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实验动物的微生物学分类和无菌动物培育方法
发布时间:2010-07-14     来源:     作者:

(一)微生物学分类动物体内外存在着许多细菌、病毒、寄生虫等生物体,其中一部分是动物生存所必须的,一部分对动物体是有害的,而实验动物所带的一些病原体不但影响动物本身,更重要的是影响了试验的准确性。为了保证实验的准确性、可重复性,必须对实验动物所携带的其他生物体加以控制,特殊情况下,使之成为无菌动物。根据对实验动物所带生物体控制范围的不同,我国将实验动物群体分为普通动物、清洁动物、SPF 动物和无菌动物及悉生动物。

1.普通动物 普通动物(conventional animals ,C V)又称一级动物,是微生物控制要求中最低的一个级别的动物,要求不带有动物烈性传染病和人兽共患病病原。普通动物对实验的反应性较差,实验结果不可靠,仅可供教学示范及作为预备试验之用。

普通动物饲养于普通环境中,饲喂全价饲料,饮水应符合城市饮水卫生标准,饲料、垫料要消毒,饲养室温度、湿度能人工控制,能防止蚊蝇等昆虫及野鼠进入。舍内外环境应定期打扫、消毒。必须对外来动物进行严格的检疫,淘汰、病死的动物要焚毁。普通动物最好是来源于清洁动物或SPF 动物,但一般是在常规饲养条件下的群体中通过不断淘汰发病动物,加强防疫措施,必要时注射疫苗(针对某些烈性传染病)等手段建立起来的,饲养成本低,供应量大。

2.清洁动物 清洁动物(clean animals ,CL)又称二级动物,除不带有普通动物应排除的病原体外,还不应携带对动物危害大和对科学实验干扰大的病原体。清洁动物外观健康无病,主要器官组织在病理组织学上不得有病变发生。清洁级动物是我国自行设立的一种等级动物,这类动物适宜于作短期和部分科研实验,其敏感性和重复性较好,目前我国已逐步广泛应用。

清洁动物必须饲养于半屏障环境中或屏障环境中。饲料、饮水、垫料、笼具等均需消毒。工作人员需更换灭菌工作服、鞋帽、口罩等后才可进入动物饲养室进行操作。舍内必须能控制温度、湿度、光照强度和光照时间。清洁动物必须来源于SPF 动物或无菌动物。

3.SPF 动物 SPF 动物(specific pathogen free animals ,SPF)又称三级动物,除不带有普通动物、清洁动物应排除的病原外,还应排除有潜在感染或条件性致病的病原,以及对科学实验干扰大的病原。如SPF 小鼠应排除金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、小鼠肺炎病毒、小鼠腺病毒、小鼠微小病毒、毛滴虫、鞭毛虫等。这类动物是目前国际公认的标准级别的实验动物,适合于作所有科研实验。

SPF 动物必须饲养于屏障环境中,饲料、饮水、垫料、笼具等必须灭菌,操作人员必须严格执行操作规程。SPF 动物保种最好饲养于隔离器中。SPF 动物必须来源于无菌动物或悉生动物。

4.无菌动物和悉生动物 无菌动物(germfree animals ,GF)和悉生动物(gnotobioticanimals,G N)属四级动物。无菌动物是指采用当前的手段无法检出一切其他生命体。悉生动物又称已知菌动物,是将已知菌植入无菌动物体内,因植入的菌类数量不同可分为单菌动物、双菌动物和多菌动物。这类动物必须饲养于隔离环境内,饲料、饮水、笼具必须严格灭菌,确保无菌。饲料中的营养成分必须齐全,满足无菌动物的需要,特别是维生素类营养物质。无菌动物一定来源于剖腹产或无菌卵的孵化。无菌动物和悉生动物适合于作一些特殊的研究试验,如病原研究、微生物之间关系研究、宿主与微生物之间关系研究、营养与代谢、抗肿瘤研究等。

