动物实验基本知识介绍.ppt

动物实验基本知识介绍2011.9.27一、建立人类疾病动物模型的意义一、建立人类疾病动物模型的意义意义：意义：人类的替难者，避免了在人身上进行实人类的替难者，避免了在人身上进行实验所带来的风险；验所带来的风险；可按研究者的需要获得实验材料；可按研究者的需要获得实验材料；缩短研究周期；缩短研究周期；可控制各种实验条件，结果可比性强，可控制各种实验条件，结果可比性强，重复性好；重复性好；可提供发病率较低的疾病材料可提供发病率较低的疾病材料有助于更全面认识疾病的本质有助于更全面认识疾病的本质药物的药效学研究和安全性评价药物的药效学研究和安全性评价为教学服务，提供直观生动的教学效果为教学服务，提供直观生动的教学效果一个好的动物模型应具有以下特点一个好的动物模型应具有以下特点:1、相似性：相似性：动物模型应与相应的人类疾病有类似之处，尽可动物模型应与相应的人类疾病有类似之处，尽可能再现所要研究的人类疾病的病理变化。能再现所要研究的人类疾病的病理变化。2、重复性：重复性：理想的模型应是可重复、可标准化的。标准的动理想的模型应是可重复、可标准化的。标准的动物、标准的环境、标准的饲养管理、标准的实验器材、物、标准的环境、标准的饲养管理、标准的实验器材、标准的实验操作。标准的实验操作。3、可靠性：可靠性：复制模型应特异地、可靠地反映该种疾病或某种复制模型应特异地、可靠地反映该种疾病或某种机能、代谢、结构变化，同时应具备该种疾病的主要症机能、代谢、结构变化，同时应具备该种疾病的主要症状和体征，并经受一系列检测得以证实。状和体征，并经受一系列检测得以证实。二、人类疾病动物模型的设计原则二、人类疾病动物模型的设计原则4、适用性：适用性：复制模型应尽量考虑今后临床能应用复制模型应尽量考虑今后临床能应用和便于控制其疾病的发展，动物背景资料要完和便于控制其疾病的发展，动物背景资料要完整，生命史能满足实验需要。整，生命史能满足实验需要。5、易行性和经济性：易行性和经济性：动物经济而来源充足，便于动物经济而来源充足，便于转运，易于关养。在同等条件下，优先使用标转运，易于关养。在同等条件下，优先使用标准化的实验动物。准化的实验动物。6、安全性：安全性：动物模型应不对实验人员和其它人员动物模型应不对实验人员和其它人员的生命安全产生威胁。的生命安全产生威胁。三、兔在医学生物学中的应用三、兔在医学生物学中的应用（一）免疫学研究（一）免疫学研究 生产抗体，制备高效价和特异性强的免疫血清。如：病原体免疫血清，间接免疫血清，抗补体抗体血清、抗组织免疫血清等。（二）发热、解热和检查致热原等实验研（二）发热、解热和检查致热原等实验研究究1、给家兔注射细菌培养液和内毒素可引起感染性发热。2、给家兔注射化学药品或异性蛋白等可引起非感染性发热。3、药品生物检定中热源的检查常用兔。（三）生殖生理和避孕药的研究（三）生殖生理和避孕药的研究 利用家兔诱发排卵的特点进行各种研究。（四）眼科的研究（四）眼科的研究 眼球大，便于操作，两眼对照实验。（五）胆固醇代谢和动脉粥样硬化的研究（五）胆固醇代谢和动脉粥样硬化的研究 对胆固醇吸收率高，清除率低。与人病变相似。（六）心血管和肺心病的研究（六）心血管和肺心病的研究 颈部神经血管和胸腔的特殊构造，适合做心血管实验和复制心血管及肺心病模型。（七）皮肤反应试验（七）皮肤反应试验日本大耳白兔日本大耳白兔新西兰白兔新西兰白兔青紫兰兔青紫兰兔四、犬在生物医学中的应用四、犬在生物医学中的应用（一）实验外科学（一）实验外科学 广泛用于实验外科各个方面的研究，如心血管外科、脑外科、断肢再植、器官或组织移植等。