实验动物微生物学质量控制

第三章实验动物的微生物学及寄生虫学控制普通动物在开放系统条件下饲养，一般都带有微生物、病毒和寄生虫并感染某些疾病，因些用普通动物做实验，敏感性较差、反应性不一致，实验结果不易重复。要提高实验的准确性，必须对实验动物进行遗传学、微生物学、寄生虫学控制，培育出标准的合格的动物，使实验结果准确可靠。实验动物按微生物学控制的分类按微生物学控制标准，结合我国实验动物的发展状况，我国实验动物分为四个等级：无菌动物(Germfreeanimal,GF)和悉生动物(Gnotobioticanimal,GN)无特定病原体动物(Specificpathogenfreeanimal,SPF)清洁动物(Cleananimal,CL)普通动物(Conventionalanimal,CV)实验动物微生物等级2001版国家标准根据微生物和寄生虫等级对实验动物等级进行了重新设定。小鼠清洁级SPF级无菌级大鼠清洁级SPF级无菌级地鼠普通级清洁级SPF级无菌级豚鼠普通级清洁级SPF级无菌级家兔普通级清洁级SPF级无菌级犬普通级SPF级猴普通级SPF级国际分类法将实验动物分为：普通动物、SPF动物、悉生动物、无菌动物四个等级。第一节无菌动物（Germfreeanimal，简称GF）定义：指无可检出一切生命体的动物，进一步说，是指用现有的检测技术在动物体内外的任何部位均检不出任何活的微生物和寄生虫的动物。饲养条件：无菌隔离器内来源：第一代通过无菌剖腹产术，人工哺乳获得；以后通过无菌动物雌雄交配繁殖或无菌剖腹产术，保姆鼠代奶扩群。种类培育者及育成时间小鼠Pleasants,1959大鼠Reyniers1946；Gustafsson,1948豚鼠Miyakawa1958;Tanami,1959;兔Wostmann1959;Luckey,1963狗Glimsedt,1946猫Bleby,1969山羊、绵羊Smith,1961,1966猪Whitenair,1960马Drummond等,1973猴Reyniers,1942鸡Reyniers,1943鹌鹑Woodard等,1965;Miles,1966无菌动物特点：1.微生物特点：在动物体内外任何部位均检不出任何活的微生物和寄生虫。注意“无菌”是个相对的概念。2.形态学特点：消化系统(1)盲肠肥大，比普通动物要大5-6倍。(2)肠道肌层薄，肠绒毛变细变短。(3)肝脏重量下降。循环系统(1)心脏变小(2)白细胞数变少，且数量波动范围小免疫系统免疫机能基本处于原始状态。(1)胸腺，淋巴组织，网状内皮系统发育不良(2)脾脏小，无二级滤泡，网状内皮细胞功能下降2.生理学特点：免疫功能(1)血清中IgG、IgM水平低，几乎不存在丙种球蛋白和特异性抗体(2)免疫应答速度慢，过敏反应、对异体移植物的排斥反应以及自身免疫现象消失或减弱生长率不同种属影响不同无菌鸟类生长率高于同种普通鸟无菌大、小鼠与普通鼠差不多无菌豚鼠和无菌兔比普通的慢生殖(1)无菌大、小鼠略高于普通大小鼠(2)豚鼠和兔繁殖能力比普通级低代谢和营养无菌动物血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长体内不能合成维生素B和K，易产生这两种维生素的缺乏症抗辐射能力无菌动物抗辐射能力强，抗实验性烫伤和抗休克死亡能力也强于普通动物。寿命无菌动物的寿命普遍长于普通动物，如大鼠正常2-3年，无菌达4年。第二节悉生动物（Gnotobioticanimal，简称GN）定义：又称已知菌动物，指动物体内带有明确的微生物种类的动物。