国产IVC笼盒在繁育SPF小鼠中的应用探讨

张加勇 李 鸣

(泰山医学院实验动物中心，山东 泰安 271000)

动物实验能否取得准确、可靠的实验结果，很大程度上取决于实验动物的品系和等级，但不同的饲养环境及设施条件会对同一品系等级的实验动物产生不同的影响。也就是说，实验动物环境设施的规范化建设，是保障实验动物质量达标的硬件，也是保障动物实验的关键。随着生命科学和生物医学的快速发展，我国在借鉴国外实验动物管理经验的基础上，于2001年对实验动物质量和实验动物饲养环境及设备设施等质量要求制定了一系列国家标准。国产独立通风笼盒(individually ventilated cages，IVC)就是在我国实验动物饲育管理工作初步走上法制化、规范化、科学化轨道的特殊时期，本着节能、环保、经济的原则于近几年才推广使用的一种用来饲养小型啮齿类实验动物或进行动物实验的独立送回风净化笼具，它既能为动物提供一个相对密封的生活环境，又能保护动物免受空气中微生物的污染，还能保护工作人员的安全［1－3］，同时还能在同一笼架中同时进行多品系的动物实验，这对高校学生毕业课题实验尤为适宜，对我国实验动物的快速发展也起着不可低估的推动作用。现结合我们的具体实践，就国产IVC笼盒在SPF级小鼠繁育生产中的应用实践效果进行探讨。

1 材料与方法

1.1 动物来源

由山东泰邦生物制品有限公司实验动物中心引进SPF级KM小鼠168只，雌雄各半，27～30 g，实验动物生产许可证号为:SCXK(鲁)20090004。

1.2 动物分组

对同一来源的84对KM小鼠进行单笼饲养(1︰1配对)，随机分为3组，每组28对。分别饲养于屏障环境生产区域、屏障环境实验区域IVC笼架(型号:IMV-6×7)顶层的笼盒内和IVC笼架(型号:IMV-6×7)底层的笼盒内，即:SPF屏障环境组、IVC笼盒1组、IVC笼盒2组，然后观察小鼠的产仔数、离乳数及生长发育情况。

1.3 饲养环境

整个实验过程在泰山医学院实验动物中心进行，实验动物使用许可证号为:SYXK(鲁)20060063;所用IVC笼盒由苏州市苏杭实验动物设备厂提供，生产许可证号:SCXK(苏)20030005。

1.4 统计学分析

应用PEMS3.1(中国医学百科全书医学统计学软件包第三版)处理数据。三组计量资料的比较采用方差分析。

2 结果

2.1 KM小鼠产仔数及离乳数情况

在观察KM小鼠产仔数及离乳数情况时，根据小鼠繁殖情况在相同的时间段内，于每组随机抽取50胎作为实验记录对象。结果发现屏障环境系统内与IVC笼盒内各组小鼠的产仔数和离乳数差异均有统计学意义(P＜0.01，表1)。

表1 KM小鼠平均每胎产仔数及离乳数情况

2.2 KM小鼠体重随日龄增长情况

在观察KM小鼠生长情况时，以出生胎次、出生性别和出生时间相同或接近的小鼠作为称量对象的原则，于每组28对种鼠胎次中抽取20胎，再在每胎中随机选取5只小鼠作为实验对象并进行标记。即每组选取100只乳小鼠作为称量对象(称量仪器:JA1003A电子天平)，观察其56日龄内的平均体重增长情况。结果发现14日龄内小鼠体重变化差异无统计学意义(P＞0.05)，从21日龄起各组小鼠体重变化生长发育情况比较差异有统计学意义(P＜0.01)，见表2。

表2 KM小鼠体重增长情况(g/只，¯x±s)