临床外科医生在研究新的手术或麻醉方法时往往是选用犬来作动物试验，先取得熟练而精确的技巧，然后才妥善用于临床。（二）基础医学实验研究（二）基础医学实验研究 犬是目前基础医学研究和教学活动中最常用的实验动物之一。犬的神经系统和血液循环系统发达特别适合在生理和病理生理等实验研究。（三）慢性实验研究（三）慢性实验研究 由于犬可以通过短期训练能够配合实验，所以适合于进行慢性实验，如条件反射实验、各种实验治疗效果实验、毒理学实验、内分泌腺摘除实验等。又如犬的消化系统发达，与人有相同的消化过程，所以特别适合作消化系统的慢性实验，如以无菌手术方法做成食管瘘、肠瘘、胰液管瘘、胃瘘、胆管瘘来观察胃肠运动和消化吸收、分泌等变化。（四）药理学和毒理学研究（四）药理学和毒理学研究 常用于新药临床使用前的毒性试验、代谢实验、药理实验。如磺胺类药物的代谢研究，苯胺及其衍生物的毒理学研究。（五）其他（五）其他 如：进行先天性白内障、胱胺酸尿、遗传性耳聋、血友病A、先天性心脏病、先天性淋巴水肿、蛋白质营养不良、家庭性骨质疏松、视网膜发育不全、高胆固醇血症、动脉粥样硬化、糖原缺乏综合症等的研究。纽芬兰犬纽芬兰犬吉娃娃吉娃娃西施犬西施犬贵宾犬贵宾犬北京犬北京犬狐狸犬狐狸犬蝴蝶犬蝴蝶犬秋田犬秋田犬德国牧羊犬德国牧羊犬纽芬兰犬纽芬兰犬猕猴猕猴五、猕猴在生物医学研究中的应用五、猕猴在生物医学研究中的应用 猕猴的生物学特性与人类极其相似,是其它动物无法相比的,是医学和生物学研究最重要的动物模型,广泛应用于各类生命科学研究（一）生理学研究：（一）生理学研究：脑功能，生殖生理、神经生理、行为学、内分泌、血型、老年学等。（二）行为学和神经生物学研究（二）行为学和神经生物学研究药物诱发的精神病,各种抑郁症、神经官能症、精神分裂症、药物引发的刻板型强迫行为的模型。（三）传染病学研究：（三）传染病学研究：几乎可感染人类所有的传染病，特别是其他动物不能复制的传染病。疾病过程、临床症状、病理变化非常相似。是制造和鉴定脊髓灰质炎疫苗的唯一实验动物。其他如肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒、麻疹病毒、爱滋病病毒、SARS病毒、B病毒、登革热病毒、结核杆菌、痢疾杆菌等。但要特别注意猴和人之间疾病的传播。（四）药理、毒理研究（四）药理、毒理研究 生殖生理与人类非常接近，是人类避孕药物研究极为理想的实验动物。猴对麻醉药和毒品的依赖性表现与人类接近。已成为新麻醉剂和其他药物进入临床试用前必须的试验。目前筛选抗震颤麻痹药物最有价值的方法是电击损伤引起的猴震颤。在已经研究的化合物中，71%药物在猴体内代谢和人相似。（五）器官移植：（五）器官移植：猕猴、黑猩猩、狒狒等的白细胞抗原（RhLA）的基因位点排列同人的HLA抗原有相似性，具有高度的多态性。（六）其他疾病（六）其他疾病 如动脉粥样硬化、帕金森综合症、白内障、牙周炎、肿瘤等等。恒河猴恒河猴食蟹猴食蟹猴食蟹猴食蟹猴熊猴 台 湾 猴平顶猴（豚尾猴）六、猪在生物医学中的应用六、猪在生物医学中的应用（一）皮肤烧伤研究（一）皮肤烧伤研究 由于猪皮肤和人相似，用于烧伤的敷料比液体石蜡纱布效果好，可缩短愈合时间，减少疼痛和感染，免疫排斥反应小，血管联合好。（二）心血管病研究（二）心血管病研究 小型猪的冠状动脉结构和人相似，血液动力学和人也相似，猪的动脉粥样硬化和人相似。（三）器官移植（三）器官移植 猪体和人体免疫排斥反应很弱，用猪的心脏瓣膜替代人的心脏瓣膜治疗人心脏瓣膜疾病已经普遍推广。（四）免疫学研究（四）免疫学研究 猪的母源抗体不能通过胎盘屏障，剖腹产得到的无菌猪人工代乳，使其不获得母源抗体。