實驗動物環境及設施控製是實現實驗動物標準化的關鍵措施之一。實驗動物的標準化與環境條件關係非常密切，環境條件可影響甚至改變實驗動物的表現型和演出型。為了保證穩定的實驗動物質量和在不同地點、時間，不同的人員，按規範操作進行動物實驗時，均能獲得具有重複性與可靠性的動物實驗結果，很有必要了解環境因素對實驗動物的影響及實驗動物環境和設施控製內容。
第一節 環境因素對實驗動物和動物實驗的影響
一、實驗動物環境
（一）實驗動物環境的概念
實驗動物環境指將動物飼養在人為控製的有限空間，並按照人們的意誌進行生長、繁殖、實驗的一個人工的特定場所。飼養室或動物實驗室以外的周圍環境為外環境，以內的稱為內環境。內環境還涉及既互相聯係又相互影響，但又必須加以區別的2個層次。直接包圍動物體的飼養籠盒內的對實驗動物產生影響的各種物理、化學等因素稱之為小環境；放置動物籠架等的飼養間的各種物理、化學等因素稱之為大環境。從管理角度上講，主要考慮的是大環境的因素，但對動物的生理條件的影響，則必須考慮到小環境中的各種因素。
外環境的好壞，可直接影響到室內環境，外環境中的有害物質可通過空氣或其他方式進入室內，造成飼養室和動物實驗室的汙染。因此，實驗動物室應盡可能遠離各種汙染源，並盡可能創造良好的周圍環境。
（二）影響實驗動物的環境因素
影響實驗動物的環境因素是指影響動物個體發育、生長、反應和生理生化平衡的一切外界條件。根據這些外部條件的來源、性質，對實驗動物產生的影響可作如下分類。
1.氣候因素包括溫度、濕度、氣流、風速、換氣等。
2.物理化學因素包括粉塵、氣味、噪聲、照明等。
3.居住因素包括建築、籠具、墊料、給食器、給水器等。
4.生物因素同種動物因素：社會地位、勢力範圍、爭鬥、飼養密度等；異種動物因素：微生物、人及其他種動物等。
5.營養因素飼料營養和水。
以上各種因素中，飼料營養因素和微生物及寄生蟲因素對實驗動物的影響分別在實驗動物飼料與營養和微生物學及寄生蟲學控製章節中論述，因此，在此提及的環境因素，為除去營養因素和微生物及寄生蟲因素之外的其他因素。
（三）環境因素的重要性
實驗動物是在一定的條件下按照微生物學及寄生蟲學控製標準和遺傳學的要求，以及在特定的環境和營養狀態下，經過科學的保種、育種、繁殖和生產的動物。可以說沒有環境控製就沒有實驗動物。為了使實驗動物能夠正常生長、發育、繁殖和進行良好的實驗處理，正確認識環境因素對實驗動物的影響也就顯得十分重要。
動物性狀的表現決定於多種因素，主要是遺傳因素和環境因素的綜合結果。遺傳基因是決定生物性狀的物質基礎。但在個體發育中，基因作用的表現離不開環境的影響。動物的基因型受發育環境的影響而決定其表現型。表現型又受動物的生長環境影響而決定其演出型。發育環境（指受精、出生到離乳的這段時間）的改變可促使生物遺傳物質因環境情況不同反應不同，另有些基因對環境變化較為敏感或者受到限製。在十分特殊的情況下，例如，受到射線照射或藥物影響而導致基因發生變異。
動物有適應環境變化並做出反應的能力。這種適應可以是行為性的或是生理性的，例如，新陳代謝、體溫、活動能力、飼料消耗量、激素分泌量、睡眠方式、體重變化、形態、性成熟、繁殖、哺育和泌乳等方麵，所有這些行為和生理性的變化都會影響動物實驗的結果。各種動物對環境的適應能力並不相同。近交係動物和免疫缺陷動物由於失去了較廣泛的適應環境的能力，因此它們需要更為嚴格的環境條件。
