书城自然实验动物科学与应用
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第6章 实验动物质量控制(3)

(4)根据饲养密度、动物种类及活动状况,合理调整笼具摆放位置,减少由于温度、湿度不均匀,加上动物代谢产热、产湿,笼具内外空气交流不畅诸因素造成的动物实际承受相关环境变化差异太大。

(5)定时检修机械设备,更换损坏部件,保证设施正常运转。

(6)在健全管理制度下,重点提高工作人员的素质才能做好动物设施内环境控制及维持。

82.实验动物生产繁育设施包括哪些?

生产繁育设施指用于实验动物繁育、生产的建筑物、设备以及包括运营管理在内的总和。在区域布局中,应当有前区的设置,包括办公室、维修室、库房、饲料室、一般走廊;饲育区的设置,包括隔离检疫室、缓冲间、风淋室、育种室、扩大群饲育室、生产群饲育室、待发室、清洁物品贮藏室、清洁走廊、污物走廊;辅助区设置,包括仓库、洗刷间、废弃物存放处理间(设备);密闭式实验动物尸体冷藏存放间(设备),包括机械设备室、淋浴间、工作人员休息室。

动物运输应有符合安全和微生物控制等级要求的包装,不同品种、品系和等级的动物不得混合装运。应配置专用车辆,有专人负责,并定期消毒、保洁。专用车辆有空调设备,运输笼具经消毒、灭菌后方可回收使用。

83.实验动物使用设施包括哪些?

实验动物使用设施指以研究、试验、教学、生物制品药品生产等为目的进行动物饲育、试验的建筑物、设备以及包括运营管理在内的总和。在动物实验区中应包括缓冲间、风淋室、检疫间、手术室、实验饲育间、清洁物品贮藏室、清洁走廊、污物走廊、辅助区及购取动物运输等应同生产型设施。要求应和生产型设施相同。

84.环境因素对实验动物有哪些影响?

环境因素是直接影响实验动物进化、生态反应和生长的所有外界条件的总和。

通常动物性状的表现决定于多种因素,主要是遗传因素和环境因素的综合结果。尽管遗传基因是决定生物性状的物质基础,但在个体发育中,基因作用的表现亦离不开环境的影响。一个性状的正常发育不仅需要完善的一组基因,同时亦需要正常的环境。

1959年Russell和Bruch曾提出,动物的基因型(Genotype)承受发育环境的影响而决定其表现型(Phenotype),此表现型又受动物的周围环境的影响出现不同的演出型(Dramatype)。图32表示了遗传基因型、表现型、演出型与发育环境、周围环境之间的关系。此外,环境条件的改变可促使生物遗传物质发生变化,形成基因变异,产生突变。可见,环境对遗传稳定性是极为重要的。

动物实验是对演出型施加一定的处理。为求得动物对处理结果的可重复性,就要求演出型的稳定。动物对实验处理的反应可用以下公式表示:

R=(A+B+C)×D+E注: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~实验误差由公式可以看出,A、B、C属遗传因素,而D是环境因素,与动物的总反应呈正相关。必须尽量减小D的变化,尽量排除实验处理以外的影响,这就充分显示了环境在实验动物和动物实验中的重要性。

动物有适应环境变化并做出反应的能力,这种适应可以是行为性、生理性或两者兼有。这种反应表现在生理状态、新陈代谢速度、体温、活动能力、饲料消耗量、激素浓度、睡眠方式、增重情况、形态、性成熟、繁殖、哺育和泌乳等各个方面,超常的反应则影响动物的健康,引起发病甚至死亡。所有这些行为和生理性的变化,都会影响实验动物的质量和动物实验的结果。

各种动物对环境的适应能力并不相同。近交系动物的基因纯合程度可达98.6%以上,由于基因纯合,动物失去了杂合基因型能较广泛的适应环境的能力。因此,它在繁殖与生长中需要更为严格的环境条件。

实验动物饲养的目的是为了进行动物实验。环境条件不仅影响实验动物的品质,还直接影响动物实验的科学性、动物反应的敏感性、实验结果的可重复性。所以,必须严格控制实验动物的环境条件。

85.影响实验动物的环境因素有哪些?

