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二、实验动物病原微生物感染对生物医学研究的干扰作用
    来源:辈宠网

实验动物常呈群体饲养,且有各自不同易感病原,因此极易造成疾病的爆发流行,从而对实验研究产生严重干扰。造成实验动物传染病流行的病原多种多样。有的可引起动物发病,表现临床症状和病理改变,甚至发生死亡,使实验中断,造成人力、物力和时间的极大浪费。有的在动物体内呈隐性感染,常不引起死亡,但可影响动物自身的稳定性和反应性,如改变机体的免疫功能,改变肿瘤的形成或与其他病原微生物起协同、激发或拮抗作用,使实验结果受到干扰,以至导致错误的结论。有的病原宿主广泛,属人畜共患病原,可同时引起人和动物的疾病,更具有危险性。因此,从事生物医学和军事医学研究必须使用合格的实验动物,有关的科研人员也应了解这些病原微生物感染对动物机体免疫系统、酶系统、生殖繁殖、致病作用等的影响,只有这样才能得出科学的研究结果。

(一)实验动物病毒感染

1.鼠痘病毒(小鼠脱脚病)

鼠痘病毒是危害实验小鼠最为严重的病毒之一。感染鼠痘病毒的急性病例,小鼠突然死亡,实验中断,造成人力、物力和财力的极大浪费。慢性型病例,出现全身症状,使科研结果混乱,且污染环境,使病毒广泛传播,严重影响科研工作。隐性感染小鼠,无临床症状,许多因素如实验性结核、X线、各种化学毒素、组织移植、肿瘤和运输等,都可激活鼠痘病毒而使鼠痘流行。大剂量的内毒素或切除脾脏,可改变吞噬细胞的反应,降低吞噬细胞的功能,而增加机体对鼠痘病毒的易感性。

我国曾多次发生鼠痘病毒对实验研究产生干扰的事件。1960年山东省某单位在分离麻疹病毒时,其中混入了鼠痘病毒;1963年某单位在进行乙脑死毒疫苗的安全性试验时受到鼠痘病毒干扰;1978年,云南省分离获得的28株疑为乙脑病毒的材料,经检定其中21株为鼠痘病毒。近年来,随着实验动物等级标准的提高,鼠痘已在全国范围内得到控制,但在个别单位仍有散发流行和隐性感染,应进一步采取措施,彻底根除。

2.仙台病毒

仙台病毒是大、小鼠群中常见的病毒之一,急性感染多见于断乳小鼠,多数情况下呈隐性感染,在饲养条件恶化,气温骤变或并发呼吸道细菌感染时,常见急性暴发,造成呼吸道疾病的流行。仙台病毒隐性感染会给实验研究带来严重干扰。

(1)干扰免疫系统,可严重影响体液和细胞介导的免疫应答。例如:抑制大鼠淋巴细胞对绵羊红细胞的抗体应答;减弱淋巴细胞对植物血凝素和刀豆素的促有丝分裂应答;对小鼠免疫系统可产生长期的影响,包括自发性免疫疾病,发病率明显增高;抑制吞噬能力及在细胞内杀灭、降解被吞噬细菌的能力;对移植免疫学产生影响,可加速同种异系,甚至同系小鼠之间皮肤移植的排斥。

(2)干扰致瘤作用研究,仙台病毒感染后遗留的组织学改变酷似浸润性肺癌,易被误诊,对实验性化学致瘤作用具有较强的影响,能抑制氨基甲酸乙酯诱发肺腺瘤;已感染仙台病毒的DBA/2小鼠,小鼠白血病病毒不能在其脾内复制,故动物也不发生白血病。

(3)影响鼠类生殖繁育,妊娠母鼠感染仙台病毒会严重影响胎儿的发育,增加新生乳鼠的死亡率。妊娠4~5d的大鼠感染后,会造成胚胎的吸收;妊娠11~12d的大鼠感染后,会造成妊娠期延长,并使产后24h内新生乳鼠死亡率升高。

仙台病毒对着床前的受精卵及早期的胚胎具有亲嗜性,造成胚胎死亡。

3.小鼠肝炎病毒

(1)引起小鼠致死性肝炎、脑炎和肠炎,常在鼠群中呈潜伏性感染而无明显的临床症状。但与某些微生物发生混合感染时,或在实验条件的刺激下常会暴发疾病。

(2)改变机体的各种免疫应答参数。例如:急性感染时,可增加或抑制小鼠的抗体应答反应;慢性感染时,可显著降低小鼠血清免疫球蛋白水平;影响巨细胞的数目,吞噬活性和杀伤肿瘤细胞活性;诱生干扰素;增强自然杀伤T细胞活性。