但各種動物之間，對最適宜環境的要求是不完全一致的。甚至在各種動物，不同品係之間也有差異。如果沒有適宜的環境條件，動物的繁殖、生長發育、實驗結果均可能受到影響。但在一定的幅度內動物可自身調節，不會出現不良後果。
實驗動物環境因素比較複雜，各種因素都不是孤立的，而是相互聯係而產生影響的。環境因素具有“有利”和“有害”作用2個方麵，一方麵環境因素是實驗動物生存的必要條件，動物通過新陳代謝同周圍環境不斷地進行物質和能量的交換，同時動物經常接受外界環境刺激產生免疫反應增強體質，促進生長，實驗動物隻有在舒適的環境中才能正常生長、發育、繁殖和用於實驗；另一方麵環境因素也存在對動物機體有害的各種因素，動物處在有害因素作用下，雖然能產生保護性反應或一定適應來消除或減輕這些有害因素的作用，但“有害”情況超過一定水平，就會使動物機體不能忍受，而產生直接或間接危害，動物各種功能就會失調，引起各種疾病，甚至死亡。因此，實驗動物環境控製的原則是，充分利用和創造那些對實驗動物有利的因素，消除和防止那些有害因素以保證實驗動物的健康和達到實驗利用的目的。
（四）實驗動物環境控製的意義
1.通過實驗動物環境控製，可以控製實驗動物的演出型，保證實驗動物健康和質量標準化。
2.創造標準的動物實驗條件，保障實驗研究獲得正確的結果。
3.為從事實驗動物及動物實驗工作者提供適宜的條件，保障人們身體健康。
環境控製程度越高，在該環境中的實驗動物就越具有一致性，實驗結果才有良好的精確性、重複性和高度的可信性。如果環境條件控製不好，實驗結果就難以穩定一致，甚至導致錯誤結論。
二、環境因素對實驗動物和動物實驗的影響
（一）溫度
常用實驗動物包括多數的鳥類和哺乳類動物均是恒溫動物，在一定範圍內，具有保持體溫相對穩定適應環境的自身調節功能。但變化過大過急時，動物機體就不能適應，就會出現生殖、泌乳、機體抵抗力、生長、形態、新陳代謝和實驗反應等方麵的改變，影響實驗結果，甚至造成動物死亡。動物實驗時最適宜的環境溫度為21～27℃。
1.環境溫度可影響動物的生殖功能當環境溫度過低時，常導致哺乳類實驗動物性周期推遲，而溫度過高超過30℃時，雄性動物睾丸萎縮，產生精子能力下降；雌性動物性周期紊亂，泌乳能力下降或拒絕哺乳，妊娠率降低。高溫時還可使胎仔的初生體重下降，增重緩慢，生長發育受阻，離乳率和成活率降低。豚鼠對溫度的驟變最為敏感，高溫時孕鼠易死亡或流產。
2.環境溫度可影響動物機體的抵抗力如大鼠在31℃、雞在35℃的高溫環境下出現需氧菌群增加。將BALA/CA小鼠從22℃環境移到12℃或32℃，其白細胞數出現變化，B細胞和T細胞數亦出現明顯變化，而這些免疫功能異常與疾病的發生存在密切關係。因此，環境溫度過高或過低，都能導致機體抵抗力下降，使動物易於患病，影響實驗結果的正確性。
3.環境溫度可影響動物的髒器重量如小鼠在低溫環境條件下飼養，其心髒、肝髒和腎髒較大，而在高溫條件下則較小。
4.環境溫度可影響動物的新陳代謝在低溫環境條件下，許多動物的新陳代謝增加，攝食量也增加。如小鼠在低溫飼養時，攝食量可增加30%。但兩棲類、爬行類和地鼠在低溫條件下新陳代謝減慢，進入冬眠狀態。
