏離動物最適溫度過大，或溫度的突然升高或降低對動物的健康影響很大。環(huán)境溫度短時間內發(fā)生劇烈變化，對實驗動物造成嚴重影響，日溫差控制在3或4℃。10第十頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、氣候因素溫度對實驗動物的影響

1、生殖一定時間內的高溫，可影響雄性動物精子的生成。雌性動物性周期紊亂，受精率下降，產仔數(shù)減少，死胎率增加。低溫時，雌性動物性周期推遲，繁殖能力下降。

2、生長高溫環(huán)境食欲減退，低溫環(huán)境下攝食量增加。

3、對動物的健康和微生物感染的影響

溫度過高或過低都能導致機體抵抗力降低，易患病。11第十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、氣候因素溫度對動物實驗的影響

1、影響生理生化指標：動物的臟器重量、血液指標、生理反應等。低溫環(huán)境下繁殖飼養(yǎng)的小鼠尾長明顯縮短。

2、影響藥物毒性

12第十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日不同環(huán)境溫度時戊巴比妥鈉（95mg/kg）腹腔注射導致大鼠死亡率比較

環(huán)境溫度(℃)給藥動物數(shù)(只)死亡動物數(shù)(只)死亡率(%)

122020100142020100162020100

18201050

20201050222010502420105026207352820630302011553220168013第十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日溫度對三種藥物LD50的影響

藥物LD50（mg/kg）15.5℃27℃

苯異丙胺(Amphetamine)197.090.0

鹽酸脫氧麻黃堿(Methedrine)111.033.2

麻黃堿(Ephedrine)477.1565.014第十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日不同實驗動物最適溫度15第十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、氣候因素濕度表示空氣潮濕程度的物理量濕度分飽和濕度、絕對濕度和相對濕度絕對濕度：每立方米空氣中實際含水量（g/m3）相對濕度：特定溫度下，空氣中的相對含水量與改溫度的飽和含水量的百分比實驗動物設施的濕度指標是用相對濕度來恒量的。中國實驗動物室空氣相對濕度控制在40-7016第十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日高濕：空氣濕度的大小對動物的散熱率有顯著影響，潮濕空氣不利于動物散熱，尤其在高溫高濕的環(huán)境下。大小鼠過敏性休克的死亡率隨濕度增高而明顯增加。

高濕時，氨易溶于水，微生物易于繁殖，且飼料、墊料等易霉變。

17第十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日低濕：

易致室內粉塵飛揚，刺激上呼吸道。大鼠在低濕時，易發(fā)生環(huán)尾病。濕度過低，動物繁殖性能下降。哺乳母鼠易發(fā)生吃仔現(xiàn)象，仔鼠發(fā)育不良。18第十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日1、氣候因素氣流和風速

實驗動物設施內空氣流動即為氣流，風速指氣流的速度，氣流和風速來源于通風換氣設備。合理的氣流組織和風速能調節(jié)溫度和濕度，降低室內粉塵和有害氣體，控制傳染病的流行。要求：氣流值：≤0.2（0.13~0.18）m/s19第十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日2、理化因素光照照度、光線波長、以及光照時間都對實驗動物有影響影響視力光照過強，雌性動物窩性差光線波長影響動物的生殖機能光照時間對動物有多種調節(jié)功能20第二十頁，共七十五頁，2022年，8月28日2、理化因素開放系統(tǒng)飼養(yǎng)條件下，以自然采光為主，其周期、波長、強度基本滿足實驗動物對光照的要求。人工照明應注意光照周期符合動物活動和休眠的規(guī)律。采用12h：12h或10h：14h的明暗交替照明方式模仿日出日落漸明漸暗21第二十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日噪聲：

1、動物與人有不同的聽閾實驗動物的聽覺音域比人寬，動物可聽到人類聽不到的聲音。

2、動物飼養(yǎng)室內噪聲的來源外環(huán)境、空調設備、層流柜、人的活動、動物自身產生。

3、室內噪聲應控制在60dB下。2、理化因素22第二十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日噪聲的影響影響實驗動物的繁殖發(fā)情周期紊亂影響受精卵著床，妊娠障礙和流產出現(xiàn)食仔現(xiàn)象

