第一节 动物福利
人类在利用动物模型进行实验的过程中，不可避免会涉及动物福利及伦理问题。研究人员一方面要考虑动物实验的科学性和动物实验结果的准确性，另一方面，还必须考虑实验动物的福利，以及实验操作可能给动物造成的伤害和痛苦等伦理道德问题。
“福利”通常是指人在生活上的利益，包括健康、幸福或幸运的状况，而动物福利（animal welfare）的概念源于动物保护。长久以来，动物只是某些人的私有财产、商品或者科学研究中使用的材料，仅仅作为人类的附属物而存在。随着人类社会的经济和文化进步，家养动物遭受任意处置甚至虐待的现象已经引起人类的同情和关注，并且逐渐意识到对野生动物的乱捕滥猎不但是对生态环境的破坏，最终也将殃及人类自己。保护动物、与动物和谐相处的观念和意识日益深入人心。动物保护具有两层含义，一是以特种资源或种群为对象的保护，包括野生动物、家畜地方品种和培育品种等。第二层含义是动物的保健和福利，也就是动物的康乐。动物康乐是指动物有机体的身体及心理与环境维持协调的状态，满足动物康乐所需的外部条件就是满足动物福利的需要。
一、动物福利和实验动物福利
早在19世纪初期，英国人就开始关注虐待动物问题，而动物福利这一概念最早由休斯于1976年提出，是指饲养农场中的“动物与它的环境协调一致的精神和生理完全健康的状态”。1988年Fraser提出，动物福利的目的就是在极端的福利与极端的生产利益之间找到平衡点。
动物福利的基本出发点是让动物在康乐的状态下生存或在无痛苦的状态下死亡。目前，国际社会普遍认同的动物福利的内涵包括动物的生理福利、环境福利、卫生福利、行为福利、心理福利五个基本要素，即满足动物需求的“五大自由”：享有不受饥渴的自由；享有生活舒适的自由；享有不受痛苦伤害、疾病折磨的自由；享有表达天性的自由；享有生活无恐惧、悲伤和焦虑的自由。高水平动物福利更需要疾病免疫和兽医治疗、适宜的居所、管理、营养、人道对待和人道处置。
如果说19世纪人们关注的只是家养动物的福利，19世纪末以后，随着动物越来越多地用于生物医学研究的实验，实验动物的福利就成了人们关注的焦点。实验动物作为生命科学研究的重要基础和载体，为人类健康和医药事业的发展作出了巨大贡献。一些极端的动物保护者强烈反对进行动物实验，认为动物实验是非人道的做法，主张取消动物实验，只有这样才能达到保护动物的目的。事实上，动物福利不等于人类不能利用动物，不能做任何的动物实验，关键是怎样合理、人道地利用动物。实验动物福利的宗旨就是在生产和使用实验动物过程中对其“身心”的一种保护，强调对各种不良因素的有效控制和条件改善，在可能的情况下最大限度地优化动物生存条件，考虑动物的内心感受，采用人道的实验技术。
实验动物作为一种生命形式，与人类一样具有感觉和情感，能感知疼痛，也恐惧死亡。因此，不能简单地把实验动物看成是缺乏感觉的“精密仪器”，在使用实验动物的同时，必须尽量保证为人类作出贡献和牺牲的实验动物享有最基本的福利，避免对其造成不必要的伤害。
二、动物福利立法
动物福利问题逐渐引起世界各国的重视，并且通过法律手段逐步加以保障。世界各国关于动物福利的立法形式各不相同，有立法机构通过的法律、政府各部门发布的法规，以及行业法规和管理指南。实验动物是动物群体中的一部分，实验动物福利是动物福利中的重要组成部分。从立法形式上看，有实验动物福利单独立法和将实验动物福利法融合到“动物福利法”或“动物保护法”中等多种形式。
（一）国外动物福利立法
英国是世界上动物福利立法最早的国家。早在1822年英国议会就通过了禁止残酷对待家畜的《马丁法案》，这是世界上第一个有关动物福利的法令，也是公认的动物福利保护史上的里程碑。1876年，英国颁布了《禁止动物虐待法》，明确规定了什么是可进行的动物实验，进行实验时需要使用足够的麻醉药以减轻动物的疼痛，该法规的颁布使应用于科学研究实验的动物得到了法律保护。美国于1866年通过了《反虐待动物法案》，此法案在禁止虐待的动物范围上扩大到了野生动物和家养动物。1966年，美国国会正式通过了《实验室动物福利法案》，其立法目的有三：一是保护动物免遭被盗；二是防止遭盗窃的动物被贩卖与使用；三是确保用于研究的动物得到人道的照料与待遇。1970年，该法更名为《动物福利法》，使之涵盖所有温血动物，并增加了研究用动物的饲养规范。
