實驗動物屏障系統建設與管理探討

楊國淋　李陽友　蘇暢

摘要 實驗動物是醫學、生命科學研究的重要支持條件。屏障環境是進行清潔級動物和無特定病原體（SPF）動物的生產、實驗和檢疫的必要條件，是提供合格、標準、高質量實驗動物的保障。本文結合川北醫學院實驗動物的繁殖、飼養和實驗環境，參照國家實驗動物環境標準，從屏障環境設施的標準操作規程、操作人員的管理、屏障設施維護、屏障系統環境因素和實驗動物的質量監控等方面進行總結，以期為我國高等醫學院校實驗動物中心的屏障環境設施建設和有效管理提供一定的參考。

關鍵詞 實驗動物；屏障系統；建設；管理

中圖分類號 Q95-33 文獻標識碼 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

實驗動物是高等醫學院校開展科學研究的前提，實驗動物環境的控制和管理是提供標準化質量動物的保證[1]。屏障環境是醫學院校進行動物實驗和科學研究的基本環境，也是目前最常用的實驗動物飼養和實驗環境[2]。建立規范的實驗動物屏障系統是適應現代生命科學研究的必然。

1 實驗動物對醫學院?？茖W研究的重要性

醫學和生命科學研究開展實驗的4個基本條件是動物（Animal）、設備（Equipment）、信息（Information）和試劑（Reagent），簡稱“AEIR”[3]。近年來，隨著科學技術的發展，涌現出各種高端研究設備和試劑，國際之間的學術交流和信息分享也不斷加強。因此，生命科學研究所需的設備、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，需更嚴格的要求。如在科研過程中使用的實驗動物質量要求不合格或使用的實驗動物不恰當，所得到的實驗數據和效果評價就不具有說服力，研究價值不高。21世紀是生命科學的新時代，各國科學家都希望通過實驗動物學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，提高生命的質量[4]。因此，合格標準化的實驗動物生產及管理是科研工作者從事醫學和生命科學研究的前提，具有重要意義。

2 實驗動物的微生物分類及屏障系統的內涵

2.1 實驗動物在微生物學上的分類及環境要求

參照國際標準和我國實驗動物的實際情況，我國衛生部門按照微生物控制標準將實驗動物分為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實驗，對生活環境要求較低，可以飼養在開放環境中；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境中飼養；SPF動物的目的是提供沒有傳染病的健康動物，必須飼養在屏障系統內；無菌動物是指體內無任何微生物和寄生蟲的實驗動物，其飼養環境要求更高，必須在無菌隔離系統飼養。目前，我國衛生部已經對嚙齒類大小鼠作出明確規定，即所有實驗必須采用清潔級以上的實驗動物[6]。

2.2 實驗動物屏障系統的內涵

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

3 實驗動物屏障設施環境的建設與管理

3.1 屏障系統標準的制度化建設

屏障系統的規章制度和標準操作規程（SOP）是保持屏障設施正常運行的重要環節，也是屏障設施運行管理的基礎。在實驗動物屏障設施的房間內和大門處應安裝監控設備，對實驗動物實施監控，減少人員的流動。與實驗動物生產、實驗、設施運行管理的無關人員，均不得進入屏障設施。屏障系統內的工作人員應經過專業知識和業務技能培訓，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生觀念，熟悉實驗動物法規和標準，執行本單位制定的各種規章制度和SOP[11-12]。工作人員進入屏障設施環境的外環境時，應換已消毒的拖鞋；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，經過風淋或緩沖后，才能進入屏障設施進行相關操作。

進入屏障設施的實驗動物要有動物質量合格證明，并查明來源和遺傳背景，并做好動物品系、性別、種類、體重、數量等詳細信息的登記。工作人員對進入設施的實驗動物按照要求進行飼養、管理，未經許可不能隨意處置動物。如果發現死亡動物，應立即處理動物尸體，并查明死亡原因。