噪聲環(huán)境下小鼠產出率與吃仔率

分類產出率吃仔率飼養(yǎng)在普通環(huán)境下10/10(100%)0/10(0%)飼養(yǎng)在噪聲環(huán)境下3/5(60%)1/3(33%)孕18天后飼養(yǎng)在噪聲環(huán)境下6/6(100%)4/6(67%)23第二十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日噪聲的影響引起動物生理異常引起心跳、呼吸次數(shù)及血壓增加，中樞神經和聽覺神經損害長期高噪聲還可導致動物的激素分泌紊亂影響動物實驗動物受驚，影響動物實驗操作造成生理指標紊亂，導致這些指標測定的誤差影響毒性實驗，感染性實驗，生殖實驗中指標測定24第二十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日粉塵指空氣中浮游的固體微粒來源：室外未經過濾的空氣室內動物皮毛，排泄物，飼料屑，墊料等危害呼吸系統(tǒng)疾病，過敏性皮炎，病原微生物載體2、理化因素25第二十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日空氣潔凈度26第二十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日有害氣體除動物呼吸排出的二氧化碳外，主要的污染物是動物糞便和尿等排泄物發(fā)酵分解產生的惡臭物質，包括氨氣、甲基硫醇、硫化氫等。其中濃度最高的是氨氣，可刺激上呼吸道粘膜，引發(fā)上呼吸道炎癥。氨濃度急劇升高的原因：換氣次數(shù)不足、飼養(yǎng)密度過高、室溫過高、排泄物和墊料未及時清理實驗動物氨濃度應該控制在14mg/m3以下2、理化因素27第二十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日3、生物因素生物因素包括微生物，社會因素，飼養(yǎng)密度。微生物：細菌、病毒、真菌、其他微生物存在微生物影響和危害實驗動物：引起人畜共患病、動物疾病干擾動物實驗28第二十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日3、生物因素社會因素某個種屬中，實驗動物個體的優(yōu)劣，社會地位及其飼養(yǎng)密度。飼養(yǎng)密度對實驗動物社會造成影響29第二十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日每平方米動物飼養(yǎng)密度動物種屬體重標準最大飼養(yǎng)只數(shù)動物種屬體重標準最大飼養(yǎng)只數(shù)小鼠<20g150貓<2.5kg3>20g100>2.5kg2大鼠<150g66犬<10kg1>150g4010-20kg1豚鼠<350g33猴<4kg2>350g15>4kg1地鼠<100g100小型豬<20kg1>100g83兔<2.5kg5雞<2kg8>2.5kg2>2kg630第三十頁，共七十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)

實驗動物設施31第三十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日一、實驗動物設施分類（一）根據(jù)設施功能不同分類：

生產設施、實驗設施、特殊設施（二）按微生物控制程度不同分類：

1、開放環(huán)境：傳染因子不完全控制，普通級動物。

2、屏障環(huán)境：嚴格控制傳染因子，清潔級動物，SPF級動

物。

3、隔離環(huán)境：絕對隔離傳染因子，SPF級動物，悉生及

無菌動物。32第三十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日1．開放環(huán)境要求：不要求做高效凈化，但需設有送排風裝置，有防蟲、防鼠設施，要求籠具和墊料消毒、使用無污染的飼料，溫度、濕度、氨濃度噪音、照度等符合國標要求。用途：飼養(yǎng)普通級動物。33第三十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日2．屏障環(huán)境要求：與外界隔離，人、實驗動物、空氣、其它物品必須嚴格的微生物控制，空氣經三級過濾凈化后才進入屏障設施之內，空氣潔凈度達萬級。人員、空氣、物品、動物在屏障內單向流動用途：飼養(yǎng)清潔級動物和SPF級動物。

34第三十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日除生物安全屏障系統(tǒng)為負壓以外，通常應保持為正壓，且大于或等于10Pa。出風口設有防空氣倒流裝置。有呼吸系統(tǒng)疾病和皮膚病的人員不能進入系統(tǒng)內。屏障環(huán)境是一個高耗能建筑，其電能及其他運轉消耗會占總運轉成本的60%以上35第三十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日

壓差和氣流走向屏障系統(tǒng)中通過調節(jié)室與室之間的壓差控制氣流走向，從而防止空氣中病原微生物的侵入和擴散。單走廊：飼養(yǎng)室>走廊>室外雙走廊：清潔走廊>飼養(yǎng)室>次清潔走廊>室外36第三十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日37第三十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日人員一更室淋浴室二更室緩沖一潔凈走廊檢疫間飼養(yǎng)室次潔凈走廊緩沖二走廊貯物間實驗室飼養(yǎng)室次潔凈走廊緩沖二洗消間生科院中藥與海洋藥物實驗室SPF動物設施人員流動路線38第三十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日39第三十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日生科院中藥與海洋藥物實驗室SPF級動物設施物品流動路線40第四十頁，共七十五頁，2022年，8月28日生科院中藥與海洋藥物實驗室SPF級設施動物流動路線接收走廊緩沖間消毒劑擦拭外包裝檢疫間紫外照射30min飼養(yǎng)室檢疫3-5天41第四十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日風淋室風淋室是生物潔凈室的理想配套設備。作用：1）清除人體和物品表面附著的塵埃，減少帶入潔凈室的灰塵量。2）有氣閘室的功能,可防止非潔凈空氣的侵入。42第四十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日傳遞窗

