第四讲

第四讲 实验动物设施与管理实验动物的饲料与营养

第一节实验动物设施 ◆四要素：建筑物、设备、运行、管理。 ◆实验动物设施及环境硬件条件是影响实验动物质量和动物实验结果的重要因素。 ◆实验动物设施及环境运行管理是实验动物工作者的重要工作内容。 ◆简要介绍实验动物设施及环境相关基础知识、建设标准和运行管理概要。

一、实验动物设施分类 （一）根据功能、使用目的分类： 1.实验动物繁育、生产设施：用于动物生产的建筑物、设备、运行管理的总称。包括：动物生产区、辅助生产区、辅助区。 2.动物实验设施：进行动物实验的建筑物、设备、运行管理的总称。包括：动物实验区、辅助实验区、辅助区。（二）按照空气净化的控制程度，《实验动物环境及设施》国家标准（GB14925—2001），分三类： 1、普通环境：传染因子不完全控制，普通级动物。 2、屏障环境：严格控制传染因子，SPF级动物。 3、隔离环境：绝对隔离传染因子，悉生及无菌动物。

附：实验动物环境设施分类（国标GB50447-2008）

二、环境和实验动物的关系 1. 温度：环境温度高，动物食欲减退，摄食量减少，雄性动物精子生成能力下降，甚至出现睾丸萎缩，繁殖功能下；环境温度低导致动物冻伤、感冒、支气管炎和肺炎等疾病。 2.湿度：高温、高湿表现闷热；低温、高湿动物的感觉是阴冷（兔的腹泻等）；低湿时空气过分干燥，动物表现为躁动不安及反常现象（哺乳母鼠不让仔鼠哺乳，甚至吃鼠；大小鼠表现有环尾病特征性症）；北方加湿南方减湿。 3. 噪声：噪声可妨碍动物的怀孕、受精卵的着床，或者导致流产，甚至出现食仔现象，泌乳量减少，离乳率下降，动物间的咬杀率升高；强噪声可100％引起DBA/2小鼠的听源性癫痫，ICR小鼠也有68％～80％的发作率，SD大鼠肾小球毛细血管充血，KM小鼠胸腺重量明显减轻，脾脏重量明显增加，抗体形成细胞分泌抗体的能力均显著降低。

4.氨： 和环境中的微生物相互作用后会诱发动物呼吸器官疾病如肺水肿、肺炎等（250mg/L下豚鼠4～9d，死亡率达80%，25～250mg/L的氨环境中4周～6周时，可发生严重鼻炎、中耳炎、支气管炎和支原体性肺炎）； 5.照度：影响动物的发情、繁殖以及视网膜障碍等。大鼠在15Lx条件下，不发情个体增加。产仔数在250Lx条件下最多，白化大鼠在20000Lx下12h后就出现视网膜障碍；在200Lx时,雌鼠阴道开口比30Lx时要早3d。小鼠的发情周期在20Lx的光照下有规律地呈4d周期，比在5Lx或200Lx条件下稳定）。 6.动物在IVC环境: 生长发育优于开放环境,昆明种小鼠、近交系BALB/c小鼠、SD大鼠体重有显著差异(P<0.05或P<0.01)，生长发育曲线也表明清洁级昆明种小鼠在IVC的生长发育明显优于开放环境；肺炎的发生率明显减少、炎症程度明显减轻）

三、我国实验动物与动物实验设施标准 （一）设施建筑要求 1.选址： • 避开自然疫源地，选择空气质量及自然环境较好的区域； • 远离铁路，码头，飞机场，交通要道及工厂，贮仓等污染，噪声干扰的区域； • 如不能远离，则应布置在当地夏季最小频率风向的下风侧； • 与生活区保持50m的距离。 2.建筑卫生要求： • 材料应无毒，无放射性； • 内墙表面应光滑平整，墙面采用不易脱落，耐腐蚀、无反光、耐冲击的材料； • 阴阳角均为圆弧形，易于清洗、消毒； • 地面应防滑、耐磨、无渗漏； • 天花板应耐水、耐腐蚀； 3.建筑设施要求： • 门窗良好的密封性 • 走廊宽度不小于1.5m，门宽度不小于1m • 通风空调系统合理的设置 • 电源应备有应急电源

