实验动物的环境控制.ppt

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　　第四章 实验动物的环境控制

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　　实验动物的环境控制是实验动物标准化的主要内容之一。 一.??? 环境因素对实验动物的影响 [一] 、 环境控制的重要性 自然界的野生动物可以四处活动以选择自己舒适的生活环境。而实验动物一般都较长时间甚至终生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，正确认识环境因素对实验动物的影响就显得十分重要。

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　　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，基因作用的表现离不开环境的影响。 发育环境的影响 周围环境的影响 基因型 表现型 演出型 决定 决定 作为周围环境对演出型影响的实例很多。例如，高温环境下动物的生产率、产仔数、泌乳量等减少;温度变化引起机体对药物和微生物的敏感性、感受性的变化等。

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　　[二] 、环境因素的分类 1. 气候因素：温度、湿度、气流、风速等 2. 理化因素：氧、二氧化碳、粉尘、臭味、 噪音、照度、杀虫剂、消毒剂、有害物质等。 3. 居住因素：房屋、饲养笼具、垫料、给水器等。 4. 营养因素：饲料、水、蛋白质、矿物质、维生素等 5.生物因素：动物饲养密度、微生物、与人和其他动物的关系等。

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　　[三] 、各种环境因素对实验动物质量和动物实验结果的影响 (一)、环境因素的重要性 实验动物终生被限制在一个极其有限的环境范围内生活，通过新陈代谢与周围环境发生联系，其生长发育，对疾病的抵抗力、对动物实验的反应等都依赖周围的环境。 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的或是生理性的，例如新陈代谢、气温、活动力、饲料、激素分泌、睡眠、体重变化、形态、性成熟、繁育、哺育和泌乳、妊娠等方面，都可直接与环境有关，影响动物的质量和实验的结果。因此实验动物对环境的依赖性很强，尤其是一些近交系动物和免疫缺陷动物，要求更严格的环境条件。

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　　(二)、环境因素对实验动物的影响 1、温度 国家标准中最适温度范围为18—29℃，日温差不应超过3℃(依 动物种类而标准不同)。环境温度缓慢地变化，在一定范围内机体可以自行调节而适应。气温变化过大或过急时对动物的健康将产生不良影 响。特别是裸鼠，不能有效地保持体温。 一般的哺乳类实验动物，当温度过低时常导致性周期的推迟，而温度超过30℃时，雄性动物将出现睾丸萎缩或形成精子的能力下降，雌性动物将出现性周期紊乱，泌乳能力降低或拒乳等现象。 长时间的温度变化常可引起动物形态方面的变化。例如：在寒冷的地区生长的兔耳较短。在寒冷环境生长的大鼠尾巴比在温暖环境下生长的同胎大鼠短。 温度与基因的表达有密切关系。例如：喜马拉雅兔在20℃环境下，全身毛色为全白色，但如饲养在10℃环境下时，耳、尾、鼻和四肢尖端则生长黑毛，这是由于体内的黑色素酶在高温时被破坏所致。实验证明在不同温度下饲育的动物，由于代谢不同，即使在相同实验条件下，结果差异也很大。

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　　2、湿度 湿度是指大气中的水分含量。按每立方米空气中实际含水量表示时称为绝对湿度。空气中含水量占同等湿度下饱和含水量的百分值称为相对湿度。相对湿度在40—70%之间动物最适应。 空气相对湿度与动物机体热调节有密切关系。当环境气温与动物体温接近时，动物只能通过蒸发作用散热，而湿度大蒸发作用就差，因此高温高湿的环境对动物的热调节极为不利;相对湿度高，微生物易繁殖，饲料和垫料易霉变，动物易患呼吸系统疾病。湿度20%而温度为27℃时，大鼠易发生尾部环状坏死。仔鼠发育不良。易出现哺乳母鼠咬仔现象。

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　　3、气流、气流速度及换气次数 人类一般可感觉的气流速度为0.2—0.25m/s，而实验动物以0.13—0.18m/s为最佳。 在饲育室内换气次数以8—15次/h为宜。保持一定的气流速度， 不仅可使室内温度、 湿度及化学物质组成保持一致，而且有利于将污浊气体排出室外。小型实验动物由于体表面积与体重之比(cm2/kg)比大动物大，环境温度和气流速度的变化常可引起体温的变化。如换气次数过多，则动物要消耗大量能量用于维持体温而出现生育率下降等现象。 室内通风要柔和，不宜直吹，过堂风不利动物的正常生活。

