實驗動物屏障系統(tǒng)建設(shè)與管理探討

楊國淋　李陽友　蘇暢

摘要 實驗動物是醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)研究的重要支持條件。屏障環(huán)境是進行清潔級動物和無特定病原體（SPF）動物的生產(chǎn)、實驗和檢疫的必要條件，是提供合格、標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量實驗動物的保障。本文結(jié)合川北醫(yī)學(xué)院實驗動物的繁殖、飼養(yǎng)和實驗環(huán)境，參照國家實驗動物環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，從屏障環(huán)境設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、操作人員的管理、屏障設(shè)施維護、屏障系統(tǒng)環(huán)境因素和實驗動物的質(zhì)量監(jiān)控等方面進行總結(jié)，以期為我國高等醫(yī)學(xué)院校實驗動物中心的屏障環(huán)境設(shè)施建設(shè)和有效管理提供一定的參考。

關(guān)鍵詞 實驗動物；屏障系統(tǒng)；建設(shè)；管理

中圖分類號 Q95-33 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）16-0236-02

Abstract Laboratory animal is the most important support of the medicine and life science research. Barrier environment is necessary for production，test and quarantine of clean animals and SPF，which is a guarantee of standard qualified and high quality laboratory animals.Based on experimental animal center environment in North Sichuan Medical College including breeding，feeding and experiment，as well reference to the national environmental standards，barrier environment facilities were summarized from standard operating procedures，operating personnel management，barrier facilities maintenance，barrier environmental factors and the quality control of experimental animals in this article，in order to give some references to the experimental animals barrier facilities construction and effective management in medical colleges and universities.

Key words laboratory animal；barrier system；construction；management

實驗動物是高等醫(yī)學(xué)院校開展科學(xué)研究的前提，實驗動物環(huán)境的控制和管理是提供標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量動物的保證[1]。屏障環(huán)境是醫(yī)學(xué)院校進行動物實驗和科學(xué)研究的基本環(huán)境，也是目前最常用的實驗動物飼養(yǎng)和實驗環(huán)境[2]。建立規(guī)范的實驗動物屏障系統(tǒng)是適應(yīng)現(xiàn)代生命科學(xué)研究的必然。

1 實驗動物對醫(yī)學(xué)院?？茖W(xué)研究的重要性

醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究開展實驗的4個基本條件是動物（Animal）、設(shè)備（Equipment）、信息（Information）和試劑（Reagent），簡稱“AEIR”[3]。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出各種高端研究設(shè)備和試劑，國際之間的學(xué)術(shù)交流和信息分享也不斷加強。因此，生命科學(xué)研究所需的設(shè)備、信息和試劑是相對容易獲得的。而實驗動物是活的“精密儀器”，具有更多的差異性和不可控性，需更嚴(yán)格的要求。如在科研過程中使用的實驗動物質(zhì)量要求不合格或使用的實驗動物不恰當(dāng)，所得到的實驗數(shù)據(jù)和效果評價就不具有說服力，研究價值不高。21世紀(jì)是生命科學(xué)的新時代，各國科學(xué)家都希望通過實驗動物學(xué)研究成果來探索生命起源，揭示遺傳奧秘，研究疾病與衰老的機制，從而延長人類壽命，提高生命的質(zhì)量[4]。因此，合格標(biāo)準(zhǔn)化的實驗動物生產(chǎn)及管理是科研工作者從事醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究的前提，具有重要意義。

