第五章 環(huán)境質(zhì)量控制,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量控制 遺傳質(zhì)量控制 微生物質(zhì)量控制 環(huán)境質(zhì)量控制 營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量控制,第一節(jié) 環(huán)境因素對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的影響,一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境控制的重要性 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物幾乎終身被限制在一個(gè)極其有限的環(huán)境范圍內(nèi)生活，這種環(huán)境就成了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物賴以生存的條件。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)中控制各種環(huán)境因素十分重要。甚至可以說(shuō)沒(méi)有環(huán)境控制就沒(méi)有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。,genotype基因型 發(fā)育環(huán)境 developmental phenotype表現(xiàn)型 周?chē)h(huán)境 proximate dramatype 演出型,1959年Russell和Burch提出的 影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的遺傳和環(huán)境因素,動(dòng)物對(duì)實(shí)驗(yàn)處理的反應(yīng)可用以下公式表示： R = （A+B+C） D + E R：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的總反應(yīng) A：動(dòng)物種的共同反應(yīng) B：品種品系特有的反應(yīng) C：個(gè)體反應(yīng)（個(gè)體差異） D：環(huán)境影響 E：實(shí)驗(yàn)誤差 環(huán)境因素與動(dòng)物的總反應(yīng)呈正相關(guān)，要盡量減少D的變化，排除實(shí)驗(yàn)處理以外的影響。,二、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境因素的分類 1、氣候因素：溫度、濕度、氣流、風(fēng)速等； 2、理化因素：氧、二氧化碳、粉塵、臭味、噪音、照度、殺蟲(chóng)劑、消毒劑、有害化學(xué)物質(zhì)等；,3、居住因素：房屋、籠具、墊料等； 4、營(yíng)養(yǎng)因素：飼料、水等； 5、生物因素： 同種生物因素：社會(huì)地位、勢(shì)力范圍、咬斗和飼養(yǎng)密度等 異種生物因素：微生物、人和其它動(dòng)物的關(guān)系,環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量和動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果的影響是多因素聯(lián)合作用的結(jié)果。多種因素是共存的。所以在論述實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的環(huán)境時(shí)，應(yīng)該按復(fù)合環(huán)境（environmental complex)狀態(tài)加以考慮。,三、各種環(huán)境因素對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量和動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果的影響 1、溫度： 最適宜溫度20-25，溫差：3或4 溫度對(duì)動(dòng)物的影響： 新陳代謝：低溫時(shí)新陳代謝增加，攝食增加 散熱：除靈長(zhǎng)類，其他動(dòng)物汗腺不發(fā)達(dá)或無(wú)汗腺，高溫時(shí)散熱困難，難以維持體溫恒定 臟器重量：負(fù)相關(guān) 生殖：高溫時(shí)雄性睪丸萎縮，精子活力下降；雌性動(dòng)物性周期紊亂，泌乳下降 對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)性,不同溫度對(duì)藥物L(fēng)D50的影響(mg/kg) - 藥物 15.5 26.7 - 苯異丙氨 197.0 90.0 鹽酸脫氧麻黃堿 111.0 33.2 麻黃堿 477.1 565.0,表4-1 不同環(huán)境溫度時(shí)戊巴比妥鈉（95mg/kg） 腹腔注射導(dǎo)致大鼠死亡率比較,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的溫度標(biāo)準(zhǔn)范圍：,2、濕度： 相對(duì)濕度， 實(shí)際水蒸氣分壓力 相對(duì)濕度（%） = - 100% 飽和水蒸氣分壓力 適宜的相對(duì)濕度是40%-70%。 高溫高濕導(dǎo)致機(jī)體蒸發(fā)散熱受阻。高濕利于微生物繁殖和傳播。 濕度過(guò)低可導(dǎo)致粉塵飛揚(yáng)，而微生物主要附著在粉塵上，動(dòng)物室內(nèi)變態(tài)反應(yīng)原的含量隨濕度的下降而上升。 