实验动物的环境因素很多,从广义上可作以下的分类:

(1)气候因素:温度、湿度、气流和风速等。

(2)物理、化学因素:氧、二氧化碳、粉尘、臭味、噪声、照明、杀虫剂、消毒剂和有害化学物质等。

(3)居住因素:房屋、饲养笼具、垫料、给食器和供水器等。

(4)营养因素:饲料和水。

(5)生物因素:

1)同种动物因素:社会地位、势力范围、咬斗和饲养密度等。

2)异种生物因素:微生物、人和其他动物等。

环境对动物的影响并非仅仅受上述诸因素中各个单一因素的作用,而是受到诸多因素的复合作用,称之环境的复合状态。

86.温度对实验动物主要有哪些影响?

温度对实验动物的影响主要表现在生殖、泌乳、机体抵抗力、生长、形态、新陈代谢和实验反应性等诸方面。

(1)一定时间内的高温(超过28~30℃以上),可影响雄性动物精子生成,出现睾丸和副睾的萎缩,性行为强度降低;雌性动物性周期紊乱,卵子异常,受精率下降,繁殖能力低下,产仔数减少,死胎率增加,出现流产和胚胎吸收,泌乳量下降。在32℃以上高温环境下,怀孕后期的大鼠常常发生死亡。在低温环境下,雌性动物性周期推迟,繁殖能力下降。

(2)高温使胎儿的初生重量下降,增重缓慢,生长发育受阻,离乳率和成活率降低。低温也不利于幼畜成活,并出现增重缓慢等现象。

(3)环境温度可影响动物形态。冬季户外生长的幼兔其耳长可较室内生长的幼兔短。

喜马拉雅兔在20℃时,耳、尾、鼻和四肢尖端长白毛,10℃时则长黑毛。低温环境下繁殖饲养的小鼠其尾长明显缩短。同样,大鼠在10℃繁殖时,其尾长比在30℃条件下约短2cm。

(4)在动物行为和生理机能上,环境温度影响明显。温度变化可使动物的姿势,摄食量与饮水量,母性行为、心跳、呼吸、新陈代谢等出现相应改变。在4℃以下,单饲小鼠摄食量比同样温度下5只一组群饲小鼠高30%。金黄地鼠4℃时出现冬眠。寒冷环境,动物出现立毛寒战,蜷缩成闭。炎热天气,动物饮水量增加,地鼠呈大字形睡眠,狗张口伸舌,呼吸加快,喘气明显。小鼠发生流涎现象,鸡举翅伸颈。

(5)Vacek等将乳鼠(10~28日龄)分成三组,分别饲养在3℃、22℃和33℃环境下,观察到三组幼鼠的甲状腺、肾上腺、肝脏、背部皮肤以至尾巴的结构都有区别。

(6)温度过高或过低都能导致机体抵抗力降低,易于患病。大鼠在31℃、鸡在35℃高温应激作用下,出现需氧菌(葡萄球菌属、链球菌属、肠杆菌属和棒状杆菌属)菌群的增加,鸡还出现厌氧的消化道链球菌、梭状芽胞杆菌属增加的现象。将BALB/c小鼠从22℃环境移到12℃或32℃环境内,其白细胞数发生变化,与免疫反应有关的血液及脾脏中B和T细胞的比率亦出现明显变动,免疫功能的异常与疾病的发生关系很大。

(7)环境温度不同,常使同种动物实验出现不同结果。用动物实验来研究化学物质的毒性反应时,环境温度不同,动物对毒性的反应不同,其急性毒性反应LD50(3)大致有三种类型。不仅如此,在不同温度下饲养的动物,即使在相同实验环境下,其药物的LD50数值亦有一定的差别。

87.湿度对实验动物主要有哪些影响?

空气湿度的大小对实验动物的散热率有显着影响,高温、高湿的环境,尤其不利于动物的散热。氨易溶于水,相对湿度高,室内氨浓度增高,微生物易于繁殖。动物的心跳次数随湿度增高而增加。小鼠仙台病毒、脊髓灰质炎病毒、腺病毒第4型和第7型以及空气中细菌数在高湿条件下增殖较大。大、小鼠过敏性休克的死亡率随湿度增高有明显增加。

湿度低,动物摄食量、活动量增加,易致室内粉尘飞扬,对动物上呼吸道刺激加强。空气中变态反应原的量,随湿度下降而上升。大鼠在低湿时,易发生环尾病,湿度达20%时,大鼠几乎均患此症,湿度在40%时,虽有品系间的差异,仍有25.3%发生率。湿度过低,哺乳母鼠易发生吃仔现象,仔鼠也发育不良。

88.噪声对实验动物主要有哪些影响?