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　　4、音响和噪声 噪声也是影响实验动物健康的因素。动物与人不同，能听到较宽的音域。例如大鼠能听到频率为1000—50,000Hz的音响，而人只能听1,000—20,000Hz范围的音响。噪声可引起动物紧张，使动物流产、产仔率下降，出现咬仔现象。还可能造成实验动物生理机能的变化， 如：心率、呼吸频率和血压升高。有的动物易诱发癫痫病。国家标准要求噪声应控制在60dB以下。 动物室内的噪声来源于：①外界传入; ②室内机器产生，如送、排风机，空调机等;③动物自身产生，如活动、采食、争斗、鸣叫等。

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　　5、照明 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，经下丘脑的介导和激素的调节作用使动物的生理活动与每天的明暗周期同步。 大白鼠在540—980Lux照度下65天，在2000Lux照度下几小时将出现角膜和视网膜病变。但有色大鼠不出现此现象。医学标准动物照度15—20Lux，工作照度150—300Lux。

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　　6、空气中的微生物、粉尘和有害气体 饲养室空气中漂浮着颗粒物和有害气体， 微生物多附着在颗粒物上，它们对动物机体可造成不同程度的危害，也可能干扰动物实验。实验动物室内空气除受附近地区大气污染的影响外，实验动物本身也产生许多污染物，动物的粪尿及垫料如不及时更换清除，将发霉分解产生恶臭味。 动物室中的主要有害气体有氨气，甲基硫醇，硫化氢，硫化甲基，甲基丁烷，三甲胺，苯乙烯，乙醛和硫化二甲基8种。 以前 3种为主，氨是一种刺激性气体，对呼吸道、眼、咽部粘膜均有刺激，国标要求其浓度应小于14mg/m3。浓度过高会导致支气管、肺炎。易合并细菌、支原体感染。甲基硫醇(臭葱味)和硫化氢(臭鸡蛋味)，在犬，猴和猫的饲养室都能检测到。 动物饲养空气中粉尘的来源主要有两个途径，其一为室外空气未经过滤处理直接进入，其二是动物体表被毛，皮屑，饲料和垫料等材料的碎屑被气流携带而在空气中悬浮形成粉尘颗粒物。我们把空气浮游微粒的总称叫气溶胶，可引起人和动物的变态反应。

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　　7、笼具、垫料和饮用水 笼器具应选用无毒、耐腐蚀、耐121—135℃高温，耐冲击的笼具，并应符合动物生理、生态及防逃逸的要求。 垫料应使用无毒、无异味、无油脂、吸湿性强、粉尘少的材料，经消毒或灭菌后使用。高压蒸气灭菌是指在1.0—1.4kg/cm2压力时温度可达115—123℃，15—25分钟可杀灭一切细菌和孢子。 普通级动物可饮用符合卫生标准的自来水，清洁级及以上的动物应饮用酸化灭菌水或高压灭菌水。酸化水是向饮水中添加氯或盐酸，使其PH值为2.5—3.0或氯10—15PPM。现在有些单位给动物饮用过滤水。

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　　(三)影响动物实验的各种因素 1、影响动物实验的环境因素 影响实验动物的各种环境因素都可直接影响 动物实验的效果。例如环境温度不仅通过影响动物的各种生理活动， 也直接影响药物对动物的作用，同一种药物作用在同一种动物在不同温度下的LD50都不相同(表1)。

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　　? 4-表 1 不同室温下几种药物对小鼠的半数致死量 温 度( ℃ ) 药 物(mg/kg) 15.5 27 苯异丙胺 197.0 90.0 盐酸脱氧麻黄碱 111.0 33.2 麻黄碱 477.1 565.0

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　　2、影响动物实验的营养因素 给予动物足够的营养是保证动物健康、生长、繁育的重要条件，也是提高动物实验结果的重要因素。要想保证实验顺利进行，动物的饲料必须保证如表2的营养比例。

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　　4- 表2 我国实验动物的饲料营养比例(%)  动 物 种 类 营养物质 大鼠和小鼠 家兔和豚鼠 地 鼠 ? 蛋白质 20-24 20 20-25 脂 肪 4-6 4 6-6.5 糖 40-45 50-60 40-42 粗纤维 10-15 8-12 钙 1.5 1.2 1.5 磷 0.75 0.8 1

