实验动物微生物学分类及控制

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随着现代科学的发展和西方动物保护主 义运动的影响，实验动物科学已从过去注 重于动物的饲养管理和实验操作，愈来愈 集中于动物的福利和实验结果的质量。实 验动物使用总量下降，高质量实验动物使 用量增加。
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早在七十年代，发达国家的实验动物在使用量 上已经趋于平衡。但是，高质量实验动物的使用数 量呈上升趋势，普通级、清洁级动物逐渐被SPF级 取代。目前发达国家使用的大、小鼠等小型实验动 物大多为SPF级.
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三、无特定病原体动物
定义
无 特 定 病 原 体 动 物 （ Specific Pathogen free,SPF ）是指除清洁级动物应排除的病原外， 不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验 干扰大的病原的动物，又称SPF动物。饲养于屏 障环境。
应用：举例说明
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应用
选择SPF动物，避免了病原体的隐性感染或潜伏 感染及某些条件性致病菌对实验结果的影响，因 此国际上公认SPF动物适用于所有科研试验，是 目前国际标准级别的实验动物，疫苗生产必须应 用SPF动物。
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2.干扰实验结果 实验动物的微生物和寄生虫 感染可不同程度干扰实验结果，从而影响研究工 作的准确性和可靠性，甚至得出错误的结论。隐 性感染常导致动物生理生化指标的改变，使实验 得不到应有的结果。或因实验处置，动物抵抗力
下降，使隐性感染显性化，导致疾病的发生。
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实验动物感染寄生虫后，不仅虫体对机体造成一定的损 害，动物机体也对虫产生反应，使动物机体的生理、生 化及免疫学指标发生改变，从而影响实验结果。
四、无菌动物
定义 无菌动物（ Germ-Free Animal,GF） 是指无可检出的一切生命体的动物。饲 养于隔离环境。
应用：举例说明
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无菌动物的发展过程
1895—1910年 解决了无菌生命能否生存的问题。 Pasteur认为动物没有肠道菌参与不能生存。生物学 家NenK提出了相反的看法，由此开展了一场学术 上的争论。十年后，1895年Nuttall 和Thierfelder经 剖腹产，用牛奶饲喂获得了无菌豚鼠，第八天后处 死，肠道内未检出细菌。1898年Scottellies获得了无 菌鸡，无菌环境中养活了17天，至此建立了无菌生 命可以存活的论点。
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病原体在动物体内增殖和导致动物发病，致 使降低动物的生产效率及动物质量，使动物生产 设施蒙受重大经济损失，影响实验的进行。此外 还存在许多人兽共患的传染病，从事动物生产、 实验的饲养者，实验人员也有发病的危险。
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1．引起实验动物的疾病和死亡 不同的实验动 物遗传背景不同,对某种疾病的易感性也不同.某 些烈性传染病如鼠痘、兔出血症、犬细小病毒性 肠炎等的流行，可导致动物大批死亡或质量下降， 从而给动物的生产和实验的正常进行带来严重影 响。
染病病原体的动物
不明确
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三、对科研实验结果影响的比较
四等级动物优缺点比较
类别
GF
SPF
CL
CV
传染病、寄生虫
无
无
无
有或可能有
动物数、结果 少量、明确 少量、明确 较少、明确 多、有疑问
统计价值、长期 很好、可能好
实验
长期实验存活率 约 100%
可能好 约 90%
较好、可能好 不准确、困难
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应用
用于医学生物学中的教学示范 和科学实验的预实验。
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二、清洁级动物
定义 清洁级动物（ Clean animal ， CL ）是指除普通动 物应排除的病原体外，不携带对动物健康危害大和对 科学研究干扰较大的病原的动物，如鼠肝炎病毒、仙 台病毒、体外寄生虫等，饲养于半屏障环境。
应用：举例说明
约 80%
约 40%
实验标准设计
可能
可能
可能
不可能
结果讨论价值
很高
高
较高
有疑问
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四、如何选择不同等级的实验动物？
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五.等级动物优缺点比较
GF、 GN动物在绝对屏障内维持，管理复杂， 无菌状态的保持难、产量低、价格高，实际应用 有限。 GN动物多用于研究微生物与微生物、微 生物与宿主间相互关系的动物模型。SPF动物在 相对屏障中维持，易管理、产量大、价格低。因 其不携带病原体，不影响实验结果，在发达国家 己广泛应用，是目前国际标准级别的实验动物。
▪微生物学研究
❖在无菌动物断奶前后，接种一种或多种菌，可 观察这些细菌对机体的作用。 ❖了解细菌之间及细菌与机体之间相互关系和菌 群失调现象。 ❖观察机体、微生物、致病因子三方面相互作用 的关系。
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第三节 洁净动物与普通动物的 特性比较
洁净动物是指来源于剖腹产，实行严格的微 生物控制，饲养于空气净化设施内的动物，主 要包括：清洁动物、SPF动物、悉生动物和无菌 动物。
悉生动物 隔离系统