其体内无任何抗体，接触抗原后能产生极好免疫反应。（五）肿瘤学研究（五）肿瘤学研究 辛克莱小型猪自发性皮肤黑色素瘤发生率高达80，和人类黑色素瘤有许多共同之处，是研究人类黑色素瘤的良好动物模型。沙鼠沙鼠长爪沙鼠对流行性出血热病毒(EHFV)比较敏感,是研究流行性出血热理想的动物模型。老龄沙鼠大约有10%20%自发肿瘤,主要发生于肾上腺皮质、卵巢和皮肤等部位,可以用作肿瘤学。七、其他动物在生物医学中的应用七、其他动物在生物医学中的应用5、颈内动脉系统和椎底动脉系统的脑基底动脉环后交通支缺损，不能构成完整的Willis动脉环。利用此特点，可以结扎一侧颈动脉制备脑梗塞、脑缺血模型。6、突然将沙鼠放入宽敞场地或握于手中，常可发生癫痫，可作为自发性癫痫模型。7、喂以普通饲料时，沙鼠血清中就有高胆固醇水平，可用于胆固醇代谢研究。8、对流行性出血热和丝虫很敏感，可用于流行性出血热和丝虫病研究二、鼠兔1、外形似兔，体形较兔小，某些生物学特性与兔类似。雌性鼠兔中可发生肾小球肾炎,能作为自身免疫病模型,还可用于生殖生理研究。2、高原鼠兔红细胞数量明显高于人类、家兔等多动物，对氧的利用率比大鼠高60%，作为高山生理反应和低压特征的良好动物模型。三、旱獭 Woodchuck；Marmota俗称土拨鼠啮齿目松鼠科旱獭属1、4050厘米，土黄色，是冬眠动物2、土拨鼠肝炎病毒（WHV）和人类乙肝病毒类似，感染旱獭可导致急性肝炎。旱獭是研究人类乙肝、丁肝、原发性肝癌的理想动物模型四、树鼩Tree shrew；Tupaia belangeris 原属食虫目，1945年划入灵长目，另有人主张另立攀缘目。1、形似松鼠，栖息于树林中，吃昆虫和果实，急速弹跳式运动。2、在解剖生理特征上是灵长目动物以外和人最接近的动物。WHO呼吁用树鼩代替日趋濒危的灵长目动物3、可用于甲肝、乙肝、疱疹病毒、轮状病毒的研究。五、猫Cat；Flis catus食肉目，猫科，猫属1、食肉动物，喜欢孤独自由的生活，喜居住 干燥明亮的环境，善于捕捉攀登。2、诱导性排卵动物：家兔、猫、骆驼。3、瞬膜反应敏锐，眼能按光线强弱灵敏调节瞳孔。4、大、小脑发达，平衡感觉和反射功能发达。5、呕吐反射灵敏。6、对吗啡表现为中枢兴奋，而犬、猴、兔、大鼠等表现为中枢抑制。7、猫循环系统发达。血管壁坚韧，便于手术。血压恒定，药物反应灵敏，适合做血压实验。心搏力强，能描绘出完好的血压曲线。8、猫可以耐受长时间的麻醉与脑的部分破坏手术，所以特别适合做神经系统的研究。如：常用猫做大脑僵直、姿势反射、刺激交感神经时瞬膜及虹膜的反应、中枢神经系统之间的联系、周围神经与中枢神经联系的研究。9、药理实验 用猫脑室灌流法来研究药物作用部位，药物如何通过血脑屏障等。观察用药后心血管系统、呼吸系统的功能效应和药物的代谢过程。常用猫进行冠状窦血流量的测定，观察药物对血压的影响。六、鸡 chicken;gallus domestiaus鸟纲，鸡形目，雉科1、鸡胚是麻疹疫苗、流感疫苗、狂犬病疫苗的主要材料2、鸡马立克病是由疱疹病毒引起的肿瘤疾病，用疫苗可以预防，这是第一个可以用疫苗预防的肿瘤，并揭示病毒可以导致机体发生肿瘤，并能用疫苗预防。七、鱼类 用于环境监测、胚胎研究、肿瘤研究等。从1990年开始，中科院水生所将稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)实验动物化，获得了全兄妹近交21代的鱼，离培育标准实验动物的目标已非常接近。这种鱼可以测出一公斤水中万亿分之二克的致癌物质二恶英。斑马鱼 斑马鱼属鲤科短担尼鱼属，原产于南亚，是一种常见的热带鱼。斑马鱼体型纤细，成体长3-4cm，对水质要求不高。