2 實驗動物的微生物分類及屏障系統(tǒng)的內(nèi)涵

2.1 實驗動物在微生物學(xué)上的分類及環(huán)境要求

參照國際標(biāo)準(zhǔn)和我國實驗動物的實際情況，我國衛(wèi)生部門按照微生物控制標(biāo)準(zhǔn)將實驗動物分為4個等級[5]，即無菌動物（germ free animal，GFA）、無特定病原體動物（specific pathogen free animals，SPF）、清潔級動物（clean animals，CA）和普通級動物（conventional animals，CV）。普通級動物一般用于教學(xué)實驗，對生活環(huán)境要求較低，可以飼養(yǎng)在開放環(huán)境中；清潔級動物是目前我國最廣泛使用的實驗動物，對于清潔級的動物必須要在空氣過濾的環(huán)境中飼養(yǎng)；SPF動物的目的是提供沒有傳染病的健康動物，必須飼養(yǎng)在屏障系統(tǒng)內(nèi)；無菌動物是指體內(nèi)無任何微生物和寄生蟲的實驗動物，其飼養(yǎng)環(huán)境要求更高，必須在無菌隔離系統(tǒng)飼養(yǎng)。目前，我國衛(wèi)生部已經(jīng)對嚙齒類大小鼠作出明確規(guī)定，即所有實驗必須采用清潔級以上的實驗動物[6]。

2.2 實驗動物屏障系統(tǒng)的內(nèi)涵

實驗動物的環(huán)境從微生物控制的角度可分為隔離系統(tǒng)、屏障系統(tǒng)、半屏障系統(tǒng)、開放系統(tǒng)和層流架系統(tǒng)等五大類。屏障環(huán)境是指潔凈度能夠達到7級的封閉式建筑物或?qū)恿鞴?、IVC等設(shè)備，該環(huán)境是進行清潔級動物、SPF動物的生產(chǎn)、實驗和檢疫的必須條件[7]。實驗動物屏障設(shè)施應(yīng)具有密閉的建筑物（或設(shè)備）、配套的凈化凈化控制系統(tǒng)等硬件條件，通過配套管理措施的實施，能夠?qū)M出其內(nèi)部的各種人員、物品、動物和空氣進行嚴(yán)格的人工控制，能夠使設(shè)施內(nèi)的溫度、濕度、換氣、噪聲、光照等可調(diào)節(jié)性因素適合動物的需要，也能避免生物性、化學(xué)性、放射性等危害因素對設(shè)施內(nèi)環(huán)境的危害，從而保證設(shè)施內(nèi)動物的生長、發(fā)育、繁殖和動物實驗工作的順利進行[8-10]。屏障環(huán)境設(shè)施是實驗動物質(zhì)量得到有效控制最基礎(chǔ)的條件。endprint

3 實驗動物屏障設(shè)施環(huán)境的建設(shè)與管理

3.1 屏障系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制度化建設(shè)

屏障系統(tǒng)的規(guī)章制度和標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程（SOP）是保持屏障設(shè)施正常運行的重要環(huán)節(jié)，也是屏障設(shè)施運行管理的基礎(chǔ)。在實驗動物屏障設(shè)施的房間內(nèi)和大門處應(yīng)安裝監(jiān)控設(shè)備，對實驗動物實施監(jiān)控，減少人員的流動。與實驗動物生產(chǎn)、實驗、設(shè)施運行管理的無關(guān)人員，均不得進入屏障設(shè)施。屏障系統(tǒng)內(nèi)的工作人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)知識和業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，身體健康，不攜帶傳染病，特別是不攜帶重大的人獸共患病，要具有良好的無菌衛(wèi)生觀念，熟悉實驗動物法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行本單位制定的各種規(guī)章制度和SOP[11-12]。工作人員進入屏障設(shè)施環(huán)境的外環(huán)境時，應(yīng)換已消毒的拖鞋；進入第一道更衣間后，要將隨身攜帶的物品放入儲存柜，進入消毒間消毒；然后赤腳進入第二道更衣室后，按照“穿上衣—戴口罩—穿褲子—穿拖鞋—戴手套”的順序穿著已消毒的工作服，經(jīng)過風(fēng)淋或緩沖后，才能進入屏障設(shè)施進行相關(guān)操作。

