实验动物学第十一章影响动物实验结果的因素

饲养环境
其它： 供试品 仪器设备
实验操作
实验 动物
动物遗传
饲料营养
试验结果
第一节 环境因素
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影响动物实验的环境诸因素
气候因素 温度 化学因素 饲料营养 生物因素 病毒
湿度
气流 物理因素
饮水
臭气 杀虫剂
细菌
寄生虫
光照
噪声 粉尘
消毒剂
污染毒物
社会因素
饲养密度
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一、气候因素 （一）温度 不同动物适应的环境温度不同。 实验动物的最适环境温度为18-29℃，大小鼠屏障系统控制温度为20-25 ℃ 。
-
空气洁净度
落下菌数 氨浓度 噪声 工作照度 动物照度 昼夜明暗交替时间
级
个/平皿 毫克/立方米（mg/m3） 分贝（dB） 勒克斯（Lux） 勒克斯（Lux）
7
≤3 ≤14 ≤60 ≥200 15-20 12/12或10/14
≤3 ≤14 ≤60 ≥200 来自百度文库5-20 12/12或10/14
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第二节 动物因素
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 1 2 3 4 饲喂周数 5 6
体重(g)
体重(g)
正常组 模型组
正常组 模型组
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如何计算和调整配方中饲料蛋白质含量？
文献报道高糖高脂饲料配方： 基础饲料66.5%，20%蔗糖，10%猪油，2.5%胆固醇，1%胆酸盐 如何计算和调整？ 第一步：计算该配方的蛋白质含量： 66.5%×20%=13.3% 第二步：计算该配方与标准饲料蛋白质含量之差。 20%-13.3%=6.7% 第三步：增加酪蛋白（蛋白质含量约100%）作为蛋白质原料，调整整个 配方蛋白质含量至18-20%。 酪蛋白6.7% 第四步：调整基础饲料比例：66.5%-6.7%=59.8% 调整后配方： 基础饲料59.8%，酪蛋白6.7%，20%蔗糖，10%猪油，2.5%胆固醇，1%胆酸 盐
为了避免动物种属因素对实验研究的影响，在药效学和毒理学试验中 规定至少需用两种动物，它们的种属差异愈大愈好。
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二、品种、品系因素 封闭群动物因保持群体的基因杂合状态，即使是同一年龄 、同一性别，动物个体间对同一刺激反应的差异相对较大 ，表现为数据的离散度较大，但它反映了种属对实验刺激 的反应。 因封闭群的群体基因杂合状态与人类比较接近，因而 常用于药理学、毒理学研究。 近交系动物因基因高度纯合，动物个体间对同一刺激反应 的差异相对较小，表现为数据的离散度较小，因而可以用 较少的动物得出具有统计学意义的结果来。 因近交系独特的基因型对实验刺激的反应不能代表了 种属的“共性”，因而一般不用于药理学、毒理学研究。
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啮齿类实验动物和兔是夜行性动物，它们的体温、 血糖、基础代谢率、各种内分泌激素的昼夜性节律 变化与人不同。应了解动物的这些节律性变化，选 择在同样季节，每日在同样的时间进行动物实验才 能得到正确的实验结果。
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二、理化因素
（一）光照 光照明主要影响动物视力，影响包括发情、排卵、交配、 妊娠、分娩、泌乳和育仔的生殖生理 稳定的明暗交替（12h:12h/10h:14h）啮齿类动物性周期 最稳定。
持续黑暗或持续光照影响神经内分泌功能和生殖生理功 能。
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要求 12h:12h/10h:14h明暗交替人工光照周期，最好渐明渐 暗。 工作照度：150 - 300 lx 动物照度：15 - 20 lx
存在问题：
1. 自然光 2. 太阳光直射动物
3. 不规则开关照明灯
4. 光照分布不均衡：定期更换笼盒的不同位置，避免光 照对实验的影响
环境温度(℃) 12 14 16 18 20 给药动物数(只) 20 20 20 20 20 死亡动物数(只) 20 20 20 10 10 死亡率(%) 100 100 100 50 50
22 24
26 28 30 32
20 20
20 20 20 20
10 10
7 6 11 16
50 50
35 30 55 80
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5. 自行设计饲料配方中的营养问题 在一些与营养摄入有关的代谢性疾病和营养缺陷动物试验 研究中，常常需要根据试验目的自行配制特殊配方饲料， 人为地增加或减少某些营养素的比例，以制作代谢性疾病 和某种营养缺陷的动物模型。 误区： 忽略过量添加成分对总蛋白含量的稀释 忽略有的营养成分的实际粗蛋白含量，例如奶粉实际蛋白 含量为25%，蛋清蛋白实际蛋白含量为80-90%，玉米淀粉 实际蛋白含量为0.5%。