低濕，散熱增加，產(chǎn)熱增加，攝食增加 低濕，大鼠環(huán)尾癥,3、氣流與風(fēng)速 換氣次數(shù)，氣流速度，壓強(qiáng)梯度 氣流速度和散熱正相關(guān)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體表面積與體重的比值較大，對(duì)氣流速度更敏感。 氣流速度過(guò)大或氣流直吹，動(dòng)物體表散熱過(guò)大。氣流速度小，散熱慢。0.1-0.2m/s 換氣次數(shù)，潔凈程度越高，要求換氣次數(shù)越多。 屏障環(huán)境：10-20次/h 隔離環(huán)境： 20-50次/h. 壓強(qiáng)梯度：潔凈區(qū)高于污染區(qū) 合理組織氣流和風(fēng)速可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度，又可降低室內(nèi)粉塵和有害氣體污染，控制傳染病的流行。,4、光照 工作照度150300lx 動(dòng)物照度1520lx 明暗交替時(shí)間12/12或10/14h 照度對(duì)動(dòng)物的生殖生理和行為活動(dòng)有較大影響 強(qiáng)光長(zhǎng)時(shí)間照射引起角膜退行性變化,5、噪聲 60dB以下 音域，人10002000Hz,小鼠10005000Hz。 引起小鼠聽(tīng)力性痙攣。 對(duì)生殖影響較大，如豚鼠流產(chǎn)。 引起動(dòng)物呼吸、心跳、血壓、腎上腺皮質(zhì)激素等生理指標(biāo)變化。,6、空氣潔凈狀況 氣體污染， 氨14mg/m3 有害氣體，氨、甲基硫醇、硫化氫等 顆粒污染，100級(jí)，10000級(jí)，100000級(jí) 美國(guó)宇航局標(biāo)準(zhǔn)，每立方英尺空氣中直徑0.5微米以上粒子的個(gè)數(shù)。 粉塵顆粒，是變應(yīng)原，還是微生物的主要載體。,落下菌數(shù)，0（隔離環(huán)境），3（屏障環(huán)境），或30個(gè)/皿（普通環(huán)境） 在不飼養(yǎng)動(dòng)物的狀態(tài)下每510m2放置1個(gè)直徑9cm的血瓊脂培養(yǎng)皿，暴露30min培養(yǎng)48h的菌落數(shù)。,7、生物因素 動(dòng)物社會(huì)因素和動(dòng)物飼養(yǎng)密度 微生物 其它動(dòng)物 實(shí)驗(yàn)人員,Male mice will fight when first co-mingled in a cage, and they need to be observed very closely during this time of establishing a social dominance hierarchy within the group. Weak and non-aggressive animals might be injured or killed if not removed from the cage.,8、居住因素 包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物室的建筑、飼養(yǎng)籠具、墊料、飲水器和給食器等。,動(dòng)物試驗(yàn)設(shè)施環(huán)境指標(biāo)：以屏障系統(tǒng)小鼠為例 溫度：2025 換氣次數(shù)：1020 次/h 日溫差： 3 氣流速度：0.10.2 m/s 相對(duì)濕度：4070% 壓強(qiáng)梯度：2050 Pa 噪聲： 60dB 空氣潔凈度：10000級(jí) 氨濃度： 14 mg/m3 落下細(xì)菌數(shù)： 3個(gè)/皿 照度：（工作）150300 lx （動(dòng)物）1520 lx 晝夜明暗交替時(shí)間：12/12或10/14 小時(shí) 密度（20g):面積0.01m2,高度0.15m,第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施,一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施 laboratory animal facility,LAF 是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)、保種維持、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)研究、試驗(yàn)等設(shè)施的總稱。包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁育、生產(chǎn)設(shè)施和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施。,二、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境設(shè)施的分類 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施根據(jù)對(duì)飼養(yǎng)動(dòng)物的空氣凈化程度分為三類。 開(kāi)放系統(tǒng)(open system) 屏障系統(tǒng)(barrier system) 隔離系統(tǒng)(isolation system),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心屏障環(huán)境特點(diǎn)： 恒溫（2026）恒濕（4070） 足夠的換氣次數(shù)（1020次/小時(shí)）保證有害氣體濃度降低到最小 正向梯度壓差（2050)使屏障外污染源不能進(jìn)入 萬(wàn)級(jí)空氣潔凈度保證空氣潔凈 適合的動(dòng)物照度(1520)和對(duì)時(shí)明暗交替（12h/12h)符合動(dòng)物生活習(xí)性。 11樓IVC系統(tǒng)為動(dòng)物提供更好的保護(hù)。