潔凈室的輔助設備。主要用于潔凈區(qū)與潔凈區(qū)，潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間小件物品的傳遞，以減少潔凈室的開門次數(shù)，把對潔凈區(qū)的污染降低到最低程度。自帶空氣自凈裝置：紫外線照射。43第四十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日高效過濾器高效過濾器是用超細玻璃纖維紙作濾料，膠板紙作分隔板，與鋁合金框及鍍鋅鋼板框組合而成。

特點：低阻高效、輕質、容塵量大適用于常溫常壓常濕條件下環(huán)境空氣的凈化，尤其適用于需要高效空氣過濾器覆蓋率高的凈化環(huán)境。44第四十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日凈化走廊45第四十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日動物飼養(yǎng)間46第四十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日3．隔離環(huán)境以隔離器為主體及其附屬裝置組成的飼養(yǎng)環(huán)境。要求：空氣需經高效過濾，潔凈度達5級，飲水、墊料、飼料、籠具必須高壓高溫滅菌。操作時，工作人員只能通過隔離器上的橡膠手套來進行飼養(yǎng)或實驗。用途：飼養(yǎng)無菌動物和已知菌動物。

47第四十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日隔離器的用途：防止外界病原微生物侵入（正壓隔離器）用于無菌動物、悉生動物的飼養(yǎng)繁殖和SPF動物的保種防止隔離器內病原微生物、有毒有害實驗污染外界環(huán)境（負壓隔離器）用于感染性、有毒有害物品的動物實驗

48第四十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日隔離器的基本構造示意圖49第四十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日三種實驗動物設施部分環(huán)境和飼養(yǎng)要求對比開放環(huán)境屏障環(huán)境隔離環(huán)境動物等級普通動物清潔，SPF無菌，悉生、SPF飼養(yǎng)設施普通動物房屏障動物室隔離器空氣進出多種途徑，門、窗、縫隙不經高效過濾經不同高效過濾（針對0.5~5μm粒子），通過強制通風系統(tǒng)，專門進出風通道經超高效過濾（針對0.3~0.5μm粒子），通過氣泵，專門進出風通道空氣潔凈度無法確定10000~100000級100級飲水飲用標準自來水經高壓、酸化、紫外線等各種方法處理后滅菌經高壓滅菌瓶裝水，從傳遞艙經表面消毒飼料來自飼料廠經γ射線或高壓滅菌，袋裝飼料從滅菌藥槽經消毒液浸泡經高壓或γ射線滅菌，從傳遞艙再經表面滅菌50第五十頁，共七十五頁，2022年，8月28日三種實驗動物設施部分環(huán)境和飼養(yǎng)要求對比開放環(huán)境屏障環(huán)境隔離環(huán)境墊料袋裝滅菌產品滅菌產品經滅菌藥槽浸泡滅菌產品經傳遞艙表面滅菌籠具經洗刷洗刷后高壓滅菌或其他方式滅菌高壓滅菌再經傳遞艙表面消毒處理或其他方式滅菌動物引入經檢疫后的動物經剖宮產獲得或從同等微生物控制級別種群引入，經專門可進行表面滅菌的通道經剖宮產獲得，直接飼養(yǎng)在隔離器內人員著一般工作服經更衣、淋浴再穿滅菌工作服，經專門通道人不與動物直接接觸，一切操作通過隔離器上的手套進行其他物品來自系統(tǒng)外一般清潔衛(wèi)生分別經高壓、藥槽、紫外線、過氧乙酸表面消毒處理滅菌后從傳遞艙經表面消毒處理對外通道直接相通專門緩沖通道只能從傳遞艙進出51第五十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日附：實驗動物環(huán)境設施分類（國標GB50447-2008）環(huán)境設施分類使用功能適用動物等級普通環(huán)境實驗動物生產、動物實驗、檢疫基礎動物（普通級）屏障環(huán)境正壓負壓實驗動物生產、動物實驗、檢疫清潔動物，SPF動物動物實驗，檢疫清潔動物，SPF動物隔離環(huán)境正壓負壓實驗動物生產、動物實驗、檢疫無菌動物，悉生動物，SPF動物動物實驗，檢疫無菌動物，悉生動物，SPF動物52第五十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日第三節(jié)

