无菌鼠模型制作方法与评价*

李建香 王君君 黄天马 张子健 过伟峰

(1.南京中医药大学附属南京中医院，南京 210022)(2. 南京中医药大学，南京 210023)

随着微生态学的发展，无菌动物开始广泛应用于生物学、医学和药学领域。制作公认的无菌动物模型是进行各项研究的基础。无菌动物特别是无菌大鼠、小鼠的成功培育技术成为研究微生物与人类生命现象(健康、疾病)关系的关键技术[1-2]。由于无菌动物具有早期生长缓慢、性成熟晚、产仔量少且成活率高、寿命较长、免疫系统发育不良、消化功能差和抗辐射能力强等特点，其在微生物寄生虫学、免疫代谢学、营养学、老年学、肿瘤学、消化学、神经精神学、放射医学、毒理和药理学等研究中发挥举足轻重的作用[3-5]。

严格的无菌动物指在动物体宿主内外任何部位及生活环境中均检测不出任何细菌、病毒、真菌及寄生虫的动物。广义的无菌动物还包括清除肠道中大部分菌群的动物，又称为伪无菌动物。目前制作无菌鼠的方法主要有：剖腹取胎无菌饲养法制作无菌(germ-free, GF)鼠模型，抗生素鸡尾酒法制作伪无菌(pseudo germ-free, PGF)鼠模型。本文对无菌鼠模型制作方法进行归纳总结与评价，以期为科学研究和推广应用提供参考。

1 剖腹取胎无菌饲养法制作无菌鼠模型

通常认为哺乳动物在母体子宫内处于相对无菌状态。对无特定病原体(specific pathogen free, SPF)大鼠、小鼠进行剖腹取胎净化，采用无菌饲养方法培育于无菌隔离器，经人工饲育建立无菌鼠群[6-11]。

1.1 判断孕鼠分娩日期

母鼠达到体成熟进行交配，通过阴道栓判断母鼠受孕成功，根据经验或者以提前交配的同种鼠的孕产期为依据，推断受孕母鼠的分娩日期。一般于见栓后20.5 d进行剖宫取胎手术，剖得仔鼠成活率最高[12]。

1.2 进行剖宫取胎手术

器材及物品进行消毒与灭菌，通过颈椎脱臼法处死母鼠，充分消毒，按照无菌原则行剖腹产术。为避免污染仔鼠，在切取子宫前结扎两侧输卵管及宫颈底部，完整分离子宫，避免损伤子宫囊。

1.3 隔离器中剖取仔鼠

将子宫囊充分消毒，转移至无菌隔离器内。所有物品彻底灭菌并检测合格后转入隔离器，进行无菌操作，剪开子宫壁，分离胎盘，剪断脐带，取出仔鼠，及时擦拭清理仔鼠口鼻异物，刺激仔鼠促其自主呼吸。

1.4 无菌环境饲养仔鼠

剖得仔鼠后采取人工灌胃哺乳法或者无菌代乳鼠喂养，按无菌操作程序进行样品接种前制备和接种。在无菌隔离器中给予仔鼠无菌饲料、水、垫料等。

1.5 培育监测无菌鼠群

仔鼠生产和产后接触的均为无菌环境，但母鼠体内的微生物可能通过胎盘传播给仔鼠，因此不建议将第一代仔鼠用于无菌实验。待此无菌新生鼠成年后，在无菌环境内繁殖后代，建立无菌鼠群用于科学研究。饲养仔鼠过程中，每1～2周收集1 次粪便和垫料，监测微生物变化，以实时检测是否受到污染。

2 抗生素鸡尾酒法制作伪无菌鼠模型

给予SPF级大鼠、小鼠抗生素混合物可清除90%肠道微生物，但其体质量形态、生理功能、对全身系统的影响无显著变化[13-15]。抗生素鸡尾酒法只是清除肠道大部分微生物，对口腔、皮肤、呼吸系统等微生物无影响，因此称为伪无菌动物。通过抗生素鸡尾酒法获得伪无菌鼠模型，是研究肠道菌群与宿主关系、肠道菌群与疾病关系的理想模型。

