实验动物学：实验动物学的环境设施与营养质量控制课件.pptx

1、 实验动物学的环境设施与营养质量控制 实验动物学实验动物动物实验实验动物标准化（质量控制）实验动物标准化（质量控制）遗传质量控制遗传质量控制环境质量控制环境质量控制微生物质量控制微生物质量控制营养质量控制营养质量控制各种实验动物特性及应用各种实验动物特性及应用实验动物的选择实验动物的选择动物实验技术和方法动物实验技术和方法人类疾病动物模型人类疾病动物模型免疫缺陷动物免疫缺陷动物动物胚胎工程动物胚胎工程转基因动物及其他基因工程动物转基因动物及其他基因工程动物 一三四五二提纲提纲六 生物的环境泛指围绕生物体的一切事物，是生物赖以生存的外部条件。围绕实验动物的所有事物的总和，称为实验动物环境。一、实

2、验动物环境概述实验动物环境定义 （一）实验动物外环境 是指实验动物和动物实验设施以外的环境。（二）实验动物内环境 是指依科研要求和人们的意愿，将实验动物的生长、繁殖或活动限定在某种特定的人工场所范围内。一、实验动物环境概述实验动物环境分类 美国jackson实验室一、实验动物环境概述 香港中文大学实验动物设施一、实验动物环境概述 大阪大学实验动物设施一、实验动物环境概述 中科院昆明动物所猴舍外观一、实验动物环境概述 中检院动物生产楼一、实验动物环境概述 厦门大学实验动物楼一、实验动物环境概述 一、实验动物环境概述 一、实验动物环境概述 （一）气候因素:温度、湿度、气流、风速、换气次数等。（二）

3、理化因素:臭气、二氧化碳、粉尘、噪声、照度、消毒剂、有害化学物质等。（三）居住因素:房屋、饲养笼具、垫料、饮水器等（四）生物因素:饲养密度、微生物、与人和其他动物的关系。一、实验动物环境概述实验动物环境影响因素 动物室内的温度主要受室外气温及室内动物新陈代谢过程中所散发热量动物室内的温度主要受室外气温及室内动物新陈代谢过程中所散发热量的影响，在一定温度范围内，动物具有可保持体温相对稳定的生理调节的影响，在一定温度范围内，动物具有可保持体温相对稳定的生理调节功能。但环境因素变化过大、过急，动物就不能适应，就会出现生殖、功能。但环境因素变化过大、过急，动物就不能适应，就会出现生殖、泌乳、机体抵抗力

4、、生长形态、实验反应等方面泌乳、机体抵抗力、生长形态、实验反应等方面的改变。的改变。一、实验动物环境概述实验动物环境1.温度 物种温度范围小鼠4 34大鼠633豚鼠4 34兔子4 33恒河猴635犬-1028常用实验动物的耐受温度范围常用实验动物的耐受温度范围在高温条件下，除灵长类动物借助汗腺提高蒸发散热量来维持体温正常在高温条件下，除灵长类动物借助汗腺提高蒸发散热量来维持体温正常外外,其余的实验动物汗腺均不发达或无汗腺，因而在高温条件下很难维其余的实验动物汗腺均不发达或无汗腺，因而在高温条件下很难维持体温的恒定。持体温的恒定。一、实验动物环境概述实验动物环境1.温度 大鼠、小鼠的采食量随环境

5、温度的变化情况均表现为低温大鼠、小鼠的采食量随环境温度的变化情况均表现为低温下增加，高温下减少，即与温度之间存在明显负相关。低下增加，高温下减少，即与温度之间存在明显负相关。低温下放热量增加从而体内产热量增加。温下放热量增加从而体内产热量增加。一、实验动物环境概述实验动物环境(1)温度对采食的影响1.温度 ：高温下，雄性动物出现睾丸和副睾萎缩，精子生成能：高温下，雄性动物出现睾丸和副睾萎缩，精子生成能力下降，出现拒配。力下降，出现拒配。：低温：低温下，小下，小鼠阴道开口及性周期出现较迟，在鼠阴道开口及性周期出现较迟，在2121，每年繁殖每年繁殖3 3个世代，个世代，-3-3只能繁殖只能繁殖2

