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1、1第三章第三章 实验动物的微生物学实验动物的微生物学和寄生虫学控制和寄生虫学控制第一节第一节 实验动物按微生物学和寄生虫学实验动物按微生物学和寄生虫学 控制的分类控制的分类第二节第二节 无菌级动物和悉生动物无菌级动物和悉生动物第三节第三节 实验动物的微生物学和寄生虫学质量监测实验动物的微生物学和寄生虫学质量监测2第一节第一节 实验动物的微生物学实验动物的微生物学和寄生虫学分类法和寄生虫学分类法 根据对微生物学和寄生虫学质量的控制，可将实验动根据对微生物学和寄生虫学质量的控制，可将实验动物分为四个级别：物分为四个级别：普通级动物普通级动物(Conventional animal,CV)(Conv
2、entional animal,CV)清洁级动物清洁级动物(Clean animal,CL)(Clean animal,CL)无特定病原体级动物无特定病原体级动物(Specific pathogen free animal,(Specific pathogen free animal,SPF)SPF)无菌级动物无菌级动物(Germfree animal,GF)(Germfree animal,GF)和悉生动物和悉生动物(Gnotobiotic animal,GN)(Gnotobiotic animal,GN)不同级别的动物必须饲养在相应的设施环境中，并有相应的饲养管理操作规程，需要定期监测，保
3、证其携带的微生物和寄生虫符合其等级标准。3一、普通级动物（一、普通级动物（Conventional animalConventional animal，简称，简称CVCV动动物）物）定义：定义：不带有国家标准所规定的人兽共患病病原体不带有国家标准所规定的人兽共患病病原体和动物烈性传染病病原体的动物。和动物烈性传染病病原体的动物。来源：来源：经微生物学检查不带有国家标准所规定的病经微生物学检查不带有国家标准所规定的病原体的动物。原体的动物。饲养条件：饲养条件：普通开放环境普通开放环境应用：应用：豚鼠、兔、犬、猴等大动物的实验研究。豚鼠、兔、犬、猴等大动物的实验研究。4二、清洁级动物（二、清洁级动
4、物（Clean animalClean animal，简称，简称CLCL动物）动物）定义：定义：指除普通级动物应排除的病原体外，不携带指除普通级动物应排除的病原体外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体的实对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体的实验动物。验动物。来源：来源：SPFSPF动物扩群动物扩群饲养条件：饲养条件：屏障系统大规模生产屏障系统大规模生产应用：应用：各种科研、教学用大小鼠各种科研、教学用大小鼠5三、无特定病原体级动物（三、无特定病原体级动物（Specific pathogen Specific pathogen free animalfree animal，简称，简
5、称SPFSPF动物动物)定义：定义：指除清洁动物应排除的病原体外，不携带主指除清洁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科学实验干扰大的病要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原体的实验动物。原体的实验动物。来源：来源：将无菌动物将无菌动物/悉生动物转移到屏障系统中悉生动物转移到屏障系统中饲养繁殖饲养繁殖饲养条件：饲养条件：屏障系统内大屏障系统内大规模生产规模生产/隔离器内保种隔离器内保种应用：应用：SPFSPF大小鼠为国际大小鼠为国际通行的科研用动物通行的科研用动物三、无特定病原体级动物（三、无特定病原体级动物（Specific pathogen Specific pat
