目前的科學發展水平尚不能完全脫離實驗動物進行生命科學研究,尤其是涉及生物安全方面的實驗研究。在動物實驗中,對實驗室的不科學管理可導致病原微生物的傳播,污染室內環境,如果實驗室人員防護或操作不當,就會接觸到污染物而被感染。實驗動物研究機構要不斷完善檢疫制度,制訂詳細的管理措施,將實驗和特殊微生物操作、安全性設備及單位規定的生物安全制度相結合。
一、實驗動物的環保管理
1.廢氣的環保管理
(1)動物室設置獨立的空調系統或除臭設備,利用氣壓差控制廢氣排放。
(2)對嚙齒類動物,需要降低飼養密度,增加換氣次數,使用具有輔助換氣功能的隔離飼養盒(如IVC等)。
(3)對大中型動物,需要增加清洗排泄物次數。
2.污水的環保管理
(1)一般清洗動物設施的污水可排入一般廢水處理系統。
(2)感染性微生物動物實驗所產生的污水,可能威脅人體健康及環境衛生,需經化學處理(例如次氯酸鈉)或加熱高壓蒸氣滅菌,才能排放。
3.墊料的環保管理
(1)一般廢棄墊料,多以掩埋方式處理,也可焚燒。
(2)感染性物質污染墊料,經滅菌后再以焚燒或掩埋方式處理。事先需以印有“生物危害標志”的塑料袋密封,貯存于特定場所,當日高壓滅菌后送出。
(3)具放射性物質墊料,以印有“放射性物質標志”的塑膠袋包裝,貯存于特定容器與場所,再由專門人員收集處理。
4.動物尸體環保管理
(1)使用專門盛放容器,冷藏防止腐敗。
(2)無毒害的動物尸體,可直接按生物垃圾處理或焚化。
(3)感染性動物尸體,經密封包裝后,高溫高壓滅菌,再貯存或焚化,冷凍尸體要解凍后再焚化。
(4)具有放射性物質的動物尸體,經特殊包裝后,以烘箱60~70℃將尸體烘干,再按照廢棄放射性材料處理。
(5)動物解剖室需設置負壓解剖臺,排氣需經過濾處理以去除微生物等。
5.病原微生物環保管理
(1)隔離動物房排放的空氣,需經過空氣過濾裝置。
(2)避免人為因素造成病原微生物外流。
6.工作人員健康評估
(1)工作人員定期注射破傷風等疫苗。
(2)動物來源要明確,提供商要提供檢疫狀況。
(3)注意防止病原微生物感染。
(4)不同實驗動物可以產生不同的人畜共患病。
(5)血清操作應在BSL-2或BSL-2以上實驗室進行。
7.放射性物質安全管理 動物實驗中因為使用儀器所產生α、β、γ、中子或X線等放射線照射動物,可使實驗人員及動物飼養管理技術員,可能暴露于上述放射線。另外,放射性同位素動物實驗也是放射線來源之一。這些放射性儀器及放射性物質的使用,須依有關規定、使用辦法及規范來執行。使用隔絕板以減少放射線物質暴露、監測工作人員暴露劑量。正確處置放射線廢棄物,對工作人員進行安全培訓。
8.動物房內致敏原 動物房內有很多致敏原,如動物皮屑、毛發、有過敏體質的人不適合在動物房內工作。動物的皮屑又叫表皮致敏原,吸入后能引起I型變態反應,動物房管理員或動物實驗者還應注意對小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、貓和猴等動物過敏。
二、常見人畜共患病病原及防護