孵出后约3个月达到性成熟，成熟鱼每隔几天可产卵一次。卵子体外受精，体外发育，胚胎发育同步且速度快，胚体透明。经过30多年的研究应用和系统发展，已有约20个斑马鱼品系，斑马鱼基因数据库里有相关的资料可供查询和下载，方便了研究。斑马鱼的细胞标记技术、组织移植技术、突变技术、单倍体育种技术、转基因技术、基因活性抑制技术等已经成熟，且有数以千计的斑马鱼胚胎突变体，是研究胚胎发育分子机制的优良资源，有的还可做为人类疾病模型。犰狳鼬（一）抗肿瘤药物研究（一）抗肿瘤药物研究 抗肿瘤药物的研究中常选择以下3种类型的动物模型。1.自发性肿瘤模型 2.诱发性肿瘤模型 3.移植性肿瘤模型四、一些常用药物研究中的动物选择自发性肿瘤模型如：AKR的自发性白血病，C3H的自发性乳腺癌诱发性肿瘤模型 用射线、二甲基苯蒽（DMBA）、黄曲霉素等诱发大小鼠、兔等发生癌症。移植性肿瘤模型 通常是接种一定数量的肿瘤细胞，或者是一些可致癌的病毒滤液，成功率接近100，是最常用的抗肿瘤药筛选模型。早期的抗癌药物研究均已动物肿瘤为筛选模型，随着T细胞免疫缺陷的裸鼠以及T、B细胞均缺陷的Scid鼠的发现，人体肿瘤异种移植动物模型得到了极大的发展，为抗癌药物的寻找提供了更好的动物模型。（二）心血管系统疾病研究（二）心血管系统疾病研究1、动脉粥样硬化症研究：早期选用鸟类（鸡和鸽）和兔。但兔病变的局部解剖学与人类不同。兔是草食动物，胆固醇代谢与人不完全一致。目前常用大鼠、小型猪、狗、鸽、非人灵长类。恒河猴可以广泛的主动脉和各个动脉的粥样硬化。猪在高脂饲料诱导下形成的动脉粥样硬化病变和分布与人很相似，又较猴便宜。2、高血压研究：常用狗和大鼠试验性高血压模型常对动物给予加压物质或进行手术结扎肾动脉制备自发性高血压动物模型有，等大鼠品系。SHR(spontaneously hypertensionrat)是日本人okamoto用Wistar交配逐代选育而成。其发病表现与人原发性高血压极为相似，是高血压研究的最佳模型。1.52月龄就开始出现病变。血压高、心脏肥大、出现脑梗死、心肌梗死、动脉肥厚等。繁殖正常。它和人类自发性高血压有很多相近之。如：都是遗传因素占主要地位；病程相似，血压随年龄增加而增加；高血压早期有高血流特征；刺激和大量摄入食盐加重病情；发生继发性心血管损害。3、心肌缺血试验研究：狗、猪、兔、大鼠、猫。狗心脏解剖和人类似，冠状血管容易操作，心脏抗紊乱能力强，狗容易驯服。猪的冠状循环和血液动力学和人类似，侧枝循环比狗少，容易造成心肌缺血 兔开胸手术不需要人工呼吸4、心率失常试验研究：豚鼠、狗、猪、猴、兔、大鼠、猫。需要注意：小型动物因心脏小，冲动传递通路比较短，心室失常的震颤自发恢复较快。大鼠对强心甙不敏感。大小鼠心电图无ST段。若做开胸和心脏实验，兔是首选动物。（三）消化系统疾病研究（三）消化系统疾病研究1、狗有发达的消化系统，而且有与人相似的消化过程，适宜作消化系统的慢性实验。2、猕猴适合做人痢疾杆菌病，3、大鼠肝再生能力强，适合肝切除术，4、维生素C缺乏症选择豚鼠。5、胃溃疡多选择大小鼠给以寒冷刺激、醋酸烧灼、幽门螺旋杆菌感染等方法5、乙肝病毒的研究黑猩猩最适合，但不易获得。雏鸭DHBV感染，土拨鼠WHBV感染和人HBV感染有一定差别。树鼩HBV感染表现为一过性，复制和表达水平不高。近年来HBV转基因小鼠受到重视。（四）（四）呼吸系统疾病研究呼吸系统疾病研究.镇咳药 首选动物是豚鼠豚鼠对化学刺激或机械刺激都很敏感。狗也是咳嗽的良好动物模型狗的咳嗽在反复刺激时变异小，故特别适合观察镇咳作用持续时间一般不用大小鼠，因为它们喷嚏和咳嗽动作很难区别。也不用兔。