(3)使许多酶系统发生改变,增高某些肝酶活性,降低另一些肝酶活性。

(4)裸鼠感染可严重影响肿瘤免疫学的研究。

4.呼肠病毒3型

(1)小鼠感染表现肝炎、脑炎、胰腺炎等症状,使实验研究中断,造成人力、物力的极大浪费。

(2)使小鼠体内胰淀粉酶、脂肪酶活性降低,胰蛋白酶活性升高。

(3)破坏胰岛的β细胞,造成胰岛素分泌减少,产生类似糖尿病的代谢和病理改变。

(4)在宿主对环境致癌物的应答中也有重要作用,可起免疫刺激作用。

5.乳酸脱氢酶病毒

小鼠感染通常不引起临床症状,但可污染生物材料和移植肿瘤,影响机体的免疫功能,对研究结果产生干扰。

(1)影响免疫系统,可使无菌小鼠的脾脏和淋巴结生发中心显著增生及循环免疫球蛋白水平升高;抑制细胞免疫应答;增强对多种常见抗原的抗体应答;刺激干扰素产生和激活杀伤性T细胞活性;在网状内皮细胞系统的细胞中迅速增殖,抑制网状细胞的功能;延缓同种异体移植的排斥,抑制移植物对宿主的反应。

(2)影响肿瘤研究,急性感染小鼠较易形成肿瘤,而慢性感染则抑制或延缓肿瘤的形成;促进小鼠肉瘤病毒诱发的肿瘤的发生和发展;抑制小鼠乳腺瘤病毒诱发乳腺肿瘤的作用。

(3)影响酶系统,小鼠感染后,其中一些血清酶升高5~10倍,另一些升高2~4倍,还有一些不受其感染的影响。

6.小鼠巨细胞病毒

(1)抑制抗体形成,在感染的急性期,抗体应答能力显著抑制。

(2)脾细胞对非特异性促有丝分裂素的反应能力下降,其特点为:发生在病毒复制的高峰之前;先于感染的临床症状和病理改变;不是由于淋巴细胞的破坏所致;与脾脏的病变无关;一般可在数日内恢复正常。

(3)抑制同种异体的移植排斥反应,包括跨越弱的H-Y组织相容性屏障和强的H-2组织相容性屏障,使移植皮片的存活期延长,但随着感染小鼠的恢复,皮片最终仍将被排斥。

(4)抑制干扰素产生。

(5)抑制杀伤性T细胞的功能。

7.淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒

(1)人类感染可引起流感样症状或脑膜炎。

(2)影响机体免疫系统,其在B和T淋巴细胞和巨噬细胞中大量复制,从而抑制体液免疫和细胞免疫应答。

(3)影响肿瘤学研究,常可污染移植肿瘤;促进移植肿瘤在体内的生长。

(4)影响代谢研究,在某些品系小鼠胰β细胞内长期存在,产生类似于2型糖尿病的代谢和病理变化。

8.啮齿类动物细小病毒

啮齿类动物细小病毒包括小鼠细小病毒和大鼠细小病毒,其中包括许多毒株。这些病毒已被认为是迄今所知的唯一抗癌谱广、具有高度抗癌特异性的微生物。实验研究已发现其对肝癌、胃癌、肉瘤等多种肿瘤均有明显杀伤作用。当前欧、美各国正集中力量深入研究细小病毒的抗癌机制,为肿瘤的防治开辟新途径。所以实验动物如感染有此类病毒,将会给肿瘤的研究造成严重的干扰。

啮齿类动物的病毒对生物材料、细胞系以及可移植的肿瘤的污染,已是一个不容忽视的问题。美国国立癌症研究所1982年报道,该所保存的细胞系中有353株白血病病毒已被污染,其中192株被乳酸脱氢酶病毒污染,124株被小鼠细小病毒污染。同时又有67株可移植的肿瘤也已被病毒污染,其中乳酸脱氢酶病毒污染者占32/67,被多瘤病毒污染者占7/67。总的污染率占所保存总数的69%,损失惨重。

