《实验动物科学》 > 第六章　无菌动物、悉生动物和无特定病原体动物的特点及应用

第二节　悉生动物

 

一、悉生动物的概念

悉生动物（Gnotobiotic　Animals）也称已知菌动物或已知菌丛动物（Anima　with　Known　Bacterial　Flora），是指用与无菌动物相同的方法取得饲养（剖腹取胎，在隔离器内饲养）、但明确的物体内所给予的已知微生物的动物，即凡含有已知的单菌（Monoxenie）、双菌（Dixenie）、三菌（Trixenie）或多菌（Polyxenie）的动物。一般是将1～3种已知的微生物人工接种于无菌动物体内定居，无菌动物接种一种已各菌就是单菌动物，以此类推。由于此种动物和无菌动物一样是放在无菌隔离器内饲养的，因此选用此种动物作实验准确性是很高的，可排除动物体内带有的各种不明确的微生物对实验结果的干扰，常用于研究微生物和宿主动物之间的关系，并可按研究目的来选择某种微生物。

悉生动物是使特定的微生物定居于无菌动物的动物，可以说是一种动物与微生物的复合体，也饲养于隔离器中，饲养方法与无菌动物相同。由于这种动物是有菌的，所以隔离器内也有这种微生物的存在。

 

二、悉生动物的发展

随着科学的发展，向实验动物提出了更高的要求，就是如何消除实验动物自身疾病对实验结果的干扰，实验证明：除了剖腹产所获得的仔畜，饲养在严格的无菌隔离屏障内，没有另外的办法可以消除实验动物本身所带的传染性疾患，从而使无菌隔离技术的应用，从研究微生物与宿主之间的相互依存关系。推广到高质量实验动物的生产。

悉生动物大规模地生产和广泛应用于医学研究的各个领域，取得了普通动物实验所无法发现的丰硕成果，这就丰富了无菌动物的研究内容。现在已把无菌动物、单菌动物、双菌动物、多菌动物和特殊病原体动物总称为悉生动物。近二十年来是无菌动物研究的飞跃发展阶段，形成了跨越生物学、医学、兽医学的新兴学科一悉生生物学（Gnotobiology），它是以无菌隔离技术提供的各种动物为实验对象，研究实验动物本身以及各种动物特别是动物与微生物之间相互依存和制约关系。

悉动物的发展历史与无菌动物发展一样，是随着无菌动物的发展而发展的。无菌动物发展的要事年表列于表6-3。

悉生动物学的发展，大大促进了生物医学研究的发展。国际悉生生物学讨论会已召开过七次，1981年6月29日至7月3日，在日本东京召开了第七次国际悉生生物学讨论会，我国第一次派出了由中国医学科学院人中组成的代表团出席了会议。标志着我国悉生生物学的兴起和发展。

 

三、悉生动物在生物医学研究中的应用

悉生动物已在生物医学的各个领域中得到了应用，取得了丰硕的成果。科研工作者可根据实验研究的需要，将无菌动物所培育的仔鼠于其断奶前后，有目的地喂给单一的或多种的细菌，再来观察这些细菌对机体的作用。

悉生动物应用在许多微生物学研究上是一个突出的例子。只有选用悉生动物，才有可能了解到单一微生物和抗体之间的关系。多种微生物存在于同一机体内，可以观察微生物与微生物之间及机体之间相互关系和菌群失调的现象。当对某种悉生物施于物理、化学等其它致病因子时则可观察机体、微生物、致病因子三方面相互作用关系。

表6-3　无菌动物发展的要事年表

年	学者姓名	项目
1895	Schottellius	倡议应用豚鼠培育无菌动物，但未获成功。
1895	Nuital,Thierfelder	以无菌牛奶喝养经剖腹产获得的豚鼠仔畜成活达10天。
1895	Kijanizin	试图在无菌代谢笼内养育无菌兔，未成功。
1899	Schottellius	将鸡在无菌条件下养活17天。
1902	Schottellius	又将无菌鸡养活到30天。
1908	Cohendy	育成无菌鸡，且生长情况良好。
1912	Kuster	育成无菌鸡。
1913	Kuster	在柏林大学养育了1只无菌羊。
1914	Cohendy,Wallman	把无菌豚鼠养活到29天。
1922	Cohendy,Wallman	使用无菌豚鼠做感染病毒的短期试验。
1922	Baeot,Harden	发现无菌蝇蛆必须饲喂B族维生素才正常生长。
1928	Glimstedt	在瑞共Lund大学开始做无菌动物研究。
1928	Reyniers	在美国圣母大学创造了不锈钢制无菌隔离器。
1929	Matsumura	在日本千叶大学开始无菌动物研究。
1930	Reyniers	在美国Notre　Dame大学作无菌动物研究。
1932	Glimstedt	发表关于无菌豚鼠工作的初步报告。
1932	Reyniers	获得无菌豚鼠。
1933	Glimstedt	无菌豚鼠能生存5-30天。
1942	Reyniers	无菌猴的试验报告。
1943	Reyniers　Trexler	获得无菌大鼠、兔、小鼠和鸡。
1943	Reyniers	制成新型不锈钢大型无菌隔离器。
1946	Glimstedt	获得无菌狗。
1948	Reyniers,Guistafsson	无菌大白鼠繁殖群培育成功。
1957	Trexler和Reyniers	试制成塑料薄膜无菌隔离器养育无菌动物。
1959	Pleasant	育成了小鼠、家兔、豚鼠、鸡、猫、羊、狗等无菌动物。
1960	Whitenair等	在美国Michigan大学兽医学院，使用塑料隔离器开始研究养育无菌猪和绵羊。
1969	Bleby	育成无菌猫