進入屏障設(shè)施的實驗動物要有動物質(zhì)量合格證明，并查明來源和遺傳背景，并做好動物品系、性別、種類、體重、數(shù)量等詳細(xì)信息的登記。工作人員對進入設(shè)施的實驗動物按照要求進行飼養(yǎng)、管理，未經(jīng)許可不能隨意處置動物。如果發(fā)現(xiàn)死亡動物，應(yīng)立即處理動物尸體，并查明死亡原因。

3.2 實驗動物屏障設(shè)施的維護與消毒

對實驗動物屏障設(shè)施進行科學(xué)的管理和維護十分重要。實驗動物屏障系統(tǒng)設(shè)施主要由飼育室、質(zhì)量檢測室、清洗消毒室、廢棄污染物處理設(shè)施組成[13]。布局要遵循如下原則：一是有利于防止疾病的傳播，不同類型的動物因該分開獨立飼養(yǎng)，避免相互干擾，相互感染；二是方便實驗人員和飼養(yǎng)人員進行操作和喂養(yǎng)；三是人員、動物、物品和凈化空氣按“單向”路線移動。設(shè)施運行管理人員要全面負(fù)責(zé)安全管理工作，定期檢查設(shè)施運行情況，并組織設(shè)施使用人員學(xué)習(xí)有關(guān)安全防范措施，確保設(shè)施正常、安全運行。設(shè)施維護必須做到內(nèi)部的凈化和防止外來微生物的入侵，確保正常運行和環(huán)境潔凈[14]。在屏障設(shè)施內(nèi)環(huán)境的自身凈化方面，重點要做好衛(wèi)生消毒工作，按照“清潔庫房—清潔走廊—動物飼養(yǎng)間—其他房間”的順序?qū)ζ琳舷到y(tǒng)內(nèi)環(huán)境進行消毒。與實驗動物無關(guān)的一切物品，均不應(yīng)帶入屏障設(shè)施，進入設(shè)施的物品必須經(jīng)過消毒處理，對能經(jīng)受高溫高壓滅菌的物品需采用高壓滅菌，對不能經(jīng)受高溫的物品需采用藥物浸泡消毒。目前對籠架、飼養(yǎng)盒、動物飼養(yǎng)室的墻壁和空氣多采用過氧乙酸進行消毒，同時設(shè)施的消毒也采用其他的消毒劑，例如臭氧+84消毒液、臭氧加新潔爾滅消毒劑、次氯酸消毒劑等[15]。在實際操作中為避免設(shè)施環(huán)境對消毒液產(chǎn)生耐藥性，可以交替使用不同的消毒劑。消毒的最終目的是為了防止空氣、人員、物品和動物將微生物特別是一些病原微生物帶入設(shè)施內(nèi)環(huán)境。

3.3 實驗動物屏障系統(tǒng)的環(huán)境控制

影響實驗動物屏障環(huán)境設(shè)施的環(huán)境因素很多，主要有飼養(yǎng)室內(nèi)的溫度、相對濕度、氣流速度、空氣中的顆粒物、微生物、有害氣體、光照和噪聲等[16]。不同實驗動物，對環(huán)境條件的要求范圍不同。例如嚙齒類實驗動物繁殖、生產(chǎn)屏障環(huán)境要求溫度范圍為20～26 ℃，日溫差≤4 ℃，50%±5%為最佳相對濕度。氣流速度主要影響動物體表皮膚的蒸發(fā)和對流散熱，實驗動物飼養(yǎng)室宜采用0.1～0.2 m/s的氣流速度。飼養(yǎng)室空氣中漂浮著顆粒物和有害氣體，會對實驗動物造成不同程度的危害，并干擾動物實驗的過程，其中氨是污染物質(zhì)中濃度最高的一種，如果長期處于高濃度氨環(huán)境下會出現(xiàn)呼吸道疾病，導(dǎo)致實驗動物的應(yīng)用價值受到影響。我國目前采用的氨濃度標(biāo)準(zhǔn)是參照美國實驗動物室的氨濃度標(biāo)準(zhǔn)[17]，即控制在14 mg/m3[相當(dāng)于20×10-6（20 mg/m3）]以下。空氣顆粒物影響實驗動物體熱調(diào)節(jié)，屏障環(huán)境空氣質(zhì)量至少要達到10 000級。動物室要有足夠的新鮮空氣即新風(fēng)量，實驗動物屏障環(huán)境新風(fēng)換氣次數(shù)應(yīng)為10～20次/h。除了以上環(huán)境因素以外，還有噪聲、采光和照明時間都會影響實驗動物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，我國目前實驗動物屏障環(huán)境的監(jiān)控指標(biāo)主要按照《實驗動物環(huán)境指標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14925—2010）進行監(jiān)測[18]。

