第三节
实验动物环境与质量控制

实验动物的环境控制是实验动物标准化的主要内容之一，应从实验动物设施的建筑设计开始，直到设施环境的日常管理，始终要依据有关法律、法规和标准进行。实验动物的环境控制应以实验动物和人为中心，包括设施的基本计划、设计施工、实验动物饲育设备及动物实验器材的选择、设施设备的维修管理、空调管理、卫生管理以及事务系统在内的经营管理等，依照有关标准明确分工，有机协调，使各方面充分发挥作用；不能仅强调某一环节管理的控制，要注意整体综合控制效应，否则实验动物环境的标准化控制难以有效进行。

实验动物环境控制的原则：一是，充分利用和创造对实验动物有利的因素，消除有害因素，保证实验动物的健康状况满足实验的需要；二是，坚持进行实验动物设施环境监测，随时调整（自动控制更好），保持环境因子指标的稳定；三是，符合国家标准要求，因为国家标准规定的环境技术指标是动物的适宜指标范围，有利于保证动物的质量和福利，有利于动物实验结果的可靠、准确。

一、实验动物环境

实验动物生长发育、繁殖交配所赖以生存发展的特定场所和外在条件，称为实验动物的环境，分为外部环境和内部环境。

（一）实验动物外部环境

外部环境是指实验动物和动物实验设施以外的环境。在开放饲养的条件下，外部环境的变化直接影响内部环境。此外，实验动物外部环境与实验动物生活的区域的经纬度有关系，而且随着季节的变更而变动，即使在一昼夜内，外部环境也有很大的变动，如凌晨与中午外部环境的多项指标差异很大。

（二）实验动物内部环境

内部环境是指实验动物和动物实验室设施内部，即动物直接生活的场所，依据科研要求和人们的意愿，将实验动物的生长、繁殖或活动限定在某种特定的人工范围内。内部环境又分为内部大体环境和局部微环境。大体环境指放置实验动物笼架具辅助设施的饲养间和实验间的各种理化因素；局部微环境指存在于实验动物的饲养盒内，对实验动物直接产生影响的各种理化因素，如温度、湿度、气流速度、氨浓度、光照周期及限度、噪声等。

（三）环境因子

许多环境因素相互影响构成实验动物环境。环境因子从广义上可以分为以下几类。

1.气候因子 包括温度、湿度、气流和风速等。

2.理化因子 包括光照、噪声、粉尘、有害气体和杀虫剂、消毒剂等。

3.居住因子 包括饲养笼具、垫料和饮水器、喂食器、饲养密度等。

4.生物因子 包括同种动物因子和异种生物因子，前者包括社会地位、势力范围、咬斗等，后者包括微生物、人和其他动物等。

环境对动物的影响并非仅仅受上述诸因素中单一因子的作用，而是受到诸多因子的复合作用，称之为环境的复合状态。为保证实验动物质量稳定和实验结果可靠，创造稳定的环境是至关重要的。

（四）环境对实验动物的影响

动物性状的表现决定于多种因素，主要是遗传因素和环境的综合结果。尽管遗传基因是决定生物性状的物质基础，但是个体发育中，基因作用的表现离不开环境的影响。一个性状的正常发育不仅需要完善的一组基因，同时亦需要正常的环境。1959年Russell和Bruch曾提出，动物的基因型承受发育环境的影响而决定其表现型，此表现型又受动物的周围环境的影响出现不同的演出型。图3-2显示了基因型、表现型和演出型与环境因素的关系。环境因素的改变可促使生物遗传物质发生变化，形成基因变异，产生突变。可见，环境对遗传稳定性是极为重要的。

如果将动物对实验处理的反应用公式表示，即R=（A+B+C）×D±E。式中，R为动物对实验处理的总反应，A是实验动物的共同反应，B为实验动物品种、品系的特有反应，C是实验动物的个体反应（个体差异），D为环境影响，E是实验误差。

由式中可知，A、B、C是与遗传有关的因素，D是人为控制的可变因素，与R呈正相关而起重要作用。在实验动物的遗传性状相对稳定的前提下，如果将环境D变化的影响减少到最低，那么动物实验的总反应也就代表了动物自身对实验处理的反应。如果环境条件控制不好，实验结果就难以稳定一致，甚至导致错误结论。

二、实验动物设施

实验动物设施在广义上是指进行实验动物生产和从事动物实验设施的总和，在狭义上指保种、繁殖、生产、育成实验动物的场所。而将实验研究、实验检定等设施称为动物实验设施。实验动物的饲养设施和动物实验观察场所的要求基本一致，因为只有达到基本一致的条件，才能尽量使实验动物的生理与心理不致受到影响而影响实验结果。实验动物设施一般按使用功能和环境控制等进行分类。

（一）根据设施功能分类

根据设施功能和使用的目的不同，国家标准（GB 14925-2010）将实验动物设施分为实验动物生产设施、实验动物实验设施和实验动物特殊实验设施。

1.实验动物生产设施（breeding facility for laboratory animal） 指用于实验动物生产的建筑物和设备的总和。

2.实验动物实验设施（experiment facility for laboratory animal） 指以研究、实验、教学、生物制品和药品及相关产品生产、检定等为目的而进行实验动物实验的建筑物和设备的总和。