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（三）粉尘 粉尘来源：空气中尘埃、饲料屑、垫料尘埃、 动物脱毛、排泄物等 粉尘对动物的影响：
1）引起呼吸系统疾病
2）粉尘是病原微生物的载体，可促进微生物的扩 散 粉尘对人的影响：重要的过敏原（进动物饲养 室要戴口罩）
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（四）有害气体
来源：动物的粪尿及污染的垫料经发酵分解产生恶臭的挥 发性物质，如氨、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基和三甲胺 等，这些气体都具有强烈的臭味，对人和动物有直接毒害 ，妨碍正常的生理过程，影响人和动物的健康。 氨是这些污染物质中浓度最高的一种，因而常以其浓度作 为判断有害气体污染程度的指标之一。 氨可刺激动物眼结膜、鼻腔黏膜和呼吸道黏膜而引起流泪 、咳嗽。长期处于高浓度氨的作用下，实验动物上呼吸道 黏膜可出现慢性炎症，易合并细菌、支原体感染。这种病 理变化将严重影响呼吸系统的实验研究结果。 动物饲养室氨浓度≤14 mg/m3
为了减少个体差异，用于实验的一批动物体重不应超过 10%。一个连续性的实验几批动物体重应保持基本一致。
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第三节
饲料营养因素
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1. 不同种属动物的营养需求
实验动物种属不同，对营养的需求也不相同。 啮齿类动物 豚鼠和兔同属草食类动物，但豚鼠对粗蛋白的需 求为18～20%，而兔对粗蛋白的需求为14～17%， 两者相差很大。 豚鼠体内缺乏合成维生素C的酶，需要从饲料中补 充足够的维生素C,而兔体内可合成维生素C,不需 在饲料中添加维生素C。
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4.与疾病动物模型有关的营养问题 制作各种动物模型时，常伴有因各种原因（如失 血性贫血、肝肾功能不全等）引起的低蛋白血症 ，进而导致动物的免疫功能低下。在观察药物治 疗这些疾病的同时，不要忽略营养因素对实验结 果的影响，即应同时给予高蛋白饲料，以补充机 体组织修复对外源蛋白质的需求。 大动物手术后要增添额外高蛋白饲料，以促进伤 口的愈合。
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三、生物因素 （一）社会因素
在实验动物人工饲养环境下，动物的社会性已被 剥夺，可能会引起动物的生理和精神行为的改变。 建议大小鼠不单笼单养。 不是同窝从小一起生长的雄性动物放在一起常会 引起打架争斗，甚至致死。
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（二）饲养密度 不同动物个体所需最小占有面积国际上有 标准
饲养密度过高影响生长繁殖
饱和水蒸气分压力
湿度与环境温度、气流速度共同影响动物体温。 高湿度：引起动物代谢紊乱和抵抗力下降
饲料、垫料易霉变
低湿度：体表易失水，引起大鼠环尾病；母鼠拒 哺乳，环境尘埃多
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（三）气流和风速
合理的气流组织和风速能调节温度和湿度，降低室内 粉尘和有害气体，控制传染病的流行。
换气次数：单位时间的风量/室内容积
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一、种属因素
不同种属哺乳动物的生命现象具有一定的共性，而且种属越近，其生 命现象也越接近。这正是在医学实验中可以将动物作为人的模型进行 动物实验的基础。 不同种属的动物，在解剖、生理生化和代谢特征上，又各有个性，表 现在不同种属动物对同一实验刺激的反应性不同。 吗啡
雌激素
氯贝丁酯 益母草浸膏
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（二）噪声
噪声来源：空调、通风设备，人员活动 噪声对实验动物的影响 1）影响神经及心血管系统功能：烦躁不安、紧张、呼吸 心跳加快、血压升高 2）影响消化及内分泌系统功能：消化系统功能紊乱，肾 上腺素分泌增加。 3）影响繁殖及幼小动物生存：交配减少、妨碍受精卵着 床、繁殖率降低；妊娠动物流产、拒绝哺乳、吃仔等。 要求：60分贝以下
第十一章 影响动物实验结果的因素
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动物是活的非常复杂的有机体，受环境因素的影 响，个体间存在差异，不像物理、化学实验能够 精细定量。 物理实验：
化学实验：
动物实验：可获得一组存在差异的、呈正态分布 的数据，组与组之间的比较需要用生物统计学方 法进行分析。
影响动物实验的几个主要因素
致病因子
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2. 不同生长发育阶段动物的营养需求 繁殖料供繁殖种群食用，育成料供成年动物食用 ，前者的粗蛋白含量高于后者约10%。