5.環境溫度可影響動物的實驗反應性實驗動物在不同溫度處於不同狀態。有人觀察9～10周齡ICR小鼠在10～30℃氣溫環境下的生理反應，發現小鼠的呼吸數、發熱量隨著氣溫的升高而呈直線下降。說明溫度可左右生理實驗的結果。
不適宜的環境溫度可使實驗動物處於應激狀態，從而出現對化學物質的急性毒性反應改變。如由卵白蛋白引起變態反應所致小鼠的過敏性休克的死亡率，隨著溫度升高而增加；麻黃堿等3種藥物在不同溫度條件下測得的LD50有較大差別。致癌、致畸、致突變以及免疫實驗的結果也受環境溫度的影響。
關於溫度影響各種動物實驗結果的原因雖尚有許多不明之處，但一般認為，暴露在高溫或低溫環境下的動物，對其神經係統、內分泌係統以及各種酶活性的亢進或抑製等均有影響。
（二）濕度
1.濕度濕度是指大氣中的水分含量。按每立方米空氣中實際含水量表示時稱為絕對濕度。空氣中含水量占同等溫度下飽和含水量的百分比值稱為相對濕度。實際使用的都是相對濕度。在一定範圍內，溫度越高飽和含水量越多。
2.環境濕度對動物體熱的散發和調節具有顯著影響當環境溫度與動物體溫接近一致時，動物就隻能通過蒸發作用來放散體熱；而當環境大氣濕度達到飽和狀態時，動物體的蒸發過程就會停止，相應地也不能再放散體熱。高溫高濕的環境對動物的熱調節極為不利，容易引起動物體的代謝紊亂，抵抗力下降，發病率增加；相對濕度高，微生物易繁殖，飼料和墊料易黴變，動物易患呼吸係統疾病。相對濕度過低，會導致灰塵飛揚，大多數溫血動物的皮膚尤其是黏膜就會感到幹燥不適，相對濕度為20%而溫度為27℃時，大鼠易發生尾部環狀壞死，仔鼠發育不良，易出現哺乳母鼠咬仔現象。
國家標準規定相對濕度在40%～70%，但須按照該種動物的生理需要進行調整。
（三）換氣次數及氣流速度
1.換氣次數換氣次數對於供給動物新鮮空氣，除去室內的惡臭物質是很重要的，也與粉塵、空氣中的微生物、濕度有很大關係。從保持濕度、排淨臭氣和汙染粒子以及節省能量消耗等方麵考慮，一般以采用每小時換氣次數10～20次為宜。但實際使用時，仍需根據所收容的動物表現狀態，按實際情況進行調整。
2.氣流速度氣流速度有冷卻動物體表，促進散熱的作用。根據各種溫度、濕度、氣流速度組合的環境對體溫的影響實驗，溫度的影響最大，濕度的影響不能認為是單一因素，而是同溫度複合才產生差別的，氣流速度的影響是單一因素，在同溫度、濕度、複合的場合能表現出非常顯著的差別。
動物所處環境氣流速度的選擇，取決於其體重與體表麵積的比率。與人體相比，大多數實驗動物的比值較大，氣流對其體表溫度變化的影響也較大。對實驗動物的氣流速度在0.1～0.2cm/s範圍內較合適。在動物舍內，由於籠格、籠架、設備等的布局差別，氣流的分布很難保證均勻和恒定，相應地會影響濕度和溫度的分布。
（四）噪聲
1.噪聲的來源噪聲是影響實驗動物健康的重要環境因素。飼養室內的噪聲來源於：①外界傳入；②室內機器產生的，如空調、排風機都可產生噪聲；③動物自身產生的，如采食、走動、爭鬥、鳴叫等。動物的聽覺與人不同，能聽到較寬的音域，所以噪聲對動物的影響不容忽視。
2.噪聲對實驗動物繁育的影響有人用小鼠做試驗，一組動物在確認陰道栓後在普通環境飼養其產出率為100%，而且不發生咬仔現象。第三組動物在確認陰道栓後飼養普通環境，18天後移到噪聲為85dB的環境中，產出率仍達100%，但有2/3的母鼠咬殺仔鼠，這可能是因母鼠在授乳期受噪聲影響使行為改變所致。第二組動物確認陰道栓後就飼養在噪聲環境中，孕鼠產出率降低，1/3母鼠咬殺仔鼠。