(二)无菌豚鼠的培育方法

1.准备

(1)器材:手术用聚氯乙烯膜薄隔离器一台,内置烧杯、镊子、眼科剪、纱布、毛巾、脱脂棉、水。饲育用聚氯乙烯薄膜隔离器一台,内置电源插座(连接照明电)、可折叠笼具、电热温控保温箱、纱布、毛巾、脱脂棉、镊子、天平、眼科剪、温度计、试管、培养皿(或不锈钢菜碟)、水、牛奶、蛋黄、饲料、复合维生素液等。手术台、手术刀、手术剪、止血钳、术巾、碘酊、药液渡槽、传递袋等。

(2)灭菌和消毒:隔离器安装完毕并检查密封后,用2 %过氧乙酸喷雾灭菌,2 小时后通风,24 小时后检查无菌,合格后备用。饲料辐照灭菌,水、牛奶、蛋黄121 ℃20 分钟高压蒸汽灭菌。纱布、毛巾、脱脂棉121 ℃60 分钟高压蒸汽灭菌,其他耐热物品121 ℃30 钟高压蒸汽灭菌。隔离器内用物品灭菌后传入。隔离器使用及物品传入方法见第四章第一节。

(3)手术前准备:将手术用和饲育用隔离器用连接口连接起来,把药液渡槽装在手术隔离器上,放入足够量的2 %过氧乙酸溶液,将隔离器内外隔绝开来。把传袋放入药液渡槽中,一头拉带伸向隔离器内,另一头在隔离器外。

(4)怀孕豚鼠的选择:在健康豚鼠群中选取成年雌雄豚鼠同居,60 余天后选择耻骨联合开张能容纳人食指的怀孕豚鼠作为手术对象,通过腹壁用手摸胎动,检查胎儿个数、大小,淘汰胎儿较小的孕鼠。挤压乳头,观察是否泌乳。综合上述条件判断是否符合手术指征。

2.剖腹摘取子宫术 参加手术的人员应戴口罩,双手戴乳胶手套,传递子宫者要戴长臂胶皮手套。用气体二氧化碳将豚鼠轻度处理,背位固定,用5 % 碘酊浸湿豚鼠腹部、外阴和肛门。切开腹部暴露子宫,用止血钳夹住输卵管及子宫颈,在两止血钳外侧切断输卵管和子宫颈,将子宫连同止血钳一起放人传递袋中,通过药液渡槽,迅速传入隔离器内,敏捷地用温水将子宫冲洗一下。再用两把带钩镊子撕开子宫,取出胎儿,交由他人擦去口鼻粘液,促其自主呼吸,再传入饲育隔离器内,放入保暖箱中。全过程越快越好。从切除子宫到胎儿呼吸应在2 分钟内完成。

3.饲养管理

(1)温度调控:无菌豚鼠培育的重点在温度调控上。胎儿出生时适宜温度36 ℃左右,

体毛干后6 小时,温度降至31 ℃,1 ~5 日龄应维持31 ℃±5 ℃,此后隔天下降0.5 ℃,10 日龄后维持在25 ℃,以保证豚鼠自主摄食,发育良好。

(2)饲料与喂养:无菌豚鼠所用饲料主要是灭菌牛奶、蛋黄、颗粒料、1 % 复合维生素液。将饲料等放人器皿中由仔鼠自由采食,少量多次投喂,避免粪尿污染。3 日龄内最好辅助饲喂,用注射器吸少量牛奶滴入豚鼠口中,每日5 ~6 次,每次1 ~3 ml 。辅助饲喂有助于减小初生几天体重下降的幅度。7 ~10 日龄添加颗粒饲料。蛋黄喂至40 日龄,牛奶喂至60 日龄,此后仅以无菌饲料及复合维生素水喂养。10 日龄后可将仔鼠从保温箱中取出,直接放在笼子里饲养。日常注意清洁卫生,保持室内温度稳定。

4.无菌检查 在仔鼠7 、15 、25 日龄采集新鲜粪便、饮水、垫料适量,放入无菌试管中,按操作程序带出隔离器。将粪便、垫料用适量无菌生理盐水混匀,连同水按表1 -2 中所列项目分别接种、培养。在三种温度下培养至14 天,观察有无细菌和真菌生长。在第7 、14 天,从两个37 ℃下培养的液体培养基中转种至血平板,置37 ℃培养4 天,观察有无细菌生长。经四种培养基、三个温度、18 天的培养,未发现有菌生长则判为无菌生长,确认取样时动物处于无菌状态。