3.实验动物特殊实验设施（hazard experiment facility for laboratory animal） 包括感染动物实验设施（动物生物安全实验室）和应用放射性物质或有害化学物质等进行动物实验的设施。

（二）根据微生物控制程度分类

根据设施环境的微生物控制等级，即按空气净化的控制程度，国家标准（GB 14925-2010）将实验动物设施分为普通环境、屏障环境和隔离环境，见表3-11。

1.普通环境（conventional enviroment） 符合实验动物居住的基本要求，控制人员和物品、动物出入，不能完全控制传染因子，适用于饲养普通实验动物（conventional animal，CV）。实验动物的生存环境直接与外界大气相通。饲料、饮水要符合卫生要求，垫料要消毒，有防野鼠、防虫设施。

2.屏障环境（barrier enviroment） 符合实验动物居住的要求，严格控制人员、物品和空气的进出，适用于饲育无特定病原体（specific pathogen free，SPF）实验动物。实验动物生存在与外界隔离的环境内，进入实验动物生存环境的空气须经净化处理，其洁净度达到7级。进入屏障内的人、动物和物品，如饲料、水、垫料及实验用品等均需有严格的微生物控制。

3.隔离环境（isolation enviroment） 采用无菌隔离装置以保持无菌状态或无外源污染物。隔离装置内的空气、饲料、水、垫料和设备应无菌，动物和物料的动态传递须经特殊的传递系统，该系统既能保证与环境的绝对隔离，又能满足转运动物时保持与内环境一致。适用于饲育无特定病原体、悉生及无菌实验动物。实验动物生存环境与外界完全隔离。进入实验动物生存环境的空气须经净化处理，其洁净度达到5级。人不能直接接触动物。

三、实验动物设施设备和饲养器具

（一）设施设备

实验动物设施内要设置消毒灭菌（高压及喷雾）系统、空调通风系统、净化水系统、环境及图像监控系统、通讯及防火安全系统、电力供应及应急电源等设备，要有保证各种设施设备正常运转的应急预案。

（二）饲养设备

实验动物的饲养设备主要有笼具、笼架、独立通风笼具系统、隔离器等。各种饲养笼具应符合国家标准规定的最小活动空间要求，见表3-12。

1.笼具笼架 饲养和收容动物的容器就是笼具。饲养笼具的材质要符合动物健康和福利要求，无毒、无害、无放射性、耐腐蚀、耐高温、耐高压、耐冲击、易清洗、易消毒灭菌。饲养笼具的结构、造型、材料均与所饲养的动物种类、等级、目的相关，有各种形状、大小、规格和品质，包括饲养笼、运输笼、挤压笼、代谢笼、透明隔离箱盒等。笼具的制作必须保证动物的健康、舒适；便于清洗和消毒；方便操作；坚固耐用；经济便宜。

笼架是放置笼具的架构。应牢靠，便于移动。笼架大小应和笼具相适合，层次最好可调节，具有通用性。笼架应便于清洗，具有耐热、耐腐蚀性。常见的笼架有饲养架、悬挂式和冲水式笼架、传送带式和刮板式笼架。

2.层流架（laminar flow cabinet） 主要由外壳、空气过滤器、集中排气装置、笼位、底座等组成，具有直接将笼位里的污气排出、成为局部屏障系统、形成洁净饲养环境、对室内操作人员的身体不造成伤害等显著优点。一般置于屏障系统环境中使用，它起到双重保险的作用，保护动物不被感染。室内空气经初效预过滤、中效过滤及HEPA高效过滤器三级过滤后送入饲养区，饲养区放置动物笼具。笼盒内饲养环境就相当于屏障系统环境，是专用于饲养SPF级大鼠、小鼠或免疫缺陷动物的净化笼具。

3.独立通风笼具系统（individually ventilated cages，IVC） 由主机、笼架和笼盒三部分组成。室内空气经送风过滤系统和导风通道进入笼架上所有笼盒。为实验动物提供均匀的低流速洁净空气，动物排放的废气经笼架回风管道进入主机排风系统，再经过滤后排放到室外。从而保持笼盒内的湿度，减少垫料更换次数，有效地防止动物交叉感染，保障实验工作人员的健康安全。适宜SPF动物的培育、繁殖、保种和各类动物实验，尤其适用于饲养免疫缺陷动物和转基因动物。相对于传统的屏障环境，它具有节约能源、维护设备和运行费用低、对房间要求低等优点。

4.隔离器（isolator） 是一种可把微生物完全隔离于设施外，能够饲养无菌动物的设备。隔离器的主要结构包括隔离器室、传递系统、操作系统、过滤系统、进出风系统、风机、支撑结构。根据功能不同可分为动物生产隔离器、动物实验隔离器、手术隔离器等；根据动物品种不同可分为大鼠、小鼠、豚鼠及兔等隔离器；根据内部气压状况可分为正压隔离器和负压隔离器。隔离器主要用于保种和各种动物实验。

四、实验动物环境的控制要求

实验动物设施环境控制的主要技术指标是动物饲养室内温度、日温差、相对湿度、最小换气次数、空气洁净度、相通区域的最小静压差、落菌数、氨浓度、噪音、光照和昼夜明暗交替时间等。国家实验动物环境及设施标准（GB 14925-2010）规定的实验动物生产设施的环境控制技术指标见表3-13，动物实验设施的环境控制技术指标见表3-14。