6、hogen free animalfree animal，简称，简称SPFSPF动物动物)定义：定义：指除清洁动物应排除的病原体外，不携带主指除清洁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科学实验干扰大的病要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原体的实验动物。原体的实验动物。来源：来源：将无菌动物将无菌动物/悉生动物转移到屏障系统中悉生动物转移到屏障系统中饲养繁殖饲养繁殖饲养条件：饲养条件：屏障系统内大屏障系统内大规模生产规模生产/隔离器内保种隔离器内保种应用：应用：SPFSPF大小鼠为国际大小鼠为国际通行的科研用动物通行的科研用动物6四、无菌动物（四、无菌动物（Germfr
7、ee animalGermfree animal，简称，简称GFGF）定义：定义：指用现有的检测技术和方法在动物体内外指用现有的检测技术和方法在动物体内外的任何部位均无可检出一切生命体的实验动的任何部位均无可检出一切生命体的实验动物。物。来源：来源：第一代通过无菌剖第一代通过无菌剖宫产术，人工哺乳获得；宫产术，人工哺乳获得；以后通过无菌动物雌雄交以后通过无菌动物雌雄交配繁殖或无菌剖腹产术，配繁殖或无菌剖腹产术，奶妈代奶扩群。奶妈代奶扩群。饲养条件：饲养条件：无菌隔离器内无菌隔离器内7悉生动物（悉生动物（Gnotobiotic animalGnotobiotic animal，简称，简称GNGN
8、）定义：定义：又称已知菌动物，指动物体内带有明确的又称已知菌动物，指动物体内带有明确的微生物种类的动物。微生物种类的动物。来源：来源：人为将已知的微生物投给无菌动物，使其人为将已知的微生物投给无菌动物，使其体内带有已知菌体内带有已知菌单菌动物单菌动物双菌动物双菌动物多菌动物多菌动物 悉生动物与无菌动物相比，生长发育正常，容悉生动物与无菌动物相比，生长发育正常，容易饲养管理易饲养管理饲养条件：饲养条件：无菌隔离器内无菌隔离器内89感染小鼠病毒的种类感染小鼠病毒的种类10采采用用普普通通级级大大小小鼠鼠作作实实验验时时,实实验验处处理理可可能能诱诱发发隐隐性性感感染染动动物物发发生生显显性性感感染
9、染，并并出出现现有有关关组组织织器器官官的的结结构构、生生理理生生化化与与免免疫疫学学改改变变，会会不不同同程程度度影影响响实实验验结结果果,因因而而目目前前我我国国实实验验动动物物国国家家标标准准中中已已经经取取消消普普通通级级大大小小鼠鼠，这这意意味味着着科科研研教教学学用用的大小鼠必须使用清洁级或的大小鼠必须使用清洁级或SPFSPF级。级。用用普普通通级级犬犬、猴猴等等做做研研究究时时应应加加强强观观察察和和实实验验室室检检查查，做做好好饲饲养养管管理理工工作作，防防止止传传染染性性疾疾病病对对实实验验的的干干扰扰。在在分分析析实实验验结结果果时时，应应考考虑虑排排除除这这些些因素对实验
10、的影响。因素对实验的影响。11不同微生物级别动物用于实验的比较不同微生物级别动物用于实验的比较项目项目GF/GNGF/GN动物动物SPFSPF动物动物CVCV动物动物传染病传染病无无无无有或可能有有或可能有寄生虫寄生虫无无无无有或可能有有或可能有实验结果实验结果准确准确准确准确有疑问有疑问应用动物数应用动物数少少少少多多统计学价值统计学价值好好可能好可能好不准确不准确长期实验长期实验可能好可能好可能好可能好困难困难实验中死亡率实验中死亡率很低很低低低高高长期实验存活率长期实验存活率约约100%100%约约90%90%约约40%40%实验的正确设计实验的正确设计可能可能可能可能不可能不可能实验结