（二）设施区域设置要求 1.前区设置： • 办公室 • 维修室 • 库房 • 饲料间 • 外走廊（参观、通道） 2.饲育区——辅助区设置： • 仓库 • 洗刷间 • 废气物品存放处理间 • 动物尸体冷藏存放间（冰箱） • 机械设备室（机房） • 沐浴间 • 更衣，休息室等

2.饲育区设置：

（三）实验动物与动物实验环境国家标准 1.《实验动物环境及设施》国家标准（GB14925—2001）该标准规定了实验动物设施的环境要求。 2.《实验动物设施建筑技术规范》国家标准 GB50447-2008 该规范是解决如何建设实验动物设施，以满足实验动物设施的环境要求，包括建筑、结构、空调净化、消防、给排水、电气、工程检测与验收等。

繁殖、生产实验动物设施国标规定指标（生产许可证）繁殖、生产实验动物设施国标规定指标（生产许可证）

动物实验设施国标规定指标（使用许可证）

每平方米动物饲养密度

屏障级设施和普通级设施——生科院中药与海洋药物实验室屏障级设施和普通级设施——生科院中药与海洋药物实验室

SPF级设施2004年取得使用许可证 SPF级饲养员罗秀兰（8年）

普通级设施 2004年取得使用许可证 SPF级饲养员宗国巧（18年）

人员一更室洗消间淋浴室缓冲二二更室走廊缓冲一次洁净走廊贮物间检疫间缓冲二洁净走廊实验室饲养室次洁净走廊饲养室生科院中药与海洋药物实验室SPF动物设施人员流动路线

生科院中药与海洋药物实验室SPF级动物设施物品流动路线生科院中药与海洋药物实验室SPF级动物设施物品流动路线

接收走廊 消毒剂擦拭外包装缓冲间紫外照射30min 检疫间检疫3-5天饲养室生科院中药与海洋药物实验室SPF级设施动物流动路线

第二节实验动物设施的运行管理 ＊动物设施正常运行离不开管理＊管理的核心内容是：管人、管物、管设备＊管理的方式是：规章制度和《操作规程》（SOP）＊管理效果验证：环境检测结果（动物质量检测）＊管理的理想模式：员工道德价值观的建立

一、人员配置及管理 ＊设施负责人：负责、协调、跟踪、落实＊后勤保障人：设施、设备运行、记录、维护。一般由设施内、外辅助人员担任。＊质量监督人：设施内外操作、记录监督。罗秀兰实验动物技术培训资格证

二、屏障设施、设备运行维护重点 ＊新设施运行前准备：调试、检测、入设备、卫生、消毒、再检测＊配电系统：备用电源，电管家＊空调系统：温湿度。专业公司，定期维护。备用空调＊风机、风管：风量。报警，检漏。备用风机＊过滤器：定期更换＊灭菌器：安检，持证上岗。＊净化水设备：＊设施内外：环境卫生，维持性消毒。渡槽液更换＊环境监测：定期

三. 规章制度和操作规程 1.设施设备运行、使用、维护方面。如：空调、电、水、风机、灭菌炉、传递窗、渡槽等。 2.过滤器安装、使用、清洁、更换。 3.设施内外卫生、维持性消毒。 4.人员、物品、动物的管理及进出设施的管理。 5.设施内饲养人员和实验人员操作及管理。 6.安全值班检查 7.环境检测

举例——实验动物编号标记标准操作规程 （SG-016 ） 1．目的：为了规范实验动物编号标记方法，对分组后的实验动物进行标记编号，制定本程序。 2．范围：适用于实验动物编号标记的活动。 3．职责：所有实验人员应遵守本规程，动物实验室负责人负责监督和管理。 4．工作程序： 4.1良好的标记方法应满足标号清晰、耐久，简便、适用、无明显损伤、无毒和易辨认等要求。常用的标记方法有染色法、耳缘剪孔法、烙印法、挂号牌法、挂环法等。 4.2染色法：染色法是用化学剂在动物身体明显部位如被毛、四肢等处进行涂染，或用不同颜色等代表一定的编号，来区别各组动物，是实验室最常用、最容易掌握的方法。 4.2.1常用染色剂：黄色：3％～5％苦味酸溶液红色：0.5％中性红或碱性品红溶液咖啡色：2％硝酸银溶液（涂后需光照10分钟）黑色：煤焦油的酒精溶液