6、2个世代。个世代。温度过高、过低常导致雌性动物性周期紊乱，怀孕率和产温度过高、过低常导致雌性动物性周期紊乱，怀孕率和产仔数、离乳率和泌乳能力下降，死胎率增加。特别大鼠，仔数、离乳率和泌乳能力下降，死胎率增加。特别大鼠，3232以上高温，怀孕后期常发生死亡。以上高温，怀孕后期常发生死亡。一、实验动物环境概述实验动物环境(2)温度对繁殖性能的影响1.温度 随着气温的升高，小鼠的脉搏数（心跳随着气温的升高，小鼠的脉搏数（心跳）、呼吸次数和）、呼吸次数和发热量都呈直线下降。发热量都呈直线下降。脏器：心脏、肝脏、肾脏在低温下较大，高温下较小，同脏器：心脏、肝脏、肾脏在低温下较大，高温下较小，同环境温度呈

7、负相关。环境温度呈负相关。生化指标：红细胞数（生化指标：红细胞数（RBC）、白细胞数（）、白细胞数（WBC）、红）、红细胞容量值在高、低温度下均有增加。血浆蛋白、血中尿细胞容量值在高、低温度下均有增加。血浆蛋白、血中尿素氮、碱性磷酸酶、谷草转氨酶（素氮、碱性磷酸酶、谷草转氨酶（GOT）、谷丙转氨酶（）、谷丙转氨酶（GPT）在）在1216 低温下增加或有增加倾向。低温下增加或有增加倾向。一、实验动物环境概述实验动物环境(3)温度对动物生理、生化指标的影响1.温度 气温过高或过低可导致动物抵抗力降低，使动物患病，甚气温过高或过低可导致动物抵抗力降低，使动物患病，甚至死亡。世界各国对饲养室和动物实验

8、室气温规定的标准至死亡。世界各国对饲养室和动物实验室气温规定的标准值一般在值一般在19 -29。实验动物环境一、实验动物环境概述(4)温度对动物抵抗力的影响1.温度 空气中湿度是指大气中水分含量，按每立方米实际含水量（空气中湿度是指大气中水分含量，按每立方米实际含水量（克）表示，称为绝对湿度。空气中实际含水量占同等温度下克）表示，称为绝对湿度。空气中实际含水量占同等温度下饱和含水量的比分比值，称为相对湿度（饱和含水量的比分比值，称为相对湿度（%）实验动物环境2.湿度一、实验动物环境概述 相对湿度对动物机体热调节有密切关系，当环境温度与体相对湿度对动物机体热调节有密切关系，当环境温度与体温接近时

9、，动物体只能通过蒸发作用来发散体热，而当环温接近时，动物体只能通过蒸发作用来发散体热，而当环境湿度达到饱和状态时动物体的蒸发受到抑制，容易引起境湿度达到饱和状态时动物体的蒸发受到抑制，容易引起代谢紊乱，使动物机体抵抗力下降，发病率增加。代谢紊乱，使动物机体抵抗力下降，发病率增加。低湿使动物皮肤和粘膜干裂，减弱皮肤和粘膜对微生物的低湿使动物皮肤和粘膜干裂，减弱皮肤和粘膜对微生物的抵抗作用。抵抗作用。低湿易引起尘土飞扬而导致呼吸道疾病。低湿易引起尘土飞扬而导致呼吸道疾病。相对湿度低于相对湿度低于40%，大鼠常发生环尾症。，大鼠常发生环尾症。实验动物环境一、实验动物环境概述(1)湿度对动物抵抗力的影

10、响2.湿度 低湿情况下，大小鼠的哺乳母鼠常发生拒哺乳或吃仔鼠现低湿情况下，大小鼠的哺乳母鼠常发生拒哺乳或吃仔鼠现象，甚至仔鼠发育不良。象，甚至仔鼠发育不良。实验动物环境一、实验动物环境概述(1)湿度对动物繁殖的影响2.湿度 高湿条件下有利于病原微生物、寄生虫的生长、繁殖，垫高湿条件下有利于病原微生物、寄生虫的生长、繁殖，垫料、饲料易发霉变，对动物健康不利。料、饲料易发霉变，对动物健康不利。GB(40%-70%)实验动物环境一、实验动物环境概述(2)湿度对动物生存环境影响2.湿度 实验动物环境一、实验动物环境概述 气流大小与体热散发有关。气流速度过小，空气流通不气流大小与体热散发有关。气流速度过