11、果的统计价值实验结果的统计价值很高很高高高有疑问有疑问12无菌动物（悉生动物）无菌动物（悉生动物）因其制作和维持成本昂因其制作和维持成本昂贵，虽然没有病原微生物的感染，但也没有存贵，虽然没有病原微生物的感染，但也没有存在于体表体内的正常菌群，因而是非生态的，在于体表体内的正常菌群，因而是非生态的，一般仅限用于一些特定的研究。一般仅限用于一些特定的研究。采用采用SPFSPF级和清洁级动物级和清洁级动物,则可基本排除病原则可基本排除病原微生物感染对实验的干扰，适用于绝大多数动微生物感染对实验的干扰，适用于绝大多数动物实验研究。物实验研究。豚鼠豚鼠/兔一般只用普通级，但药物安全性评价兔一般只用普通级
12、，但药物安全性评价中过敏原性试验规定要用中过敏原性试验规定要用清洁级豚鼠清洁级豚鼠。犬、猴只有普通级犬、猴只有普通级 是不是用无菌动物是不是用无菌动物/悉生动物做试验就一定好？悉生动物做试验就一定好？13第二节第二节 无菌级动物和悉生动物无菌级动物和悉生动物一、无菌级动物和悉生动物的由来和发展一、无菌级动物和悉生动物的由来和发展悉生动物：广义的悉生动物包括无菌动物和已知菌动物。悉生动物：广义的悉生动物包括无菌动物和已知菌动物。最初是研究微生物和动物（人）之间的依存关系而建立最初是研究微生物和动物（人）之间的依存关系而建立发展起来的。发展起来的。发展史：发展史：1.1.18951895年年-19
13、10-1910年：初步证明了动物可在无菌状态下生存年：初步证明了动物可在无菌状态下生存的问题。的问题。2.2.19101910年年-1940-1940年：因技术问题没有解决，悉生生物研究年：因技术问题没有解决，悉生生物研究进展缓慢。进展缓慢。3.3.19571957年：发明了聚氯乙烯塑料薄膜隔离器，突破技术难年：发明了聚氯乙烯塑料薄膜隔离器，突破技术难关，悉生动物研究进展迅速。关，悉生动物研究进展迅速。14最初报道的无菌动物最初报道的无菌动物动物动物培育者及育成时间培育者及育成时间小鼠小鼠Pleasants,1958Pleasants,1958大鼠大鼠ReyniersReyniers等，等，1
14、946 Gustafsson,19481946 Gustafsson,1948Pleasants,1959Pleasants,1959豚鼠豚鼠MiyakawaMiyakawa等，等，1958 Tanami,19591958 Tanami,1959兔兔WostmannWostmann和和Pleasants,1959Pleasants,1959猫猫Bleby,1969Bleby,1969犬犬Glims,1946Glims,194615无菌隔离器的发明和无菌动物的培育成功形成无菌隔离器的发明和无菌动物的培育成功形成一门新兴学科一门新兴学科-悉生生物学，悉生生物学，它是以无菌隔离它是以无菌隔离技术提供
15、的各种动物为实验对象，研究实验动技术提供的各种动物为实验对象，研究实验动物本身以及动物与微生物之间相互依存和制约物本身以及动物与微生物之间相互依存和制约关系。关系。悉生动物技术应用到实验动物上，成为用来预悉生动物技术应用到实验动物上，成为用来预防和消除实验动物自身疾病，提供高质量实验防和消除实验动物自身疾病，提供高质量实验动物的手段。动物的手段。16二、无菌级动物的生物学特性二、无菌级动物的生物学特性（一）形态学改变（一）形态学改变1.1.消化系统消化系统盲肠肥大，故盲肠肥大，故GFGF动物的粪便比动物的粪便比CVCV动物要稀，排尿量则少。动物要稀，排尿量则少。肠壁变薄，易盲肠扭转或肠壁破裂而
