2实验动物的环境与设施

举例2： • 对动物形态方面的影响 低温环境下繁殖饲养的小鼠其尾长明显 缩短；大鼠在10 ℃繁殖时其尾长比在 30℃条件下约短2cm;喜玛拉雅兔在20℃ 时,耳、尾、鼻和四肢尖端长白毛,10℃时 则长黑毛。
举例3： • 动物实验方面： 环境温度不同常使同种动物实验出现不 同结果, 如:不同温度下饲养的小鼠对药物的半数 致死量LD50可产生显著差异。
动物对实验处理的反应可用以下结果表示： R=（A+B+C）× D+E
• • • • • • R—实验动物的总反应 A—动物种的共同反应 B—品种及品系特有的反应 C—个体反应（个体差异） D—环境影响 E—实验误差
动物的总反应与环 境因素呈正相关， 要尽量减少D的变 化，排除实验处理 以外的影响。
▲动物室内风速控制：一般控制在13～18cm/s, 但应注意动物室的送风口和出风口的风速仍可能较 大，故笼具的置放位置应避开风口。 ▲动物室内的通风程度指标：为换气次数。
换气次数：指旧空气被新空气完全置换的次数，
它决定于风量、风速、送风口和出风口的大小以及动
物室的容积等诸多因素，一般要求在10～20次/小时。
1. 环境对实验动物的重要性
• 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综合作用的结果。 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 离不开环境因素的影响。
基因型……动物品种、品系、性别等 ↓ 表现型←─发育环境……产仔数、哺育时间、带仔数等
演出型 ↓ 实验结果
正确的实验应是无论何人，何时，何地其结果都 可重复。
2. 实验动物环境因素分类
(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、有害化学物质等。 (3) 居住因素：房屋、饲养笼具、垫料、给食器、供水 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、与人和其它动 物的关系。 无论是哪种因素，都不是孤立的，而是相互联系而产生 影响的，称为环境的复合状态（Environmental complex）。
5.气流与风速 • 气流和风速与动物体热的扩散有很大关 系。 • 气流、风速、温度、湿度均不是各自以 单一的因素对动物产生影响，而是在互 相关联状态下影响动物。
气流与风速对实验动物的影响：
1) 实验动物单位体重的体表面积比人大，气流
对实验动物的影响也较大。 2) 气流速度过小，空气流通不良，有害气体浓 度升高，散热困难，易造成呼吸道疾病的传 播。 3) 气流速度过大，动物体表散热量增加，同样 危及动物的健康，影响动物实验结果。 4) 合理的气流和风速能调节温度和湿度，有效 降低室内粉尘和有害气体，控制传染病的流 行，有利于实验动物和工作人员的健康。
Fra Baidu bibliotek
3. 环境因素对实验动物的影响
1.温度 • 环境温度缓慢地变化，在一定范围内， 动物机体是可以自行调节而适应的。但 气温变化过大或过急对动物的健康将会 产生不良影响。
温度对实验动物的影响
1) 除灵长类外，高温条件下实验动物很难维持 2) 3) 4) 5)
体温恒定。 影响动物的生殖机能、机体抵抗力、新陈代 谢。 影响动物脏器重量，环境温度与动物脏器重 量呈显著的负相关。 影响动物的实验反应性。小鼠的呼吸数、发 热量随着气温的升高而呈直线下降。 不适宜的环境温度可使实验动物处于应激状 态，从而出现对化学物质的急性毒性反应改 变。
举例1： • 照度过强或过暗，时间过长或过短，对 实验动物都不利。 • (1) 大鼠在2000lx，照射几小时就出现视 网膜障碍，连续暴露2天尚有恢复的可能， 如果暴露8天以上就不能恢复，即使在 60lx照度下，连续照射13周,大鼠也会出 现视网膜的退行性变化。
举例2：
