寇 舉，張來賓，胡士鵬，張 健，蔡 巖

（長春生物制品研究所有限責(zé)任公司，吉林 長春 130000）

屏障系統(tǒng)環(huán)境因素對實驗動物的影響

寇 舉，張來賓，胡士鵬，張 健，蔡 巖

（長春生物制品研究所有限責(zé)任公司，吉林 長春 130000）

在生物制品的研發(fā)生產(chǎn)過程中，良好的環(huán)境因素是實驗動物準(zhǔn)確、可靠表達(dá)實驗數(shù)據(jù)的必要條件。而環(huán)境因素是非常復(fù)雜的，常常是多種因素互相影響互相作用。一旦環(huán)境失衡，初期動物機(jī)體會產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)努力去適應(yīng)，以減少有害因素對其傷害；而當(dāng)環(huán)境的危害性大于其本身的應(yīng)激能力上限時，機(jī)體就會無法承受，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)體的各項生理機(jī)能出現(xiàn)紊亂，引發(fā)各種疾病，甚至導(dǎo)致死亡。

屏障系統(tǒng)；實驗動物；環(huán)境；試驗；有害因素；影響

實驗動物生長發(fā)育、繁育生產(chǎn)、接受實驗所賴以生存的特定場所和外在條件，稱為實驗動物的環(huán)境。在生物制品的研發(fā)生產(chǎn)過程中，要得到準(zhǔn)確、可靠的實驗數(shù)據(jù)，就必須盡量避免環(huán)境因素對動物的生理生化因素的不利影響，創(chuàng)造一個良好的屏障環(huán)境。以下就溫度、濕度、氣流、風(fēng)速、光照、噪聲及空氣潔凈度等環(huán)境因素異常對屏障系統(tǒng)內(nèi)實驗動物的影響作一闡述。

1 溫度

小鼠、豚鼠、地鼠的屏障系統(tǒng)溫度范圍是20～26℃，最大日溫差≤4℃［1］。恒溫實驗動物的極限溫度為40～-30℃之間。在有限的范圍內(nèi)動物機(jī)體能適應(yīng)緩慢的溫度變化，只有當(dāng)溫度驟升或驟降時才會影響動物的健康生長。

筆者所在實驗室的實驗動物皆為哺乳動物，冬季氣溫變化無常，有時會由于屏障系統(tǒng)內(nèi)中央空調(diào)沒有及時補(bǔ)充暖風(fēng)，致使溫度偏低，經(jīng)觀察該段時期的地鼠妊娠數(shù)量大幅下滑，動物凍傷，帶仔母鼠會吃掉或咬傷仔鼠；如果暖風(fēng)溫度開得過高，雄性地鼠就嗜睡，不喜交配，情緒暴躁，雌、雄地鼠同住會發(fā)生撕咬，雌性地鼠發(fā)情期延后，甚至不發(fā)情，帶仔母鼠泌乳量降低，拒絕哺乳［2-3］。

實驗動物的抵抗力無法承受過高或過低溫度的“折磨”，大鼠在31℃產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，出現(xiàn)需氧菌（腸桿菌屬、葡萄球菌屬）群的增加［4］。

用同樣的實驗動物做同一實驗，僅僅溫度的不同就會出現(xiàn)截然不同的實驗結(jié)果，比如小鼠在做藥物實驗時溫度的差異導(dǎo)致出現(xiàn)完全2個不同的半數(shù)致死量 LD50［4］。另外，免疫實驗、感染實驗、藥物的急性毒性實驗等皆會由于溫度變化而出現(xiàn)實驗結(jié)果的差異。

實驗動物的體態(tài)、飲水量、母性行為、新陳代謝等也會因為溫度的變化而出現(xiàn)異常情況。實驗動物在冬季氣溫較低的情況下會出現(xiàn)類似冬眠的樣子，蜷縮起來一動不動，立毛寒顫；炎炎夏日，實驗動物的飲水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他季節(jié)，小鼠會流涎，地鼠會白肚皮朝上、身體呈“大”字狀，母鼠甚至不抱仔、仰面喘息。

2 濕度

相對濕度是屏障系統(tǒng)中的常用指標(biāo)，即在特定溫度下，空氣中實際含水量與該溫度下飽和含水量的百分比。

屏障系統(tǒng)內(nèi)相對濕度在40%～70%之間［1］，長期飼養(yǎng)觀測得出相對濕度在50%±5%范圍最佳。

相對濕度過高，微生物繁殖快，進(jìn)而導(dǎo)致飼料、墊料發(fā)霉，實驗動物傳染病高發(fā)。高溫高濕：實驗動物無法蒸發(fā)散熱，新陳代謝等生理功能紊亂，抵抗力降低，發(fā)病和死亡的實驗動物顯著增多，尤其是妊娠后期即將產(chǎn)仔的母鼠死亡率升高；高濕低溫：母鼠會因為潮濕而撕咬仔鼠，鼠盒潮濕，仔鼠容易染菌，而導(dǎo)致成活率降低。

