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小鼠的健康关系到实验动物福利和科学研究准确性!实验动物健康管理该如何进行?

当我们提到科学实验,总是会第一时间地联想到小鼠。(在所有实验动物种类中,小鼠无疑是使用最多的实验动物,以至于“小白鼠”已经成为了实验动物的代名词。)


作为科学实验的专用对象,小鼠在医学上为诸多疾病的研究与治愈都作出了非同寻常的贡献。人类许多难以攻克的疾病都可以在小鼠身上找到相似的症状,从而为疾病的研究提供工具,从某种意义上而言,小鼠对人类文明史的发展产生过并将持续产生重要的作用。


但你知道吗?在进行实验研究的时候,小鼠的健康关系到实验研究结果的准确性与可重复性!一旦出现传染性病原体,会直接影响实验动物福利和科学研究结果甚至人类健康。


基于实验动物福利的考虑,以及避免由健康因素而造成实验结果不准确和继而产生的研究材料、人员、经费的浪费,保证实验动物的健康一直受到研究者和实验动物管理者们的广泛关注。


我们必须制定符合自身设施和科研需要的动物健康计划、污染防控程序等,来保障我们实验小鼠的健康。这些计划和程序包括:如何预防和识别微生物污染、污染发生时如何做到及时控制和消除污染等内容。


污染预防

预防重于治理


污染防控的首要目标是将有害的和条件致病微生物排除在设施、房间和笼盒之外。


虽然屏障系统为阻止微生物进入设施提供了物理隔离,但屏障系统并不是一个完全封闭的体系,人员、动物和物品的流动是不可或缺的。因此,需严格控制任何进入屏障设施的人、动物和物品。


在所有潜在的污染源风险中,新引进的动物无疑是最高的。在收到动物之后一定要进行隔离检疫,如果有条件的话可以进行采样检测。


微生物监控


微生物监控的目的是及时发现感染动物,以控制感染在设施内扩散。


选择适当的动物进行检测对确保检测结果的可靠性至关重要,被检测的动物应能够真实地反映被监测群体的感染状态。一般可以通过直接抽检被监测动物或设置哨兵动物来实现监控。


(1)直接抽检被监测动物


优点:结果准确。通常直接抽检群体内小鼠能更真实地反动物状况,因为这些抽检小鼠不仅与被监测群体内其余个体具有相同的遗传背景,且通常还与其余个体一起接受了相同的处理或实验操作,接受同样的感染风险,具有更高的微生物一致性。


缺点:


①当被监测动物群体数量庞大,抽样检测往往意味着更高的检测成本;


②会损失动物,特别是对于一些转基因或珍贵品系动物,本身数量就少,不能轻易牺牲;又或被监测动物本身是免疫缺陷动物或者进行过基因改造免疫功能异常的情况下,则都不适宜直接抽检。


③检测范围小,仅代表被检测动物的健康结果。有些病原体在一个种群中的感染是有比例的,它不会完全感染所有的动物。当采取直接抽样方式对动物群体进行微生物检测时,需要注意,抽样必须有代表性,且应使用有效的统计学方法确定抽样数量。

(2)设置哨兵动物来实现监控


①直接接触哨兵鼠


方法:将哨兵动物直接放入被监测动物群中,通过与笼盒内动物直接接触实现监测目的,可监测小范围内的经气溶胶或排泄物,分泌物传播的疾病。对于群体数量小的被监测动物可使用直接接触法,


但哨兵鼠在不同笼之间的移动可能会将病原体传播到以前未感染的笼子。另外,直接接触哨兵鼠监测范围小,一只哨兵鼠只能监测它所在的这个笼盒;有打架的风险


②间接接触哨兵鼠(最常用)


方法:利用哨兵鼠与被监测动物的脏垫料及吃剩下的食物接触,也可以称为脏垫料哨兵鼠,用于监测经排泄物传播的疾病,被监测动物数量较多,也用于监测设备或运输材料是否带有病原。


优点:脏垫料型哨兵鼠因可暴露于来自多个笼盒的脏垫料,理论上可以同时监控多笼动物的微生物状态,进而节约了检测费用。


缺点:


  • 哨兵鼠本身的健康级别可能是一种风险。如果哨兵鼠不是源自已知健康状况良好的种群或供应商,它们实际上会带来引入污染物的风险。


  • 有些病原体无法通过脏垫料转移。尽管理论上垫料型哨兵鼠可以监控群体内较多的动物,但对那些不经粪-口途径传播的微生物(例如仙台病毒)是无法起到监控作用的。


  • 检测结果有滞后性。为了实现有效的粪-口传播,需要将哨兵鼠暴露于可能污染的脏垫料至少4周以上,这意味着,哨兵鼠的检测结果并非指示设施中动物当下的微生物状态,而是至少数周前的状态,而一旦发生感染,这种滞后性往往使得设施管理者只能采取“亡羊补牢”的措施,无法防范于未然。


  • 哨兵鼠常常与被监测小鼠的遗传背景不同,且接受的实验处理的方式也不同,因此有不能真实反映被监测群体微生物状态的潜在风险。

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(图片来源于:实验动物加《没有“雾霾”的实验动物世界》)


除了直接检测动物,也可以通过检测动物排泄物活体采样检测(血清、毛发、鼻/咽/肛拭子、粪便等)、笼具排风口粉尘等监测设施内动物的微生物携带状况,这些措施可在一定程度上对哨兵鼠监测的滞后性问题起到弥补作用。


选择正确的的健康监测方案,可以保证动物的健康,保护实验人员的安全,保障实验结果的可重复性和准确性,为科研助力。

检测频率


我国国标要求对SPF项目每季度进行一次检测,但不同微生物感染发生的可能性存在着较大的差异,应据此制定不同的监测频次。


可以参考欧洲实验动物科学联合会(FELASA)的做法:①对一些区域性高发或危害较大的病原,如鼠肝炎、嗜肺巴斯德杆菌等至少应按照每个季度一次的频率检测;②对于动物进出频繁、进入设施人员复杂或对动物质量有更高要求的设施也可以将检测调整得更频繁;③而对那些很少发生的病原微生物感染,如小鼠肺炎病毒、鼠棒状杆菌等,一年一次足矣。


小鼠健康检测出现阳性该怎么办?


(1)对阳性结果进行确认


即使最好的检测方法,也有可能出现假阳性的结果,这是方法本身(如ELISA法就比较容易出现假阳性)或人员操作的问题,所以一定要验证阳性结果。


最好的验证方法是使用另一种方法验证。比如ELISA检测阳性,然后使用IFA法对同一样本进行验证。只有两种检测方法验证的检测结果是一致,检测结果的可信度才会高一些。


(2)污染治理


一旦监测到污染确实存在,接下来要做的事情就是如何在消除感染的同时,防止其进一步向设施的其它区域扩散。

(1)确认感染范围


经过确认真的感染了病原体之后,应及时进行分析,以确认感染范围。

  1. 首先要分析病原体的传播途径;

  2. 根据传播途径,推测病原体在设施内的传播范围;

  3. 通过检测结果,再次评估病原体在设施内的感染范围。


(2)查找感染来源


从动物的来源、接触的物料、物品进入方式、人员操作、消毒效果等等都要逐一排查。


在这些关键因素都排查过之后,如果还没有找到原因,可以扩大排查范围,可以去查仓库、供应商、检测机构等等。所有能想到的因素都要去查,直到找到感染来源。


(3)处理病原体


扑杀整个污染区动物,这点往往是针对烈性传染病或人畜共患病原微生物感染。同时,对发生污染的房间进行彻底灭菌,方法包括甲醛熏蒸、过氧化氢灭菌或臭氧灭菌等。

尽管实验动物管理者期望永远都不需要启动污染治理措施,但没有人可以保证污染永远不会发生。污染发生之前制定全面的污染治理计划才是明智的管理策略。其污染治理计划应根据机构实际情况制定,其核心内容是一旦污染发生时能做出迅速而有效的响应。


最后,为了防止由于污染事件而造成无法替代的动物种群损失,胚胎冷冻作为种群备份和快速复苏储备措施往往也是不可或缺的技术和措施保障。


参考来源:
1、实验动物那些事儿,小鼠健康管理之污染防控措施
2、GB14922.2-2010《实验动物微生物等级及检测》
3、王迪, 宋志琦, 赵德明,等. 啮齿类实验动物的健康监测[J]. 实验动物科学, 2017, 034(003):71-75.
4、黄小燕, 潘裕, 樊海艇,等. 大鼠、小鼠微生物学质量监测中的哨兵动物设置[J]. 中国比较医学杂志, 2014, 24(8):3.
5、庞万勇, 贺争鸣, 何诚,等. 实验鼠群的健康监测管理[J]. 中国比较医学杂志, 2011, 21(10):7.


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