分類產出率咬仔率陰道栓確認後飼養在普通環境下10/10（100%）0/10（0%）陰道栓確認當天飼養在噪聲環境下3/5（60%）1/3（33%）陰道栓確認18天後飼養在噪聲環境下6/6（100%）4/6（67%）
3.高強度噪聲的刺激可造成實驗動物生理功能的變化如對噪聲感受性強的DBA小鼠，在噪聲刺激後5min，其心跳次數、呼吸次數和血壓都有明顯升高。不同品係小鼠對噪聲作用敏感性不同。
國家標準要求噪聲應控製在60dB以下。
（五）照明
1.可見光線對動物機體的影響可見光線作用於動物機體，通過神經和體液的傳導和聯係，控製動物全身功能，使動物按自然界24h和四季的周期性變化，相應地在各部組織、器官及體溫、血糖、基礎代謝、內分泌水平、神經興奮性均表現出有節律的晝夜和季節性的周期活動。從而按動物的種類和品係的不同，在性別、年齡、生長、發育、行為、繁殖等各種生物學特性上，呈現種的變化。因此，在動物實驗中要考慮到光照和光周期的影響。
2.光照時間對動物生殖功能的重要影響光照周期可影響動物生殖腺的成熟和性周期的活動。不同種或不同品係的動物，對光照變化的敏感性都有很大的差別，並且各自的繁殖期限（季節）都具有明顯的規律。機體的基本生化和激素的節律直接或間接與每天的明暗周期同步，通過控製光照條件，可使生殖過程的季節性變化消失。在持續的黑暗條件下，大鼠的生殖生理就會受到抑製，卵巢和子宮重量降低。持續光照可過度興奮生殖係統，產生連續發情現象，大、小鼠出現永久性陰道角化，有多數濾泡達到排卵前期，黃體不能形成。光照還可影響雄性動物精子生成，長時間光照下雞性成熟年齡提早，產蛋多。
在實踐中，人工控製光照條件，能夠全麵控製和調節整個生殖過程，包括發情、排卵、交配、妊娠、分娩、泌乳和哺乳，從而改變生殖生理季節性變化的規律。在適度範圍控製光照時間，則能在不破壞動物生理功能的情況下，控製其生殖功能活動。例如，將光照時間自13h延長至18h，可使絕大多數雌性小鼠提早發情，延長光照時間也可加速大鼠的性成熟過程、延長發情期和縮短性靜止期，對家兔亦然，並且，如果在冬令期間，維持25℃的環境溫度和延長光照時間，就可使其繁殖能力變得旺盛。
3.光照強度對動物的影響大白鼠在540～980lx照度下65天，在2000lx照度下幾小時將出現角膜和視網膜病變。但有色大鼠不出現此現象。光照過強可導致雌性動物做窩性差，出現吃仔現象及哺育不良。突然的明暗變化可引起動物躁動不安。明暗的交替最好采用漸暗或漸明的方式。
4.光的波長對動物的影響日光中波長較短的紫外線（＜0.35μm），對環境和動物體表具有殺菌作用，並能使動物表層組織內蓄積的麥角固醇轉化為鈣化醇（維生素D），從而促進鈣質的代謝和吸收，防止佝僂病的發生。小鼠的自我行為在藍、綠、白色光下最低，而在紅色與黑暗中最大。Saltarell等將ICR小鼠放在各種燈光（全波長、冷白色、藍色、粉紅色、紫黑色）的照明下飼養30天，雄性動物在藍色和冷白色光照下體重最小。雌性大鼠在藍光下陰道開口比紅光下早3天，卵巢和子宮的重量也大，但泌乳能力紅光組最強。
