SPF是英文（wén）Specific Pathogen Free的首字母簡（jiǎn）寫（xiě），即無特（tè）定病原體的意思，它是一（yī）個用來修飾動物微生物質量狀態的詞匯，詳見本號前文（wén）《屏障不等於SPF》。如今，以小鼠為代表的SPF動物已是國際公認的標準實驗動物，在我國其生產和使用量也正在不斷地增加，2019年，我國實驗小鼠生產量就已超過2400萬隻。國標GB14922.1-2001《實驗動物 寄生蟲（chóng）學（xué）等級及監測》和GB 14922.2-2011《實驗動物 微生物學等級及監測》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（lǜ）膿杆菌（jun1）等8種（zhǒng）細菌及以小鼠肝（gān）炎病（bìng）毒和仙台病毒為代（dài）表的（de）6種病毒。當（dāng）下，我們使用的SPF小鼠幾乎全部都是來自合（hé）格（gé）供應商提供的種源，通過（guò）屏障設施、IVC籠具（jù）等硬件設施和係統的管理要求來（lái）維持種群不被外（wài）源微生物汙染，並通過定期監測這些微生（shēng）物的有無來確認種群微（wēi）生物狀態處於SPF級。或（huò）許我們從來就沒有思考過這樣一個問題：即在（zài）SPF這（zhè）一概念誕生之初，並沒有現成的SPF種源動物可（kě）用之時，那些最早（zǎo）的SPF級小（xiǎo）鼠（shǔ）種群是如何建立的？

本號前文《小鼠病原微生物控製演化曆程》中提到（dào）“早期（1950年以前）的小鼠繁（fán）殖種群多源自於寵物飼養場或由野外捕捉而來，因此攜（xié）帶多種病原體。”到20世紀60年代（dài）初，疾病或感染對實驗結果的不良影響常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的變量。此時隨著無菌隔離器（qì）的出現及剖腹產和人工哺乳技術的建立，使培育無菌動物成為可能，並很（hěn）快在小鼠、大鼠和豬等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業界（jiè）看到了解決微（wēi）生物感染對動物健康影響和實驗結果幹擾問題的曙光，為此美國國立衛生研究（jiū）院 (NIH) 於1963年（nián）推出了一項新的動物（wù）飼養指南，其核心內容就是使用“無菌”實驗動物開展研究（jiū）。但後續的實踐證明無菌動物的使用和維護既耗時又費力，對於大多（duō）數實驗來說太（tài）過苛刻而（ér）無法推廣（guǎng）應用。同（tóng）時還（hái）發現無菌（jun1）動物同樣存在健康問題。如維生素K是由“正常”小鼠的腸道細菌提供的，“無菌”動物則必須（xū）在飲食中添加。在“正常”小鼠的每克盲（máng）腸中含有1000億個細菌，而無菌（jun1）動物的盲腸因完全不含細菌而導致腫脹，部分動物盲腸變得大到在腹膜腔（qiāng）中發生扭（niǔ）曲並將小腸包（bāo）裹在其周（zhōu）圍，形成（chéng）“腸絞（jiǎo）窄”或“盲腸扭轉”。此外，超大的盲腸對（duì）動物（wù）繁殖也（yě）有影響，因（yīn）為它會與（yǔ）受孕的子宮角爭奪腹腔空間，導致母鼠生產能力（lì）下降。更為關鍵的（de）是，無菌動物隻能在無菌環境中（zhōng）生存，一旦讓它們呼（hū）吸到隔離器外的空氣，它們就會生病甚至死亡。因為（wéi）無任何其他（tā）細菌（所謂的“正常”菌群）與致病菌競爭，致病菌對“無菌”小鼠的（de）致病（bìng）性更強，例如，在“正常”小鼠中沙門氏菌的半數致死量是（shì）一百萬個細菌，而在無菌小鼠中僅需1-10個。另外，本來對“正常”動物不致病（bìng）的機會病原體，感染後也會導致“無菌（jun1）”動物死亡。由此看出，“無菌”不等於“無病”或健（jiàn）康，其也不是解決問題的答（dá）案，因此仍需（xū）尋找新方案。

無菌動（dòng）物（wù）在非無（wú）菌環境下無法存活，是（shì）因為它們在成長（zhǎng）過（guò）程中因無法接觸到微生物而導致免疫係統發（fā）育（yù）不健全。那麽可否通（tōng）過引入特定微生物讓（ràng）無（wú）菌（jun1）動物的免疫係統（tǒng）得以發育（yù），且同（tóng）時確保這些微生物不會導致（zhì）動物（wù）生病和幹擾實驗結果呢？換句話說，就是暴露於外界環境（jìng）之（zhī）前，通過引入一些（xiē）即使對無菌動物也無致病性的微生（shēng）物，進而在無菌動物體內建立特定的微生物種（zhǒng）群，從而賦予它們有抵禦在（zài）非無菌環境下無法避免的微生物攻（gōng）擊的能力。如果這一特定微生物種群不包含（hán）潛在的病原體（tǐ），那麽（me）就有可能（néng）建立在非無菌環境（jìng）下存活且健康的動物種群了。

二十世紀（jì）60年代中期，洛克菲勒大學的拉塞爾·沙德勒博士率先開展了（le）這一嚐試。他從Swiss小鼠中分離（lí）和精（jīng）選了包括大腸杆菌、糞鏈球菌和嗜酸乳杆菌等總共（gòng）六種細（xì）菌作為保護微生物種群（qún）接種給無菌小鼠，並（bìng）成功解決了無菌小（xiǎo）鼠在非無菌環境下生存及盲腸肥大等健（jiàn）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（shǐ）用，以（yǐ）作為新衍生的無菌小鼠的基礎微生物群（qún）。但“沙德勒菌群”在應用時存在（zài）兼性厭氧菌過渡生長的情況。為此，1978年在美國（guó）國家癌症研究所資助下，沙德勒（lè）的學生羅傑·奧爾卡特對“沙（shā）德勒菌群（qún）”進行了改進。奧爾卡特用從 CD-1 小鼠中分離出的微生物取代了“沙德勒菌群”中的四種原始細菌，並（bìng）引入（rù）一些（xiē）新（xīn）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”。今天，奧爾卡特的“優化沙德勒菌（jun1）群”仍在世（shì）界各地的許多小鼠供應商的設施中使用。那麽“優化沙德勒菌群（qún）”與SPF小鼠有什麽關係呢？

為了確（què）保無菌小鼠在非無菌環境中生存，在將（jiāng）它（tā）們轉（zhuǎn）移到非嚴格無菌環境之前，故意用“優化沙德勒菌群”汙染（rǎn）它們，使之形成一種有特定微生物種群的小鼠。雖然這些接種（zhǒng）了“優化沙德勒菌群（qún）”的（de）小鼠進入非無菌環境後，仍（réng）然無法阻止其它致病和不致病的微生物的入侵，但卻可以通（tōng）過嚴格的衛生（shēng）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（zuì）初的SPF小鼠。後（hòu）續的研究表明 “沙德勒菌群”或“優化沙德勒菌群（qún）”還可以（yǐ）通過環境競爭和提前占位（wèi）來阻止病原體的侵入。而當下（xià）在商業公司將SPF小鼠銷售到全（quán）球（qiú）的每個（gè）角落時，有關SPF小鼠培育早期（qī）從無菌態到含有特定（dìng）微生物態，再到不含特定微生物態這一曆（lì）程已經很少（shǎo）有人關注（zhù）了。

參考文獻：

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2. Laboratory Animal Medicine, Third Edition 1263-1296

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