注:①必要时对粪便样品作37 ℃厌氧培养。②“√”表示应接种。

5.繁育 无菌豚鼠可饲养很长一段时间,但到目前为止,无论用何种饲料和饲养方法都无法使无菌豚鼠进行繁殖。

(三)无菌兔的培育

1.准备

(1)器材:中型塑料薄膜隔离器一台,内置不锈钢兔笼一台,喂乳用量筒、玻璃组织捣碎器、乳胶管、人工乳头、注射器、针头、垫布、纱布、鼠盒等。其他用品的准备参考无菌豚鼠的培育。

(2)孕兔的选择:在健康兔群中,选取配种怀孕30 天经产母兔进行摸胎,胎数6 个左右、胎儿体型较大的为好。发现拉毛,应立即进行手术。当日未拉毛也应在下午进行手术,以免过夜后自动分娩。

2.人工乳配制 无菌兔的人工乳配制中含兔乳量越多越好。但从实践看,以含40 %兔乳的人工乳饲喂效果最好。人工乳主要成分:兔乳40 %、山羊乳59 %、维生素混合液1 %。将兔乳、山羊乳混合后加1 %鱼肝油,121 ℃30 分钟高压蒸汽灭菌。喂乳前用组织捣碎器使之乳化,再加1 % 的复合维生素液。如无山羊乳,也可用鲜牛奶加10 % 淡奶粉代替。兔乳、羊乳、牛乳可冷冻干燥后进行辐照灭菌,用时只需配以适量无菌水。这样,乳的营养成分破坏少,保持乳的营养价值,饲喂效果更好。复合维生素液,除V A 、V D 通过在乳中加入鱼肝油外,以人用维生素针剂适当配合即可。复合维生素液的配合量见表1 -3 。

3.剖腹取胎 与无菌豚鼠剖腹手术过程不同的是,药液渡槽的通道要相应扩大,而整个手术时间可以较宽裕一些。从子宫中取出胎儿后应即擦去口鼻上的羊膜,轻按胸部,促其自主呼吸,很快可见身体由灰暗转为红润,放人鼠盒中保温。仔兔取完后立即把废弃物及手术器械等退出隔离器。

4.人工哺乳 人工哺乳的方法有自由哺乳和强制哺乳两种。

(1)自由哺乳:将盛乳容器量筒置于较高处,用注射器吸取少许人工乳注满乳胶管,将乳胶管放入量筒中,把乳头接上乳胶管,在乳头上开一丁字形小口,排尽空气,让乳充满乳头,将乳头低于量筒,以乳头能有乳滴出为度,不能流速过快。左手食指、拇指捏住仔兔的两侧颞部,悬空提起,右手持乳头从一侧口旁插入口中0.5 ~1.0cm 深度,并固定乳头与兔嘴之间的关系,两手指轻捏乳头,挤出少许乳至兔口中,仔兔自主吞咽,吮吸乳头。给初生仔兔喂乳,可在乳中加10 %的无菌水,以便于仔兔吮吸。每次喂乳应密切观察喂乳量及仔兔的反应。喂量应定量,多吸有时会造成呛奶,经常呛奶会导致发育不良或窒息死亡。喂乳量应随着日龄的增长及补充喂料等情况适当调整。表1 -4 是常用的给乳量。前期喂量逐渐加大,中期稳定,后期减少,促其采食饲料。喂乳次数,一般每天3 ~4 次,也可每天2 次。


(2)强制哺乳:用注射器吸乳并注满胃管,左手持仔兔,右手持注射器,滴一滴乳于兔唇上,待兔舔乳时,将胃管插人口中,由兔自主吞咽,操作者随吞咽动作缓缓跟进胃管。确认胃管已在胃中时,将定量的乳推人胃中,迅速退出胃管。初生仔兔可在腹部看出胃内是否有乳汁。