全世界已有100多个国家或地区制定了禁止虐待动物法或动物福利法。某些国际组织对动物保护也十分关注，制定了动物福利法规，其中有针对实验动物的条款，如在《欧洲宪法（草案）》、《WTO关贸总协定》、欧盟《REACH法规》等一些国际组织文件中都有关于实验动物福利的规定。这些法规在为本国动物福利提供保障的同时，不同程度地构成了国际贸易中的技术壁垒和国家科学技术交流中的学术壁垒。
（二）中国动物福利立法
我国动物福利立法起步较晚，还没有建立相对完整的法律体系。有关动物保护的法律法规主要是对野生动物的保护，对其他类型的动物尤其是对实验动物的保护缺乏必要的关注。自1988年以来，国务院及各部委、地方科技管理等部门通过不同形式发布实施了以规范化管理为核心内容，包含实验动物福利保护条款的管理条例、法规、办法、细则、指导性意见以及标准等，它们大致构成了我国实验动物福利保护的法规体系。
1988年科技部颁布的《实验动物管理条例》是我国第一部综合性的实验动物管理法规，但关于实验动物福利的内容只有非常简单的一句话：“从事实验动物工作的人员对实验动物必须爱护，不得戏弄或虐待。”随后，我国先后制定了《实验动物质量管理办法》（1997）、《国家实验动物种子中心管理办法》（1998），《实验动物许可证管理办法（试行）》（2001）。2006年9月30日，科技部发布了《关于善待实验动物的指导性意见》，提出了实验动物福利工作管理和监督模式，分别从实验动物的饲养管理、应用、运输以及相关措施等方面，对善待实验动物提出了要求。其中，明确规定饲养人员不得戏弄或虐待实验动物；在符合科学原则的条件下，应积极开展实验动物替代方法的研究与应用；处死实验动物时，须按照人道主义原则实施安死术；在不影响实验结果判定的情况下，应选择“仁慈终点”，避免延长动物承受痛苦的时间；在运输过程中，保证动物受到良好的管理与照料。这是我国关于实验动物福利和动物实验伦理的第一个规章。该指导性意见的发布实施填补了我国实验动物福利管理的空白，促进了我国在实验动物管理方面与国际接轨。
在国家科技部的指导下，北京、云南、湖北、黑龙江、广东、吉林等省市相继通过了地方立法，都有涉及实验动物福利方面的内容，如《北京市实验动物管理条例》就对实验动物福利作出了明确的要求。该条例第九条规定：从事实验动物工作的单位，应当配备科技人员，有实验动物管理机构负责实验动物工作中涉及实验动物项目的管理，并对动物实验进行伦理审查。第二十六条规定：从事动物实验的人员应当遵循替代、减少和优化的原则进行实验设计，使用正确的方法处理实验动物。
近年来，随着我国实验动物科学技术的快速发展，实验动物福利的必要性与重要性也日益被广大科研工作者接受和重视。目前国内许多基层实验动物生产及使用单位已设立了实验动物管理委员会，负责管理该单位实验动物的规范生产和使用。有些单位还设立了实验动物伦理审查委员会，负责该单位实验动物福利的审查和落实工作。这些基层管理或审查机构的成立标志着我国实验动物福利保护工作的具体开展和认真执行，也表明社会各界对实验动物福利认识水平的提高。2018年颁布实施的国家标准《实验动物福利伦理审查指南》（GB/T 35892-2018）内容充实具体，可操作性强，为更加规范地审查实验动物福利伦理提供了法律依据。
三、实验动物福利的影响因素
动物福利的基本出发点是让动物在健康、快乐的状态下生存。为了达到此目的，需要给动物提供舒适的外部条件和全面的营养，以满足动物生长、繁育的需求。另外，在实验动物的运输和使用过程中也必须考虑其福利，减少应激、伤害和痛苦。实验动物在其生命的全过程都得到良好照顾，保持稳定的心理、生理状态，动物实验才可能得到科学准确的实验结果。
（一）设施环境因素
1.设施分类及选址
实验动物设施按微生物控制程度分为普通环境设施、屏障环境设施和隔离环境设施。普通环境设施符合实验动物居住的基本要求，不能完全控制传染因子，适用于饲育普通级实验动物。屏障环境设施严格控制人员、物品和环境空气的进出，适用于饲育清洁级或无特定病原体（SPF）级实验动物。隔离环境设施内的空气、饲料、水、垫料和设备均无菌，适用于饲育SPF级、悉生及无菌级实验动物。