3.2 實驗動物屏障設施的維護與消毒

對實驗動物屏障設施進行科學的管理和維護十分重要。實驗動物屏障系統設施主要由飼育室、質量檢測室、清洗消毒室、廢棄污染物處理設施組成[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，避免相互干擾，相互感染；二是方便實驗人員和飼養人員進行操作和喂養；三是人員、動物、物品和凈化空氣按“單向”路線移動。設施運行管理人員要全面負責安全管理工作，定期檢查設施運行情況，并組織設施使用人員學習有關安全防范措施，確保設施正常、安全運行。設施維護必須做到內部的凈化和防止外來微生物的入侵，確保正常運行和環境潔凈[14]。在屏障設施內環境的自身凈化方面，重點要做好衛生消毒工作，按照“清潔庫房—清潔走廊—動物飼養間—其他房間”的順序對屏障系統內環境進行消毒。與實驗動物無關的一切物品，均不應帶入屏障設施，進入設施的物品必須經過消毒處理，對能經受高溫高壓滅菌的物品需采用高壓滅菌，對不能經受高溫的物品需采用藥物浸泡消毒。目前對籠架、飼養盒、動物飼養室的墻壁和空氣多采用過氧乙酸進行消毒，同時設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施環境對消毒液產生耐藥性，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施內環境。

3.3 實驗動物屏障系統的環境控制

影響實驗動物屏障環境設施的環境因素很多，主要有飼養室內的溫度、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，對環境條件的要求范圍不同。例如嚙齒類實驗動物繁殖、生產屏障環境要求溫度范圍為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和對流散熱，實驗動物飼養室宜采用0.1～0.2 m/s的氣流速度。飼養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，其中氨是污染物質中濃度最高的一種，如果長期處于高濃度氨環境下會出現呼吸道疾病，導致實驗動物的應用價值受到影響。我國目前采用的氨濃度標準是參照美國實驗動物室的氨濃度標準[17]，即控制在14 mg/m3[相當于20×10-6（20 mg/m3）]以下?？諝忸w粒物影響實驗動物體熱調節，屏障環境空氣質量至少要達到10 000級。動物室要有足夠的新鮮空氣即新風量，實驗動物屏障環境新風換氣次數應為10～20次/h。除了以上環境因素以外，還有噪聲、采光和照明時間都會影響實驗動物的質量標準，我國目前實驗動物屏障環境的監控指標主要按照《實驗動物環境指標國家標準》（GB 14925—2010）進行監測[18]。

4 實驗動物的質量監測

實驗動物質量監測是實驗動物科學的重要內容，是保證實驗動物質量的必要手段。實驗動物質量的優劣直接關系到實驗結果的可靠性和可重復性，影響研究水平和研究結果。實驗動物質量監測主要包括遺傳質量、微生物與寄生蟲質量、飼料質量和環境質量監測4個方面[19-20]。不同遺傳背景和反應特性的實驗動物，對于同一種刺激有時會產生不同的反應，在實驗動物的繁殖過程中要嚴格做好遺傳監測，以防止遺傳污染和變異；實驗動物微生物和寄生蟲的控制，是實驗動物標準化的主要內容之一，對微生物和寄生蟲控制的級別越高，其結果就越精細、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量的重要保證；飼料是實驗動物攝入營養的重要來源，研究實驗動物的營養狀況，加強飼料質量標準化管理，是實現實驗動物標準化的重要環節；實驗動物生產和動物實驗環境的控制，是實驗動物健康和質量標準化的保證，是決定實驗結果是否準確可靠的前提。實驗動物質量監測應在專業實驗人員指導下按照國家規定標準對不同類別、不同等級的實驗動物進行監測。應避免因工作人員的錯誤操作，而使有害病原體散播到外界，污染外界環境，造成人和動物的感染。定期開展實驗動物質量監測是保證實驗動物質量和確定實驗動物等級的必要工作。

5 結語

實驗動物是高等醫學院校的學生和教師從事動物實驗和科學研究的基本條件。標準質量實驗動物的提供，需要有良好的設施環境，目前醫學院校所使用的實驗動物都是清潔級以上的，需要在屏障系統中飼養，才能保證實驗結果的準確和可靠。實驗動物的屏障環境不僅需要大量的硬件設施，還需相應的軟件系統進行規范管理，才能使屏障系統有序運行，才能為實驗動物提供一個標準環境[21]。本文查閱國內外實驗動物屏障系統管理的相關資料，以及結合本校動物實驗中心的實際情況，對屏障系統管理做了相應總結，最大限度發揮屏障系統的作用，以確保動物實驗結果的可靠性，具有一定的科學參考價值。但是一套完整規范的屏障系統涉及的問題很多，需要結合實際條件不斷完善和改進。endprint

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