9.大鼠冠状病毒和涎泪腺炎病毒

该病毒主要引起呼吸道病变,可增加呼吸道条件性致病菌的敏感性,干扰吸入毒理学研究。眼部病变可使眼科学研究受到影响。

10.犬细小病毒感染

犬细小病毒感染,可引起犬大批发病和死亡,造成实验中断。所致出血性肠炎和非化脓性心肌炎严重影响实验进行。肠炎型病犬血液中白细胞总数和淋巴细胞总数均有改变,严重干扰血液学指标的观察。因胃肠道粘膜受损,蛋白质缺失,造成低蛋白症,尤其是低白蛋白症。心肌炎型病犬表现天冬氨酸转氨酶(AST)、乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸酐磷酸酶(CPK)活性增高。另外,犬感染细小病毒后还会抑制机体的免疫功能,使犬对其他病毒疫苗免疫产生耐受性。

11.传染性犬肝炎病毒

犬感染该病毒可使犬发病和死亡,造成实验中断。混淆犬病毒性肝炎和中毒性肝炎肝损伤的系统标志,改变机体的酶系统和免疫反应性,影响实验研究的正常进行。疾病早期,肾和肝损伤导致蛋白质和胆红素尿。肝实质广泛损伤时,丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、乳酸脱氢酶(LDH)等血清酶活性增高。发病早期白细胞减少。病毒感染期间可见弥漫性血管内凝血,血小板数量明显减少,凝血酶原时间(PT)、凝血酶时间(TT)和激活凝血激酶时间(APTT)延长。因子Ⅷ活性降低,纤维蛋白原降解产物增加。上述参数的改变严重干扰实验结果。

12.猴D型逆转录病毒和猴免疫缺陷病毒

这类病毒感染导致猴获得性免疫缺陷综合征,即艾滋病。猴表现发热、贫血、下痢、低蛋白症,淋巴细胞、中性粒细胞、血小板减少,全身淋巴结肿大,体液和细胞免疫功能低下,不适于任何实验研究。近年来主要用作人艾滋病的动物模型。

(二)实验动物细菌感染

实验动物感染不同种类细菌所致疾病的临床表现和病理变化特征性不强,多数表现精神抑郁、食欲不振、被毛粗乱、体重下降、行动呆滞等全身性症状。一种病理改变可由多种细菌引起,如毛状梭菌(泰泽菌)、鼠棒杆菌、沙门菌均可引起肝灶性坏死;侵肺巴斯德菌、肺炎链球菌、肺炎支原体(霉形体)等均可引起肺部疾患。因此实验动物细菌感染对实验动物和动物实验的影响也具有一定的共性,归纳起来包括以下几个方面。

1.人畜共患病原菌和动物致病菌

这类细菌中,有的如沙门菌、志贺菌、布氏杆菌、结核分枝杆菌等,不仅可引起实验动物的严重疾病,也是人类的重要致病菌,应坚决予以排除,以确保饲养人员、兽医技术人员和动物实验人员的健康和安全。有的如鼠棒杆菌、毛状梭菌、鼠肺炎支原体等,可引起实验动物的严重疾病,使实验研究中断,造成人力、物力和财力的巨大浪费。

不同品种、品系、性别和年龄的动物对不同细菌的易感性有所不同:如灵长类动物对志贺菌、结核分枝杆菌敏感;ICR小鼠对鼠肺炎支原体的易感性高于其他品系的小鼠;幼龄动物对各种致病菌的易感性高于成年动物。了解这些差异有助于实验动物饲养和动物实验过程中减少发病的机会,避免对实验研究的干扰。

2.条件性致病菌

由于饲养条件的改善和管理水平的提高,有些细菌如金黄色葡萄球菌等,一般不引起动物自然发病。当动物在某些诱因的作用下,机体抵抗力下降,导致疾病发生,甚至流行。如免疫抑制剂的使用、射线照射、营养失调、潮湿、拥挤、氨浓度过高、动物实验处理或给药等一切能使动物处于应激状态的因素均可成为发病诱因。目前在我国实验动物群中,人畜共患病原菌已基本得到控制,条件性致病菌对动物的影响较为严重。这些细菌不仅影响动物生产,更重要的是干扰动物实验的结果。

当动物群遭受致病菌侵袭后,有的动物耐过感染而成为长期带菌者,这些动物一方面不断地向外部环境排菌,成为危险的传染源;另一方面,在动物实验过程中,由于受试验因素的刺激而发病,可使实验期间的动物发生不规律死亡,导致实验失败。

3.正常菌群的细菌

微生态学研究表明,许多正常菌群成员在受到内外环境的变化而发生菌群失调时,可发生数量的变化和位置的改变,由非致病菌转变成为致病菌。实验证明,在无菌动物体内植入某些正常菌,可明显改变动物的生理功能和免疫学参数。因此,各种细菌即使是正常菌,在动物体内的存在都会影响其生理参数和血液生化指标的变化等,这些变化又将对动物实验结果产生不同程度的干扰和影响。