相對濕度過低時，動物皮膚和黏膜發(fā)生干裂，減弱皮膚和黏膜對微生物的防御能力；室內(nèi)灰塵飛揚(yáng)［5］，易引起實驗動物的呼吸道疾病。相對濕度過低，地鼠容易發(fā)生類似于大鼠易發(fā)的環(huán)尾癥［4］，且該癥狀在妊娠期容易發(fā)生，有的母鼠死亡，有的生下小仔后無法哺乳甚至出現(xiàn)食仔現(xiàn)象［4］，仔鼠發(fā)育不良、體重增長停滯。

3 氣流和風(fēng)速

氣流、風(fēng)速、溫度、濕度對實驗動物的影響都不是單獨(dú)的，而是在相互影響的情況下共同發(fā)揮作用。屏障系統(tǒng)內(nèi)的氣流、風(fēng)速維持在一定的范圍之內(nèi)，其濕度、溫度等也會隨之恒定在一個范圍值。氣流、風(fēng)速影響動物機(jī)體的散熱。在氣溫較高的屏障系統(tǒng)內(nèi)，氣流有助于對流散熱，有利于實驗動物降溫。而在較低氣溫時，實驗動物就會因為散熱較快而瑟瑟發(fā)抖。筆者所在實驗室的實驗動物小鼠、地鼠、豚鼠均為小型動物，故而對屏障系統(tǒng)內(nèi)的氣流更為敏感。氣流過小，空氣無法正常對流，動物缺氧，屏障內(nèi)氨氣濃度高，無法散熱，動物不適感強(qiáng)烈，導(dǎo)致地鼠不交配、動物間相互撕咬，嚴(yán)重者影響生產(chǎn)。過大的氣流、風(fēng)速，會引起動物不適［6］，散熱快，濕度低，動物的飲水量和吃料量增加。因此，應(yīng)維持氣流、風(fēng)速穩(wěn)定，以免溫、濕度過度波動導(dǎo)致粉塵增多、氨氣等刺激氣體濃度增高，影響實驗動物的健康生長。

屏障是個封閉系統(tǒng)，一旦病原菌被帶入就會隨氣流充斥整個系統(tǒng)。屏障系統(tǒng)與周圍空間必須維持一定的靜壓差。目的是保證屏障系統(tǒng)正常工作或壓力平衡受破壞時，屏障系統(tǒng)的潔凈度不受污染空氣的干擾。壓差過小，屏障系統(tǒng)潔凈度易受影響。壓差過大，凈化空調(diào)輸送風(fēng)量增大，空調(diào)負(fù)荷大，各級過濾器壽命短，實驗動物與工作人員感到不適。屏障系統(tǒng)內(nèi)相同區(qū)域間也應(yīng)保持一定的靜壓差，以保證潔凈走廊的壓力高于生產(chǎn)區(qū)、實驗區(qū)；動物實驗區(qū)的壓力高于污物走廊［1］。

屏障系統(tǒng)通風(fēng)程度指標(biāo)為換氣次數(shù)。換氣次數(shù)即屏障系統(tǒng)內(nèi)新空氣置換全部舊空氣的次數(shù)，一般要求在10～20次/h［1］。合適的換氣次數(shù)保證了實驗動物能吸到新鮮的空氣。而換氣次數(shù)過大，則會因快速流動的空氣帶走大量熱導(dǎo)致實驗動物必須消耗自身能量用來抵補(bǔ)空氣熱量的散失。

總之，屏障系統(tǒng)相同區(qū)域的最小靜壓差≥10Pa；最小換氣次數(shù)≥15次/h（為降低能耗，非工作時間可降低換氣次數(shù)，但不應(yīng)低于 10 次/h）［1］；屏障系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)速一般控制在 13～18 cm/s［1］，實驗動物籠具處氣流速度≤0.20 m/s，應(yīng)注意屏障系統(tǒng)的送風(fēng)口和出風(fēng)口的風(fēng)速較大，籠具的擺放位置應(yīng)避開風(fēng)口。

4 光照

4.1 照度過強(qiáng)可致雌性實驗動物窩性差［7］、哺乳不良甚至食仔。

4.2 波長影響藍(lán)光（波長約為430～470 nm）條件下大鼠性成熟比紅光（波長約為620～760 nm）條件下快。

4.3 明暗交替時間影響影響日節(jié)律活動和多種生理功能。持續(xù)黑暗條件下，大鼠卵巢和子宮重量下降，生殖過程受抑制；持續(xù)光照條件下，可使實驗動物持續(xù)發(fā)情，大鼠和小鼠可出現(xiàn)持久的陰道角化，并阻礙卵細(xì)胞成熟。

5 噪聲

5.1 噪聲影響的相關(guān)因素除噪聲的性質(zhì)外，噪聲的影響還與實驗動物的種類、性別、年齡、體重、習(xí)性以及心理和生理狀態(tài)有關(guān)。《GB 14925-2010實驗動物環(huán)境及設(shè)施》規(guī)定實驗屏障系統(tǒng)噪聲應(yīng)在60分貝以下［1］，應(yīng)注意的是實驗動物聽覺的聲頻范圍比人寬，例如小鼠可聽到人類聽不到的超聲波。因此，要隨時要考慮防范噪音。