3 讨论

从原理上讲，IVC笼盒置于屏障环境之中，SPF级屏障环境动物生产区域和IVC笼盒饲养区域所用通风设备、加湿设备、照明设备、纯水机设备(MF-RO-100型)、消毒灭菌设备(XGI.D型脉动真空灭菌器)，以及对动物所需的房间温度、饲料来源和饲料营养成分，在整个实验期间都是相同的(不同之处在于:SPF级屏障环境组实行的是透明盒内的开放式饲养，而IVC笼盒组是在琥珀色聚亚苯基砜(polyhenylsulone)材质的IVC盒内密封式饲养，投料、换水、换垫料等操作在SW-CJ医用型洁净工作台上完成)，工作人员又执行了比较严格的管理制度和无菌化操作规程，以更有效地控制IVC笼盒内微生物的污染，更好地保持IVC笼盒内的清洁环境，IVC笼盒内的小鼠生长也更应该体现出优势。但是，由表1可知，无论从产仔数、离乳数还是乳鼠成活率方面，SPF屏障环境组与IVC笼盒组小鼠有显著差异(P＜0.01);由表2可知，虽然3组小鼠均于28日龄和56日龄时增长最快，在14日龄内体重比较差异无统计学意义(P＞0.05)，但随生长发育时间的延长KM小鼠体重不断增加，从第21日龄起，三组体重增长的差异有统计学意义(P＜0.01)。而且在饲养过程中，IVC笼盒2组母鼠食仔现象较为严重，部分仔鼠出现生长缓慢、被毛粗乱、身体廋弱等体征，这与国内有关报道［4］有不一致之处，分析原因和处理措施如下，供动物实验人员借鉴参考。

3.1 光照不足

虽然在环境质量检测时工作照度和动物照度是合格的，但在实际工作中还要具体对待。首先，动物照度与IVC笼盒所用材料及颜色有关。不同材质的笼盒会随着高压消毒次数的增多而其透明度会不断减弱，从而影响笼盒内动物的照度，笼盒自身材质的颜色也会在一定程度上影响光线的穿透性。其次，动物照度与IVC笼盒在笼架上的摆放密度和摆放结构有关，目前国产IVC笼具都是多排多列、垂直上下结构的，排放密度又较大，这使得IVC笼架顶层的笼盒接受光线较好，而底层笼盒的大部分面积则处于光线阴影之中。再次，动物照度与IVC笼架的停放位置与动物照明灯源的安置角度有关，如果安置不当，既使光线再强也可能会造成笼架底层笼盒的动物照度不足。最后，IVC笼盒盒盖上的实验标签、生命窗不透明窗盖，以及笼盒中饮水瓶放置位置、网盖上饲料存放的多少等因素，也都会或多或少的影响到动物光照照度。因此，在设置动物光照照度时，不仅要考虑到国标GB14925-2001中工作照度、动物照度大小的要求，还要根据自己动物房内IVC动物笼架与灯源的安装位置、房顶高度等问题，充分考虑到笼盒的材质、颜色、透光度及在笼架中的位置角度与接受动物照度的关系。多排多列式结构模式的动物笼盒虽然美观、占空间小，但也会不同程度的影响到底层笼盒的动物照度，进而会影响到动物的繁育效果(对短期动物实验影响不大)。故而我们认为，如果把IVC笼架设计成“阶梯型”结构模式用来做动物繁育实验，效果定会得到改善。

3.2 噪声超标

引起噪声超标的缘由除了外界环境噪声外，还有其他一些因素，不能仅仅依赖于空机运转时的噪声测定结果。第一，IVC主机会随着运转时间的延续、损耗，其自身产生的噪声会不同程度的增大，这需要实验动物技术人员要勤于检修、维护。第二，IVC送回风管道内气流，会因送回风管道口的堵塞程度以及笼盒的“是否在架”状态而产生不同程度的噪声。第三，IVC笼架如果停放不当也会产生振动甚至是共鸣音。第四，饲喂动物及换笼盒时超净工作台产生的噪声也不可忽视。