噪声是实验动物舍中日常活动及机械运行中发生的环境可变因素之一。动物可听到人类所听不到的音响,噪声对实验动物影响主要表现在生理行为上,进而影响实验结果。

(1)噪声对实验动物生殖生理造成严重不良影响。可使大、小鼠生育力减退,妊娠障碍和流产,甚至出现食仔现象。有人统计,生活于噪声环境中的小鼠生产率和食仔率,即于阴道栓确认后饲育在通常环境中的小鼠,其生产率100%,食仔率为零。阴道栓确认当天起饲育在噪声环境中的小鼠,生产率60%,食仔率33%,阴道栓确认后第18日起饲育在噪声环境中的小鼠,生产率100%,食仔率67%。另外,也有报告说把火警报警器鸣响30s,小鼠的行动异常,母小鼠泌乳量减少30%,仔鼠生长率明显降低。

(2)噪声可造成动物听源性痉挛。小鼠的反应是在噪声发生的同时,耳朵下垂呈紧张状态,接着出现洗脸样动作,头部出现轻度痉挛,发生跳跃运动。反应强烈的则出现全身痉挛,来回狂奔,撞笼壁或者横滚,严重者四肢僵直伸长而死亡。听源性痉挛的反应强度随声响强度、频率、日龄、品系而改变。豚鼠在125dB下作用4小时,听神经终末器官的毛样听觉细胞出现组织学变化,变化程度和引爆500支雷管噪声处理不到1小时的结果相同。对大鼠以90dB,500~1500Hz的噪声,每天1次,每次5分钟,连续作用7个月,或持续作用96小时,会造成中枢神经系统损害,大鼠死亡率增加。

(3)噪声对实验结果也有很大影响。声音刺激会引起心跳、呼吸次数及血压增加,血糖值出现明显不同。噪声能使小鼠发生白细胞数的变动,免疫机能变化,大鼠出现高血压,心脏肥大,电解质变化,肾上腺皮质酮分泌增加。

(4)振动与噪声往往有关,振动可引起小鼠消化呼吸障碍,大鼠摄食和消化道分泌机能障碍,剧烈振动可引起肝糖原及肾上腺抗坏血酸量的增加,现已确认过度振动会造成与噪声相类似的影响。

89.光照对实验动物主要有哪些影响?

光照对实验动物影响主要表现在生殖、生理行为上,因为可见光线对动物机体有多种功能。光线的刺激通过视网膜和视神经传递到下丘脑,经下丘脑的介导,产生各种神经激素,以控制垂体中促性腺激素和肾上腺皮质激素的分泌。

(1)光对动物的生殖系统是一个强烈的刺激因素,起定时器的作用。照明节律和光周期影响到很多哺乳类动物和鸟类生殖腺的成熟和随后的周期性活动,机体的基本生化和激素的分泌作用节律直接或间接与每天的明暗周期同步。通过控制光照条件,可使生殖过程的季节性变化消失。持续黑暗可抑制大鼠生殖过程,减少卵巢和子宫重量。持续光照可过度兴奋生殖系统,产生连续发情现象,大、小鼠出现永久性阴道角化,有多数滤泡达到排卵前期,黄体不能形成。长日照时,鸡产蛋强度大,性成熟年龄提早。光照还可影响雄性动物精子生成。

(2)光照强度与致癌物质引起的小鼠皮肤炎、白血病有关,并影响小鼠的活动及一般行为。光照过强会导致雌性动物做窝性差,出现吃仔现象及哺育不良,突然的阴晴变化也会引起动物躁动不安。

(3)光的波长对动物也有影响,小鼠的自发行为在蓝、绿、白色光下最低,而在红色与黑暗中最大。Antarell等将ICR小鼠放在各种荧光灯(全波长、冷白色、蓝色、粉红色、紫黑色)的照明下饲养30天,雄鼠体重以蓝色和冷白色光照群最小。雄鼠的垂体、肾上腺、肾脏、精囊,雌鼠的肾上腺、甲状腺、松果体的重量与波长之间有着明显的差异。大鼠在蓝色光下性成熟早,阴道开口比红色光下早3天,成熟时卵巢和子宫的重量也大,但泌乳能力则是红色光组强。

(4)光照对动物的角膜有影响,强光照出现视网膜退行性变化,白色大鼠在540~980lx照度下,持续65天,其角膜完全变性,但有色大鼠无此现象。

90.气流及风速对实验动物主要有哪些影响?