4.2.2 编号的原则：如动物数在10只以下，在左前腿上为 1，左腰部为2，左后腿为3，头部为4，背部为5，尾基部为6，右前腿为7，右腰部为8，右后腿为9。如果动物编号超过10，需要编10～100号码时，可采用在上述动物的不同部位，再涂染另一种涂染剂(如0.5％中性红或品红溶液)斑点，即表示相应的十位数，即左前腿上为10，左腰部为20。如在左前腿上标记红色和黄色斑点，表示为11，如果红色标记在左前腿上，而黄色标记在左腰部，是12，以此类推。如图。本设施大小鼠采用染色法编号标记。 4.3 烙印法：用刺数钳在动物耳上刺上号码，然后用棉签蘸着溶在酒精中的墨黑在刺号上加以涂抹，烙印前最好对烙印部位预先用酒精消毒。 4.4 号牌法：用金属制号牌固定于实验动物的耳上或系颈上。本设施狗采用此法编号标记。

4.5鼠尾标记编号 用苦味酸溶液涂擦在鼠尾部(图)。 4.6 孔法或剪口法：耳孔法是用打孔机直接在实验动物的耳朵上打孔编号，根据打在动物耳朵上的部位和孔的多少，来区分实验动物的方法。用打孔机在耳朵打孔后，必须用消毒过的滑石粉抹在打孔局部，以免伤口愈合过程中将耳孔闭合。耳孔法可标记三位数之内的号码。另一种耳孔法是用剪刀在实验动物的耳边上剪缺口的方法，作为区分实验动物的标记。本设施内裸鼠采用剪耳法进行编号标记。

四.近年来中山大学和生科院的新规定等1.中山大学：生物安全管理实施细则的颁布 突发事件的紧急预案实验动物管理委员会2.生命科学学院：伦理委员会动物福利与伦理审查表动物尸体无害化处理3.生科院中药与海洋药物实验室动物实验流程图

2007年12月12日通过《中山大学实验室生物安全管理实施细则》2007年12月12日通过《中山大学实验室生物安全管理实施细则》

2008年12月中山大学生命科学学院成立实验动物伦理委员会。

广东生活环境无害处理中心集中上门收集动物尸体和其他废弃物。操作是实验处死的动物先低温冷冻保存，待冰箱填满后通知中心前来收取。广东生活环境无害处理中心集中上门收集动物尸体和其他废弃物。操作是实验处死的动物先低温冷冻保存，待冰箱填满后通知中心前来收取。

动物实验流程图

实验动物质量合格证明（生产许可证单位提供）实验动物质量合格证明（生产许可证单位提供）

动物实验设施使用证明（使用许可证单位提供）动物实验设施使用证明（使用许可证单位提供）

第三节特殊要求的动物实验室 一. 生物危险因素设施（Bio-hazard) 1.实验动物所产生的危害：抓伤/咬伤；吸入气溶胶；动物尸体污染。 2.以脊椎动物为媒介和宿主的微生物病等病原体危害：微生物的致病性；微生物的生态变异和免疫学特征；疾病的临床症状和预后；预防治疗和诊断的难度；疾病的生态分布。 3.转基因、克隆、重组基因等的危害：由DNA载体的不同，特别应重视因致病性、产生毒素的能力、寄生性、定着性、致癌性、耐药性、产生变态反应、产生扰乱物质代谢和扰乱生态体系等，造成生物危害。二. 放（辐）射污染设施（Radio-hazard) 1.GB4792-84《放射卫生防护基本标准》和GB8703-88《辐射防护规定》 2.GB11928《低、中水平放射性固体废物暂时贮存规定》 3.GB14925-2001《实验动物环境及设施》

三. 生物危害程度分级 Ⅰ级:不会致病的危害（枯草杆菌、丝状虫类） Ⅱ级:个体危害不严重、群体传播风险及危害有限(流行性感冒等） Ⅲ级：个体危害严重、群体传播风险及危害低等（霍乱、结核等） Ⅳ级：个体危害严重、群体传播风险及危害高等(出血热等）四. 生物危害程度分级生物安全水平分级：对应相应的生物危害程度分为4级；实验室：BSL-1 BSL-2 BSL-3 BSL-4 动物实验室：ABSL-1 ABSL-2 ABSL-3 ABSL-4

