实验动物学

2021年1月27日发(作者：鞠伯陶)
三项重大突破即：近交系小鼠（
1909
）
、无菌动物（
1915< br>）和免疫缺陷动物（
1966
）的发现和培育成功，为创建实
验动物科学奠定了 基础。
3R
”
即：替代（
Replacement
）
、减少 （
Reduction
）和优化（
Refinement
）
，

实验动物
（
laboratory animal LA
）
：指 经人工培育，对其携带的微生物进行控制，遗传背景明确，可用于科学实验、
药品、
生物制品的 生产和检定及其它科学研究的动物。
人们运用现代手段和方法培育的具有新的生物学特性的动物
品种（系）用于科学研究。
1.
从遗传控制角度来讲：来源清楚、人工培育的、遗传背景明确；

2.
从微生物控制角度
来讲：对其携带的微生物及寄生虫实行控制；

3.
从应用角度来讲：用于科学实验、药品、生物制品的生产和检定
及其它科学研究。实验动 物与实验用动物的区别：遗传控制不同，微生物控制等级不同，培育的形质和目标不同。

近交系
：连续全同胞交配
20
代以上的动物称为近交系

特 点：
1
、其基因纯合度达到
98.6%
，个体差异小，似同卵双生反应一致重 复性好，用少量动物即可获得精确度很
高的实验结果，个体相互之间可以接受皮肤、器官移植。

2
、隐性基因纯合使许多病态性状得以暴露，可获得大量先天性畸形及先天性疾病的动物模型< br>.
如高血压、白内障、
糖尿病
.
动物模型。







缺点：

出现近交衰退。



即

1.
增加基因 纯合性
,
固定优良性状
2.
出现近交衰退

近交系的特征
（
1
）基因纯合性

(2
）同基因性 （
3
）长期遗传稳定性（
4
）表型一致性（
5
）遗传组成独 特（
6
）分布
的广泛（
7
）可识别性


（
8
）繁殖力低，生活力弱。

F1
代动物
：两个无关近交系杂交形成的后代。

F1
代特 征
（
1
）遗传性状稳定，表型一致（
2
）基因相同，杂合子（
3
）具有杂种优势

特点：虽然基因杂合，但个体之间基因杂合的一致
,< br>个体差异小。除具有近交系的优点
,
还具有生命力强耐受性强
,
可长期 进行观察，个体相互之间可以接受皮肤、器官移植。但是动物机体结构和代谢与人类有较大差异，实验

结
果不能完全照搬于人。

封闭群动物：以非近亲交配方式繁殖生产的一个实 验动物种群，
5
年以上不从外部引新血缘或至少繁殖四代以上，
保持了一定杂合性和群 体遗传特征。在人类遗传研究、药物筛选、毒物实验等方面起着不可代替的作用等。

突变系动 物：指正常染色体的基因发生了变异，动物具有一种或多种遗传缺陷。例如：无胸腺裸鼠、严重联合免疫
缺陷动物
SCID
小鼠。为肿瘤、免疫疾病的研究提供了理想的材料。

例如：
对血压的影响，狗、猫、鼠易复制高血压模型。

过敏反应，变态反应 ：豚鼠。呕吐反应：狗。对皮肤的局
部作用：家兔、豚鼠、猪。致热反应：兔，不能用狗（无汗腺或汗腺 不发达）
。动脉粥样硬化：鸽、鸡、家兔。致
癌作用：小鼠、大鼠考虑到品种品系。放射病：狗 （不用兔，非常敏感）
。免疫：
C57BL/6
国际通用小鼠。


微生物等级分类：

普通级动物是指饲养在开放系统中，
在微生物控制上要求 最低的动物，
它要求不携带人畜共患病和动物烈性传染病
的病原。来源于清洁动物或
S PF
动物，在普通环境中饲养。用于教学和科研的预实验。

清洁级动物除不带有普通 级动物应排除的病原外，还不应携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。来源于
SPF
动 物或无菌动物，在屏障环境中饲养。是我国主要的科研用动物无特定病原体动物。

无特定病原体动物（
Specific
Pathogen
Free
animal,

SPF
动物
）是指动物体内无特定的微生物和寄 生虫存在，但带
有非特定的微生物和寄生虫的动物。来源于无菌动物或悉生动物，饲养在屏障环境中是国 际上公认的科研用动物。

无菌动物是指用现有的检测技术在动物体内外的任何部位均检不出任 何活的微生物和寄生虫的动物。
来源于剖腹产
或无菌卵的孵化，
饲养在隔离环境中形态 学和生理学在某些方面与常规动物不同。
悉生动物是指在无菌动物体内植
入已知微生物的动物。

