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無菌飼料小知識
發布時間：
2019-12-06 13:03
來源：
在生物醫學研究中，無菌(germ free，GF)動物具有十分廣泛的應用，包括免疫學、微生物學、老年醫學、藥理學、照射病學等許多領域。鑒于GF動物的特殊價值，利用GF動物發表 SCI 論文近年來在國內外快速增加( 以無菌小鼠為例，見圖 1)[1]。
圖 1 無菌小鼠應用發表 SCI 論文快速增加
GF動物主要通過無菌剖宮產手術或無菌胚胎移植進行無菌化而獲得，并且利用無菌飼養方法維持于無菌隔離器中[2]。由于 GF動物體內外不攜帶任何生物體，由此可排除生物對于實驗結果的干擾，從而明顯提高實驗的敏感性、重復性，并有利于探究生命活動基本規律。目前GF動物的應用研究大體形成了四種通用模式( 如圖2所示) [1, 3]，各種研究模式可交叉綜合應用于研究中，為綜合研究菌群在疾病發生發展中的作用提供了技術途徑及研究模式。
圖2無菌動物應用研究的四種通用模式
能否飼養出質量合格的GF動物的關鍵是有無適合GF動物生長發育的營養配方飼料。鑒于GF動物的生長環境為無菌環境， GF動物的飼料也需要做無菌化處理。目前應用于飼料行業的主流滅菌方法為高壓滅菌和輻照滅菌，但兩者對飼料的營養成分均有一定的影響。有研究報道121 ℃ 60分鐘左右滅菌后可達無菌要求，精氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、酪氨酸損失在25%以下，維生素A、B1、B2、B6損失較多，一般成分和無機鹽無明顯變化，室溫下隔離器內最高保存10天 [4];飼料經50 KGy60CO-γ射線輻照滅菌后可達無菌要求，飼料粗蛋白、蛋氨酸明顯減少，維生素A、E、B1、B6少量減少，其它營養成分無明顯變化[5]，密封可保存12個月，且GF動物飼料輻照殺菌的最低有效劑量為25KGy，最高耐受劑量為 50 KGy[6]。
當然GF動物飼料除了保證無菌外也應結合GF動物特點關注無菌動物的營養需要，但目前國內外并沒有關于無菌動物飼料營養的有關標準。早期有研究指出GF小鼠的采食量比普通小鼠采食量大，但其糞中排泄的營養物質也較普通小鼠多[7]。后續也有研究表明，GF動物的能量需求同普通動物一致，但是其代謝率比普通動物低20%-30%[8]。也有人指出，利用普通小鼠2/3的賴氨酸添加水平飼料飼喂GF小鼠能夠得到最大生長速率[9]。
由于GF動物的腸道內沒有微生物，其自身無法合成 B 族維生素及維生素 K[10]，所以GF動物的飼料中應尤其關注維生素的添加水平。李文霞等人[11]利用輻照后的AIN-93G飼料飼喂GF昆明小鼠導致小鼠體型瘦弱，出現明顯的脊柱凸起，毛發粘染臟亂;而在AIN-93G飼料基礎上提高維生素水平，經高劑量輻照后(50KGy)飼喂GF昆明小鼠發現生長繁殖情況均正常，表明額外添加維生素能夠滿足繁殖階段GF小鼠的身體需求。
截止至今，關于GF動物的營養需要研究并不多，多數研究距今比較久遠且結論不一，基于GF動物培育及營養需求研究現狀，我們需要進行更多的研究來確定一個GF動物的營養標準。
參考文獻
1. 曾本華，魏泓, 建立我國規模化無菌動物高效研究應用體系 ， 中國實驗動物學報 2017. 25(6): p. 648-653.
2. Jose′ Inzunza, T.M., Mona Fartoo , Elisabeth Norin Germfree status of mice obtained by embryo transfer in an isolator environment. 2005. 39(4): p. 421-427.
3. 魏泓, 曾本華, 無菌動物與微生態學專題教學改革實踐. 中國微生態學雜志, (3).
4. 岳秉飛, 飼料滅菌研究概況. 飼料工業, (04): p. 35-36.
5. 張采, (60)~Co輻照飼料的試驗研究 J 上海實驗動物科學. (04): p. 48-51.
6. 朱佳廷, 飼料輻照殺菌技術規范的研究. 江蘇農業科學, (04): p. 103-106.
7. Coates, M.E., H.A. Gordon, B.S. Wostmann, The germ-free animal in research. 1968.
8. Sewell, D.L., et al., Oxidative energy metabolism in germ-free and conventional rat liver mitochondria. 1975. 228(2): p. 526-9.
9. ?těpánková, R.J.F.M., Rearing germfree rats and rabbits. 1979. 24(1): p. 11-15.
10. Wostmann, B.S., THE GERMFREE ANIMAL IN NUTRITIONAL STUDIES. 1981. 1(1): p. 257-279.
11. 李文霞, 無菌小鼠營養配方的初步研究. 第三軍醫大學.
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