饲养条件：无菌隔离器内来源：人为将已知的微生物投给无菌动物，使其体内带有已知菌单菌动物双菌动物多菌动物悉生动物特点：微生物特点体内携带有已知微生物来源无菌动物植入微生物饲养管理必须饲养在温湿度恒定的百级空气净化的隔离系统中，实行严格的微生物控制。其他与无菌动物比较。悉生动物肠道内存在细菌可以合成维生素，不会像无菌动物一样发生维生素缺乏症。抵抗力、生活力较强，易于饲养管理。无菌动物和悉生动物的应用1、病因学的研究如：猫瘟、龋齿的形成2、微生物学中的研究(1)微生物间的拮抗作用(2)微生物和宿主之间关系(3)病毒学研究3、免疫学研究中的应用无菌动物体内既无抗原也无特异性抗体，处于一种“原始状态”，很适合用于各种免疫功能的研究。如，无菌动物暴露于微生物，先产生α球蛋白，再产生β球蛋白，最后产生γ球蛋白。常用无菌动物进行免疫抑制剂试验研究。4、肿瘤学研究（1）制备人体肿瘤模型需要免疫抑制动物，而普通动物给予免疫抑制剂后常继发感染死亡，所以可以应用无菌动物。（2）研究致癌物质的致癌作用和微生物的关系。5、老年病学研究无菌动物普遍寿命比普通动物长，说明微生物和机体老化有关。普通大鼠寿命2年，而无菌大鼠寿命3-4年。6、营养学的研究无菌动物是研究营养的良好模型，很多营养成分是靠细菌产生的。如VB和VK是靠肠道细菌合成的，无菌动物体内不能合成VB和VK，所以可以用来研究哪些细菌合成了VB和VK。7、放射医学研究无菌动物可以耐受大剂量的放射线照射。可用于区别放射引起的症状和继发感染的症状。8、毒理学研究药物的毒理作用常常与肠道细菌的代谢产物有关。用无菌动物进行研究，可以准确地分析药物的毒理作用和药物的合理作用。9、心血管病研究实验证实，许多心血管疾病与肌体内胆固醇代谢有关，而肠道微生物可以分解胆汁酸，降低血液中胆固醇水平。10、宇航中应用（1）可以用来携带地外微生物。（2）研究宇航环境中可能出现的菌群失调现象。第三节无特定病原体动物（Specificpathogenfreeanimal，简称SPF动物)定义：指不携带特定病原体（细菌、病毒、寄生虫），但带有未知的微生物群的动物。饲养条件：屏障系统内大规模生产/隔离器内保种最初来源：将无菌动物/悉生动物转移到屏障系统中饲养繁殖SPF动物特点：1、微生物特点SPF动物除一、二级动物应排除的病原体外，不携带主要潜在感染或条件致病和对研究实验干扰大的病原。2、来源SPF动物来源于无菌动物或剖腹产动物。3.饲养管理SPF动物必须饲养在温湿度恒定的万级空气净化的屏障系统中，实行严格的微生物控制。SPF动物的应用：目前国际上公认SPF动物适用于所有科研实验，是国际标准级别的实验动物。它的应用价值在于它无人畜共患病，无主要传染病，无对实验研究可能产生干扰的微生物。各种疫苗生产所采用的动物应为SPF动物。如SPF蛋，（无垂直感染），以及生物学鉴定等。第四节清洁动物（Cleananimal，简称CL动物）定义：除普通动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。饲养条件：屏障系统大规模生产来源：SPF动物扩群应用：各种科研、教学用大小鼠清洁级动物特点：1、微生物特点清洁级动物比普通级动物要求排除的微生物和寄生虫多，但比SPF动物少。清洁级动物除肉眼观察无病外，尸体解剖时，主要脏器、组织无论是肉眼观看还是病理组织切片均应无病变。2、来源清洁动物来源于SPF动物、无菌动物、悉生动物或剖腹产动物。3、饲养管理清洁级动物饲养于温湿度恒定的万级空气净化的屏障系统中。