(2)照明时间,以12小时照明、12小时黑暗大 鼠的发情实验可呈现最稳定的4日性周期。 如以16小时照明，8小时黑暗则呈现5日性 周期或更长。若以22小时照明,2小时黑暗， 则性周期长短不一，极不规律，或连续发 情或不能繁殖。
可见，实验动物的环境不良可严重影响实验动 物的质量，从而使相关的动物实验归于失败。故许 多国家对实验动物饲养室的气温都制定了基准值。
各国实验动物饲养室气温的基准值
动物种类 小鼠 大鼠 仓鼠 豚鼠 兔 猫 犬 猴 美国 21～27 21～27 21～23 21～23 16～21 18～29 18～29 25～26 英国 17～21 17～21 17～21 17～21 17～21 17～21 17～21 德国 20～24 20～24 20～24 16～20 16～20 20～24 16～20 20～24 日本 中国 20～26 19～29 20～26 19～29 20～26 19～29 20～26 19～29 18～28 18～28 18～28 18～28
举例4： • 对动物行为和生理机能的影响 • 温度可使动物的姿式、摄食量、饮水量、 母性行为、心跳、呼吸、新陈代谢等出 现相应改变。 • 在4℃以下,单饲小鼠摄食量比同样温度 下5只一组群饲小鼠高30％。寒冷环境, 动物出现立毛寒颤，蜷缩成团。炎热天 气,动物饮水量增加,地鼠呈“大”字型睡 眠，狗张口伸舌，呼吸加快，喘气明显。 小鼠发生流涎现象。
4.光照
• 光照对实验动物的影响涉及以下三个方面： • ①照度 • ②光线波长 • ③明暗交替时间 • 强光、光照时间过长或过短均对实验动物 产生不利影响，明暗交替时间不规律对动物的 损害则更严重。
举例： 照度过强：可致雌性动物窝性差、哺乳不良甚 至食仔。 波长影响：蓝光（波长约为430-470nm）条件下 大鼠性成熟比红光（波长约为620-760nm）条件下 快。 明暗交替时间影响：影响日节律活动和多种生理 功能。持续黑暗条件下，大鼠卵巢和子宫重量下降， 生殖过程受抑制；持续光照条件下，可使动物持续发 情，大鼠和小鼠可出现持久的阴道角化，并阻碍卵细 胞成熟。
2.湿度 • 湿度是指大气中的水分含量。 • 绝对湿度:每立方米空气中实际含水量 (g/m3)； • 相对湿度:空气中实有的含水量占同等温 度下饱和含水量的百分比。 • 一般实验动物相对湿度在40～70％之间 为宜。
实验动物饲养室常用指标：相 对湿度
湿度对实验动物的影响
1) 相对湿度过高的影响：影响动物的体温调节
光照控制： 开放系统饲养条件下：以自然采光为主。 人工采光条件下：目前GB动物实验设施环境指
标规定：动物室工作照度为150～300lx；小动物照
度为15～20lx；大动物照度为100～200lx；昼夜明 暗交替时间（h)为12/12或10/14。
• 理想的情况是房间所有动物在笼具水平拥有相等的光 照强度。大鼠、小鼠和家兔是夜行性动物，强光对它 们是有害的。当笼具上下排列时，动物所受的光照强 度会有很大差别。在笼架底部的动物能够找到阴影区 域，而处于笼架顶端的动物只能挤在食槽底下避免过 多的光照
各国实验动物室空气相对湿度基准值（%）
动物种类 小鼠 大鼠 仓鼠 豚鼠 兔 猫 犬 猴 ILAR 40～70 40～70 40～70 40～70 40～60 30～70 30～70 40～60 MRC 40～70 40～70 40～70 40～70 40～70 40～70 40～70 OECD 30～70 30～70 30～70 30～70 30～70 30～70 日本 45～55 45～55
实验动物学
主讲：徐海圣
浙江大学动物科学学院
第二章 实验动物的环境与设施
第一节 第二节 第三节 第四节 实验动物的环境因素 实验动物的环境要求 实验动物设施与饲育器材 实验动物的环境控制与监测
第一节 实验动物的环境因素
• 实验动物的环境泛指实验动物机体以外的 客观事物，是实验动物赖以生存的所有外 部条件的总和。
• 动物音域宽于人，小鼠听到的频率为1000— 5000Hz ，人为1000—2000Hz，小鼠可听到人 类听不到的超声波。