4 實驗動物的質(zhì)量監(jiān)測

實驗動物質(zhì)量監(jiān)測是實驗動物科學(xué)的重要內(nèi)容，是保證實驗動物質(zhì)量的必要手段。實驗動物質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到實驗結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性，影響研究水平和研究結(jié)果。實驗動物質(zhì)量監(jiān)測主要包括遺傳質(zhì)量、微生物與寄生蟲質(zhì)量、飼料質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測4個方面[19-20]。不同遺傳背景和反應(yīng)特性的實驗動物，對于同一種刺激有時會產(chǎn)生不同的反應(yīng)，在實驗動物的繁殖過程中要嚴(yán)格做好遺傳監(jiān)測，以防止遺傳污染和變異；實驗動物微生物和寄生蟲的控制，是實驗動物標(biāo)準(zhǔn)化的主要內(nèi)容之一，對微生物和寄生蟲控制的級別越高，其結(jié)果就越精細(xì)、越可靠，定期對實驗動物進行微生物和寄生蟲的檢測是實驗動物質(zhì)量的重要保證；飼料是實驗動物攝入營養(yǎng)的重要來源，研究實驗動物的營養(yǎng)狀況，加強飼料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理，是實現(xiàn)實驗動物標(biāo)準(zhǔn)化的重要環(huán)節(jié)；實驗動物生產(chǎn)和動物實驗環(huán)境的控制，是實驗動物健康和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的保證，是決定實驗結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠的前提。實驗動物質(zhì)量監(jiān)測應(yīng)在專業(yè)實驗人員指導(dǎo)下按照國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對不同類別、不同等級的實驗動物進行監(jiān)測。應(yīng)避免因工作人員的錯誤操作，而使有害病原體散播到外界，污染外界環(huán)境，造成人和動物的感染。定期開展實驗動物質(zhì)量監(jiān)測是保證實驗動物質(zhì)量和確定實驗動物等級的必要工作。

5 結(jié)語

實驗動物是高等醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生和教師從事動物實驗和科學(xué)研究的基本條件。標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量實驗動物的提供，需要有良好的設(shè)施環(huán)境，目前醫(yī)學(xué)院校所使用的實驗動物都是清潔級以上的，需要在屏障系統(tǒng)中飼養(yǎng)，才能保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確和可靠。實驗動物的屏障環(huán)境不僅需要大量的硬件設(shè)施，還需相應(yīng)的軟件系統(tǒng)進行規(guī)范管理，才能使屏障系統(tǒng)有序運行，才能為實驗動物提供一個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境[21]。本文查閱國內(nèi)外實驗動物屏障系統(tǒng)管理的相關(guān)資料，以及結(jié)合本校動物實驗中心的實際情況，對屏障系統(tǒng)管理做了相應(yīng)總結(jié)，最大限度發(fā)揮屏障系統(tǒng)的作用，以確保動物實驗結(jié)果的可靠性，具有一定的科學(xué)參考價值。但是一套完整規(guī)范的屏障系統(tǒng)涉及的問題很多，需要結(jié)合實際條件不斷完善和改進。endprint

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