16、死亡。肠壁变薄，易盲肠扭转或肠壁破裂而死亡。绒毛短，肠蠕动缓慢，食物通过肠道时间延长。绒毛短，肠蠕动缓慢，食物通过肠道时间延长。2.2.血液循环系统血液循环系统 心心脏脏相相对对变变小小、白白血血球球少少、且且数数量量波波动动范范围围小小，这这一一特特点点与与无无病原体入侵有关。病原体入侵有关。3.3.免疫系统免疫系统 由由于于无无菌菌动动物物几几乎乎没没有有受受过过抗抗原原刺刺激激，其其免免疫疫机机能能基基本本上上是是处处于于原原始始状态。胸腺、淋巴结发育不良；脾脏小，无二级滤泡。状态。胸腺、淋巴结发育不良；脾脏小，无二级滤泡。4.4.泌尿系统泌尿系统 肾脏较小。肾脏较小。17（二）生理功能
17、改变（二）生理功能改变 1.1.免疫系统免疫系统免免疫疫球球蛋蛋白白及及其其合合成成率率明明显显降降低低，血血清清中中IgMIgM、IgGIgG水水平平低低，无无IgAIgA。当当用用低低分分子子无无抗抗原原饲饲料料喂喂无无菌菌动动物物时时，其其血血清清中中几几乎乎不不存存在在丙丙种种球球蛋蛋白白和特异性抗体。和特异性抗体。免免疫疫应应答答速速度度慢慢，过过敏敏反反应应、对对异异体体移移植植物物的的排排斥斥反反应应以以及及自自身身免免疫疫现象消失或减弱。现象消失或减弱。对微生物感染异常敏感。对微生物感染异常敏感。2.2.消化系统消化系统 肠上皮细胞更新率低，肠蠕动慢。肠上皮细胞更新率低，肠蠕动
18、慢。3.3.代谢代谢 肠肠道道中中胆胆汁汁酸酸含含量量高高。初初级级结结合合的的胆胆汁汁酸酸在在低低部部肠肠道道更更容容易易吸吸收收，随随粪便的排出量大大减少。粪便的排出量大大减少。4.4.生殖生殖 无菌状态对生殖影响不大。无菌状态对生殖影响不大。185.5.抗辐射能力抗辐射能力 GFGF动动物物有有较较强强的的抗抗辐辐射射能能力力。普普通通动动物物受受辐辐射射后后往往往往是是由由于于细细菌菌感感染染引引起起的的并并发发症症而而造造成成动动物物死死亡亡，GFGF动动物物就就不不存存在在这这一一问问题题，抗抗辐辐射射的的耐耐受受量量高。高。6.6.生长发育生长发育 无菌状态下不同种属的生长发育有
19、所不同。无菌状态下不同种属的生长发育有所不同。GFGF小小鼠鼠生生长长曲曲线线在在育育成成期期与与普普通通动动物物(CV)(CV)相相似似，以以后后则则逐逐渐渐减减慢慢，最最终终GFGF动动物物的的成成年年体体重重小小于于CVCV动物。繁殖性能两者相似。动物。繁殖性能两者相似。7.7.寿命寿命 GFGF动物比动物比CVCV动物要长得多动物要长得多19三、无菌动物和悉生动物的应用三、无菌动物和悉生动物的应用（一）在微生物学研究中的应用（一）在微生物学研究中的应用1.病原体的致病作用病原体的致病作用2.正常菌群相互间的依存性和拮抗性关系正常菌群相互间的依存性和拮抗性关系3.生态预防和生态治疗生态预
20、防和生态治疗（二）在免疫学研究中的应用（二）在免疫学研究中的应用（三）在放射医学研究中的应用（三）在放射医学研究中的应用（四）在营养代谢研究中的应用（四）在营养代谢研究中的应用（五）在老年病学研究中的应用（五）在老年病学研究中的应用（六）在毒理学研究中的应用（六）在毒理学研究中的应用（七）在肿瘤研究中的应用（七）在肿瘤研究中的应用20四、无菌动物的生产与维持四、无菌动物的生产与维持（一）无菌动物的获得（一）无菌动物的获得1.1.预产期判断预产期判断2.2.剖宫产术剖宫产术3.3.人工哺乳人工哺乳/奶妈代乳奶妈代乳（二）无菌动物质量检测（二）无菌动物质量检测1.1.无菌隔离器内环境检测无菌隔离器
21、内环境检测2.2.无菌隔离器内动物检测无菌隔离器内动物检测21第三节第三节第三节第三节 实验动物的微生物学和寄生虫血质量监测实验动物的微生物学和寄生虫血质量监测实验动物的微生物学和寄生虫血质量监测实验动物的微生物学和寄生虫血质量监测一、进行微生物学监测的意义一、进行微生物学监测的意义 所谓微生物监测是指用微生物学的方法对不同所谓微生物监测是指用微生物学的方法对不同等级的实验动物进行定期的抽样检查，以确认该等级的实验动物进行定期的抽样检查，以确认该等级动物是否感染了某些病原体。因此，微生物等级动物是否感染了某些病原体。因此，微生物学监测是一个群体的、流行病学上的概念，它是学监测是一个群体的、流行
