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只要饲料配备适当，无菌动物发育正常，外观和普通动物相同，但是其机能、结构和普通动物有很大的不同。无菌动物受两个因素影响，即微生物和因饲养比较聚集而致的肾上腺增大。
无菌动物的特征主要反映在下面二个方面
（一）形态学改变
1．消化系统：主要变化在肠道
⑴无菌动物肠道肌层薄，更为特异的是盲肠肥大，比普通动物要大5-6倍。无菌豚鼠的盲肠可达体重的1/3。主要是由于肠壁薄、张力低而增大。由于盲肠膨大，肠壁菲薄，常因盲肠扭转或肠壁破裂而死亡。如给无菌动物注入梭状芽孢杆菌则可缩小盲肠体积。
⑵肠粘膜绒毛增多。
⑶肝脏重量下降。
2．循环系统：心脏相对缩小。
3．血液系统：白细胞增加。普通动物白细胞总数波动范围大，无菌动物白细胞数值恒定。
4．网状内皮系统：脾脏缩小，无三级滤泡，网状内皮细胞功能降低。
（二）生理学改变
1．免疫功能：由于网状内皮系统、淋巴组织发育不良，淋巴小结内缺乏生发中心，产生丙种球蛋白的能力很弱（在检查无菌动物的无菌性时，血清丙种球蛋白阴性可以作为无菌的一个辅助证据），又因为体内无微生物和寄生虫，血中无抗体，血清杀菌力低，吞噬细胞噬菌力也低，因此对微生物感染异常敏感，某些病原性弱和必须经腹腔或颅脑接种才能感染普通动物的微生物很容易感染无菌动物。
2．生长率：无菌条件下对不同种属影响不同。无菌鸟类生长率高于同种的普通鸟类；无菌大小鼠与普通鼠差不多；无菌豚鼠和无菌兔生长率比普通者慢。因肠内无菌，不能帮助消化纤维素以提供机体所需要的营养。
3．生殖：无菌条件对动物的生殖影响不大。大鼠和小鼠因出生无感染身体较好；无菌豚鼠及兔比普通者繁殖力低，可能因大盲肠之故。
4．代谢：血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长。
5．营养：与动物品种有关，豚鼠和兔的肠道长，故有影响。无菌动物肠道上皮细胞更新率比一般动物低，肠壁的物质交换也较慢。无菌条件下的各种动物通过胆汁排泄代谢产物的速率均减慢；如切除无菌动物的盲肠，则无菌动物与普通动物的差异缩小。无菌豚鼠和无菌兔在切除盲肠后，其生殖率增加。关于盲肠增大的原因，曾进行过许多研究，尚无明确结果。推测可能是因为饲料中的有毒物质刺激盲肠，使其增大加长、弹性减少。正常情况下饲料中的毒性物质可被肠道菌分解。无菌条件对兔及豚鼠的盲肠产生的影响最大，Sabourdy曾称量过无菌豚鼠的盲肠（连同肠内容物），结果盲肠相当于豚鼠体重的1/3。
6．寿命：无菌大鼠和小鼠比普通者长寿。