普通级、清洁级和
SPF
级动物每三个月自检一次。无菌动物每年检测动物 一次。每
2
～
4
周检查一次动物的生活环
境和粪便标本。

人兽共患传染病：

流行性出血热，淋巴细胞脉络丛脑膜炎，狂犬病，
B病毒病，弓形体病，钩端螺旋体病结核，沙门氏菌病

动物烈性传染病：鼠痘，小鼠肝炎，仙台病毒感染，兔出血症

生物危害是指在科学实 验中，由于工作人员的错误操作，而使有害病原体散播到外界，污染外界环境，并造成周围
人及动物感染 发病。

动物对实验处理的反应可以用以下公式表示：
R=(A+B+C)×D+E



R
－动物的反应，也就是动物实验处理的结果。
A< br>－动物物种的反应。
B
－动物品种或品系的反应。




C
－个体的反应。
D
－环境因素和动物种、品系、个体相互作用后 对实验结果的影响。
E
－实验误差。


实验动物环境指实验动物生长发育、繁殖交配、实验处理等赖以生存的所有外部条件的总和。


实验动物的环境因素可分为五个方面
：

1.
气候因素
:
温度、湿度、气流、风速等；

2.
理化因素：
CO
2
、
O
2
、粉尘、臭味、噪音、照度等；

3.
生物因素：饲养密度、微生物、其它动物等；

4.
居住因素：房屋、饲养笼具、垫料、食槽等；

5.
营养因素：蛋白质、水、维生素、矿物质等。

例如：
温度啮齿 类动物为
18-29
℃。喜马拉雅兔在
20
℃时，耳、尾、鼻和四肢尖端生长 白毛，
10
℃时长黑毛。

相对湿度为
40-70%
，并以
50±5%
为最佳。大鼠发生“环尾病
”
（
T:27
℃，< br>RH<40%
）
。

国标规定：换气次数在
10-20
次
/h
。风速为
0.1
～
0.2cm/s
（屏障系统）< br>
噪声
DBA
小鼠可发生听源性痉挛；国标要求控制在
60
分 贝以下。

国标要求光照以
12h
明
: 12h
暗

或
10h
明
: 14h
暗为佳

。

氨气浓度增高时严重者甚至产生急性肺水肿而致动物死亡。

国家科技部于
1 994
年
1
月首次发布了《实验动物设施环境国家标准》
.2001
年正式实施（
GB 14925-2001
）
。


《实验 动物管理条例》
1988
年
10
月由国务院批准原国家科委颁布。


实验动物设施
(Laboratory Animal Facility)
：

广义是指进行实验动物生产和从事动物实验设施的总和。狭义 指保种、繁殖、生产、育成实验动物的场所。

烈性传染病、致癌、剧毒等实验应在负压系统< br>(P3/P4)
或有防护的设备内进行；

实验动物设施的分类：
根据 微生物控制程度的不同分为三类，即：普通
(
开放
)
设施
(open facility):
屏障设施（
Barrier
facility
）隔离设施（
Isolation facility
）

?

符合动物居住的基本要求；

?

不能完全控制传染因子；

?

适用于饲育教学等用途的普通级实验动物；

?

该设施内空气与外界环境相通，但有必要的防野鼠、蚊蝇设施。



屏障设施（
Barrier facility
）
：

?

适用于饲育清洁级及无特定病原体
(SPF)
实验动物；

?

进入系统的空气应经过初、中、高效三级过滤；

?

空气的洁净度达到万级；

?

进入设备的动物、饲料、水、垫料、实验用品均需有严格的微生物控制；

?

人员须经淋浴、更换灭菌服方可进入室内；

?

洁净级别为万级（ 空气中
>0.5
μ
m
的尘埃粒子数
<10000
个
/ft
相当于
353000
个
/m
）
.
隔离设施（
Isolation facility
）
：

?

采用无菌隔离装置以保证无菌或无外来污染
;
?
< br>隔离装置内的空气、饲料、水、垫料和设备均为无菌，动物和物料的动态传递须经特殊的传递系统
;
?

该设施既能保证与外环境的绝对隔离，又能满足转运动物时保持与内环境的一致
;
?

该设施适用于饲育
SPF
、悉生及无菌动物。

操作时：

?


工作人员只能通过隔离器上的橡胶手套进行操作；

?


物品通过包装消毒后，由灭菌渡舱或传递窗传入；

?

动物是经由无菌剖腹产的方法进入；

?


进入隔离器的 空气，应经高效过滤，保证隔离器内空气洁净度达
100
级，无菌并维持正压状态。

改良的屏障设施－－独立供气动物笼系统（
Independent
ventilation
cage
，
IVC
）该系统采用具有先进 水平的微型隔
离技术，
通过在笼子内部输送经过高效过滤的空气以保证动物免受微生物的污染，
可以使动物生活在一个相对隔离
的环境中。在普通环境下加
IVC
就可成为一 个清洁级的动物房。


生物安全防护水平（
Biosofety leve l
，
BSL
）分为
4
级（即
P1
、
P2< br>、
P3
、
P4
）










实验室
BSL-1



BSL-2


BSL-3 BSL-4
动物实验室


ABSL-1

ABSL-2 ABSL-3 ABSL-4

人员进出屏障设施的基本要求和程序单向流动，即：更衣-
淋浴
-
更灭菌衣
--
洁净走廊
--
动物实验 室
-
污染走廊
--
洗消室
--
更衣
--
外 部。国内第一部实验动物管理法规：

营养素（
nutrition
）
―
指生物体为了维持生命而从外界以食物形式摄入的必需物质。

3
，
3