气流及风速对实验动物影响主要表现在疾病传播、损害动物与工作人员健康。

气流的大小与体热的发散有关。实验动物单位体重与体表面积的比值较大,对气流更加敏感。气流速度过小,空气流通不良,动物缺氧,室内臭气充斥,散热困难,造成不舒适感,甚至发生疾病和窒息死亡。气流速度过大,动物体表散热量增加,动物也不舒适,甚至危及健康。

Weihe研究了在22±1℃的温度下风速对无毛小鼠摄食量的影响。表明有铺垫物的塑料笼养组的摄食量在风速为67cm/s的条件下,比无风状态增加26%,金属网笼饲养组在风速为67cm/s的条件下增加36%。这显示了动物通过对流、辐射或体表蒸发的散热,在风速增大时摄食量也有所增加。

病原微生物随空气流动而四处散播。动物设施内各区域的静压状况,决定了空气流动方向。在SPF级饲养设施中因静压不同,空气流动方向是从清洁走廊、动物饲育室流向其他走廊、淋浴室和动物设施外,室内处于正压,高于室外。而在污染或放射性实验的动物室,为了不让室内微生物或放射性物质扩散出去,室内处于负压,低于室外。空气流动方向的紊乱,将造成有害物质污染,易于疾病传播,损害人和动物健康。

91.气体污染物对实验动物有哪些影响?

动物排出的CO2、排泄物中的恶臭物质、空气和工作人员带入的灰尘、动物被毛、浮皮屑、饲料及垫料的粉尘等构成了气体污染物。

污浊的气体、CO2量的增加和O2量的减少,都会对动物生理代谢产生不良影响。饲养在隔离器内的动物,往往由于停电或其他事故而使送风终止,空气中O2不足,产生窒息死亡。

动物室中的臭气物质,主要指对人产生不快气味或可能破坏生活环境的恶臭物质。其中对人和动物具有卫生学意义的是含氮物质分解产生的氨,以及粪尿、饲料、垫料分解产物甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基、三甲胺、己烯雌酚、乙醛及硫化二甲基。氨可引起呼吸器官黏膜异常,发生流泪、咳嗽、黏膜发炎、肺水肿和肺炎。Richard等报告在200±50mg/L的氨浓度下,饲养4天的大鼠气管黏膜上出现急性炎症,饲养86天的大鼠气管黏膜纤毛消失,气管壁渗出液增加,管壁增厚。Broderson等将大鼠放置在25~250mg/L氨环境4~6周,大鼠发生严重鼻炎、中耳炎、支气管炎和支原体性肺炎。齐藤等报告,在50~100mg/L氨浓度下,大小鼠肺组织内鼠肺炎支原体明显增加。硫化氢是有强烈恶臭的有毒气体,刺激黏膜和神经,使动物妊娠率下降,和氨一样可诱发兔的鼻炎。

浓厚的雄性小鼠汗腺分泌物的臭气会造成雌性小鼠性周期紊乱。

粉尘除刺激动物机体产生不良反应外,还是各种病原微生物的载体,这些微生物都附着在5~20μm的微粒上飘浮在空中。粉尘可造成动物的变态反应,更为严重的是动物室中的粉尘是人类变态反应的变应原,小鼠、大鼠、豚鼠及家兔的血清、皮毛、浮皮屑及尿均具有抗原性,可通过呼吸道、皮肤、眼、鼻黏膜或者消化道引起人的严重变态反应性疾病,出现不舒适感,导致鼻炎、支气管炎、气喘、尘肺和肺炎等疾病,甚至有生命危险。

92.何谓生物洁净技术?

生物洁净技术是指以有生命微粒控制为对象的洁净技术。它强调将工程学和卫生学措施结合起来,采用多种手段,形成了一种有效控制微生物的综合措施,其技术意义是控制细菌繁殖要比除掉细菌更重要,这是生物洁净技术的一个很重要原则。按生物洁净技术的设施,又分为: