實驗動物學 第四章

第四章實驗動物的環(huán)境控制

實驗動物的環(huán)境控制是實驗動物標準化的主要內(nèi)容之一。一.

環(huán)境因素對實驗動物的影響[一]、環(huán)境控制的重要性自然界的野生動物可以四處活動以選擇自己舒適的生活環(huán)境。而實驗動物一般都較長時間甚至終生被限制在一個極其有限的環(huán)境范圍內(nèi)生活，這種環(huán)境就成了實驗動物賴以生存的條件。為了使實驗動物能夠正常生長、發(fā)育、繁殖和進行良好的實驗處理，正確認識環(huán)境因素對實驗動物的影響就顯得十分重要。

動物性狀的表現(xiàn)決定于多種因素，主要是遺傳因素和環(huán)境因素的綜合結(jié)果。盡管遺傳基因是決定生物性狀的物質(zhì)基礎(chǔ)，但在個體發(fā)育中，基因作用的表現(xiàn)離不開環(huán)境的影響。

發(fā)育環(huán)境的影響周圍環(huán)境的影響基因型表現(xiàn)型演出型

決定決定

作為周圍環(huán)境對演出型影響的實例很多。例如，高溫環(huán)境下動物的生產(chǎn)率、產(chǎn)仔數(shù)、泌乳量等減少；溫度變化引起機體對藥物和微生物的敏感性、感受性的變化等。

[二]、環(huán)境因素的分類

1.氣候因素：溫度、濕度、氣流、風速等2.理化因素：氧、二氧化碳、粉塵、臭味、噪音、照度、殺蟲劑、消毒劑、有害物質(zhì)等。3.居住因素：房屋、飼養(yǎng)籠具、墊料、給水器等。4.營養(yǎng)因素：飼料、水、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等5．生物因素：動物飼養(yǎng)密度、微生物、與人和其他動物的關(guān)系等。[三]、各種環(huán)境因素對實驗動物質(zhì)量和動物實驗結(jié)果的影響

（一）、環(huán)境因素的重要性實驗動物終生被限制在一個極其有限的環(huán)境范圍內(nèi)生活，通過新陳代謝與周圍環(huán)境發(fā)生聯(lián)系，其生長發(fā)育，對疾病的抵抗力、對動物實驗的反應等都依賴周圍的環(huán)境。動物有適應環(huán)境變化并做出反應的能力，這種適應可以是行為性的或是生理性的，例如新陳代謝、氣溫、活動力、飼料、激素分泌、睡眠、體重變化、形態(tài)、性成熟、繁育、哺育和泌乳、妊娠等方面，都可直接與環(huán)境有關(guān)，影響動物的質(zhì)量和實驗的結(jié)果。因此實驗動物對環(huán)境的依賴性很強，尤其是一些近交系動物和免疫缺陷動物，要求更嚴格的環(huán)境條件。（二）、環(huán)境因素對實驗動物的影響1、溫度

國家標準中最適溫度范圍為18—29℃，日溫差不應超過3℃（依動物種類而標準不同）。環(huán)境溫度緩慢地變化，在一定范圍內(nèi)機體可以自行調(diào)節(jié)而適應。氣溫變化過大或過急時對動物的健康將產(chǎn)生不良影響。特別是裸鼠，不能有效地保持體溫。一般的哺乳類實驗動物，當溫度過低時常導致性周期的推遲，而溫度超過30℃時，雄性動物將出現(xiàn)睪丸萎縮或形成精子的能力下降，雌性動物將出現(xiàn)性周期紊亂，泌乳能力降低或拒乳等現(xiàn)象。長時間的溫度變化常可引起動物形態(tài)方面的變化。例如：在寒冷的地區(qū)生長的兔耳較短。在寒冷環(huán)境生長的大鼠尾巴比在溫暖環(huán)境下生長的同胎大鼠短。溫度與基因的表達有密切關(guān)系。例如：喜馬拉雅兔在20℃環(huán)境下，全身毛色為全白色，但如飼養(yǎng)在10℃環(huán)境下時，耳、尾、鼻和四肢尖端則生長黑毛，這是由于體內(nèi)的黑色素酶在高溫時被破壞所致。實驗證明在不同溫度下飼育的動物，由于代謝不同，即使在相同實驗條件下，結(jié)果差異也很大。2、濕度

濕度是指大氣中的水分含量。按每立方米空氣中實際含水量表示時稱為絕對濕度。空氣中含水量占同等濕度下飽和含水量的百分值稱為相對濕度。相對濕度在40—70%之間動物最適應?？諝庀鄬穸扰c動物機體熱調(diào)節(jié)有密切關(guān)系。當環(huán)境氣溫與動物體溫接近時，動物只能通過蒸發(fā)作用散熱，而濕度大蒸發(fā)作用就差，因此高溫高濕的環(huán)境對動物的熱調(diào)節(jié)極為不利；相對濕度高，微生物易繁殖，飼料和墊料易霉變，動物易患呼吸系統(tǒng)疾病。濕度20%而溫度為27℃時，大鼠易發(fā)生尾部環(huán)狀壞死。仔鼠發(fā)育不良。易出現(xiàn)哺乳母鼠咬仔現(xiàn)象。3、氣流、氣流速度及換氣次數(shù)

人類一般可感覺的氣流速度為0.2—0.25m/s，而實驗動物以0.13—0.18m/s為最佳。在飼育室內(nèi)換氣次數(shù)以8—15次/h為宜。保持一定的氣流速度，不僅可使室內(nèi)溫度、濕度及化學物質(zhì)組成保持一致，而且有利于將污濁氣體排出室外。小型實驗動物由于體表面積與體重之比（cm2/kg）比大動物大，環(huán)境溫度和氣流速度的變化常可引起體溫的變化。如換氣次數(shù)過多，則動物要消耗大量能量用于維持體溫而出現(xiàn)生育率下降等現(xiàn)象。室內(nèi)通風要柔和，不宜直吹，過堂風不利動物的正常生活。4、音響和噪聲

噪聲也是影響實驗動物健康的因素。動物與人不同，能聽到較寬的音域。例如大鼠能聽到頻率為1000—50,000Hz的音響，而人只能聽1,000—20,000Hz范圍的音響。噪聲可引起動物緊張，使動物流產(chǎn)、產(chǎn)仔率下降，出現(xiàn)咬仔現(xiàn)象。還可能造成實驗動物生理機能的變化，如：心率、呼吸頻率和血壓升高。有的動物易誘發(fā)癲癇病。國家標準要求噪聲應控制在60dB以下。動物室內(nèi)的噪聲來源于：①外界傳入；②室內(nèi)機器產(chǎn)生，如送、排風機，空調(diào)機等；③動物自身產(chǎn)生，如活動、采食、爭斗、鳴叫等。5、照明

可見光線對動物機體有多種功能。光線的刺激通過視網(wǎng)膜和視神經(jīng)傳遞到下丘腦，經(jīng)下丘腦的介導和激素的調(diào)節(jié)作用使動物的生理活動與每天的明暗周期同步。大白鼠在540—980Lux照度下65天，在2000Lux照度下幾小時將出現(xiàn)角膜和視網(wǎng)膜病變。但有色大鼠不出現(xiàn)此現(xiàn)象。醫(yī)學標準動物照度15—20Lux，工作照度150—300Lux。6、空氣中的微生物、粉塵和有害氣體

飼養(yǎng)室空氣中漂浮著顆粒物和有害氣體，微生物多附著在顆粒物上，它們對動物機體可造成不同程度的危害，也可能干擾動物實驗。實驗動物室內(nèi)空氣除受附近地區(qū)大氣污染的影響外，實驗動物本身也產(chǎn)生許多污染物，動物的糞尿及墊料如不及時更換清除，將發(fā)霉分解產(chǎn)生惡臭味。動物室中的主要有害氣體有氨氣，甲基硫醇，硫化氫，硫化甲基，甲基丁烷，三甲胺，苯乙烯，乙醛和硫化二甲基8種。以前3種為主，氨是一種刺激性氣體，對呼吸道、眼、咽部粘膜均有刺激，國標要求其濃度應小于14mg/m3。濃度過高會導致支氣管、肺炎。易合并細菌、支原體感染。甲基硫醇（臭蔥味）和硫化氫（臭雞蛋味），在犬，猴和貓的飼養(yǎng)室都能檢測到。動物飼養(yǎng)空氣中粉塵的來源主要有兩個途徑，其一為室外空氣未經(jīng)過濾處理直接進入，其二是動物體表被毛，皮屑，飼料和墊料等材料的碎屑被氣流攜帶而在空氣中懸浮形成粉塵顆粒物。我們把空氣浮游微粒的總稱叫氣溶膠，可引起人和動物的變態(tài)反應。7、籠具、墊料和飲用水