5.2 影響實驗動物的繁殖如噪聲使大鼠、小鼠的生育力減退，可發(fā)生妊娠障礙、流產(chǎn)以及食仔等現(xiàn)象；噪聲使地鼠等實驗動物緊張［8］、情緒異常，無法有效休息，進(jìn)而間接影響實驗動物的繁殖率［9］；豚鼠生性膽小，聽到微弱的腳步聲都會躥騰著往食盒等暗處扎堆躲藏，何況大于60分貝的噪聲，其會導(dǎo)致豚鼠相互踩踏，傷害幼鼠，導(dǎo)致豚鼠流產(chǎn)等不良反應(yīng)。

5.3 引起實驗動物生理功能異常神經(jīng)功能紊亂、煩躁不安、緊張、呼吸和心跳加快、血壓升高、血細(xì)胞計數(shù)改變（白細(xì)胞總數(shù)增加，嗜酸性粒細(xì)胞相對值降低）、激素分泌紊亂（腎上腺皮質(zhì)激素增高等一系列的變化），胃腸道功能障礙，甚至造成聽覺器官和中樞的損害，引起聽源性痙攣。

6 空氣潔凈度

指實驗屏障系統(tǒng)空氣中浮塵顆粒、微生物以及有害氣體的污染程度。

6.1 污染物的種類空氣中的主要污染物有實驗動物的毛、皮屑、排泄物，飼料和墊料的碎屑，消毒劑、滅蟲劑以及一些化學(xué)藥品等。實驗動物的排泄物（糞、尿）中污染物種類很多，如氨、硫化氫、甲基硫醇、硫化甲基、硫化二甲基、三甲胺、苯乙烯、乙醛等，其中以氨的濃度最高。

通常以氨濃度為指標(biāo)來反映屏障系統(tǒng)的污染狀況。氨具有刺激性，對飼養(yǎng)員、實驗動物都是有害的，在氨氣的作用下，人常常感覺眼睛刺痛似火燒的感覺，會流淚、咳嗽。實驗動物長期在氨濃度較高的環(huán)境中，眼睛會分泌類似白色膠狀物的黏液，致使眼睛無法睜開進(jìn)而失明。

6.2 氨氣影響氨濃度取決于實驗動物密度、換氣次數(shù)、設(shè)施結(jié)構(gòu)和管理水平，屏障系統(tǒng)內(nèi)的氨氣濃度應(yīng)≤14 mg/m3［1］。

屏障系統(tǒng)內(nèi)的粉塵主要來源于動物身體掉落的皮毛、給動物換窩時的墊料末、填料時飼料的微小顆粒，以及飼養(yǎng)員打掃衛(wèi)生時揚(yáng)起的些許微塵。由于屏障系統(tǒng)為封閉系統(tǒng)，氣流來自于中央空調(diào)的推送，正常情況下，粉塵會隨著氣流從回風(fēng)口排出。若顆粒無法通過回風(fēng)網(wǎng)，就會滯留在屏障系統(tǒng)內(nèi)，導(dǎo)致飼養(yǎng)員或動物發(fā)生哮喘、咳嗽，另外這些粉塵也是各種病原微生物的良好載體。

上述幾種環(huán)境因素是人為地拆分開來討論，實際操作中環(huán)境因素是非常復(fù)雜的，常常是多種因素互相影響互相作用，故對實驗動物質(zhì)量和動物實驗結(jié)果的影響往往是多因素聯(lián)合作用的結(jié)果。應(yīng)該在實際的工作中積極有效去平衡、控制上述環(huán)境因素，讓其在屏障系統(tǒng)內(nèi)能良性循環(huán)，以保證實驗動物健康繁衍，提供更為準(zhǔn)確、可靠的實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)而造福人類。

［1］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB 14925-2010，實驗動物環(huán)境及設(shè)施［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［2］李超英，趙文閣，亓新華.溫度、濕度、飼養(yǎng)密度、噪音對實驗動物福利的影響［J］.河南科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，34（3）：24-25．

［3］李娜，李思壁，盧華，等．實驗動物福利的影響因素及研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008（17）：256-257．

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［6］柯賢福，陳文文，盧領(lǐng)群，等．四種獨(dú)立通風(fēng)籠具（IVC）的檢測［J］.中國比較醫(yī)學(xué)雜志，2009，19（9）：78-82．

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［9］周星，劉維俊.實驗動物環(huán)境及設(shè)施對動物福利的影響［C］//第九屆中南地區(qū)實驗動物科技交流會論文匯編.南寧：廣西壯族自治區(qū)科技廳、廣西醫(yī)科大學(xué)，2009.

Q95-331；S851.24；S865.1

A文章順序編號：1672-5190（2016）01-0030-02

2015-12-30

寇舉（1985—），男，助理工程師，主要從事實驗動物的繁育與飼養(yǎng)工作。

蔡巖（1971—），男，高級工程師，主要從事實驗動物研究工作。

（責(zé)任編輯：錢英紅）