BSL-1 实验室 • 可从事一般具有活性但对健康成人不致病、对人员和环境可能有微弱伤害的微生物； • 建筑防护：无需特殊选址；防止节肢和啮齿动物进入；每个实验室应设洗手池；台面防水、耐磨蚀；应有适当的消毒设备等； • 人员防护：穿实验室外衣；手皮肤破损需要戴乳胶手套操作；必要时佩戴眼睛或防护面罩；培养物、菌种管等抛弃前进行适当消毒； BSL-2 实验室 • 适合从事某些带有传染性或潜在传染性，但在标准操作时对工作人员不构成伤害的微生物工作； • 建筑防护：满足BSL-1的要求；建筑内应配备有高压蒸气灭菌器；配备生物安全柜；配备应急喷淋及洗眼设备；可以使用自然通风等； • 人员防护：感染危险（免疫力下降、使用免疫抑制剂或措施）人员不准进入；在生物安全柜中进行操作（易产生气溶胶等的实验）；高度警惕锐器伤及动物咬伤；穿防护衣、佩戴目镜、口罩等；处理感染动物戴双层手套等；

BSL-3 实验室 • 适用于Ⅲ或Ⅳ类危害，使之对人或环境不产生危害； • 建筑防护：满足BSL-2的要求；独立建筑物或单元；要有淋浴；进出实验室要有气锁门；负压通风，保证气流从外进入，不倒流不能在实验室内部循环；至少经一道HEPE过滤方可排放；安全柜必须一年检定一次；实验室出口处设置脚动、肘动或自动洗手池；8级抗震设计；设立压力报警装置； • 人员防护：满足BSL-2的要求；实验室里必须穿背开衣或连裤衣；不能在安全柜操作时严格佩戴防护面具；有感染动物实验时戴防毒面具更安全； BSL-4 实验室 • 从事对工作人员有极大危害和产生烈性传染病流行的微生物工作；不同于BSL-3的特点是次级防护性能更加严密；防止传染因子外溢环境更加可靠； • 建筑防护：满足BSL-3的要求；独立建筑或完全隔离区域；设置双屝高压灭菌器；两级污水排放消毒池；2次以上高压过滤排出；配备3级生物安全柜、正压服；设置观察室； • 人员防护：满足BSL-3的要求；进入离开均需淋浴；所有进入器材均经双屝高压灭菌器或熏蒸消毒柜或气锁传入，传入时两门不能同时开启；传出的活体或材料经2级包装、表面消毒，能高压的均需高压灭菌传出；每次实验完成后均彻底消毒、检察和维护；

第二部分 实验动物饲料与营养

主要内容 • 实验动物所需的营养素 • 实验动物的营养需要 • 实验动物饲料的分类及配制

第一节实验动物营养需要与营养标准 饲料中营养成分组成水分饲料无机物（粗灰分或矿物质）含氮化合物（粗蛋白质）干物质乙醚浸出物（粗脂肪）有机物无氮化合物粗纤维碳水化合物无氮浸出物

一、实验动物所需营养素的种类 • 营养素（nutrition）―指生物体为了维持生命而从外界以食物形式摄入的必需物质。 • 实验动物所需营养素的种类：到目前为止已知动物机体所需的各种营养物质达50余种，其中最主要的可划归六大类，即：蛋白质、脂类、碳水化合物、矿物质、维生素、水。 • 作为能量来源：脂肪、碳水化合物、蛋白质； • 作为身体构成成分：蛋白质、矿物质； • 调节身体功能：维生素、矿物质。合理搭配这6类50余种营养物质，可以满足实验动物的各种生理需要。

附：本设施配合维持饲料成品常规营养成分指标表1 常规营养成分指标

（一）蛋白质（Protein） • 1、营养学作用：是动物维持生命、生长发育、繁殖不可缺少的营养物质。 • 构成体组织、体细胞的基本原料(如肌肉、神经、内脏器官、皮肤、血液等)； • 维持动物生命、生长、繁殖不可缺少的物质(新陈代谢)； • 组成生命活性物质的原料(如酶、部分激素和抗体等) 。 • 一般来讲，实验动物体内蛋白质 • 约占体重的15％～18％。蛋白质 • 缺乏可导致动物消化机能减退、 • 生长发育受阻、繁殖性能下降等 • 现象。因此，在设计动物饲料配 • 方时，就必须充分考虑蛋白质的 • 供给量。