22、病学上的概念，它是通过从一个群体中定期抽取少量样本进行检测，通过从一个群体中定期抽取少量样本进行检测，从而判断整个群体中某一疾病流行情况的一种方从而判断整个群体中某一疾病流行情况的一种方法。法。22二、实验动物微生物学和寄生虫学检测国家标准二、实验动物微生物学和寄生虫学检测国家标准二、实验动物微生物学和寄生虫学检测国家标准二、实验动物微生物学和寄生虫学检测国家标准(教材教材教材教材p43-48)p43-48)p43-48)p43-48)普通级普通级清洁级清洁级SPFSPF级级病毒病毒细菌细菌寄生虫寄生虫病毒病毒细菌细菌寄生虫寄生虫病毒病毒细菌细菌寄生虫寄生虫小鼠小鼠5 510105 51111
23、16167 7大鼠大鼠2 210105 57 716167 7地鼠地鼠6 62 21 19 94 43 315155 5豚鼠豚鼠6 62 21 19 94 43 315156 6兔兔5 52 21 17 76 63 313137 7犬犬4 44 42 24 47 75 5猴猴1 14 42 25 56 66 623三、取样原则、样本数、检查频率和检查方法三、取样原则、样本数、检查频率和检查方法 实验动物生产：随机采样实验动物生产：随机采样 动物实验质量控制：设立动物实验质量控制：设立哨兵动物哨兵动物 所谓的所谓的“哨兵动物哨兵动物”是指为微生物检测所设置的是指为微生物检测所设置的指示动物。指示
24、动物。哨兵动物一般采用免疫功能正常的哨兵动物一般采用免疫功能正常的清洁级或清洁级或SPFSPF级封闭群动物。级封闭群动物。用途：用途：1.1.监测动物实验饲养室内某些病原微生物的感染监测动物实验饲养室内某些病原微生物的感染情况；情况；2.2.监测免疫缺陷动物的生产和动物实验中某些病监测免疫缺陷动物的生产和动物实验中某些病原微生物的感染情况。原微生物的感染情况。设置哨兵动物的做法每周在更换脏垫料笼盒时，每每周在更换脏垫料笼盒时，每个笼盒个笼盒取取一小撮一小撮脏脏垫料垫料放放到清洁的大小鼠笼盒内。到清洁的大小鼠笼盒内。用收集的脏垫料用收集的脏垫料加入适量清洁垫料加入适量清洁垫料作为哨兵动物作为哨兵
25、动物的垫料的垫料。6 6周以后，处死动物进行微生物学和寄生虫学检周以后，处死动物进行微生物学和寄生虫学检查。查。如果某个动物得了某种传染病，污染的脏垫料会如果某个动物得了某种传染病，污染的脏垫料会传染给哨兵动物，我们通过检查哨兵动物就知道传染给哨兵动物，我们通过检查哨兵动物就知道该饲养室内是否有传染病发生。该饲养室内是否有传染病发生。2425微生物检测的方法微生物检测的方法细菌学检测细菌学检测 取样取样-细菌分离细菌分离-可疑菌落生化鉴定可疑菌落生化鉴定-血血清学反应清学反应病毒学检测病毒学检测1 1）血清学检测病毒抗体）血清学检测病毒抗体2 2）分离病毒）分离病毒寄生虫检测寄生虫检测 体外寄
26、生虫：体外寄生虫：肠道寄生虫：肠道寄生虫：26复习题复习题思考题：思考题：1.1.根据对实验动物微生物学和寄生虫学的控制，可将实验根据对实验动物微生物学和寄生虫学的控制，可将实验动物分为哪几类？各类动物的定义是什么？应饲养在什动物分为哪几类？各类动物的定义是什么？应饲养在什么环境中？么环境中？2.2.一般动物实验是否用无菌动物一般动物实验是否用无菌动物/悉生动物做实验，其结果悉生动物做实验，其结果一定比用一定比用SPFSPF动物要好？动物要好？3.3.试述无菌动物的生物学特性试述无菌动物的生物学特性4.4.举例说明无菌动物在生物医学研究中的应用举例说明无菌动物在生物医学研究中的应用5.5.什么叫哨兵动物？什么叫哨兵动物？