11、小，空气流通不良，室内充满臭气，散热困难，造成动物疾病发生，甚良，室内充满臭气，散热困难，造成动物疾病发生，甚至死亡至死亡。气流速度过大，动物体表散热量增加，同样危及健康。气流速度过大，动物体表散热量增加，同样危及健康。一般为一般为0.130.18m/s，冷气开放为下限，暖气开放为，冷气开放为下限，暖气开放为上限。上限。3.气流及风速(1)气流及风速对动物影响 实验动物环境一、实验动物环境概述 适当的换气次数可以为动物提供充足的新鲜空气。但换适当的换气次数可以为动物提供充足的新鲜空气。但换气次数过多，则会让动物大量消耗体能以弥补因空气快气次数过多，则会让动物大量消耗体能以弥补因空气快速流动引起

12、的热量损失，国家标准规定的换气次数在速流动引起的热量损失，国家标准规定的换气次数在10-20次次/h。3.气流及风速(2)换气次数对动物影响 在屏障系统中，因静压不同，空气的流动方向是，清洁在屏障系统中，因静压不同，空气的流动方向是，清洁走廊走廊饲育室饲育室污物走廊污物走廊淋浴室淋浴室设施外，室内处于设施外，室内处于正压，压力梯度为正压，压力梯度为2050Pa。而在污染或放射性实验的动物房，为防止微生物和放射而在污染或放射性实验的动物房，为防止微生物和放射性物质扩散，室内必须处于负压。性物质扩散，室内必须处于负压。实验动物环境一、实验动物环境概述3.气流及风速(3)设施内空气流动方向 噪声可造

13、成大噪声可造成大、小鼠生育力减退，妊娠障碍和流产，、小鼠生育力减退，妊娠障碍和流产，出现食仔现象，动物产仔数、离乳数均减少，咬死率出现食仔现象，动物产仔数、离乳数均减少，咬死率增加。增加。声音刺激会引起心跳、呼吸次数及血压增加，使小鼠声音刺激会引起心跳、呼吸次数及血压增加，使小鼠WBC增加，肾上腺皮质酮上升。增加，肾上腺皮质酮上升。噪音（噪音（GB60dB）一、实验动物环境概述实验动物环境4.噪音 重要参数：周期、强度、波长 显著影响：繁殖、行为、生理机能，且有种群差异 光周期 较长的光周期可能会改善某些种群/品系的繁育情况（12/12，14/10）。）。恒定的光照，能导致大鼠卵巢的改变，出现

14、持续发情（无周期性）。光强度 高强度：导致雌性动物做窝性能差，甚至出现食仔和哺乳不良现象。另外，强光照出现视网膜障碍。动物照度动物照度：大、小鼠、豚鼠：大、小鼠、豚鼠15-20lux，犬、猴、兔，犬、猴、兔100-200lux工作照度：工作照度：200，长期实验有必要定期调整和改变动物的位置一、实验动物环境概述实验动物环境5.光照 实验动物设施(laboratory animal facility,LAF)进行实验动物饲养、保种维持、生产、实进行实验动物饲养、保种维持、生产、实验研究、试验等设施的总称。包括验研究、试验等设施的总称。包括实验动物繁实验动物繁育、生产设施育、生产设施和和动物实验动

15、物实验设施。设施。二、实验动物设施定义 开放系统开放系统(open system)(open system)屏障系统屏障系统(barrier system)(barrier system)亚屏障系统亚屏障系统(barrier system)(barrier system)隔离系统隔离系统(isolation system)(isolation system)空气洁净度：空气中的颗粒物和有害气体含量的程度。按美国宇航局生物净化室的标准，以每平方英尺空气中含0.5um以上粒子的累计个数表示空气洁净度，分为100级（5级）、10000级（7级）、100000级（8级）。二、实验动物设施按照微生物控制