生物安全防護實驗室53第五十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日一、病原體微生物分級一類病原微生物高個體危害、高群體危害(出血熱等）二類病原微生物高個體危害、中群體危害（結核等）三類病原微生物中個體危害、低群體危害(流行性感冒等）四類病原微生物低個體危害、低群體危害（枯草桿菌、絲狀蟲類）第五十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日二、生物安全實驗室分級

負壓環(huán)境又稱為生物安全防護實驗室，用于感染性實驗研究。

根據(jù)生物安全防護水平（biosafetylevel，BSL）可分為4級：實驗室：BSL-1、BSL-2、BSL-3、BSL-4

動物實驗室：ABSL-1、ABSL-2、ABSL-3、ABSL-4第五十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日BSL-1實驗室可從事一般具有活性但對健康成人不致病、對人員和環(huán)境可能有微弱傷害的微生物；人員防護：穿實驗室外衣；手皮膚破損需要戴乳膠手套操作；

必要時佩戴眼睛或防護面罩；培養(yǎng)物、菌種管等拋

棄前進行適當消毒；BSL-2實驗室適合從事某些帶有傳染性或潛在傳染性，但在標準操作時對工作人員不構成傷害的微生物工作；人員防護：感染危險（免疫力下降、使用免疫抑制劑或措施）

人員不準進入；在生物安全柜中進行操作（易產生

氣溶膠等的實驗）；高度警惕銳器傷；穿防護衣、

佩戴目鏡、口罩等；處理感染動物戴雙層手套等；第五十六頁，共七十五頁，2022年，8月28日BSL-3實驗室適用二類病原菌，使之對人或環(huán)境不產生危害；人員防護：滿足BSL-2的要求；實驗室里必須穿背開衣或連褲

衣；不能在安全柜操作時嚴格佩戴防護面具；有感

染動物實驗時戴防毒面具更安全；BSL-4實驗室從事對工作人員有極大危害和產生烈性傳染病流行的微生物工作；不同于BSL-3的特點是次級防護性能更加嚴密；防止傳染因子外溢環(huán)境更加可靠；人員防護：傳出的活體或材料經包裝、表面消毒，高壓滅菌傳

出；每次實驗完成后均徹底消毒、檢察和維護；第五十七頁，共七十五頁，2022年，8月28日病原微生物及其安全實驗室等級一類病原微生物（BSL-4）二類病原微生物（BSL-3）三類病原微生物（BSL-2）四類病原微生物（BSL-1）

58第五十八頁，共七十五頁，2022年，8月28日第四節(jié)

實驗動物飼養(yǎng)的輔助設施和設備59第五十九頁，共七十五頁，2022年，8月28日一、屏障籠具1、隔離器2、層流架3、獨立送風隔離籠具60第六十頁，共七十五頁，2022年，8月28日層流架自身帶有空氣凈化和通風系統(tǒng)，它由架體、風機、靜壓箱、過濾器組成。四周封閉，前方開啟。工作原理分類：正壓層流架與負壓層流架用途與不足點61第六十一頁，共七十五頁，2022年，8月28日獨立送風隔離籠具（IVC）把凈化功能與籠架組合在一起的特殊籠架，采用籠內換氣，每個飼料盒是一個獨立的單元，互不干擾無需安置在屏障體系內即可進行SPF級動物的飼養(yǎng)與實驗。優(yōu)點：節(jié)約能源、減少資金投入及維持費缺點：沒有空氣溫度、濕度調節(jié)裝置62第六十二頁，共七十五頁，2022年，8月28日63第六十三頁，共七十五頁，2022年，8月28日3、IVC配套設施(1)IVC系統(tǒng)安裝的房間必須符合普通環(huán)境標準。(2)房間配有功率適當?shù)?、能調控溫濕度的空調設備。(3)設施應有換氣裝置和供氣系統(tǒng)使用的排氣管道。(4)配備“萬級”專用超凈工作臺。64第六十四頁，共七十五頁，2022年，8月28日65第六十五頁，共七十五頁，2022年，8月28日二、其它實驗設備及耗材1、常用籠具2、運輸籠具3、籠架4、飲水設備5、墊