5.日常管理

(1)温度:初生仔兔对温度要求较高,环境温度应在31 ℃左右,在此温度下,仔兔在喂奶后会钻进垫布中去,过一段时间又会从垫布中钻出来,睡在盖布的上面,仔兔表现出皮肤红润,健康活泼,胃中食物消化较快。10 日龄后,仔兔的毛逐渐变长,温度可逐步下调,每天下调1 ℃,稳定在25 ℃,断奶后稳定在22 ~25 ℃。

(2)清洁卫生:初生兔易发生尿潴留,一周龄前应每天人工诱尿一次,用手指轻轻点按仔兔外阴,刺激其排尿。排尿后用无菌水清洗外阴部,擦去粪便,洗净身体,并用无菌纱布将身体擦干,重新放入盒中。3 日龄后因喂量增加,尿液增多,应在每次喂奶后半个小时,更换一次尿垫,以免仔兔睡在潮湿的尿垫上。仔兔睁眼后,可放入笼中,笼底垫上纱布,25日龄后可不垫布,任其在笼中自由活动。

(3)饲喂:除喂奶外,在仔兔15 日龄时,可放入少量已灭菌的颗粒料于平皿中,在颗粒料上拌点人工乳,任其自由采食。25 日龄后,采食量逐渐增大,应另加水,在水中添加复合维生素液。视仔兔发育情况,可在30 ~35 日龄断奶,仅喂颗粒料和饮水。

6.无菌检测同无菌豚鼠培育的检测。

(四)SPF 兔培育

1.种源 SPF 兔的种源必须来源于无菌兔或悉生兔。由于无菌兔不具备繁殖能力,除了进行特殊研究之外,培育无菌兔的目的是为了提供SPF 兔的种源,净化兔携带的生物体。将多种非致病菌如白色葡萄球菌、粪链球菌、双歧杆菌、乳酸杆菌等接触无菌兔,使之成为悉生兔,再将其移入屏障环境中,成为SPF 兔。或者直接将无菌兔移入屏障环境中,成为SPF 兔。一般SPF 兔繁殖单位可以直接从SPF 兔种子供应基地引进种兔。

2.环境 SPF 兔必须饲养在屏障环境中,其对环境的要求见表1 -5 。除此之外,若采用水冲式清除粪便,下水道出口处必须设置返水弯,避免野生动物,污水、浊气返流进入屏障环境。


3.饲料、饮水准备

(1)饲料:SPF 兔饲料配方必须营养全面,主要指标如粗蛋白含量应大于18 %,粗纤维含量10 %以上,并给予充足的必需氨基酸、微量元素、多种维生素,及钙、磷、食盐等。以此为基础,选择优质原料,均匀混合,制成颗粒料,采用复合密封包装,进行辐照灭菌,照射剂量250 万rad 。辐照饲料检测合格后放置在4 ~8 ℃阴凉处保存,防止鼠害。也可将饲料用于真空高压蒸汽灭菌,预真空3 次,132 ℃5 分钟,或预真空3 次,126 ℃10 分钟。但蒸汽灭菌对饲料营养破坏较严重,特别是维生素和氨基酸,因此,必须在饮水中添加这两类营养物质。

(2)饮水:用符合国家卫生标准的自来水进行高压蒸汽灭菌,或先在水中加入盐酸制成pH2.5 ~3.0 的酸化水,再进行高压蒸汽灭菌。可用除菌滤器过滤自来水制取无菌水,有条件的单位使用无菌蒸馏水作为饮水。

4.SPF 环境的消毒

(1)消毒:SPF 环境(屏障环境)启用前必须进行严格的消毒。SPF 兔所用屏障环境内放置有兔笼架,难以轻易移动,只能放在屏障环境内一起消毒。首先,清洗整个饲养间,上至顶板,下至地面,以及笼架,直至每个角落。然后,用消毒液大量喷雾,直至每处都淋有消毒药液,特别是笼具的底面等不易喷雾到的地方。几类消毒药液交替使用,每次喷雾后数小时开启风机吹干,重新喷雾。最后用福尔马林熏蒸消毒。每m 3 空间用福尔马林20 ml ~25 ml 加等量高锰酸钾,每20 m 2 面积放置一个耐热容器,将福尔马林放人容器内,准备好等量高锰酸钾,离出口最远处先加高锰酸钾,依次迅速加药至其他容器,最后退出屏障环境,封好门,密闭24 小时后,开风机通风2 ~3 天,直至在排气口嗅不出福尔马林的气味为止。若室内较干燥可在福尔马林中加等量水,室内气温应在20 ℃ 以上,以提高消毒效果。