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　　3、影响动物实验的生物因素 生物因素涉及同种动物因素和异种生物因素等。同种动物因素包括社会地位，势力范围和饲养密度等。 同种动物间存在着为社会地位和势力范围的相互争斗，这种现象在同一笼内饲养数只雄鼠时经常能看到。沙鼠，仓鼠在配种时常有一只被咬死。动物的争斗和社会地位也可影响到内分泌系统的功能，而影响到动物实验。 异种动物之间可产生相互影响，将小鼠和猫在同一房间内饲养时，就会出现小鼠性周期不规则的现象。动物种间常有共患传染病。健康的豚鼠如放入有隐性感染支气管败血杆菌的兔房中，豚鼠就会发病。因此不同种，品系的动物应分室饲养。 病原微生物、寄生虫对实验动物的影响也是明显的。特别是动 物潜在性的感染往往无临床体征和症状，一旦外界条件适当或机体免疫低下时，疾病便可表现出来。在进行动物实验时容易激活一些潜在的病原体引起发病，影响实验结果(见表3)。因此一定要选用清洁级，最好是SPF级的动物进行实验。动物购入后应有一定的检疫观察期，确认为健康动物后再进行实验。

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　　4-表 3 普通动物、SPF动物和无菌动物特点比较 _________________________________________________________ 项 目 普通动物 SPF动物 无菌动物 _________________________________________________________ 微生物、寄生虫 有或可能有 无 无 传染病 有或可能有 无 无 长期实验存活率 约40% 约90% 约100% 自然死亡率 高 低 很低 应用动物数 多 少 少 实验准确设计 不可能 可能 可能 实验结果 有疑问 明确 明确 ?统计价值 不准确 可能好 好 实验结果的讨论价值 低 高 很高

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　　实验动物是由人饲养管理和进行实验的，饲养管理人员和实验人员的素质直接影响动物实验的结果。要爱护动物、善待动物，要合理设计实验，熟练实验操作，严格按照标准实验操作程序去作工作，才能得到良好的实验结果。

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　　4、影响动物实验的实验动物因素 (1)动物的种属、品系 不同种属的哺乳动物，其生命过程有一定的共性，这是科学实验中应用实验动物的基础，但不同种属的动物在解剖、生理生化特征和各种反应上又有个性。例如某种致病因素对一种动物是致病的，而对另一种可能完全无害。因此熟悉这些种属差别有利于动物实验的进行。 如犬、猴、猫对呕吐反应敏感，适宜作呕吐实验。兔和豚鼠呕吐不敏感，大小鼠无呕吐反应。大鼠是致畸最敏感动物。豚鼠对过敏实验适宜，它的耳蜗对声波变化十分敏感，可作听觉实验。 家兔对致热物质十分敏感，可用于发热，解热和致热源的研究。兔是诱导排卵的动物，适宜作药物对排卵影响的试验。 同种属不同品系的动物对同一刺激的反应有很大差异。如DBA/2小鼠100%可发生听源性癫痫，AKR为高发白血病品系，C3H小鼠乳腺癌发病率为97%，NOD小鼠易发糖尿病。C 57BL/6属低癌组。A系与BALB/c两个品系在存活期，自发肿瘤，对药物反应和生殖发育上都有显著差异。 动物的解剖生理特征和反应性随年龄而有明显的变化，老年动物代谢能力低下，反应不灵敏，一般的动物实验应选成年动物进行。慢性实验或观察动物的生长发育，应选择幼龄动物。在老年医学研究中，应选用老龄动物。题目设计要保证在动物生存期内完成。

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　　4-表 4 普通动物、SPF动物和无菌动物特点比较 项 目 普通动物 SPF动物 无菌动物 微生物、寄生虫 有或可能有 无 无 传染病 有或可能有 无 无 长期实验存活率 约40% 约90% 约100% 自然死亡率 高 低 很低 应用动物数 多 少 少 实验准确设计 不可能 可能 可能 实验结果 有疑问 明确 明确 统计价值 不准确 可能好 好 实验结果的讨论价值 低 高 很高

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　　实验动物是由人饲养管理和进行实验的，饲养管理人员和实验人员的素质直接影响动物实验的结果。要爱护动物、善待动物，要合理设计实验，熟练实验操作，严格按照标准实验操作程序去作工作，才能得到良好的实验结果。

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　　4、影响动物实验的实验动物因素 (1)动物的种属、品系 不同种属的哺乳动物，其生命过程有一定的共性，这是科学实验中应用实验动物的基础，但不同种属的动物在解剖、生理生化特征和各种反应上又有个性。 例如某种致病因素对一种动物是致病的，而对另一种可能完全无害。因此熟悉这些种属差别有利于动物实验的进行。如犬、猴、猫对呕吐反应敏感，适宜作呕吐实验。兔和豚鼠呕吐不敏感，大小鼠无呕吐反应。大鼠是致畸最敏感动物。豚鼠对过敏实验适宜，它的耳蜗对声波变化十分敏感，可作听觉实验。家兔对致热物质十分敏感，可用于发热，解热和致热源的研究。 兔是诱导排卵的动物， 适宜作药物对排卵影响的试验。 同种属不同品系的动物对同一刺激的反应有很大差异。如DBA/2小鼠100%可发生听源性癫痫，AKR为高发白血病品系，C3H小鼠乳腺癌发病率为97%，NOD小鼠易发糖尿病。C 57BL/6属低癌组。A系与BALB/c两个品系在存活期，自发肿瘤，对药物反应和生殖发育上都有显著差异。 动物的解剖生理特征和反应性随年龄而有明显的变化，老年动物代谢能力低下，反应不灵敏，一般的动物实验应选成年动物进行。慢性实验或观察动物的生长发育，应选择幼龄动物。在老年医学研究中，应选用老龄动物。题目设计要保证在动物生存期内完成。