3.3 无菌操作要求严格

IVC动物饲养笼具分为4部分:送风系统、排风系统、笼架、笼盒。虽然IVC笼盒是互相隔离的微环境，理论上说可以很好的解决传统屏障系统中实验动物之间交叉感染的问题，但是IVC每个笼盒使用的新风是同一房间的室内风，若在投料、换水、换垫料等打开盒盖的操作上不妥当就会削弱双保险作用。同时，IVC笼架笼盒结构中，沟、槽、孔、褶等死角多，不仅使工作人员劳动强度大，而且给洗刷、保洁、消毒带来很大困难;笼架管内、滤网、海绵垫等处也容易积淀粉尘，若消毒不彻底，容易滋生细菌，最终影响动物的生长发育，使IVC笼具的优势无法显现。因此，用IVC笼盒饲养动物，除了严格饲养无菌化操作规程外，还应严格消毒操作程序，多种消毒液轮换使用，采用擦洗消毒、浸泡消毒、喷雾消毒、高压消毒、熏蒸消毒等多种消毒方法。

3.4 气流速度、换气次数、氨浓度、压差梯度

对于IVC主机气流速度、换气次数、氨浓度、笼盒压差梯度等因素的调控，要想取得理想的调控效果，单凭实验动物饲养人员机械照搬标准操作程序(standard operation procedure，SOP)是不行的。虽然 IVC主机本身携带“开”“关”“大”“小”按钮，但因每台机器的性能不一，同样尺度的“开”或“关”，性能效果可能就不一样，所以还要借助于触、摸、看、听、嗅等自身感官经验来准确地掌握每台IVC笼架(主机)的使用性能。可是对于实验技术人员(如:毕业实习的研究生、本科生)，由于其对 IVC笼架知识了解甚少，加之IVC操作程序相对繁琐，要想在很短的时间内很好的掌控气流速度、换气次数、氨浓度、笼盒压差梯度等问题，可以说是件较困难的事。在实验过程中，如果换气频率过高、气流速度过大则可能造成小鼠尤其是刚出生裸体鼠的脱水、伤风等疾病，也容易使得笼盒内干燥，引发小鼠更高的攻击性［5］;如果换气频率过低、气流速度过小则会造成笼盒内湿度增加、氧气不足、氨浓度升高，这也不利于小鼠的健康。另外，IVC笼盒内送风口的终端过滤装置易于脱落或变形移动，造成送风平行直吹，进而会影响到送回风效果和动物质量标准。实验证明，小鼠更喜欢在气流速度小而流量大、换气频率低且氨浓度低、活动空间较大并且是屏幕扩散式缓慢送风模式的IVC笼具中生活［6－7］。目前，意大利 TECNIPLAST 公司生产的IVC独立通气动物笼盒系统设有专用电子检测系统，能通过电子显示屏直接显示笼盒换气次数等技术指标，便利了实验人员的操作。有鉴于此，我国IVC笼架的技术指标设计问题、系统检测仪器问题和操作调控问题，也急需要随着IVC产业的快速发展而进一步的精确化和科学化。

［1］ Clough G，Wallace J，Gamble MR，et al.A positive，individually ventilated caging system:a local barrier system to protect both animals and personnel［J］.Lab Animals，1995，29:139-151.

［2］ Renstr MA，Bjoring G，Hoglundl AU，et al.Evaluation of individually ventilated caging systems for labortory rodents:occupational aspects［J］.Lab Anim，2001，1:45-50.

［3］ Hoglundl AU，Renstr MA.Evaluation of individually ventilated cage systems for labortory rodents:cage enviroment and animal health aspects［J］.Lab Anim，2001，35(1):51-57.

［4］ 丁隽，姚一康，杨伟敏，等.独立通气笼盒与层流架中小鼠生长发育性能比较［J］.上海实验动物科学，2003，23(2):109-110.

［5］ 战大伟，江其辉，仇志华，等.独立通风笼IVC在实验动物学中的应用［J］.中国比较医学杂志，2006，16(10):633.

［6］ Bavmans V，Schlingman F，Vonck M，et al.Individually ventilated cages:beneficial for mice and men［J］?Lab Anim Sci，2002，41(1):13-19.

［7］ Krohn TC.Hansen Ak，Dragsted N.The impact of cage ventilation on rats housed in IVC systems［J］.Lab Anim，2003，37(2):86-92.