悉生动物可以弥补无菌动物的某些缺点。无菌动物抵抗力很弱，饲养管理的难度大。使无菌动物感染某种细菌后（即成为悉生动物）其抵抗力明显增强。所感染的微生物寄生虫的种类可以根据实验目的需要而定，因此适宜作某些特定的实验，如在免疫学实验中，无菌动物不能发生迟发性过敏反应，而敏感一种大肠菌的悉生动物就可以发生了。

医学研究中使用悉生动物的优点见表6-4

由于悉生动物有上述优点，所以成功为当前医学研究中大力提倡使用的实验动物。开斯（R·Kissig）比较了使用各种动物的实验结果，提出了在医学研究中选择实验动物的原则，可拱我们的研究工作中参考（见表6-5）。

悉生动物现在已成为医学生物学发展的基础。一些科学技术发达的国家一般都已成立了悉生动物学会，这是一个实验动物和实验动物技术在医学生物各学科中应用的协会。1979年在日本东京召开的第17次年会上报告的论文有：人和动物的骨髓移植；人类和实验动物肿瘤及其治疗；免疫学；病毒学和肿瘤疾病；营养、代谢和生理学；菌丛和宿主抗力；悉生动物技术；外科病人感染控制等十个方面。

表6-4　无菌动物、无特殊病原体动物和普通动物特点比较

实验项目	无菌动物	无特殊病原体动物	普通动物
传染病	无	无	有或可能有
寄生虫	无	无	有或可能有
实验结果	明确	明确	有疑问
应用动物数	少数	少数	多（或大量）
统计价值	很好	可能好	不准确
长期实验	可能好	可能好	困难
自然死亡率	很少	少	高
长期实验存活率	约100%	约90%	约40%
实验的准确设计	可能	可能	不可能
实验结果的讨论价值	高	中	低

表6-5　医学科学各研究领域应用不同类型动物的选择（摘自R·Kissig）

研究领域	不同类型的实验动物
无菌动物	悉生和无特殊病原动物		无传染病和寄生虫动物		普通动物
短期实验	长期实验	短期实验	长期实验	短期实验	长期实验
老年学		+		+	-	-	×
微生物学	+	+	+	+	-	-	×
病毒学	+	+	-	-	-		×
肿瘤学	+	+	+	+	-	-	×
免疫学	+	+	-	-	-	-	×
药理学	+	+	+	+	+	+	×
生化学	+	+	+	+	+	-	×
生理学	+	+	+	+	+		×
营养生理学	+	+	+	+	-	-	×
遗传学		+		+	+
病理学	+	+	+	+	+
器官移植
实验外科学		+	+	+	+	-

注“+”可能或必须用；“-”不可能或适用；“×”不用或不能用。

 

四、悉生动物的饲养管理

悉生动物和无菌动物一样，均饲养在无菌隔离器中，饲养管理方法也与无菌动物相同。无菌动物由于肠道里没有细菌，所以不能在肠内合成机体所需要的某些维生素和氨基酸，而必须由日常的饲料中补给。无菌动物饲养管理困难，且生活能力较差。把对机体有益的若干种肠道细菌喂给无菌动物，使之在肠道内定居，这就成为悉生动物。它远较无菌动物的生活能力强。饲养管理也比较容易，在多种研究试验中，可以代替无菌动物。

人工感染用的肠道细菌各国使用的不尽一致，它也受营养条件的制约。如日本使用大肠埃希氏杆菌（Escherichia　Coli），表皮葡萄球菌（Stapbylococcus　Epidermides，粪链球菌（Streptococcus　Faecalis、脆弱似杆菌（Bacteroides　Fragilis和乳杆菌（Lactobacillus　sp.种。法国使用E.Coli　(、白色葡萄菌（Staphylococcus　Albus、粪链球菌、Sporulated　Anaerubes(Genus　Clostridium)和乳杆菌（五种。

悉生动物应定期作微生物检查，一方面检查是否被污染，另方面检查接种的微生物是否定居。对未能定居的菌株还应补充接种。

用缺乏叶酸的饲料饲养无菌大鼠，则出现叶酸缺乏症，但在悉生大鼠，则不出现症状。用缺乏维生素缺乏症状。试验证明，悉生小鼠的精子形成机能与通常动物无异，而无菌小鼠的形成能力较低。有的学者认为微生物菌丛是育成期雌性小鼠性机能正常发育的重要因素。很多试验证明，悉生动物生活能力比无菌动物要强，较易饲养。