2、消化与吸收：

3、必需氨基酸与非必需氨基酸 蛋白质由氨基酸组成，饲料中的蛋白质必须分解成氨基酸，才能被吸收。氨基酸又分为以下2种： • 必需氨基酸：动物体内不能合成或合成数量满足不了动物的需要，必须由饲料供给的氨基酸，称之为essential amino acid。 • 非必需氨基酸：动物体内能够合成，不依赖饲料供给的氨基酸, 称之nonessential amino acid。 4、氨基酸平衡与氨基酸失衡 • 氨基酸平衡：是指日粮氨基酸组分之间的相对含量与动物机体氨基酸需要量之间比值较为一致的相互关系,其利用率越高，营养价值也越高。 • 氨基酸失衡：一种或几种必需氨基酸过多或过少，相互间的比例与动物的需要不一致，从而造成饲料利用率降低、生长迟缓、繁殖力下降的现象。

5、中药与海洋药物实验室的氨基酸成分 表2 氨酸酸指标

（二）脂类（Lipids） 脂类是脂肪和类脂的总称。 1、脂肪：是动物体内的储备脂类，又称甘油三酯，是由1分子脂肪酸＋3分子甘油结合而成。构成脂肪的脂肪酸分为： • 饱和脂肪酸：脂肪酸碳链中碳原子以碳-碳单键相连。如猪、羊、奶油等动物脂肪多为饱和脂肪酸，常温下多为固态。 • 不饱和脂肪酸：脂肪酸碳链中部分碳原子互相以双键相连，如：亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸（又称必需脂肪酸：动物不能合成，但又是生长必需的）。如植物油脂中的芝麻、花生、菜籽油主要成分是不饱和脂肪酸，常温下多为液态。必需脂肪酸缺乏引起生长发育缓慢停止、生殖能力下降、泌乳量减少、脱毛。 • 有研究认为：饱和脂肪酸可促进动脉粥样硬化的发生(动物油脂)；不饱和脂肪酸可预防动脉粥样硬化的发生(植物油脂)。

2.类脂：为动物体内的组织脂类，由脂肪酸＋甘油＋其它含氮化合物结合而成，它包括脑磷脂、卵磷脂、胆固醇等，是细胞膜和神经等组织的重要组成成分。2.类脂：为动物体内的组织脂类，由脂肪酸＋甘油＋其它含氮化合物结合而成，它包括脑磷脂、卵磷脂、胆固醇等，是细胞膜和神经等组织的重要组成成分。 3.脂肪的利用 (1)营养学作用: • 是动物体内能量储存和供应的主要形式，饲料中脂肪含量越高，动物体内所含能值也越高。 • 是构成动物组织的重要组成部分，如神经、肌肉及血液等组织中均含有脂肪。 • 作为饲料中脂溶性V的溶剂，促进脂溶性VA、VD、VE、VK的的消化、吸收和利用。 • 还有保温，以及缓冲外力的保护作用。

（2）消化与吸收：小肠 （3）必需脂肪酸缺乏症： EFA主要来源于植物性饲料，如果饲料中EFA缺乏，可导致幼年动物生长受阻、繁殖性能低下、死亡，以及脂溶性V缺乏等。 Rat：脱毛、尾坏死、生长停滞、死亡。其他动物：生殖机能下降、泌乳量降低、脱毛等。

（三）碳水化合物（carbohydrates） 1.概念：是植物性饲料中含量最多的营养物，它主要由碳、氢、氧三种元素构成，包括: • 粗纤维：包括纤维素、半纤维素和木质素。 • 无氮浸出物：包括淀粉和糖类，是机体能量的主要来源。粗纤维是饲料中最难消化的物质。但它对兔、豚鼠等草食性动物却是必不可少的，如粗纤维含量不足，可造成消化机能紊乱，产生消化道疾病等。 2.粗纤维的营养功能：（1）粗纤维容积大，吸水量大，且较难消化，可填充胃肠，使动物有饱胀感；（2）粗纤维对消化道粘膜有刺激作用，可促进胃肠的蠕动和粪便的排泄。

第四讲

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