动物实验基础知识
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实验动物设施
1.
a. b. c. d. e.
隔离环境--- 隔离器
一种与外界隔离的实验动物饲养设备,空气经过高效过滤、物品经过无菌处理后方能 进出饲养空间,人员通过固定在设备上的手套进行操作,该设备既能保证动物与外界 隔离,又能满足动物所需要的特定环境。 要求人不能与动物直接接触 。 进入的物品必须包装消毒后经灭菌渡舱或传递舱移入。 隔离器的正压要求达到100~150 Pa 。 适用于饲育无特定病原体(SPF)、悉生及无菌实验动物 ,保种或少量动物的饲养。
实验动物学基础
马 奔 2011-8-14
来自百度文库
实验动物学:(laboratory animal science)是研究实验动物和动物 试验的科学。它涉及到两方面的问题:实验动物和动物实验方法 学 1、实验动物 实验动物(laboratory animal)是以实验动物本身为研究对象, 专门研究它的生物学特性,遗传育种,保种,培育新的品种品系, 疾病控制,营养需要等方面的问题,以达到提供标准化的实验动 物的目的。 2、动物试验 动物试验:(animal experiment)是以实验动物为材料,采用 各种方法在实验动物身上做试验,研究动物在实验过程中的反应、 表现及发生、发展规律和有关技术问题。也就是实验动物的应用 问题。
小鼠近交系如:C57BL、BALB/C、C3H、DBA、TA1、129、615等系。 转基因动物也 属于近交类型
2、封闭群(远交系)
封闭群(远交系):在一定群体内,以非近亲交配方式育成的动物品系, 连续15代不从外部引入新的动物种群,或者来源于近交系的种群,在封 闭条件下至少经过4代繁殖的动物,都称为封闭群。除少数小鼠、大鼠以 近交系或突变系保种和生产外,实验动物绝大多数以封闭群的形式繁育 生产。 ---不同基因类型 特点: 1、一定的杂合性:不引入新的基因,又不使群体内基因丢失。 2、相对的稳定性:群体在一定范围内保持相对稳定的遗传特征。 3、个体差异取决于祖代动物。 4、较强的繁殖力、抗病力。 5、群体易保存有模型价值的突变基因。 常见blocking nest animals有KM(昆明鼠)、ICR、NIH、CFW等小鼠, Wistar rat、Hartley cavy和新西兰白兔等。
学习内容:
一、实验动物 1、实验动物的概念、特征及作用 2、实验动物的标准化控制和分类 3、常见实验动物的特点及应用 二、动物实验方法学 1、动物实验设计的基本原则 2、选择实验动物的基本原则 3、动物实验技术方法 三、动物实验流程
实验动物的概念、特征及作用
实验动物(laboratory animal)是指经人工饲育,对其携带微生物实行控制,遗传背景明 确或者来源清楚的用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。 实验动物必须具备三个特点: 1、从遗传控制角度 实验动物必须是来源清楚、人工培育、遗传背景明确的动物。 2、从微生物控制角度 所有实验动物携带的微生物、寄生虫都是在人工严格控制之下的。 3、从应用角度 培育所有实验动物的最终目的都是用于科学实验。 实验动物的应用领域广泛 1、医学生物学 2、制药工业 3、生物制品 4、中医药 5、轻工业和食品工业 6、农业 7、宇航、国防和军事科学
实验动物常见人兽共患病
人 兽 共 患 病 病 原 体 寄 生 虫 病毒 1、狂犬病病毒 2、流行性出血热病毒 3、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒 4、猴疱疹病病毒
细菌
5、沙门氏菌病 6、志贺氏菌病 7、结核分枝杆菌病
寄生虫
8、弓形虫病 9、体外寄生虫病
实验动物的环境及营养控制
实验动物的环境是指围绕实验动物客观事物的总和, 主要包括外环境和内环境两大部分。 1、外环境主要是实验动物饲育和实验场所外的 周围环境 。 2、内环境主要是指实验动物饲育和实验场所内 的环境。 环境对动物的影响并非仅受上述诸因素中各个单一 因素的作用,而是受到多种因素的复合作用。
(5) 生物因素:动物社会等级、动物饲养密度、病原微生物、与人和其它
动物的关系。
二、各种环境因素对动物实验结果的影响 1、温度
1) 2) 3) 4) 5)
动物实验时最适宜的环境温度为:21℃-25℃,GB目前18--29 ℃。
灵长类外,高温条件实验动物很难维持体温恒定。 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有显著的负相关。 影响动物的实验反应性。小鼠的心跳、呼吸数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