(2)检查落下菌数:检查人员必须先充分淋浴,更换灭菌工作服,风淋后进入屏障环境。从传递仓取出灭菌的血琼脂平板,每5 m 2 ~10 m 2 放置一个直径9cm 的培养皿,打开盖,暴露30 分钟,然后盖上盖带出,放入37 ℃温箱中培养48 小时。取出血琼脂平板计算菌落数,平均每个平皿不超过3 个菌落为合格。将可疑菌落作进一步检查,必须应排除金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌。若符合标准则消毒合格,可以运行。否则必须重新消毒。

5.笼器具等的消毒不锈钢可折叠兔笼、笼底板放入双门高压蒸汽灭菌器内消毒,

121 ℃20 分钟。打扫用具、灭菌工作服、口罩、鞋、内衣、裤等121 ℃30 分钟。各类物品进入屏障环境必须进行必要的消毒。

6.SPF 种兔的引入将放在双层包装内的SPF 种兔的外包装拆除,放入传递仓中,对传递仓进行全面喷雾消毒,注意包装箱底部的消毒,密闭2 小时后,由屏障内工作人员取至饲养室,放入笼中,包装物品及时退出。

7.日常管理要求

(1)人员出入屏障环境:进入时,先更衣,在淋浴间充分淋洗,从头到脚用肥皂擦洗,尤其指甲缝中应注意刷洗,并冲洗干净。进入二更衣室,用消毒毛巾擦干全身,换穿灭菌内衣、戴口罩,外穿无菌工作服(帽、衣、裤、袜一体),手用消毒液浸泡后戴上工作手套。进入风淋室吹淋1 分钟,进入清洁走廊。正常工作完毕,人员进入缓冲间,从污染走廊退出屏障环境。注意各室的鞋不要串用,离开每间房都得换鞋。

(2)饲喂:灭菌全价颗粒料充分供应,自由采食,根据采食量大小不同,适当增减,以减少浪费。灭菌水充足供应,自动饮水器任兔饮用,不加限量。(3)清洁卫生:清除笼底板上的粪便,粪便积聚较多的笼底板应更换放入袋中。清除承托盘上的粪尿,水冲式则冲水清粪,若干法饲养,则将粪尿收集放人袋中,重新铺上塑料布。收集的粪袋及笼底板放在污染走廊里。

(4)消毒:用消毒液抹洗笼具的各个面、墙壁、拖地板,清除各处的兔毛。打扫完毕后,用消毒药液喷雾各处,兔体、笼具、空间,以降低空气中的含尘、含菌量。各种类型消毒液要轮换使用。

(5)繁育:6 ~7 月龄后,将已发情的母兔放到种公兔笼中配种,并作记录,10 天后摸胎确定是否怀孕。在孕兔怀孕28 天左右放人产仔箱,产仔箱中放入消毒过的碎纸条作为垫料,供其做窝。产仔后选留6 ~7 只,其余淘汰。产后10 ~12 天配种或进行血配。仔兔28日龄或30 日龄断奶。平时应做好系谱和仔兔生长发育情况的登记。

(6)其他:药液渡槽的药液要按期更换,增加新药液,淋浴室内要经常保持清洁卫生,并要每周消毒2 ~3 次。新风口的初效过滤器每月清洗更换1 ~2 次,中效过滤器半年清洗更换1 次,高效过滤器出口风速过低或有破损时应及时更换。对于周围环境,要防烟尘过多,以延长高效过滤器的使用寿命。屏障环境周围要清扫干净,有昆虫活动季节要常喷杀虫剂,杀死飞虫、爬虫,以防钻入屏障内造成污染。


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