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　　(2)年龄 不同品种和品系的实验动物其寿命各不相同，有的以日，有的以月，有的以年计算。 如果对犬和小鼠均观察一年，所反映的发育过程是不同的。即使同样是犬，不同的年龄阶段所得的实验数据也不尽相同。所以选用实验动物时应注意到实验动物之间，实验动物与人之间的年龄对应，以便进行分析和比较。 一般情况下老龄动物对各种刺激反应较差，年幼动物免疫功不健全。如果无特殊需要要选用成年动物。动物的年龄一般可按其体重推算(表5)，豚鼠2月龄时体重约400g ，日本大耳白兔8月龄约4500g.。 但也应注意动物体重除与年龄相关外，也与品种、品系、营养状态、饲养管理等因素有关。

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　　4-表5 大鼠日龄与体重的关系(方喜业) 日 龄 体重(g) 21 28 35 42 49 56 63 70  Wistar ♂ 56 97 134 187 233 297 325 370 ♀ 54 91 134 166 209 214 232 246  SD ♂ 52 101 150 206 262 328 365 399 ♀ 50 86 130 172 210 240 258 272

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　　(3)性别 不同性别动物对同一药物的敏感性不同，对不同刺激的反应也不一致。如用戊巴比妥钠、环已巴比妥钠给大鼠麻醉时雌性的敏感性为雄性的2.5-3.8倍。因此科研工作中一般选用雌雄各半作实验。

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　　(4)生理状态 动物的生理状态，如怀孕、哺乳等对实验结果影响很大，实验不能采用处于特殊生理状态的动物。 动物的许多机能有年、月、日节律性的变化。 如犬和兔对辐射的反应，春夏季对辐射比在冬季敏感，所以春夏季经辐射照射后死亡率高。许多动物的体温，血糖、基础代谢率、各种内分泌激素的水平都呈昼夜性的节律性变化。 动物实验应注意动物的这些节律性变化，应选择在同样季节，每日在同样的时间进行才能得到正确的实验结果。 麻醉或固定后动物体温将下降，动物实验中应特别注意动物正常体温的维持。

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　　(5)健康状态 动物的健康状态直接影响实验结果和实验的成败。引入动物时要注意动物健康，但一时性的健康检查，不能完全确定动物是否健康，因为有些疾病在潜伏期常无症状。一般在实验前，选好的动物需有7-10天的预检，并可使动物适应新的环境。

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　　5、实验操作对动物实验的影响 动物实验要按实验室操作规范(GLP)和标准操作程序 (SOP)严格执行。这些法规对实验动物、实验室条件、工作人员素质、技术水平和操作方法都有明确要求。科研人员必须接受实验动物学的培训，持证上岗。 人们常常忽略精神、神经因素对实验研究的影响。当动物遭受虐待、创伤、粗暴对待等意外刺激时， 其内分泌系统、循环系统、机体代谢都与正常时不同。应善待动物，并熟练掌握捉拿、固定、注射、给药、手术等技能，减少对动物的不良刺激。 给药途径也是影响实验的重要问题。如有的药品可在胃内被破坏或在肝内分解，经口服给药就会影响其效果。有些中药制剂经静脉注射和口服其疗效相差很大。有些药的效果与给药次数和浓度关系很大，动物和人用药剂量的换算也应准确。

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　　麻醉也直接影响动物实验的效果，不同的实验目的和不同的实验动物要采取不同的麻醉方法。 适当地掌握麻醉深度，麻醉过浅可引起强烈的痛 ，动物的各种生理功能会发生改变，实验也难以进行;麻醉过深动物出现抑制，得不出可靠的实验结果。 实验后对动物的管理也很重要，保证动物有足够量的营养供给。营养缺乏或过多都会影响实验结果。 动物实验的对照问题也很重要，对照的方法很多，有空白对照、实验对照、有效对照、配对对照、组间对照、历史对照及正常值对照等。 肯定一个实验结果最好采用两种以上的动物进行比较观察，其中之一不应是啮齿类动物。常用的选择顺序是小鼠、大鼠、犬、猴。