1.漢坦病毒(hantavirus) 經呼吸道吸入嚙齒類動物的分泌物(如尿糞等含漢坦病毒的體液)飛沫而感染。臨床以發熱、出血和腎損害為主要臨床表現的人畜共患病。野外主要感染黑線姬鼠和褐家鼠,實驗動物主要感染大鼠。大鼠感染后無癥狀,不死亡,但多數動物可發生毒血癥。可終生排毒,污染環境,從而危及動物飼養管理和動物實驗人員的健康。要采取有效的滅鼠措施,加強飼養管理和定期檢測,一旦發現問題立即采取措施。脂質溶劑如酒精及一般的清潔劑或漂白水便可將漢坦病毒消滅。避免漢坦病毒傳播的最重要方法便是小心的以清潔劑或漂白水將已死的小鼠或小鼠存在的區域擦拭。操作可疑血清時需在BSL-2或以上安全等級實驗室進行。1994年4月的統計報告指出有17個國家發生68例,病死率達60%。日本有100多人被實驗室大鼠傳染漢坦病毒。
2.淋巴細胞脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV) 野生小鼠、實驗鼠、豚鼠為重要感染源。病毒有可能出現在血液,腦脊髓液,尿液,鼻咽分泌物,糞便和被感染的天然宿主及人體標本中。人類在1~3周的潛伏期后會有類似流行性感冒一樣的癥狀,如發熱、肌肉疼痛、頭痛和身體不適。實驗動物一般需進行以下措施防范:新進動物隔離及定期檢疫;免疫熒光法與ELISA為最常用的檢測方式;檢測前加熱可疑血清樣品56℃ 30min可有效滅活病毒;若發生動物群體感染,需清除整個群體;LCMV可以經胎盤感染,所以不可使用剖宮凈化術。
3.弓形蟲 弓形蟲病是由弓形蟲引起的,能夠在人與動物之間傳播的人畜共患病。小鼠、大鼠、地鼠、豚鼠、犬和猴為中間宿主,貓為終末宿主。自然感染的大鼠、小鼠和地鼠基本不呈現臨床癥狀。但組織切片上可見灶性腦炎。豚鼠主要表現肝、脾大,幼齡鼠可出現角弓反張,排糞、排尿紊亂。貓急性發病時出現體溫升高、嗜睡、呼吸困難,有時出現嘔吐和腹瀉。犬發病癥狀類似貓,有時還出現運動失調。猴出現腦炎時表現轉圈、抱頭,共濟失調以及驚厥。預防要加強飼養管理,防止貓類對飼料、飲水的污染。淘汰動物應進行焚燒處理,嚴防被貓吞食。
4.沙門菌 對實驗動物威脅較大的是鼠傷寒和大腸桿菌。在動物中可交叉感染,或同時感染兩種沙門菌。實驗動物的沙門菌病主要發生于小鼠和豚鼠,是由鼠傷寒沙門菌和腸炎沙門菌引起的以腸炎、敗血癥為特征的一種傳染病,該菌經消化道或結膜感染。幼齡動物較成年動物更為敏感。野鼠是本病的主要傳染源。加強飼養管理,防止野鼠進入動物室。對發病動物應立即淘汰,以免引起人員感染。
5.狂犬病毒 狂犬病又稱恐水癥,是由狂犬病病毒感染引起的以極度興奮、狂躁不安、流涎、攻擊人獸為特征的一種高度接觸性人畜共患病。病毒通過患病犬或帶毒犬的咬傷而傳給正常動物或人,也可通過消化道和呼吸道及損傷皮膚、黏膜感染。對實驗犬要定期接種疫苗。人被犬或其他動物咬傷后也應立即接種疫苗。發現病犬應立即處死,并向有關防疫部門報告。
6.布魯軒菌 布魯桿菌病是由布魯桿菌感染引起的一種以生殖系統侵害為特征的人畜共患病。主要表現為睪丸炎、附睪炎、淋巴結炎、關節炎、流產和不育等特征。
7.鉤端螺旋體 鉤端螺旋體病是由鉤端螺旋體感染引起的一種重要而復雜的人畜共患病和自然疫源性傳染病。在世界各地流行,熱帶、亞熱帶地區多發,我國南方部分地區較為嚴重。一般常用消毒劑的常用濃度均易將其消滅。鉤端螺旋體的動物宿主非常廣泛,幾乎所有溫血動物都可感染,其中嚙齒類是最重要的貯存宿主。鼠類帶菌時間長達1~2年,甚至終生。主要通過皮膚、黏膜和消化道感染,也可通過交配、人工授精和在菌血癥期間通過吸血昆蟲如蜱、蛇、蠅等傳播。預防主要是對動物房舍進行經常性消毒,防止飲水、飼料污染,動物運輸時減少損傷。