确知带有的微生物菌丛，经特殊饲养 确知带有的微生物 的动物
SPF 动物 屏障系统
没有指定的致病微生物和寄生虫的 确知不带有的病原
动物
微生物
清洁动物 半屏障系统 不携带对动物危害大和对科研干扰 确知不带有的病原
大的病原的动物
微生物
普通动物 开放系统
不携带主要人兽共患和动物烈性传 对微生物带有情况
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4．影响生物制品的质量 使用在人身上的血清、 疫苗和别的生物制品必须是安全的、无污染的。 如病原微生物污染了细胞培养物、肿瘤移植物或 以动物组织和细胞为生产原料的生物制品，不仅 干扰实验，而且还可将病原扩散，以至危害人类 的健康。如果实验动物是用于生产生物制品的目 的，其来源必须摆脱大量的能引发人类潜在人兽 共患病的、带有特别病原体的动物群体。
免疫系统：由于无菌动物几乎没有受过抗原刺激，其免 疫机能基本上处于原始状态。胸腺中网状上皮细胞较大， 其胞浆内泡状结构和溶酶体较少，胸腺和淋巴结处于不 活跃状态，脾脏变小。
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（二）生理学改变
免疫功能：由于网状内皮系统、淋巴组织发育不 良，淋巴小结内缺乏生发中心，产生γ-球蛋白的 能力很弱。血清中IgM、IgG水平低，免疫功能 处于原始状态，应答速度慢，过敏反应、对异体 移植的排斥反应以及自身免疫现象消失或减弱。 用低分子无抗原饲料饲喂无菌动物时，血清中几 乎不存在γ-球蛋白和特异性抗体。
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一、各等级动物的相关关系
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二、微生物控制比较
由于动物分类等级不同，因而其微生物控制 程度也不一致，与之相对应的动物饲养环境及 饲养管理方法也各不相同。
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按微生物控制程度的实验动物分类原则
种类 饲养环境
说
明
备注
无菌动物 隔离系统
以封闭的无菌技术取得，用现有方法 无法检出任何生命 不能检出任何微生物、寄生虫的动物 体
2005年在全国基本普及使用清洁级实验大鼠、 小鼠。某些重点科研项目用实验动物，达到SPF级 水平。
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二、实验动物微生物和寄生虫感染的基本要素
1.感染源 (1)内源性 (2)外源性 2.传播途径: 实验动物;生物材料;工作人
员;材料和设备 3.易感动物
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三、实验动物常见感染性疾病
重要的人兽共患病 主要的烈性传染病 常见的微生物和寄生虫感染
新标准对实验动物等级进行了重新设定，将实验小 鼠和大鼠的微生物学等级分为清洁级、无特定病原 体级（SPF）和无菌级，取消了普通级。豚鼠、地 鼠和兔仍保留四级。犬和猴分为普通级和SPF级。
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一、普通级动物
定义 普通级动物（Conventional Animal CV）是在微
生 物学控制上要求最低的动物，它要求不携带人兽共 患病和动物烈性传染病的病原。如鼠痘病毒、流行 性出血热病毒、弓形体等，饲养于普通环境中。 应用：举例说明
生长率：无菌禽类>普通禽类 ；无菌大小鼠≈普 通大小鼠
无菌豚鼠、家兔<普通豚鼠、家兔
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繁殖率：规律同生长率
代谢：血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代 谢周期比普通动物长。
营养：无菌动物体内不能合成VB和VK，易发生 缺乏症。
抗辐射能力：无菌动物能力强于普通动物，无菌 小鼠抗实验性烫伤引起的休克死亡能力也强于普 通小鼠。
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应用
国际上普遍认为CL动物仅适合于短期或部分科研 试验。根据国外实验动物工作发展及国内的具体条件， CL动物近年来在我国得到了广泛的应用。它较普通动物 健康，又较SPF易达到质量标准，在动物实验研究中可 免受动物疾病的干扰，其敏感性及重复性亦较好。因此， 我国针对自己的实际情况认为这类动物目前可适用于大 多数科研实验，应是国内科研工作主要要求的标准级别 的动物，可应用于生物医学研究的各个领域。
寿命：无菌动物>普通动物
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无菌动物的应用
在微生物学研究中的应用 在免疫学研究中的应用 在放射医学研究中的应用 在营养、代谢研究中的应用 在老年病学研究中的应用
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在心血管疾病研究中的应用 在毒理学研究中的应用 在肿瘤学研究中的应用 在宇航医学研究中的应用 在寄生虫学研究中的应用 在口腔医学研究中的应用
掠夺宿主的营养; 体外寄生虫对动物的骚扰; 对宿主机体产生机械性损伤; 对宿主产生毒性作用; 对宿主生理、生化和免疫系统的影响。
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3.人兽共患病 许多实验动物传染病为人兽共 患性疾病，这些传染病可在人与动物之间传播 流行，因而也对饲养和研究人员的健康构成威 胁。特别是那些在动物呈隐性感染、而对人类 呈致死性感染的病原微生物（如流行性出血热 病毒），应引起我们高度重视。
利用SPF鸡生产疫苗、抗体：麻疹流行性腮腺 炎二联活疫苗、抗轮状病毒卵黄免疫球蛋白、 抗大肠杆菌O157∶H7鸡卵黄抗体等。
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药物安全评价：实验能否持续取决于污染的可能性 老年病学研究：SPF动物的寿命普遍超过普通动物 免疫学研究： 免疫缺陷动物只有SPF级或以上级别
动物才能保种、繁殖.
