SPF是英文Specific Pathogen Free的（de）首字母簡寫（xiě），即無特定病原體的意思，它是一個用來修飾動物微生（shēng）物質量狀態的詞匯，詳見本號前文《屏障不等於SPF》。如（rú）今，以小鼠為代表的（de）SPF動物已是國際公認的標準實驗動物，在我國（guó）其生產（chǎn）和使用量也正在不斷地增加，2019年（nián），我國實驗小鼠生產量就已（yǐ）超（chāo）過2400萬隻。國標GB14922.1-2001《實驗（yàn）動物 寄生蟲學等級及監測（cè）》和GB 14922.2-2011《實（shí）驗動（dòng）物 微生物學等（děng）級及監測》SPF小鼠排除列表中要求必須排除體表寄生蟲、蠕蟲等5類寄生蟲；沙門菌和綠膿（nóng）杆菌等8種細菌及以小鼠肝炎病毒和仙台病毒為代表的6種病（bìng）毒。當下，我們使用的（de）SPF小鼠幾乎全部都是來自（zì）合格（gé）供應商提供的種源，通過屏障設（shè）施、IVC籠具等硬件設施和係統的管理要求來維持種群不被外源微生物汙染，並通過（guò）定期監（jiān）測這些微生物的有（yǒu）無（wú）來（lái）確認種群微生（shēng）物狀態處於（yú）SPF級。或許我們從（cóng）來就（jiù）沒（méi）有思考（kǎo）過這樣一個問題：即在SPF這一概念誕生之初，並沒有現成的SPF種（zhǒng）源動物可用之時，那些最早的SPF級小鼠種群是如何建立的？

本號前文《小鼠病原微生物控製演化（huà）曆程》中提到“早期（1950年以前）的小鼠繁殖種群多源（yuán）自於寵物飼養場或由野外捕捉而（ér）來，因此攜帶多種病原體（tǐ）。”到20世紀60年代初，疾（jí）病或感染對實驗結果的不良影響（xiǎng）常（cháng）常讓研究人員的工作陷入困境，因此這些（xiē）感染因子成了實驗必須排除（chú）的（de）變量。此時隨著無（wú）菌隔離器的出現及剖（pōu）腹產和人工哺乳技術的（de）建（jiàn）立，使培育無（wú）菌動物成為可能（néng），並很快在小鼠、大鼠和豬等（děng）實驗動物上取得了成功。無菌動物種群的培育和建立似乎讓（ràng）業界看到了解決微生（shēng）物感染對動物（wù）健康影響和實驗結果幹擾（rǎo）問題的（de）曙光，為此美國國立衛生研究院 (NIH) 於1963年（nián）推出了一項新的（de）動物飼養指南，其核心內容就（jiù）是（shì）使用“無菌”實驗動物開展研究。但後續的實踐證明無菌動物的（de）使用和維護既耗時又費力，對於大多數實驗來說太過（guò）苛刻而無法推廣應用。同（tóng）時還（hái）發現無菌動物同（tóng）樣存在健康問題。如維生素（sù）K是由“正常”小鼠的腸（cháng）道（dào）細菌（jun1）提供的，“無（wú）菌”動物則必須在（zài）飲食中添加。在“正常”小鼠的每克盲腸中含有1000億個細菌，而無菌（jun1）動物的盲腸因完全不（bú）含細菌而導致（zhì）腫脹，部分動物盲腸變得大（dà）到在腹膜腔中（zhōng）發生扭曲並將小腸包裹（guǒ）在其周圍，形成“腸絞窄”或“盲腸扭轉”。此外，超大的盲腸（cháng）對動物繁殖（zhí）也（yě）有影響，因為它會與受孕的（de）子宮角爭（zhēng）奪腹腔空間，導致母鼠生產能力下降。更（gèng）為關鍵的是，無菌動物隻能在（zài）無菌環境中生存（cún），一旦讓它們呼吸到（dào）隔離器外的（de）空氣，它們就會生病甚至（zhì）死亡。因為無任何其他細菌（所謂的“正常”菌（jun1）群）與致病菌競爭，致病菌對“無菌”小鼠的致病性更強，例如，在“正（zhèng）常”小鼠中沙門（mén）氏菌的半數致（zhì）死量是一百萬個細菌（jun1），而在無菌小鼠中僅需1-10個。另外，本來對“正常”動物不致病的機會（huì）病原體，感染後（hòu）也會導致“無菌”動物死亡。由此看出（chū），“無菌”不等於“無病（bìng）”或健康，其也不是解決問（wèn）題的答案，因此仍需尋找新方案。