,屏 障 系 統(tǒng),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物墊料,屏 障 系 統(tǒng),IVC,Individually Ventilated Cages,IVC的特點(diǎn),IVC(Individually Ventilated Cages)是獨(dú)立通風(fēng)籠盒的簡(jiǎn)稱.它的特點(diǎn)是具有一定的密閉性,同時(shí)讓經(jīng)HEPA過(guò)濾器的潔凈空氣流入盒內(nèi),使盒內(nèi)保持正壓,減少了可能的感染來(lái)源,適合于飼養(yǎng)SPF級(jí)動(dòng)物,以及一些免疫缺陷動(dòng)物,屏 障 系 統(tǒng),層流架,隔 離 系 統(tǒng),隔離器的基本構(gòu)造示意圖,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施的監(jiān)控,監(jiān)控內(nèi)容 溫度 濕度 壓差 人員進(jìn)出情況,環(huán)境級(jí)別和動(dòng)物級(jí)別的對(duì)應(yīng)關(guān)系 動(dòng)物級(jí)別 環(huán)境級(jí)別(潔凈度，落下菌) 普通動(dòng)物 開(kāi)放系統(tǒng)(_, 30) 清潔動(dòng)物 屏障系統(tǒng)(萬(wàn)級(jí)，3) SPF動(dòng)物 屏障系統(tǒng)(萬(wàn)級(jí)，3) 無(wú)菌動(dòng)物 或悉生動(dòng)物 隔離系統(tǒng)(百級(jí)，0),三、特殊動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施 感染動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施 放射性同位素動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施(RI) 特殊化學(xué)物質(zhì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施,1、感染動(dòng)物設(shè)施 是指使用病原體對(duì)動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)感染的設(shè)施。此種設(shè)施除備有通常動(dòng)物設(shè)施要求外，還必須具備防止由動(dòng)物傳染人，動(dòng)物相互間的交叉感染，動(dòng)物向設(shè)施外感染的結(jié)構(gòu)和功能。,此類設(shè)施設(shè)計(jì)的目的是防止生物性危險(xiǎn)和有害因素向動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施和外界的污染。目前通常采用物理學(xué)隔離，主要是在氣密性結(jié)構(gòu)內(nèi)采用負(fù)壓通風(fēng)，以達(dá)到防止氣溶膠擴(kuò)散污染的目的。,NIH：P1，P2，P3，P4 美國(guó)疾病管理中心 ：BSL1，BSL2，BSL3，BSL4 我國(guó)2004.5.1頒布，10.1實(shí)施實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： 一級(jí)：對(duì)健康成年人已知無(wú)致病作用的微生物 二級(jí)：對(duì)人或環(huán)境具有中等潛在危害的微生物,三級(jí)：通過(guò)呼吸途徑使人傳染上嚴(yán)重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素，通常已有預(yù)防傳染的疫苗。艾滋病病毒的研究(血清學(xué)實(shí)驗(yàn)除外)應(yīng)在三級(jí)生物安全防護(hù)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。 四級(jí)：對(duì)人體具有高度的危險(xiǎn)性，通過(guò)氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明，目前尚無(wú)有效的疫苗或治療方法的致病微生物及其毒素。以及上述情況類似的不明微生物，,第三節(jié) 屏障系統(tǒng)管理,一、人流路線,二、物流路線,三、消毒與滅菌 高壓鍋：121，0.11Mpa，30分鐘 132 ，0.21Mpa，15分鐘 傳遞窗：紫外線，表面消毒，30分鐘 渡槽：0.1%新潔爾滅浸泡4小時(shí) Co60照射 2%過(guò)氧乙酸噴霧 高錳酸鉀、福爾馬林熏蒸,四、廢棄動(dòng)物處理 深埋或焚燒,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心可以提供的實(shí)驗(yàn)條件： 10樓南：開(kāi)放環(huán)境，飼養(yǎng)普通級(jí)猴 10樓北：屏障環(huán)境，飼養(yǎng)清潔級(jí)大、小鼠 11樓南：屏障環(huán)境，飼養(yǎng)SPF級(jí)小鼠，大鼠,引進(jìn)動(dòng)物進(jìn)入清潔級(jí)屏障動(dòng)物房,從外面引進(jìn)的動(dòng)物必須有與其適用范圍相符的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證,同時(shí)必須附帶動(dòng)物的品系、性別、年齡等信息經(jīng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心工作人員審查后方可準(zhǔn)備進(jìn)入動(dòng)物房,動(dòng)物運(yùn)輸時(shí)必須有合格的包裝箱,清潔級(jí)及以上動(dòng)物包裝箱必須以高效濾膜封閉窗口，包裝箱以膠帶封口，封口破損或?yàn)V膜破損者不得傳入屏障系統(tǒng)。