籠器具應選用無毒、耐腐蝕、耐121—135℃高溫，耐沖擊的籠具，并應符合動物生理、生態(tài)及防逃逸的要求。墊料應使用無毒、無異味、無油脂、吸濕性強、粉塵少的材料，經(jīng)消毒或滅菌后使用。高壓蒸氣滅菌是指在1.0—1.4kg/cm2壓力時溫度可達115—123℃，15—25分鐘可殺滅一切細菌和孢子。普通級動物可飲用符合衛(wèi)生標準的自來水，清潔級及以上的動物應飲用酸化滅菌水或高壓滅菌水。酸化水是向飲水中添加氯或鹽酸，使其PH值為2.5—3.0或氯10—15PPM?，F(xiàn)在有些單位給動物飲用過濾水。（三）影響動物實驗的各種因素1、影響動物實驗的環(huán)境因素

影響實驗動物的各種環(huán)境因素都可直接影響動物實驗的效果。例如環(huán)境溫度不僅通過影響動物的各種生理活動，也直接影響藥物對動物的作用，同一種藥物作用在同一種動物在不同溫度下的LD50都不相同（表1）。

4-表1不同室溫下幾種藥物對小鼠的半數(shù)致死量

溫

度(℃）藥

物(mg/kg)15.527苯異丙胺197.090.0鹽酸脫氧麻黃堿111.033.2麻黃堿477.1565.02、影響動物實驗的營養(yǎng)因素

給予動物足夠的營養(yǎng)是保證動物健康、生長、繁育的重要條件，也是提高動物實驗結(jié)果的重要因素。要想保證實驗順利進行，動物的飼料必須保證如表2的營養(yǎng)比例。4-表2我國實驗動物的飼料營養(yǎng)比例（％）

動物種類營養(yǎng)物質(zhì)大鼠和小鼠家兔和豚鼠地鼠

蛋白質(zhì)20－242020－25脂肪4－646－6.5糖40－4550－6040－42粗纖維10－158－12鈣1.51.21.5磷0.750.813、影響動物實驗的生物因素

生物因素涉及同種動物因素和異種生物因素等。同種動物因素包括社會地位，勢力范圍和飼養(yǎng)密度等。同種動物間存在著為社會地位和勢力范圍的相互爭斗，這種現(xiàn)象在同一籠內(nèi)飼養(yǎng)數(shù)只雄鼠時經(jīng)常能看到。沙鼠，倉鼠在配種時常有一只被咬死。動物的爭斗和社會地位也可影響到內(nèi)分泌系統(tǒng)的功能，而影響到動物實驗。異種動物之間可產(chǎn)生相互影響，將小鼠和貓在同一房間內(nèi)飼養(yǎng)時，就會出現(xiàn)小鼠性周期不規(guī)則的現(xiàn)象。動物種間常有共患傳染病。健康的豚鼠如放入有隱性感染支氣管敗血桿菌的兔房中，豚鼠就會發(fā)病。因此不同種，品系的動物應分室飼養(yǎng)。病原微生物、寄生蟲對實驗動物的影響也是明顯的。特別是動物潛在性的感染往往無臨床體征和癥狀，一旦外界條件適當或機體免疫低下時，疾病便可表現(xiàn)出來。在進行動物實驗時容易激活一些潛在的病原體引起發(fā)病，影響實驗結(jié)果（見表3）。因此一定要選用清潔級，最好是SPF級的動物進行實驗。動物購入后應有一定的檢疫觀察期，確認為健康動物后再進行實驗。4-表3普通動物、SPF動物和無菌動物特點比較_________________________________________________________項目普通動物SPF動物無菌動物_________________________________________________________微生物、寄生蟲有或可能有無無傳染病有或可能有無無長期實驗存活率約40%約90%約100%自然死亡率高低很低應用動物數(shù)多少少實驗準確設計不可能可能可能實驗結(jié)果有疑問明確明確

統(tǒng)計價值不準確可能好好實驗結(jié)果的討論價值低高很高

實驗動物是由人飼養(yǎng)管理和進行實驗的，飼養(yǎng)管理人員和實驗人