实验动物长期甚至终身生活在特定的实验动物设施中，设施环境的好坏将直接影响实验动物的健康。因此，实验动物设施选址、建设应科学合理，宜建设在自然环境条件较好、远离交通要道和生活区以及有空气污染、振动或噪声干扰的区域。
2.笼具、垫料、饮水
国家标准《实验动物环境及设施》规定了实验动物笼具、垫料、饮水的原则要求：笼具的材质应无毒、无害、无放射性，笼子内部无尖锐的突起伤害到动物，笼具应限制动物身体伸出受到伤害；垫料应吸湿性好、尘埃少、无异味、无毒性、无油脂、耐高温、耐高压等，且必须经灭菌处理后方可使；饮水应新鲜，充足，普通级实验动物的饮水应符合基本卫生标准，清洁级及以上级别实验动物的饮水应达到无菌要求。
笼具的大小是影响实验动物生长发育的重要指标。不仅如此，生存空间太小、过于拥挤还会让动物出现不同程度的行为异常，如刻板行为、破坏行为、攻击行为等。有人甚至认为，出现异常行为的动物的精神是不正常的，健康是受到损害的，用这样的动物进行实验，其结果的有效性和可靠性将受到质疑。因此，笼具的大小应满足实验动物所需居所最小空间要求，保证笼具内每只动物都能自由转身、站立、伸腿、躺卧、舔梳等。对于非人灵长类、犬、猪等天生喜爱运动的动物，还应设有专用的运动场地，并定时遛放。
3.内环境指标
动物设施的内环境指标包括温度、湿度、光照、空气洁净度、风速、换气次数、压差、噪音、气味等，这些指标对动物的健康和生长繁育至关重要，如大鼠的嗅觉灵敏，对空气中的灰尘、氨、硫化氢极为敏感，易引发呼吸道疾病。哺乳动物在噪音和不适光照的影响下，其内分泌系统会发生紊乱，性功能减退，还可能造成流产、拒哺乳、食仔或死亡。
许多动物对环境温度、湿度变化都有较高的反应性，如过冷或过热会造成小鼠繁殖力和抗病力下降，严重的会引起死亡。大鼠皮肤缺少汗腺，汗腺仅分布于爪垫上，主要通过尾巴散热，在高温环境下靠流出大量的唾液来调节体温。大鼠对环境湿度也敏感，相对湿度低于40%时，易发生环尾症，还会引起食仔现象发生，其饲养室湿度宜保持在50%～65%。豚鼠体温调节能力较差，易受外界温度变化的影响，温度过高或过低都会降低其抵抗力。地鼠对室温变化也较敏感，室温低于9℃时可出现冬眠，以温度20℃、湿度40%～60%为宜。长爪沙鼠在温度超过25℃时容易生病死亡，其室温应保持在22～24℃，湿度应控制在50%～70%。家兔具有耐寒不耐热，耐干燥不耐潮湿的特性。犬和猪的汗腺也不发达。犬散热主要靠加快呼吸频率，舌头伸出口外喘式呼吸。猪的皮下脂肪层较厚，因此不耐炎热。
所以，应根据动物的习性设置合理的环境参数，并定期维护设施设备，让环境参数保持长期稳定，减少由于环境变化对动物生活节律的影响或引发动物疾病。
4.环境丰容度
实验动物福利要求尽可能地利用丰容环境模拟动物的野生生活环境，使它们的天性得到释放，这有利于动物的身心健康，也能提高动物的生长性能、繁育性能，降低死亡率。对于单独饲养或社会隔离的动物，丰容环境还能减轻其孤独情绪，减少刻板行为。所以，应在笼具内放置供实验动物活动和玩耍的物品，比如为大鼠、小鼠准备一些不同材质、形状、颜色的隧道或迷宫以满足其钻洞的天性；放置磨牙棒，既可以玩耍，又满足啮齿类动物喜啃咬的习性；为非人灵长类动物搭建高台、树木模型，以满足其喜攀登、跳跃的天性。对于单笼饲养的非人灵长类动物，笼具之间不能完全隔离，同一房间的动物应能够相互观望，以便交流；另外，为其播放音乐、视频录像等听觉或视觉干预的手段也是丰容环境的有效措施。
（二）营养因素
享有不受饥渴的自由是实验动物最基本的福利要求。实验动物要健康地生长繁育，就必须摄入充足的营养。实验动物唯一的营养来源就是人类为其提供的饲料，其营养价值的好与差将长期影响动物健康，如营养缺乏或失调可引发动物疾病、异食、中毒等，严重的可能造成动物瘫痪。
大鼠对营养成分的缺乏特别敏感，如缺乏维生素B2时可出现皮炎、脱毛、体质虚弱和生长缓慢，还可引起角膜血管化、白内障、贫血和髓质退化；维生素E缺乏可导致雌性大鼠生育能力降低，严重缺乏时雄性大鼠可终生丧失生殖能力；维生素A和氨基酸供应不足时，也可发生典型的缺乏症状。地鼠对蛋白质需求较高，饲料配方中动物性蛋白和植物性蛋白的比值应为1∶2或2∶3，否则其生殖功能会发生障碍。豚鼠和非人灵长类动物若从饲料或饮水中得不到维生素C的补充，会发生维生素C缺乏症。