3、突变系
突变系:育种过程中,出于单个基因的突变,或将某个基因导入, 或通 过多次回交“留种”,而建立一个同类突变品系(mutational strain), 扩大数量,定向培育而成。可以以基因符号来表示基因型,或能保持特 定遗传性状的品系动物。 此类个体具有同样遗传缺陷或病态,如肥胖症、侏儒症、肌萎缩、白内 障、视网膜退化、无毛等等,现己培养成的自然具有某些病的 突变系有: 白血病鼠、糖尿病鼠、肿瘤鼠、贫血鼠、高血压鼠和裸鼠(无胸腺无毛) 等等,这些品系的动物对于研究相应疾病的防治具有很重要的价值。
4、光照
能控制垂体中促性腺激素和肾上腺皮质激素的分泌,控制光照就控制了整个 生殖过程。
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啮齿类实验动物大小鼠适应黑暗,易受强光损害。使动物烦燥不安, 亢奋,导致雌鼠吃仔。 强烈光线--视网膜和视神经--下丘脑----神经激素----垂体----促性 腺激素和肾上腺皮质激素分泌,影响实验动物生理和行为活动。 持续黑暗抑制大鼠的生殖过程,使卵巢减轻;持续光照产生持续发情, 大、小鼠出现永久性阴道角化。
以基因符号表示的常见小鼠突变系如:Ay--yellow(被毛黄色、肥胖、致糖尿病)、an-anemia(贫血症)、cd--crooked(卷尾)、dw--dward(侏儒症)、dy--dystrophia muscularis(肌 肉萎缩)、hr--hairless(无毛症)、hy--hydrocephalus(脑积水)、ob--obese(肥胖症)、spa-spastic(痉挛)。 以表型名称表示的突变系如:Fused(椎骨异常)、SHR(自发性高血压大鼠)、青光眼兔等。
实验动物标准化的控制
实验动物的标准化直接关系到生命科学研究的质量、生物制品的 产品质量、以及药品、食品等的安全性有效性的正确评价,因而 与人类健康紧密相关。
1、实验动物遗传质量控制 2、实验动物微生物和寄生虫质量控制 3、实验动物营养质量控制 4、实验动物环境质量控制
实验动物遗传质量控制
实验动物是具有明确遗传背景并受严格遗传控制,属于遗传限定性动物, 根据其遗传特点 的不同,将实验动物分为不同的类别
暴露在高温或低温环境下的动物,对其神经系统、内分泌系统以及各种酶活性的亢进或抑制 等均有影响。
2、湿度 (40-70%)
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环境温度与体温接近时,通过蒸发作用散热。 高温高湿导致机体蒸发散热受阻,易引起代谢紊乱和抵抗力下降 。 大鼠、小鼠易死亡。 湿度过高,微生物易于繁殖和传播,垫料、饲料也易发生霉变。 湿度过低,易致粉尘飞扬,引起动物和人的呼吸道疾病。空气中 变态反应原的含量随湿度的下降而上升。大鼠对空气低湿度的耐 受能力较差,易发生环尾症,尾巴坏死脱落。大鼠在27℃环境温 度下,湿度低至20%时大鼠几乎均可发生环尾病(ring tail), Wistar为78%,SD为82%。
3、 气流与风速
气流速度控制在0.1~0.2m/s,换气次数10~20次/小时 风速是除了温度、湿度以外与体热发散有关的环境因素。
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)
3) 4)
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。
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。 合理的气流组织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。
4、杂交一代动物(F1)
杂交一代动物(F1):两个不同近交系杂交所生的第一代动物称为杂交一 代动物或F1代。 不是一个品系或品种,不具有育种能力,不能自群繁殖成与杂交F1代相 同基因型动物,需进一步交配得到F2出现遗传分离基因重组,个体间的 一致性也随之消失。
特点: a.个体间遗传均一:个体间遗传变异与近交系一样很小,其基因位点均 为杂合型(近交系为纯合型),因此能取得一致的实验结果。 b.表现双亲的显性性状 c.环境适应性强 d.具有杂种优势,如体质健壮、生长快、易于饲养管理、发育均匀、手 术后恢复快等优点。 小鼠F1代如: Nga:(C57BL/6×DBA/2)F1、LAF1:(C57BL/J×A/HJ)F1等。
实验动物的微生物和寄生虫质量控制
为什么要进行实验动物的微生物学控制?