其所用的饲料、垫料、饮用水、笼器具等都经过消毒灭菌处理。工作人员需换灭菌工作服、鞋、帽、口罩等进入动物室进行操作。清洁级动物的应用：清洁级动物是根据我国国情而设立的等级动物。它较普通级动物健康，又较SPF级动物易达到质量标准，在动物实验中可免受动物疾病的干扰，其敏感性与重复性亦较好。目前在我国已成为适用于科研的标准级别的实验物。第五节普通动物（Conventionalanimal，简称CV动物）定义：不携带所规定的人兽共患病病原和动物烈性传染病的病原。饲养条件：普通开放环境来源：经微生物学检查不带有上述病原体的动物，或SPF动物降级。应用：豚鼠、兔、犬、猴等大动物的实验研究。普通动物特点：1、微生物学特点要求不携带所规定的人兽共患病病原和动物烈性传染病的病原。2、饲养管理饲养于开放系统。但仍然对温度，湿度，饲料，垫料，饮水，卫生等有一定控制。3、生理学特点外观健康，饮食排泄正常，无异常分泌物，无临床症状，脏器无眼观病灶。普通动物的应用：仅可作为生物医学中教学示教之用，或作为某些科学研究为探索方法而从事的予试验之用，不可供科研、生产和检定之用，由于普通级动物繁殖力强，生产量大，生产成本低，适宜作一般性的教学实验和预实验用。第六节洁净动物与普通动物的比较洁净动物通常是指来源于剖腹产、实行严格的微生物控制、饲养于空气净化系统设施内的动物，包括清洁动物、SPF动物、悉生动物和无菌动物。洁净动物与普通动物相比，在很多方面均存在一定差异。一、微生物控制比较种类饲育环境说明无菌动物隔离系统无法检出任何生命体悉生动物隔离系统确知带有的微生物SPF动物屏障系统确知不带有的微生物清洁动物屏障系统确知不带有的微生物普通动物开放系统微生物情况不明确二、对科研实验结果影响的比较GFSPFCLCV传染病无无无未知寄生虫无无无未知试验结果明确明确明确有疑问用动物数少少较少多或大量统计价值很好可能好较好不准确长期实验好好可能好困难死亡率很少少较少高长期实验成活率100%90%80%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总之，使用无菌动物、悉生动物、及SPF动物和清洁级动物，由于有明确的微生物背景和可控的饲育环境，可大大提高动物实验的重复性和准确性，因而得到广泛的应用。三、生物学特性的比较洁净动物与普通动物相比，在血液学、血液生化指标及主要脏器系数方面均产生一定变化。如清洁级大鼠与普通大鼠相比，白细胞较少，其中中性粒细胞少，淋巴细胞相对增加；血清碱性磷酸酶、胆红素、胆固醇值较高；尿素氮、肌酐值比较低；空肠淋巴结、脾脏较轻；肺、肾组织形态比普通大鼠健康。第七节洁净动物的培育一、无菌动物的培育1、无菌手术小哺乳动物动物：子宫切除术（剖腹产）大哺乳动物动物：子宫切开术（剖腹产）鸟类：消毒卵2、哺乳人工哺乳代乳注意：供胎动物：不携带垂直传播的微生物手术时间的选择手术速度无菌操作环境温度防止羊水呛入呼吸道手术后微生物的检查代乳动物的准备3.放入隔离器进行饲养二、悉生动物的培育程序（1）获取无菌动物（2）准备好特定的微生物材料（3）把上述材料转入无菌饲育隔离器（4）在隔离器内给无菌动物授入微生物三、SPF动物和清洁动物将无菌动物或悉生动物饲养于屏障系统使其自然感染特定微生物以外的微生物，但应严格防范特定病原体的污染，并需要定期检查。第八节微生物和寄生虫监测一、监测意义1、保护人员健康2、保证动物质量3、确保动物实验结果准确可靠二、微生物、寄生虫监测等级国家标准级别越高的实验动物，监测的微生物和寄生虫的种类就越多。三、监测程序