实验动物的饲料应科学配制、营养均衡、适口性好，应根据不同动物的采食习性，为其提供不同形状、质地、加工工艺的饲料。饲料的营养成分指标应符合《实验动物配合饲料营养成分》标准。对处于妊娠期、哺乳期、术后恢复期的实验动物，还应充分满足其对营养的特殊需要。饲料的卫生标准应符合国家标准《实验动物配合饲料卫生标准》中的规定：实验动物配合饲料应该无毒、无害，不得掺入抗生素、驱虫剂、防腐剂、色素、促生长剂以及激素等添加剂；清洁级实验动物配合饲料应进行高压消毒灭菌或辐照灭菌。
值得一提的是，由于实验动物的标准化饲养，动物长期摄入同一种饲料，虽然营养全面，能满足其生长发育需要，在短时间内可以提供令其愉快的感觉和适应性好处，但从长远来看，食物的唯一选择性可能引起动物疾病（如龋齿或肥胖），从而降低动物福利。
（三）饲养管理因素
饲养管理因素主要就是人员因素。实验动物从业人员应按照实验动物政策法规进行定期的专业培训和继续教育，掌握实验动物科学的基本知识，在工作中要遵守实验动物饲养管理的各项操作规程，从道义、情感和实践上尊重、善待、爱惜实验动物，不得戏弄或虐待动物。
饲养人员在抓取动物时，态度温和，动作轻柔，避免引起动物的不安、惊恐、疼痛和损伤。在日常管理中，应定期对动物进行观察，发现动物行为异常，应及时查找原因，并采取措施予以改善。实验室应配备实验动物医师。发现实验动物患病时，应立即隔离，控制病情发展和传播。大型实验动物分娩时，应有实验动物医师或经过培训、有经验的饲养员在现场进行监护，防止发生意外。对出生后不能自理的幼仔，应采取人工喂乳、护理等必要的措施。
运输实验动物应本着安全、舒适、卫生的原则尽快完成。运输时，应把动物放在笼具里，防止动物逃逸或其他动物进入，并能有效防止外部微生物侵袭和污染，保证动物呼吸自由，必要时提供通风设备。运输时间较长时，应给动物提供饲料和饮水，最好有专人负责照料。在装卸过程中，实验动物应最后装上运输工具，最先离开运输工具。高温、严寒等极端天气运输实验动物时，应采取有效的防护措施。伤病或临产的动物不宜长途运输。
四、动物实验过程中的福利保障
（一）福利保障的意义
动物实验结果的准确性和可靠性受到各种因素的影响，其中实验过程中的动物福利保障就是一个重要因素。福利差的实验动物就好比失效的试剂或者失准的仪器，会使研究结果出现偏差甚至错误。应用福利良好的高质量实验动物，能减少动物用量，避免不必要的重复实验，降低其他实验材料和能源的消耗。因此，实验动物福利不仅是实验动物自身的需要，也是保证动物实验结果科学、可靠的基本要求。保障动物实验过程中的动物福利，总的原则是把动物的应激、痛苦和不安减少到最低程度。
（二）福利保障的措施
动物在实验过程中受到的应激程度与操作者的熟练程度、工作态度和操作环境有关。进行动物实验时应为动物提供适宜的环境，避免过冷过热、强光、噪音等不良刺激。实验实施之前，如果对动物进行温柔地抚慰，动物会显得比较平和、温顺，有的甚至能够配合操作者进行实验。反之，如果操作者态度恶劣、动作野蛮粗暴，动物也会产生一种反抗情绪，拒不配合，实验很难继续进行。即使勉强进行下去，也得不到真实、准确的实验结果。保定实验动物时，应遵循“温和保定，善良抚慰，减少痛苦和应激反应”的原则。保定器具应结构合理、规格适宜、坚固耐用、环保卫生、便于操作。在不影响实验的前提下，应尽量减少对动物身体的强制性限制。
开始动物实验时，先进行短时低频的模拟操作，循序渐进，逐渐增加次数和提高强度，平稳过渡到正式操作，缓解实验操作对实验动物带来的应激，避免剧烈的行为学变化。在对实验动物进行手术、解剖或器官移植时，必须进行麻醉，并做到准备充分、方法得当、用药合理、深度适宜。术后恢复期应根据实际情况，进行镇痛和有针对性的护理及饮食调理。在得知实验结果时，及时选择动物表现疼痛和痛苦的较早阶段作为实验的终点。处死实验动物时，必须采用无痛苦的方式。现场不宜有其他动物在场。确认动物死亡后，方可处置尸体。