2.1 选择抗生素混合物

抗生素的抗菌谱和使用剂量不同，对肠道菌群的作用也不相同。制作伪无菌鼠模型应选择广谱抗生素联合使用，以尽可能最大程度的清除大部分肠道微生物。目前常用的抗生素组合和剂量如下：链霉素(100 mg/kg)和新霉素(100 mg/kg)组合[16-21]，链霉素(200 mg/kg)、新霉素(200 mg/kg)和杆菌肽(200 mg/kg)[22-24]组合，新霉素(100 mg/kg)、万古霉素(50 mg/kg)和两性霉素-B(1 mg/kg)[25]组合，头孢曲松钠(350 mg/kg)和庆大霉素(126 mg/kg)[26]组合，氨苄西林(1 g/L)、新霉素(1 g/L)和甲硝唑(0.5 g/L)[27]组合，头孢羟氨苄(100 mg/kg)、土霉素(300 mg/kg)、红霉素(300 mg/kg)[28]组合等。

2.2 合理饲养SPF级鼠

以无菌饲料和纯净水饲养SPF级大鼠、小鼠，紫外线每日消毒饲养环境和垫料。注意抗生素混合物给药途径和持续时间，一般采用灌胃喂养，每日1次或2次，也可让大鼠、小鼠自由饮用含抗生素的纯净水。根据实验要求确定抗生素混合物喂养持续时间，少则3 d[28]，多则2周[25]，一般为5～7 d[1-2,26]。抗生素混合物应每日配制，防止药效流失，影响造模成功率。

2.3 监测鼠群肠道菌群

抗生素鸡尾酒法制作伪无菌鼠模型的方法受到外界环境因素影响较多，因此检测肠道菌群尤其重要。定期收集新鲜粪便样本，采用聚合酶链式反应(PCR)、荧光定量PCR技术、基因芯片技术或高通量测序等技术[29]实时监测、快速精确的进行肠道菌群检测，以确定伪无菌鼠是否造模成功。

3 制作方法评价与展望

无菌鼠模型制作技术可以推动微生态学的发展，促进疾病和微生物关系的研究深入发展。由于无菌鼠不携带任何生物体，基本排除生物因素对科学研究的干扰，可以明显提高实验的敏感性、重复性，有利于探究生命活动基本规律。随着国内微生物研究的发展，无菌鼠是未来必不可少的动物模型之一。

无菌鼠适用于各种微生物学研究，尤其是研究药物代谢、微生物寄生虫、消化系统疾病、肿瘤的理想模型；按照严格的制作方法，制备成功率较高；在此基础上植入某种特定微生物，可以建立悉生动物模型。但实际应用中尚存在以下问题：目前国内具有无菌鼠制备资质的研究所或企业相对较少，制备周期长，制备效率低；无菌鼠制备和饲养成本较高，导致价格昂贵，无法满足实验的大量需求；无菌鼠需饲养于无菌隔离器中，要求具备无菌环境，导致供应与应用分离，一定程度限制其推广，难以充分满足研究需求。

伪无菌鼠在实验研究中可以部分代替无菌鼠，广泛应用于肠道微生物的研究；采用抗生素鸡尾酒法制备，制备周期短，制备效率高，价格便宜，制作简便，对制备和饲养环境要求相对较低，可以满足实验的大量需求。但抗生素鸡尾酒法制作模型也存在一些问题：目前主要适用于肠道微生物的研究，无法进行皮肤菌群、口腔菌群、泌尿道菌群、生殖道菌群等研究；无法替代无菌鼠模型移植一种或多种菌种建立悉生动物模型；业内尚未形成统一的伪无菌鼠造模成功评价标准；制备成功率相对较低，需进行公认的检测后才能确定是否造模成功。

在应用方面，根据实际情况不论是采用无菌动物，伪无菌鼠或者悉生动物模型，希望能够推动制备供应平台与应用研究平台分离，促成整体研究应用模型，构建无菌动物规模化高效研究应用体系[30-31]。