噪声对实验动物产生的影响
1) 噪声严重影响动物的生殖生理，如生育力减
退，妊娠障碍、流产。 2) 噪声引起动物呼吸和心跳加快、血压升高、 肾上腺皮质激素升高等生理变化。 3) 噪声使动物兴奋和控制失去平衡及部分神经 细胞受损，实验小鼠在持续性噪声的环境中 可产生烦躁不安和食欲减退。 GB规定实验动物室噪声应在60dB以下
1）颗粒物 a. 粉尘对动物的影响来自5um以下的粉尘，经呼 吸道吸入后，到达细支气管和肺泡，引起疾 病。 b. 成为微生物的载体。
2）微生物
a. 空气中的微生物主要是指致病性和非致病性 微生物。 b.空气中致病性微生物多数通过附着在颗粒物上 与粉尘粒子一起对实验动物产生危害。 c.动物设施中细菌的产生及数量多少与动物放置 密度、笼具构造、垫料使用情况以及与空调机 有关的温、湿度、换气次数等有很大关系。 d.实验动物设施中主要通过测定细菌和真菌来反 映微生物学的清洁度指标。


表1：不同温度对药物LD50的影响(mg/kg) 药物 15.5℃ 26.7℃ 苯异丙氨 197.0 90.0 盐酸脱氧麻黄碱 111.0 83.2 麻黄碱 477.1 56.5
环境温度还对药物的急性毒性试验,致癌、 致畸、致突变试验，微生物感染试验和 免疫试验等动物实验结果产生影响。
•周围环境（食物、饮水、气象条件、笼 具、垫料、噪声等居住条件以及各种微生 物感染等要素。） 实验处理
图 ：影响动物性状的遗传与环境因素的关系
动物实验是人为地改变环境条件，观察并记录动 物演出型的变化，以探讨生命科学中的疑难问题。 动物实验需要其结果具有良好的重复性，就必须 要求实验动物具有稳定的演出型。
6、空气洁净状况
空气洁净度：指实验动物室空气中漂浮的颗粒物、 微生物与有害气体。 污染物的种类：动物的毛、皮屑、排泄物，饲料 和垫料的碎屑，消毒剂、灭虫剂以及一些化 学药品等。动物的排泄物（粪、尿）中污染 物种类很多，如氨、硫化氢、甲基硫醇、硫 化甲基、硫化二甲基、三甲胺、苯乙烯、乙 醛等，其中以氨的浓度最高。
45～55 45～55 45～55 55 ～65
中国 40～70 40～70 40～70 40～70
ILAR：美国实验动物资源研究所 MRC：英国医学研究理事会 OECD：经济合作与发展组织（成员国34个，总部巴黎 ）
3.噪声 • 噪声一般是指频率高、声压大，带有冲 击性或具有复杂波形，给人或动物带来 心理或生理不利影响的声音。一般标准 要求控制在60分贝以下。 • 噪声的来源主要有施工噪声、交通噪声、 动物房空调及通风设备产生的噪声和动 物自身产生的噪声等。
100 100 100 50 50 50 50 35 30 55 80
• 实验动物的温度标准范围：
各种动物的生存均有其最适的温度范围：
举例1： • 对生殖方面的影响 一般哺乳类实验动物，当温度过低时， 常导致性周期的推迟,而当温度超过30℃ 时，雄性动物出现睾丸萎缩或形成精子 的能力下降; 雌性动物出现性周期的紊乱, 泌乳能力降低或拒绝哺乳等。 如金黄地鼠，当温度低于18℃时,可发生吃 仔现象；13℃时，可引起幼鼠死亡；临 近4℃时，经短时间即可进入冬眠。
（高温高湿导致机体散热受阻，引起动物代 谢紊乱和抵抗力下降，动物的发病率和死亡 率也明显增加）；微生物易于繁殖和传播， 垫料、饲料容易发生霉变。 2）相对湿度过低的影响：可致粉尘飞扬，易引起 呼吸道疾病；体表水分蒸发过快可造成动物 的损害（大鼠可因尾巴失水过多致尾部血管 收缩而发生环尾病，有资料表明，相对湿度 为40%时环尾病发生率可达25%-30%，而相对 湿度大于60%时则不发生)；室内变态反应原 含量可随湿度下降而上升。
表
不同环境温度时戊巴比妥钠（95mg/kg） 腹腔注射导致大鼠死亡率比较
给药动物数(只) 死亡动物数(只) 死亡率(%)
环境温度(℃)
12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
20 20 20 10 10 10 10 7 6 11 16