16、程度分类 生存环境与大气相通饲料、垫料符合卫生要求防虫、防鼠设施饲养普通级动物（主要是犬、猴、猪等大动物）二、实验动物设施开放系统(Open system)生存环境与外界隔离空气经净化处理：空气洁净度7级一切进入的物质都有严格的微生物控制 人员淋浴后穿戴灭菌的工作服、手套、口罩、帽子等 动物的笼具、饮水瓶、垫料、饲料、饮水高压灭菌 进入的空气需过滤，经初效、中效和高效过滤人、物品、动物、空气的走向，采用单向流通路线饲养SPF级和清洁级动物二、实验动物设施屏障系统（Barrier system）二、实验动物设施屏障系统（Barrier system）生存环境与外界完全隔离空气洁净度：5级一切进入

17、的物质都有严格的微生物控制，动物和物料的动态传递须经特殊的传递系统人不直接接触动物用于无菌级的饲养和SPF级繁殖二、实验动物设施隔离系统（Isolation system）二、实验动物设施隔离系统（Isolation system）二、实验动物设施特殊设施：生物安全设施l生物安全一级设施生物安全一级设施（Level 1）：在该设施内工作不影响）：在该设施内工作不影响成年人健康，该设施内饲养的动物可能对人产生成年人健康，该设施内饲养的动物可能对人产生比较小比较小的、潜在的危害。的、潜在的危害。二、实验动物设施特殊设施：生物安全设施l生物安全二级设施生物安全二级设施（Level 2）：在该设施内工

18、作可能对）：在该设施内工作可能对产生产生中等程度危害中等程度危害，使用该设施必须经过培训，进出限，使用该设施必须经过培训，进出限制。制。二、实验动物设施特殊设施：生物安全设施l生物安全三级设施生物安全三级设施（Level 3）：该设施存在）：该设施存在严重、或严重、或 潜在致命的危害潜在致命的危害。HIV,SARS,BSE等研究项目在该设施等研究项目在该设施内进行。工作人员必须防护服内进行。工作人员必须防护服。二、实验动物设施特殊设施：生物安全设施l生物安全四级设施生物安全四级设施（Level 4）：存在）：存在严重、高度致死严重、高度致死性危害性危害，用于研究，用于研究Ebola 等，是特别

19、危险的设施。等，是特别危险的设施。一一 人员、物品消毒准备区人员、物品消毒准备区污物走廊污物走廊五五 缓冲区缓冲区三三 动物实验区动物实验区清洁走廊清洁走廊三三 动物实验区动物实验区污物走廊污物走廊物品物品准备准备间间人员准备三、屏障设施运行管理 三、屏障设施运行管理1.空气进出屏障设施2.人员进出屏障设施3.动物进出屏障设施4.实验用品和器具进出屏障设施5.动物实验废弃物品的处理6.动物尸体处理 进气口进气口出气口出气口弧形边角弧形边角空气要经过初、中、高效过滤后进入屏障设施内，单向流动，经过滤排除三、屏障设施运行管理1.空气进出屏障设施空气进出屏障设施实验室内回风口每周12次高效滤材121

20、8个月中效滤材36个月初效滤材13个月通常情况通常情况 三、屏障设施运行管理1.空气进出屏障设施空气进出屏障设施 三、屏障设施运行管理2.人员进出屏障设施人员进出屏障设施 三、屏障设施运行管理2.人员进出屏障设施人员进出屏障设施 第一更衣室缓冲区三、屏障设施运行管理 风淋室三、屏障设施运行管理 清洁走廊三、屏障设施运行管理 动物饲养室三、屏障设施运行管理 动物实验室压差显示计三、屏障设施运行管理 污物走廊三、屏障设施运行管理 三、屏障设施运行管理3.动物进出屏障设施动物进出屏障设施 三、屏障设施运行管理4.实验用品和器具进出屏障设施实验用品和器具进出屏障设施 传递窗高压灭菌器三、屏障设施运行管