4.病原真菌

病原真菌大多为人畜共患病原,其病原性比其他微生物弱,一般为慢性过程,多呈散发性,病理变化缺少特征性,多以慢性增生性炎症为主。机体免疫功能正常不易发生真菌感染,而免疫功能低下,特别是细胞免疫功能低下时,常发生真菌感染。

由于真菌孢子容易飞扬,因此,实验动物患有真菌病,不仅影响科学实验的准确性,而且容易污染环境,威胁动物群体以及饲养人员和实验人员的健康。一旦发现实验动物被真菌感染,应立即将该饲养单元所有动物一并处死、焚烧,防止隐性感染动物可能造成的对其他动物、饲养人员、实验人员及环境的污染。动物房舍、笼具和周围环境需用甲醛高锰酸钾加热熏蒸消毒。饲养人员和实验人员在与可疑感染真菌的实验动物接触时,应穿戴工作衣帽、口罩和手套,以防感染。

(三)实验动物寄生虫感染

实验动物感染寄生虫后不仅虫体对动物机体造成一定的损害,而且动物机体也对虫体产生反应,使动物机体的生理、生化及免疫学指标发生改变,从而影响实验结果。具体表现在以下几个方面。

1.掠夺宿主的营养

寄生虫在动物体内生长、发育、繁殖都需宿主提供蛋白质、矿物质、维生素等必要的营养。由于寄生虫种类、数量、寄生部位的不同,对动物的影响也有所不同。如蛔虫在动物小肠内寄生,以半消化物质为食,掠夺宿主大量营养并致使动物出现体重下降、精神不振、消瘦、发育缓慢等一系列营养不良症状。螨、虱等体外寄生虫从动物皮下组织中吸血,钩虫则有不断移位吸血的习惯,久而久之均可造成动物慢性贫血。

2.体外寄生虫对动物的骚扰

螨、虱等在吸血时,能分泌有毒素的唾液,刺激宿主的神经末梢,产生痒感,使动物骚动不安,影响采食和休息,最终动物消瘦,发育不良,降低对其他疾病的抵抗力。

3.对宿主机体产生机械性损伤

寄生虫虫体移行过程中可对组织、脏器造成损伤。如犬恶丝虫感染期幼虫,在钻入动物皮肤过程中可引起过敏性皮炎,移行至肺部能引起肺炎。泡翼线虫虫体牢固地附着于胃粘膜上采食血液。有时虫体移位可留下许多小的水肿性创伤,可持续出血。蛔虫有游走窜扰习性,特别是当宿主发热、妊娠、饥饿和饲料成分改变等因素激发下,其活动更为频繁,造成机械性损伤。蛔虫幼虫在宿主体内移行时,损伤肠壁、肺毛细血管和肺泡壁,引起肠炎和肺炎。在肠道中虫体有时可与肠内粘液混合形成栓塞堵塞肠道,引起肠道梗阻,严重时造成肠破裂。

4.对宿主产生毒性作用

寄生虫分泌物、排泄物对宿主都有一定的毒性作用。膜壳绦虫分泌的毒素可导致宿主肠粘膜发生局灶性充血和出血,甚至造成溃疡坏死。溶组织阿米巴侵入肠粘膜和肝脏时分泌的蛋白溶解酶,可使所在组织细胞大量破坏。肝片吸虫虫体进入胆管后,由于虫体及有毒代谢产物的作用,会致使胆管发炎,胆管上皮增生和胆管纤维变性,逐渐引起胆管堵塞,肝脏萎缩硬化。棘球蚴的囊液破裂后可使宿主产生强烈的过敏反应,使之产生呼吸困难,体温升高,腹泻等症状。

5.对宿主生理、生化和免疫系统的影响

主要表现为宿主免疫系统对虫体的识别及清除作用包括细胞免疫和体液免疫,降低宿主对外界的抵抗力。宿主的许多免疫因子,如IgG、IgM、补体、T淋巴细胞等均可影响肺孢子虫感染的临床表现。上述任一免疫因子的缺损均可导致临床型疾病。小鼠感染六鞭虫对可溶性和颗粒性抗原的反应性降低,不宜用作免疫学研究。另外,寄生虫感染常可使血液中嗜酸性粒细胞数量增多,干扰血液学指标的观察。

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