8.志賀菌 志賀菌病是由志賀菌引起人和實驗動物腸道感染的一種疾病。人和猴以細菌性痢疾為主要癥狀。該細菌有A、B、C、D四個群45個血清型,對人和實驗動物均有致病性,主要在人類和靈長類動物間傳播,蒼蠅和蟑螂是重要的傳染媒介。
9.猴B病毒 B病毒又稱皰疹病毒,猴是B病毒的自然宿主,感染率可達10%~60%。多數情況下呈良性經過,僅在口腔黏膜出現皰疹和潰瘍,之后病毒可長期潛伏在呼吸道和(或)泌尿生殖器官附近的神經節。人類感染主要表現腦脊髓炎癥狀,多數患者發生死亡。飼養猴類要以自繁為主,定期檢疫,淘汰抗體陽性猴,建立無B病毒猴群。對野外捕獲的猴,應嚴格隔離檢疫,確認無B病毒后方可用于實驗。
10.結核桿菌 結核病是由分枝桿菌屬結核桿菌引起的,以動物多種組織器官中形成結節性肉芽腫和干酪樣壞死為特征的一種人畜共患病。結核患者和患病動物是本病的傳染源,尤其是開放性結核患者。主要通過空氣傳播,也可通過患病動物排出的糞尿等排泄物污染飼料和飲水而感染其他動物。對引進的動物實行嚴格的檢疫,防止結核桿菌傳入猴群。對確診結核病的猴應立即處死,并對飼養環境以及用具進行徹底消毒,以防感染其他動物和人。
三、物理性、化學性、實驗相關危害
1.物理性危害
(1)動物咬傷、抓傷:從事動物飼養與使用動物做實驗,捉拿動物難免會有被咬傷事件的發生,不論傷度輕重多少,必須做到下列事項:①建立報告制度,發生事故后及時向領導報告;②接受適當治療與防治,嚴重者送醫院治療;③必備急救衛生箱:箱內裝有緊急救護所需要的基本物品,如棉花、紗布、膠布、消毒水、清潔劑、70%酒精、碘酒、過氧化氫溶液、抗生素等;④向有關醫師與獸醫師尋求協助;⑤嚴重受傷時需接受破傷風預防注射。
(2)針刺傷:動物實驗中尖銳物品,如針頭、刀具、碎玻璃等引起。針刺傷是常見的實驗室感染因素,使用尖銳物品時要格外小心,針頭不要重新插入針套,碎玻璃等不要用手直接接觸處理。尖銳廢棄物應放入特定防穿刺的垃圾袋(箱)。
(3)易燃物:實驗室使用天然氣等。易燃物區域禁止有明火,如吸煙等。
(4)高壓氣瓶:高壓氣瓶在高溫密閉環境下容易爆炸,注意防火防爆。
(5)其他事宜。
2.化學性危害
(1)麻醉與安樂死藥物。
(2)消毒藥、殺蟲藥、清潔劑。
(3)防腐劑:如40%中性甲醛溶液等。
(4)實驗藥物、致癌物、致畸胎藥等。
3.操作實驗動物麻醉與安樂死藥劑時人員安全
(1)操作實驗動物麻醉或安樂死時,應同時顧及人員安全、健康及情緒影響。
(2)動物手術室應設有抽氣設備。
(3)使用吸入性麻醉或安樂死術藥劑,應注意是否對人員健康與安全造成傷害。例如,使用二氧化碳,對人員影響小、不燃及不具爆炸性。氟烷,安氟醚,異氟胺安定等麻醉氣體,宜注意對人體健康的傷害(肝毒性)。
(4)使用乙醚麻醉某些動物(如大鼠),不推薦作為安樂死藥劑,其為易燃性,有爆炸性最好不要使用。
4.意外處理與人員安全
(1)意外事件災害,意外事件包括化學品漏出,停電、漏電、斷水,煤氣溢氣、通風不良,以及人員意外傷害如觸電,蒸氣、清潔劑和化學藥品的燙傷或被動物咬傷等。
(2)天然災害,天然災害有火災、水災、臺風與地震。
(3)建立實驗室危機緊急通報系統。
(4)建立并嚴格執行標準操作程序(SOP)。