21、理 三、屏障设施运行管理 4.实验用品和器具进出屏障设施 用75%酒精或5%碘伏仔细擦拭消毒物品表面后，紫外灯照射15min 三、屏障设施运行管理 手术器械可经双扉高压灭菌器高压消毒后传入或经消毒液中浸泡后在紫外灯下照射15min传入 小型仪器经灭菌通道喷雾消毒后传入 注意：不准将物品直接从缓冲间和更衣室随人带入带出屏障系统！人员流向、动物流向、物品流向严格分开三、屏障设施运行管理 5.动物实验废弃物品的处理 垫料、粪便、更换饲料等废弃物遵守通过物流流向 注射器等尖锐物品套上套子后再放入垃圾桶,以防刺伤工作人员 液体废弃物传到缓冲间后再处理 废弃的动物包装盒口罩、手套、帽子、鞋套为一次性物品,

22、放入缓冲间三、屏障设施运行管理 6.动物尸体处理 动物尸体和动物器官应密封在塑料袋中，交给工作人员后进行焚烧处理。不得将动物尸体丢弃在屏障系统内或垃圾桶里。实验后动物尸体应深埋或焚烧。三、屏障设施运行管理 环境控制 贯彻到饲养管理与动物实验过程的各个环节中三、屏障设施运行管理环境监测 根据国家标准 GB14925-2010“实验动物环境与设施”，进行规范。静态监测：无动物饲养状态下的监测 动态监测：动物饲养状态下的监测 三、屏障设施运行管理空气洁净度的指标包括有：空气落菌数空气落菌数是检测空气生物洁净度的指标，用血琼脂培养基，置于被检房舍的空间，暴露30分钟后，计算培养基上的落菌数。尘埃粒子测

23、定尘埃粒子测定是空气洁净级别的指标，10-20平米的房间布点3-5个，用专用仪器测定，数据作统计分析。四、实验动物的营养质量控制1.实验动物饮水要求实验动物的饮用水应符合卫生部门颁发的人饮用水的质量和卫生指标。对于清洁级及其以上级别的实验动物来说，其饮用水必须经过高温高压灭菌处理。亦可应用酸化水（pH2.5-3.0）。2.实验动物营养需要 实验动物营养需要是指为满足动物维持正常生长和繁殖所需各种养分的基本需要。即每只动物每天对蛋白质、维生素、矿物质以及能量的需要量。四、实验动物的营养质量控制 (1)维持的营养需要 在正常情况下实验动物体重不增不减，不进行生产，体内合成与分解代谢处于动态平衡状态

24、。在这种状态下动物对营养物质的需要被称为维持营养需要。四、实验动物的营养质量控制2.实验动物的营养需要 (2)生长的营养需要 动物生长是指通过机体的同化作用进行物质积累、细胞数量增多、组织器官体积增大，从而使动物的整体及其重量增加的过程。在这种状态下动物对营养物质的需要被称为生长营养需要。四、实验动物的营养质量控制2.实验动物的营养需要 (3)繁殖的营养需要 实验动物的繁殖过程包括雌雄动物的性成熟、性欲、性功能的维持、精子卵子的生成、受精、妊娠及哺乳过程，在这个过程中动物对营养物质的需要被称为繁殖营养需要。四、实验动物的营养质量控制2.实验动物的营养需要 (4)实验动物饲料营养成份标准（见国标

25、）根据实验动物不同种类、性别、年龄、体重和生理等特点，结合能量和其它各种营养物质代谢实验和饲养实验结果，科学地规定每只动物每天应给与的能量和各种营养素的数量，这种规定称之为实验动物饲料的营养成份标准。五、常用实验动物营养需要特点2.实验动物的营养需要 四、实验动物的营养质量控制 四、实验动物的营养质量控制 四、实验动物的营养质量控制 四、实验动物的营养质量控制 1.小鼠 粗蛋白质含量标准为18-20%，喜食含糖量高的饲料，糖的比重可适当大些。需要碳水化合物、亚油酸含量高的饲料，妊娠鼠需含脂类高的饲料。对Ca、VitA、VitD需要量较高，但过量VitA可导致小鼠繁殖紊乱和胚胎畸形。不同品系营养