國家標準規定，實驗動物晝夜明暗交替時間為12：12h或10：14h。小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠照度為15～20lx，犬、猴、貓、兔、小型豬照度為100～200lx，工作照度為150～300lx。
（六）空氣中的微生物、粉塵和有害氣體
飼養室空氣中漂浮著顆粒物和有害氣體，微生物多附著在顆粒物上，它們對動物機體可造成不同程度的危害，也可能幹擾動物實驗。實驗動物室內空氣除受附近地區大氣汙染的影響外，實驗動物本身也產生許多汙染物，動物的糞尿及墊料如不及時清除和更換，將發黴分解產生惡臭味。
1.有害氣體動物室中的主要有害氣體有氨氣、甲基硫醇、硫化氫、硫化甲基、甲基丁烷、三甲胺、苯乙烯、乙醛和硫化二甲基8種。以前3種為主，氨是一種刺激性氣體，對呼吸道、眼、咽部黏膜均有刺激，國家標準要求其濃度應小於14mg/m3.當動物飼養室溫度上升，收容動物密度增加、通風條件不良（換氣次數太少），排泄物、墊料未及時清除和更換，都可以使飼養室氨濃度急劇升高。另外，氨作為一種刺激性氣體，當其濃度增高時，可刺激動物眼結膜、鼻腔黏膜和呼吸道黏膜而引起流淚、咳嗽，嚴重者甚至產生急性水腫而致動物死亡。長期處於高濃度氨的作用下，實驗動物上呼吸道黏膜可出現慢性炎症，易合並細菌、支原體感染。甲基硫醇和硫化氫，在犬、猴和貓的飼養室都能檢測到。
2.粉塵動物飼養室空氣中粉塵的來源主要有2個途徑，其一為室外空氣未經過濾處理直接進入；其二是動物體表被毛、皮屑、飼料和墊料等材料的碎屑往往可以被氣流攜帶而在空氣中懸浮形成粉塵顆粒物。我們把空氣浮遊微粒的總稱叫氣溶膠，可引起人和動物的變態反應。顆粒物除本身對動物產生不良影響外，還可成為微生物的載體，可把各種微生物粒子包括飼料、墊料中帶入的粉蟎、真菌孢子、各種細菌及其芽胞和病毒帶入飼養室。因此，飼養清潔級以上實驗動物的設施，進入飼養環境的空氣必須經過有效地過濾，去除顆粒物使空氣達到一定的潔淨度。一般要求飼養無特定病原體動物（SPF）的飼養環境空氣潔淨度要達到萬級。空氣中微生物的數量與動物飼養密度、籠具構造、墊料使用情況及室內溫濕度、換氣次數有關。通過測定細菌和真菌來反映微生物學的潔淨度。
（七）居住因素
1.籠具實驗動物中的多數動物采用籠養方式，犬、豬等也有用圈養的。籠架方式有多種，大、小鼠一般采用有鋪墊物的籠盒，家兔等多采用水衝式的籠架，進行微生物控製的則采用隔離器或層流櫃及安有過濾帽的籠盒。籠架具的材料和結構不同，其微環境也不同，對動物實驗結果的影響也有一定的差異。
2.墊料墊料的使用是為了動物繁殖和保溫、安樂及保持盒內的清潔。一般使用小刨花或玉米芯粉碎物等。沒有滅菌的墊料有可能被寄生蟲、真菌、細菌所汙染，對動物造成有害影響。墊料的質地，如杉對小鼠、大鼠的肝髒微粒體酶的變化有影響。因此，要重視墊料的選材和消毒、滅菌處理。
3.給食器和給水器大、小鼠用的固體飼料給食器用掛籃型或將籠蓋做成凹陷作為給食器用；豚鼠、兔、猴的給食器為箱鬥型；犬、貓的給食器為皿形或球形，以不被糞屎汙染為好。此外，實驗用粉未飼料給食器以能防止動物扒出飼料或能收集測定散落飼料量的為好。
給水器，一般采用飲水瓶和自動飲水器，部分動物采用飲水器皿、瓶等。使用飲水器要經常檢查是否堵塞或外漏水，飲水瓶要經常清洗消毒。