從事實驗動物生產者(飼養管理、運送人員)與使用者(研究人員),對于實驗動物相關法規、環保管理、人畜共患病、麻醉與安樂死操作的衛生與安全、放射性物質及感染性物質動物實驗的安全等,必須有一個整體的學習認知,并確實執行標準操作程序(SOP),以維護環保、職業健康與安全及公共衛生。
四、安全教育與個人防護
1.安全教育 做好實驗室人員的安全教育,是防止安全問題的重要措施。教育的內容可根據實驗室人員素質及設施設備條件而定,并由實驗室主任或高級技師負責培訓。實驗室的安全教育通常包括下述內容。
(1)實驗室安全問題出現的原因、途徑及方式。
(2)意外事故,注入、溢出等可能引起的感染,及應采取的預防措施。
(3)氣溶膠污染空氣引起的感染,并說明氣溶膠產生的原理和物理性質,以及減少氣溶膠發生的操作方法。
(4)處理感染性生物樣本的原則及方法。
(5)實驗室廢物的危害及其處理方法。
(6)實驗動物的接種、管理及尸體處理原則。
(7)實驗室的合理設計。
(8)實驗室事故的應急措施。
(9)有害化學試劑的貯存及應用。
(10)放射性物質的危害及使用原則。
(11)防火措施。
(12)防護服、護目鏡、面罩等用品的使用方法及原則。
(13)生物安全柜的使用范圍及方法。
(14)壓力滅菌器、干燥箱的應用及滅菌效果監測。
(15)離心機的使用方法及事故處理。
(16)實驗室的空氣消毒方法及其效果監測。
(17)化學消毒劑的性質及其應用范圍。
(18)其他保證安全的項目。
2.安全措施 在檢測感染性標本時必須戴手套,以保護人體不受感染,手套大小必須合適。工作程序可能是復雜的,在短時間內從操作儀器、書寫報告到打電話,工作人員必須想到全體人員,注意保持全體預防原則。完成感染性工作后要脫手套、洗手,手套不可重復利用或沖洗,必須消毒處理。如果感染動物血液或液體可能漏濺到黏膜時,必須戴口罩、眼鏡或面罩。在化學物泄漏事故中,無論是否接觸眼鏡,都應注意對眼睛的保護。戴眼鏡人員應注意在工作區避免接觸眼鏡的所有操作。
生物安全實驗室工作人員必須穿戴個人防護服(工作服、實驗衣)。防護服內不可放食品及個人用品,若接觸傳染病原體、感染動物、感染性標本、特種化學品等必須穿隔離衣、戴口罩。接觸感染性標本時,應使用一次性手套。實驗衣保護人體,屬于污染物品,離開工作區以前必須脫去實驗衣。
3.動物感染實驗操作規范(animal biosafety level 1~4, ABSL-1 ~4)
(1)ABSL-1實驗室一般標準操作程序
1)設立門禁限定工作人員進出并遵守生物安全手冊。
2)工作前后注意洗手。
3)工作區域禁止飲食。
4)穿戴個人防護設備,禁止穿戴到非工作區域。
5)注意對樣本去污及高壓滅菌。
6)動物房間門需向內開并且能自動關閉。
7)注意對蟲害、野生動物的防治。
(2)ABSL-2實驗室要求:除滿足一級要求以外,還應滿足以下要求
1)人員接受處理病原訓練。
2)進出實驗室需管制。
3)受污尖銳物品需特別處理。
4)操作過程需有防護柜或生物安全柜。
5)動物房外張貼生物安全警告標志。
6)人員定期接種疫苗及收集血清樣品監測。
7)任何程序或政策改變時需增加額外訓練。
8)空氣不能循環至其他動物房。
9)動物房要配有去污滅菌鍋。
(3)ABSL-3實驗室要求:除滿足二級要求以外,還應滿足以下要求