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实验动物微生物学分类及控制
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第一节 实验动物微生物学控制
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一.实验动物微生物质量控制的原因
实验动物如受到病原微生物、寄生虫的污染， 其正常状态的平衡将遭致破坏，引起动物发病， 从而给动物的生产及实验的正常进行带来严重影 响。有的不立即发病，但处于可能发病的污染状 态，即机会致病因子的潜在性感染时，如再施加 做为附加因素的实验处理，动物可能发病。
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悉生动物的特性
悉生动物肠道内存在能合成某种维生素和氨基酸的细 菌，不象GF动物发生维生素缺乏症，生活力较强，抵 抗力明显增加，易于饲养管理。
中国药检所利用五联菌悉生动物（大肠埃希氏杆菌、 表皮葡萄球菌、白色葡萄球菌、粪链球菌和乳酸杆菌） 可替代无菌动物进行药物检定。
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悉生动物在生物医学研究中的应用
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四、实验动物的微生物和寄生虫控制国家标准
不同等级啮齿类、兔、犬和猴等实验动物要求 排除的细菌、病毒、寄生虫应根据国家技术监督 检验检疫总局发布的有关实验动物微生物学等级 及 监 测 标 准 (GB14922.2—2001 、 GB14922.1—2001)。
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第二节 实验动物的微生物等级
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抗体制备研究
普通动物体内细菌种类多，很难制备较纯的 抗体;无菌动物缺乏抗原刺激，免疫系统处于 “休眠”状态,对外来刺激，有迅速、单一和持 久作出反应的特性，如果接种单一的菌株，会 产生较纯的、高效价的、且不会污染其他微生 物的抗体。
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五、悉生动物
悉生动物也称已知菌动物或已知菌丛动物， 是指在无菌动物体内植入已知微生物的动物。 属四级动物，饲养于隔离系统。分为单菌、双 菌和多菌动物。
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GB 14922-1994《实验动物 微生物学和寄 生虫学监测等级（啮齿类和兔类）》
将我国实验动物分为四级，即一级动物（普通级）、 二级动物（清洁动物）、三级动物（无特殊病原体 动物）和四级动物（无菌动物）。
GB 14922.2-2001《实验动物 微生物学等级 及监测》(2002年5月1日开始实施)
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1.重要的人兽共患病
流行性出血热 弓形虫病 淋巴细胞脉络从脑膜炎 沙门菌病 狂犬病 猴B病毒感染 猴结核病
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2.主要的烈性传染病 鼠痘 兔出血症（兔瘟）
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3.常见的微生物和寄生虫感染
鼠肝炎病毒感染 仙台病毒感染 鼠肺支原体病 嗜肺巴斯德杆菌病 小鼠呼肠孤3型病毒感染 球虫病 犬细小病毒感染 犬瘟热
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无菌动物的特点
（一）形态学改变
消化系统：无菌动物盲肠及其内容物重量可达体重25%， 多数情况下，无菌动物盲肠是普通动物的5—10倍。无 菌动物由于盲肠膨大，肠壁菲薄，常易发生肠扭转导致 肠壁破裂而死亡。有关盲肠膨大原因尚无定论。
血液循环系统：心脏相对变小，白细胞数少，且数量波 动范围小，与无病原体入侵有关。