26、需要特点不同。如C57BL需高脂肪，DBA需低脂肪。无菌小鼠要适当补充VitK。五、常用实验动物营养需要特点 2.大鼠大鼠饲料中含15-20%的蛋白质即可满足。对脂肪酸缺乏敏感，一般饲料中应当添加脂肪。对Ga、P缺乏抵抗力强，但对Mg的需要量较高，应注意补充。对Vit A缺乏敏感，应注意补充。无菌大鼠要补充VitB12。五、常用实验动物营养需要特点 3.豚鼠日粮蛋白质水平低于30%，GB为生长17%，繁殖20%。对必需氨基酸，尤其是精氨酸要求较高。对粗纤维的消化能力强，消化率为38%，粗纤维低于12%易发生脱毛，GB为1015%。五、常用实验动物营养需要特点不能合成维生素C，对维生素C的缺乏特

27、别敏感，缺乏时可引起坏血病、生殖机能下降、生长不良、抗病力降低，最后导致死亡，必须在饲料中补充，每日需求量为1030mg。4.兔家兔是草食动物，应保证饲料中的粗纤维在1015。精氨酸是第一限制性氨基酸。兔可以耐受高水平的钙，在初生时有很大的铁储备，因而不易贫血。五、常用实验动物营养需要特点VitK和B族维生素可通过食粪循环利用，繁殖期要补充VitK。无菌兔要补充所有Vit。5.犬饲料中动物性蛋白应占全部蛋白质食物1/3。犬能耐受高脂肪日粮，要求日粮含有一定量的不饱和脂肪酸。维生素A、D、B1、B2、E 需要量较大，需及时补充。需补充微量元素Ca。五、常用实验动物营养需要特点 6.猫肉食动物，对

28、蛋白质需求较高，不低于21，幼猫不低于33。不能利用-胡萝卜素作为维生素A源，应在饲料中补充维生素A。对维生素E的需求量也较高。五、常用实验动物营养需要特点 7.非人灵长类能量的50%以上来自糖代谢。蛋白质16-25%能满足生长与繁殖需要。脂肪4-5%。体内不能合成维生素C，必须由日粮提供，1700-2000mg/Kg同时要注意日粮的适口性。除主食外，每天应供给一定量的新鲜水果和蔬菜。五、常用实验动物营养需要特点 1.饲料配制的原则：满足动物的营养需要符合动物的食性严格微生物控制标准六、实验动物饲料 2.饲料的配合任何单一的饲料都不能满足不同动物的不同生长时期对营养的需要，因此需要进行配制，制

29、定出营养价值全面的饲料配方。按照配方将多种饲料按照一定比例混合而成的饲料称作叫配合饲料。常用实验动物生产和动物实验过程中一般使用的是全价营养配合饲料，直接饲喂即可。六、实验动物饲料 3.饲料原料的来源天然饲料原料：如谷物、脱水蔬菜、草粉、鱼粉、骨粉、矿物质、酵母等加工饲料原料：如玉米淀粉作为饲料糖类来源，牛奶中提取酪蛋白作为蛋白质来源等纯化学物质：如氨基酸、必需脂肪酸等六、实验动物饲料 4.饲料的分类按物理性状的分类颗粒料粉料膨化料凝胶料液体饲料六、实验动物饲料 颗粒料1.营养均衡全面，符合动物的食性。2.经过高温、挤压能杀灭大量病原体以及有害物质。3.便于运输、储存、灭菌、饲喂。4.适合于啮

30、齿类动物啃咬习性。5.减少粉尘。六、实验动物饲料 4饲料的分类根据所含营养成分分类全价配合饲料混合饲料浓缩饲料添加剂预混料代乳饲料六、实验动物饲料 4.饲料的分类按所饲喂的动物种类及生理阶段分类按所饲喂的动物种类分类：略按生理阶段分类：育成料、繁殖料、维持料六、实验动物饲料 4.饲料的分类按饲料的用途或功能分类缺锌饲料高胆固醇饲料蛋白质缺乏料等六、实验动物饲料 5.饲料消毒、灭菌方法干热消毒法：烤箱内7080、6h高温高压灭菌法：121、1.0kg/cm2（9.8X104pa）、15min以上射线照射灭菌法60Co照射、5104 Gy 剂量 射线照射、25104 Gy 剂量六、实验动物饲料 实验动物环境的影响因素 实验动物设施按微生物控制程度分类及其特点 实验动物营养需要的定义和分类 实验动物饲料的消毒、灭菌方法本 章 小 结