1)所有操作程序都必須在生物安全柜或其他防護裝置下執行。
2)動物籠在清洗前須滅菌處理。
3)所有廢棄物丟棄前必須高壓滅菌處理。
4)穿戴防護服。
5)要有鞋套或消毒池。
6)動物籠具有過濾網。
7)雙門走道或氣室。
8)自動式洗手臺或腳控制。
9)動物房門自動關閉且密封。
10)非再循環空調系統。
(4)ABSL-4實驗室要求:除滿足三級要求以外,還應滿足以下要求
1)完全隔離的建筑物。
2)滅菌后拋棄式動物籠。
3)嚴格門禁制度。
4)工作人員只能由更衣室及淋浴室進出并穿著類似太空裝的安全防護服。
5)所有實驗衣物須高壓滅菌處理。
6)雙門滅菌鍋煙熏室或氣室。
7)門窗防震碎且密封。
8)專用的非再循環空調系統,廢氣需經HEPA過濾及去污或燒毀處理。
五、實驗室污染事故及處理原則
實驗室內由于工作人員不慎,或技術不熟練而發生的一些污染事故,必須及時采取應急措施,以免病原微生物蔓延而造成傳染病流行。
1.培養物滲漏或容器破損的處理 盛有感染性標本的容器滲漏,或濺落在工作臺上,或污染地面時,應以0.5%次氯酸鈉或過氧乙酸浸泡的布覆蓋至少1h,再用擦布擦去滲漏物,并將擦布放在污染物容器內壓力滅菌。如果手和腳被微生物污染,可用碘附洗滌消毒;受污染的工作服應立即更換。
如果發生大量烈性傳染病的致病菌污染,除采取以上應急措施外,必須立即封閉現場,并報主管防疫部門,請專職防疫人員參加研討和采取相應的處理方法。若發生盛有培養物的器皿破碎,要用消毒液浸泡的布覆蓋,至少半小時后才能將破碎物和用過的布放在容器中高壓消毒。然后,用消毒液浸泡的布擦洗污染的臺面或地面,擦布使用后也必須壓力消毒。做上述處理者要戴手套。
2.事故性刺傷、劃傷或擦傷的處理 經常使用注射器做實驗動物接種等操作,可能無意中刺傷皮膚,造成有感染性液體的事故性注入。尤其對于毒性較強的病原菌,如SARS- CoV、AIV、炭疽桿菌、鼠疫耶爾森菌和乙型肝炎病毒等,可引起嚴重的實驗室感染。一旦發生這樣的意外,必須立即報告有關部門,分解不同病原體采取相應的應急措施,包括預防接種和抗生素治療等。類似的事故必須予以較詳細的登記。
其他事故,如被刀剪或破碎玻璃等劃傷或刺傷時,均應先清洗傷口,并給予必要的預防注射和相應的抗生素治療。
3.誤服微生物懸液的處理 因實驗操作或使用口吸吸管而誤服微生物懸液并引起感染者曾有過許多報道,對于誤服者必須立即用含漱、洗胃和催吐等方式處理,嚴重者應送往急救室,根據攝入的病原體,采取必要的預防及治療措施,并做好事故登記。若懸液濺入眼內,應先以生理鹽水沖洗,然后每隔1h以抗生素眼藥水滴眼,再根據具體情況,決定有無必要做針對性的預防注射或給予丙種球蛋白。
4.裝有病原體離心管破碎后的處理
(1)如果離心沉淀過程中發現離心破碎,應立即停機,并于30min后打開。假如停機后發現離心管破碎,要重新蓋好蓋子,30min后打開。
(2)戴上厚橡皮手套,必要時外面再套上一層塑料手套,用鑷子撿出離心碎片。
(3)全部碎管和套管等應放入無腐蝕性的消毒液中浸泡24h或采用壓力滅菌。
(4)離心機轉筒應采用無腐蝕性的消毒液擦拭干凈,擦布也需經壓力滅菌。
5.氣溶膠污染室內空氣的處理 實驗室內因操作不慎,含有感染性液體大量噴出而形