涉及动物的交配、妊娠、哺乳阶段的实验，如生 殖毒性试验、遗传工程小鼠制备时所需的种公鼠 、供受精卵雌鼠、结扎公鼠和假孕雌鼠，要饲喂 繁殖料。
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3. 饲料营养因素对动物血液生化等检测指标的影响 饲料中粗蛋白含量过低导致动物血红蛋白、红细 胞压积、血清总蛋白、血清白蛋白值均降低，同 时，降低血清中促甲状腺激素、胰岛素和皮质类 固醇激素的水平。 粗蛋白含量过高，引起肝中谷丙转氨酶(GPT)和山 梨醇脱氢酶(SDH)的活性增高。
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温度对三种药物LD50的影响
药 物 LD50（mg/kg） 15.5℃ 197.0 111.0 477.1 27℃ 90.0 33.2 565.0
苯异丙胺(Amphetamine) 盐酸脱氧麻黄碱(Methedrine) 麻黄碱(Ephedrine)
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（二）相对湿度
实际水蒸气分压力 相对湿度（%） = ------------------ × 100%
性别亦影响实验结果,特别是对药物的毒性作用表 现得尤为明显。造成性别差异的原因可能与性激 素或肝脏微粒体药物代谢酶的活性有关。一般而 言，由性别引起毒性差异较动物种系及个体差异 要小。
在实验研究中如无特殊要求，一般宜选用雌雄各 半，以避免由性别差异造成的误差。 有的试验刺激并无明显的性别差异，可用单性别 动物。
要求： 屏障系统换气次数：≥15次/小时 风速：≤ 0.2m/s 新风量：不得少于50%
换气次数过少，饲养室内空气污浊；风速过大，动物易 脱水。
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（四）季节和昼夜
实验动物源自于野生动物，在长期的进化过程中适应了自 然气候的变化，形成了独特的生物学特性。这些生物学特 性也保留在实验动物身上。动物的许多功能随着季节产生 规律性的变动。 已有大量资料表明，动物对化学物作用的反应也受到季节 的影响。 不同季节的巴比妥钠催眠： 不同季节对辐射效应：
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4. 年龄/体重因素
订购实验动物时常用体重代表年龄，由于不同品种品系动 物体型大小相差很大，同一体重规格在不同品种中代表了 不同的年龄，应了解不同品种/品系动物的生长曲线。 一般而言，大多数试验采用性成熟后成年动物，幼年动物 比成年动物敏感，老年动物反应不敏感，但承受试验刺激 的能力降低，易发生死亡。
饲养密度过高不符合动物福利
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动物实验室环境控制指标
指 标 温度 日温差 湿度 换气量 单 位 摄氏（℃） 摄氏（℃） 相对湿度（%） 次/小时 屏障环境 20-25 ≤4 40 - 70 ≥15 普通环境 18-29 ≤4 40-70 ≥8
气流速度
梯度压差
米/秒
帕斯卡（Pa）
≤0.2
≥10
≤0.2
封闭群或近交系的选择
例：某中药复方治疗胆汁性肝硬化的药效学研究 ，用胆管结扎制备肝硬化模型，用肝功能和病理 学指标观察疗效。 此实验用封闭群？用近交系？ 例：进一步观察炎症介质（IL-1，IL-2） 在肝硬 化形成过程中和中药治疗过程中的消长情况， 此实验用封闭群？用近交系？
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3. 性别因素
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自行设计饲料配方中的营养问题
直接在基础饲料中加入脂肪成分稀 释了饲料中蛋白质含量
100% 80% 60% 40% 20% 0%
加入脂肪后，增加鱼粉或豆粕，调 整蛋白含量到国家标准
水分 其它 钙磷 粗脂肪 碳水化合物
方 饲 %高 料 脂 饲 料
粗蛋白
正 常 配 小 鼠
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用不同配方高脂高糖饲料饲喂大鼠 制作糖尿病模型的体重增长情况
高脂高糖饲料配方1： 在基础饲料配方中增加20%脂肪。这样营 养成分的比例为碳水化合物56%，蛋白质 16%，脂肪20%及其它
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 1 2 3 4 饲喂周数 5 6
将配方1进行了调整，增加了动物蛋白质的含 量，减少了碳水化合物的含量，制成配方2高 脂饲料。配方2高脂饲料营养成分比为：碳水 化合物37%，蛋白质21.6%，脂肪20%及其他。
恒温动物在一定的外界温度变化范围内能保持体温相对稳定。
环境温度偏离动物最适温度过大，或温度的突然升高或降低对动物的健 康影响很大。
① 影响代谢 ② 影响生长发育和繁殖 ③ 影响生理功能 ④ 影响健康和抗感染能力 ⑤ 影响实验结果：脏器重量、 血液生化指标、药物反应
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不同环境温度时腹腔注射 戊巴比妥钠（95mg/kg）导致大鼠死亡率比较