無菌（jun1）動物（wù）在（zài）非無菌環境下（xià）無法存活，是因為它們在成長過程中（zhōng）因無法接觸到微生物而導致免疫係統發育不健全（quán）。那麽（me）可否通過引入特定微生物讓無菌動物的免疫係統得以發育，且同時確保這些微生物不會導致動物（wù）生病和（hé）幹擾實驗結（jié）果呢？換句話說，就是暴露於外界環境之前，通過引入一些即使對無菌（jun1）動物也無致病性的微生物，進而在無菌動物體內建立特定的（de）微生物種群，從而（ér）賦（fù）予它們（men）有抵禦在非無菌環境下無法避免的微生物攻擊的能力（lì）。如果這一特定微生物種（zhǒng）群不（bú）包含潛在的病原體（tǐ），那麽就有可能建立在非無菌環境下存活且（qiě）健康的（de）動物種群了。

二十世紀60年代中期（qī），洛克菲勒（lè）大學（xué）的拉塞爾·沙德勒博士率先開展了這一嚐（cháng）試。他（tā）從（cóng）Swiss小鼠中分離和精（jīng）選了包括大（dà）腸杆菌、糞鏈球菌和嗜酸乳杆（gǎn）菌等總共六種細菌作為保護（hù）微（wēi）生物種群接種給無菌小鼠，並成（chéng）功解決了無菌小鼠在非無（wú）菌環境下生存及盲腸肥（féi）大（dà）等健康問題。這個微生物群落被稱為“沙德勒菌群”，並被提供給動物供應商使用，以作為新（xīn）衍生的無菌小鼠的基礎微生物（wù）群。但“沙德勒菌群”在應用時存在兼性厭氧菌過渡（dù）生長的情況。為（wéi）此，1978年在美國國家癌症研究所資助下，沙（shā）德勒的學生羅傑·奧爾卡（kǎ）特對“沙德勒菌群”進（jìn）行了（le）改進。奧爾卡特（tè）用從 CD-1 小鼠中（zhōng）分離出的微生物取代了“沙德勒菌群”中的四種原始細（xì）菌，並引入一些新的（de）細菌最後形成了包含八種細菌的新的菌群（qún），被稱為“優化沙德勒菌群（qún）”。今（jīn）天，奧（ào）爾卡特的“優化（huà）沙德勒菌群”仍在世界各地的（de）許（xǔ）多小鼠供應商（shāng）的設施中使用。那麽“優化沙德勒菌群”與SPF小（xiǎo）鼠有什麽關係（xì）呢？

為了確保無菌小（xiǎo）鼠在非無菌環境中生存，在將它們轉（zhuǎn）移（yí）到非嚴格無菌環境之前，故意用“優（yōu）化沙德勒菌群”汙染它們，使之形（xíng）成一種有特定微生（shēng）物種群的小鼠。雖然這些接種了“優化沙德勒菌（jun1）群”的小鼠進入（rù）非（fēi）無菌環境後，仍然無法阻止其它致病和不致病的微生物的入侵，但卻可（kě）以通過嚴（yán）格的衛生管理和微生物監控阻止那些致病或對特定實驗有幹擾的微生物進入，即形成了最初的SPF小鼠。後續的（de）研究表明（míng） “沙德勒（lè）菌群”或“優（yōu）化沙德勒菌群”還可以通過環境競爭和提（tí）前占位來阻止病原體的侵入。而（ér）當下在商業公司將SPF小鼠（shǔ）銷售到全球的每個角落時，有關SPF小鼠培育早期從無菌態到含有特定微生物態，再到不含特定微生物態這一曆程已經很少有人關注了。

參（cān）考文獻：

1. Laboratory Animals 2009; 43: 362–370

2. Laboratory Animal Medicine, Third Edition 1263-1296

3. ILAR Journal, 2015, Vol. 56, No. 2, 169–178