威胁人的健康和生命 对动物生产有影响 使实验被迫中断 实验的准确性 、重复性有质疑
实验动物分级
清洁级动物
1)普通级动物(CV):不携带规定的人畜共患病和烈性传染病的病原,没被疾 病控制,饲养于普通开放环境下。 2)清洁级动物(CL):仅对于我国国情而定,微生物控制高于普通动物,种子 来源于SPF动物(剖腹产),饲养于清洁级环境下,排除规定的寄生虫、微生物 (排除对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体)。 3)SPF动物(Specific pathogen Free):无特定病原体动物,没有特定的微生 物、寄生虫,非特定的微生物和寄生虫允许存在。屏障条件下进行饲养。 一般指无传染病的健康动物,是目前国外使用最广泛的实验动物,它的来源,既 可来自无菌动物繁育的后裔,亦可经剖胎取后,在隔离屏障设施的环境中,由 SPF亲代动物抚育。它不带有对人或动物本身致病的微生物,但不能排除可经胎 盘屏障垂直传播的微生物。 4)无菌动物(Germ free):封闭无菌技术获得,现有方法不能检出任何微生物、寄 生虫的动物。妊娠末期,通过剖腹产、子宫切除手术,将无菌取胎的仔鼠放在隔 离器内无菌条件下进行饲养的动物。隔离系统
同源突变近交系 近交系 同源导入近交系 相同基因类型 分离近交系 重组近交系 杂交F1代 远交种 不同基因类型 封闭群 突变种
品系
品种
1、近交系
近交系(I line animals) :经连续20代(或以上)的全同胞兄妹交配(或者亲代与子代 交配)培育而成,近交系数应大于99%,品系内所有个体都可追溯到起源于第20代 或以后代数的一对共同祖先。-- 相同基因类型,由于此种交配较为方便而多被采 用,肿瘤研究。 近交系的特征 基因纯合性( homozygosity ) 遗传稳定性( stability ) 遗传同源性( isogenicity ) 表型一致性( uniformity ) 个体性( individuality ) 可分辨性( identification ) 分布的广泛性 资料可查性
f.
用于满足清洁级和SPF级实验动物生产或动物实验
人员进入SPF室线路图
实验动物环境
实验动物环境因素的分类
(1) 气候因素:温度、湿度、气流、风速与换气、气压等。 (2) 物理化因素:粉尘、臭味臭气、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、饮水器等。 (4) 营养因素:饲料、水、蛋白质、矿物质、维生素等。
2.
a. b. c. d. e.
屏障环境
空气必须经初、中、高效过滤器进入动物饲养室或实验室。 利用空调送风系统形成清洁走廊、动物饲养间、非清洁走廊、室外的静压差梯度,各 梯度差不低于20Pa。 空气、人流、物流均采用单向流通路线。 人流、物流分开,所有物品应采用严格灭菌控制。 空气洁净度为10000级。
5、噪声
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,放 弃哺乳。
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。