成氣溶膠并污染室內空氣時,室內所有人員應馬上撤離污染區域,并應報告主管部門。至少在1h內任何人員均不能進入污染區。待氣溶膠排出和較重的感染性微粒沉淀下來,即1h后再在安全員的監督下進行消毒。遭到氣溶膠感染的人員應做相應的預防注射和抗生素等治療。
六、工作人員的健康管理
對實驗室的工作人員要有詳細的病史記錄,包括所有職業病、外傷和一般疾病的記錄,并定期進行健康檢查,做各種預防接種和結核菌素試驗等。對從事麻疹、風疹、鼠疫和狂犬病病原體處理的實驗室人員均需做相應的預防接種。孕婦不適宜在病毒室工作,因為懷孕期間較易感染某些病毒性疾病,且易造成流產。孕婦同樣也不適宜在大劑量放射性實驗室工作,否則容易發生流產、死胎或胎兒畸形。必須牢記,預防接種不能取代合格的微生物實驗操作和安全防護措施;一旦發生感染,應首先考慮其是否為實驗室感染。
七、災害等危機管理
實驗動物設施主要分為生產設施和實驗設施。不同的實驗動物設施可能發生的危機不同,處理危機的方式也不同。
1.實驗動物設施可能發生的危機
(1)意外事件:意外事件包括化學品泄漏、有害氣體泄漏,斷水、斷電、漏電、通風不良以及人員意外傷害,如觸電、高溫蒸氣燙傷、消毒劑和化學藥品的燒傷或被動物咬傷和抓傷等。
(2)天然災害:天然災害有火災、水災、臺風與地震等。
(3)人為災害:工作人員的疏忽而造成人為的災害。
如遇到緊急事件,原則上可處理的應立即當場處理。無法處理時,立刻與主管人員聯絡,并迅速向有關單位通報或請求救援。
2.建立危機通知系統
(1)建立各級負責人或主管人員聯絡系統:包括緊急聯絡電話,尤其是節假日的值班人員,應特別留意。
(2)準備上級單位和相關機關單位的聯系方式:包括消防隊,水、電、燃氣公司,醫院(120)與派出所電話(1 10)。
3.意外災害危機處理
(1)化學品泄漏:每個單位都使用不少種類的化學藥品,如清潔劑、消毒劑、滅菌劑,用于洗滌飼養盒、籠架具和地板等。各實驗室所使用的試劑、溶劑、酸堿劑,有的易燃、有的有腐蝕性,有蒸發性,如發生大量漏出,可導致意外傷害。各單位應該準備與自己內部所用化學品相關的處理物品與工具,包括大塊棉紙抹布、海綿、肥皂水,洗滌沖刷中性水等。
(2)動物咬傷:從事動物飼養與使用動物做實驗,捉拿動物難免會被咬傷,不論傷勢輕重,必須做到下列事項:①向主管人員報告;②接受適當治療與防治,嚴重者送往醫院;③準備急救衛生箱,箱內裝有急救所需要的基本物品,如棉花、紗布、膠布、消毒水、清潔劑、70%酒精、碘酒、過氧化氫溶液和抗生素等;④向有關醫生與獸醫報告。
(3)蒸氣鍋、高壓滅菌鍋、天然氣管爆炸:這方面的災害發生可能為意外事件,也可能與地震天然災害同時發生。
(4)意外斷電:在電力供應異常時應請電工人員或電力公司處理。每單位應都裝備有緊急備用發電系統,如短期停電,緊急發電系統可暫時應付停電影響。如緊急備用發電系統無法立即啟動,或為長時間停電,飼養管理人員應迅速離開動物房隔離區。
(5)斷水:斷水時,使用備用水,并立即通知自來水公司專職人員進行維修。平時做好維護和定時更換特殊過濾裝置,并定期檢驗水質,以確保水質安全。
(6)空調故障:通風不良主要是空調系統當機或運轉異常所造成。一般通風不良,會增加微生物在空氣中傳播。嚴重時,會導致動物缺氧死亡。平常要定期更換空氣濾網,飼養人員可以用紙條在門口檢查空氣對流情況。空調專職人員為全天候輪班制監控作業。如發現通風不良現象,盡快聯絡電工或空調專職人員處理。