,將檢查合格的動(dòng)物包裝箱在外準(zhǔn)備間以70酒精棉球或5%碘伏仔細(xì)擦拭表面,將包裝箱放入滅菌通道進(jìn)行噴霧消毒或紫外線消毒,在內(nèi)準(zhǔn)備間打開(kāi)滅菌通道的門(mén)在門(mén)口拆開(kāi)包裝箱輕輕提起鼠尾根部，放入準(zhǔn)備好的盒子中，蓋好蓋子動(dòng)物包裝箱仍退回滅菌通道將剛裝了動(dòng)物的籠盒放在架子上并填寫(xiě)、懸掛卡片，加飼料，飲水從外準(zhǔn)備間打開(kāi)滅菌通道，取出動(dòng)物包裝箱。,注意:,新引進(jìn)動(dòng)物應(yīng)在單獨(dú)房間，單獨(dú)籠架飼養(yǎng)一段時(shí)間,待觀察健康無(wú)病后再移入其它房間 不得向屏障動(dòng)物房?jī)?nèi)傳入不符合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證的動(dòng)物!,實(shí)驗(yàn)用品和器具進(jìn)出清潔級(jí)屏障動(dòng)物房,用70%酒精或5 %碘伏仔細(xì)擦拭消毒物品表面紫外燈照射15min 或直接噴霧消毒 手術(shù)器械可經(jīng)高壓消毒或經(jīng)消毒液中浸泡后在紫外燈下照射15min傳入 小型儀器經(jīng)滅菌通道噴霧消毒后傳入,IVC的使用要點(diǎn),對(duì)IVC中的動(dòng)物進(jìn)行的一切工作均在動(dòng)物超凈工作臺(tái)中進(jìn)行 使用超凈工作臺(tái)前30分鐘用70%酒精噴霧工作站內(nèi)表面，同時(shí)放入經(jīng)表面消毒的各種滅菌物料和實(shí)驗(yàn)用品，并打開(kāi)紫外燈和風(fēng)機(jī) 用70%酒精噴霧工作車(chē)、雙手手套和IVC的外表面，將籠盒移入工作臺(tái)后進(jìn)行換窩，喂飼，喂水，實(shí)驗(yàn)等工作,物品進(jìn)出SPF動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室,所有物品在經(jīng)過(guò)進(jìn)入屏障系統(tǒng)時(shí)的一次消毒后,在進(jìn)入超凈工作臺(tái)時(shí)必須經(jīng)過(guò)酒精噴霧或紫外線照射15min再次消毒。 實(shí)驗(yàn)用品和器具在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可經(jīng)內(nèi)準(zhǔn)備間從傳遞窗或滅菌通道傳出，也可經(jīng)緩沖間出屏障系統(tǒng),動(dòng)物實(shí)驗(yàn)廢棄物品的處理,墊料等廢棄物與動(dòng)物籠盒一起從緩沖間出系統(tǒng) 注射器等尖銳物品套上套子后再放入垃圾桶,以防刺傷工作人員 屏障內(nèi)無(wú)排水系統(tǒng),液體廢棄物請(qǐng)傳出系統(tǒng)后再處理 廢棄的動(dòng)物包裝盒從滅菌通道出系統(tǒng) 口罩、手套、帽子、鞋套為一次性物品,用過(guò)后就應(yīng)丟棄,滅菌工作服可放在一更,中心工作人員會(huì)對(duì)其進(jìn)行處理,Ethical and Scientific Issues: Pain & Distress Stress has been defined as “the effect produced by external (i.e. physical or environmental) events or internal (i.e. physiologic or psychologic) factors, referred to as stressors, which induce an alteration in an animals biologic equilibrium NRC, 1992.” Not all stress is harmful and may actually be beneficial, such as pair or group housing animals. If the animal can adapt to the stress then it will return to a state of comfort.,The Three Rs: Replacement: Substitution of non-living material (i.e. tissue cultures) or methods (i.e. computer modeling) for animals, or substitution of a lower species, which might be less sensitive to pain and distress, for a higher species. For example using brain tissue slices in culture for studying neuro-epileptic agents. Reduction: Reductions in the numbers of animals used to obtain information as achieved by statistical analysis. Refinement: Decrease in the incidence or severity of pain and distress in those animals that are used. For example using inhalant anesthesia instead of injectable so that animals recover consciousness more rapidly.,