2、支气管哮喘 最常用的是大鼠、豚鼠、狗。豚鼠的支气管平滑肌对致痉剂和药物反应敏感3、祛痰药研究选用雄性小鼠、兔或猫。4、大鼠可以用做实验性肺纤维化、矽肺、肺水肿研究5、豚鼠可用做结核杆菌、白喉杆菌研究（五）（五）神经系统疾病研究神经系统疾病研究1、镇痛药一般用大鼠或小鼠，但热板法一般不用于雄性动物，因为雄性动物阴囊对热敏感2、研究神经传导首选猫3、沙鼠因为Willis动脉环不完整，结扎一侧总动脉，沙鼠出现脑梗塞。沙鼠还可以作为自发性癫痫模型。4、家兔颈部减压神经、迷走神经、交感神经独立行走，可以用来研究减压神经对心脏的作用。5、DBA/2N小鼠（35日龄）听源性癫痫发生率为100%。C3H/eN小鼠对脊髓灰质炎病毒Lan-sing 株敏感。C57BL/KalWN小鼠有先天性脑积水。6、研究吗啡的时候注意，吗啡对小鼠和猫表现为中枢兴奋作用，而对犬、兔、猴、大鼠、人表现为中枢抑制。7、灵长目用于行为学研究8、树鼩的神经系统有特色，对它进行脑外科手术，无须麻醉树鼩也可以忍受切割皮肤、肌肉、硬脑膜等引起的疼痛。表现仅为流口水，而不挣扎。9、抗焦虑药研究一般选用成年健康小鼠、大鼠、兔等。长期实验应选用雄性动物为好，因为雄性动物耐受性强。抗抑郁药可选用小鼠、大鼠，其次为狗、猪。（六）（六）内分泌系统疾病研究内分泌系统疾病研究 有多种基因突变动物1、db：糖尿病基因（diabetes),为4号染色体隐性突变基因。发现于C57BL/KsJ小鼠。纯合子糖尿病伴有肥胖症。多食、多饮、多尿，高血糖，尿糖，胰岛素分泌过多。短寿，纯合子一般不孕。2、ob：肥胖基因（obese),为6号染色体隐性突变基因。纯合子单纯肥胖，或伴有轻度糖尿病。4周龄就表现肥胖。89月龄可达峰值70g。一度有中高血糖，但随后自行消失。免疫反应水平降低。3、NOD/LtJ小鼠 NOD小鼠由日本Aburahi的Shionogi研究实验室培育而成。NOD小鼠在糖尿病形成中所产生的胰岛炎(insulitis)症状，是指胰脏小岛中产生白血球的浸润物。约周龄的母鼠有明显的胰岛素含量降低的现象；而雄鼠则于稍后几周也发生此现象。糖尿病开始时有明显的中度糖尿病症，非禁食期的葡萄糖含量高于250mg/dl。主要用于糖尿病和免疫学方面的研究。4、dw：矮小基因(dwarf)1929年Snell发现。纯合子脑下垂体前叶缺损，几乎不分泌生长激素，肾上腺素分泌水平很低，睾丸和卵巢发育不正常，雌雄都无繁殖能力。发育到10日龄就明显小于正常小鼠，到20日龄体重不再增加，体重仅为正常小鼠1/3。与之类似还有af(ames dwarf)基因。5、di：尿崩症基因(diubetes insipidus)3号染色体隐性基因。纯合子下丘脑病变使加压素和抗利尿激素分泌减少。症状为烦渴、多尿、尿渗透压低。是遗传性下丘脑尿崩症良好模型6、fa：肥胖基因(fatty)5号染色体隐性基因。纯合子食欲亢进、胰岛素分泌过多、血浆中脂肪含量是正常的10倍、胆固醇也偏高。3周龄就表现肥胖，40周龄是正常大鼠的2倍。雌雄不育。做有关代谢试验是，宜选择雄性动物，因便于收集尿液。肾上腺皮质激素类药物研究可选用大鼠、小鼠。H1受体激动药物或阻断药物研究首选是豚鼠，其次为大鼠，雌雄各半。（七）（七）计划生育药物研究计划生育药物研究 注意动物生殖生理特点v繁殖周期：狗春秋二季季节性单发情；猫春秋二季季节性多次发情；大小鼠、豚鼠、家兔常年多次发情；猕猴有月经周期v排卵方式：兔、猫、骆驼诱导排卵；其他自发排卵v发情周期：发情前期、发情期、发情后期、发情间期终止中期妊娠药物或子宫收缩药物的研究常选用雌性大鼠、豚鼠、家免、猫。女用避孕药常选用雌性大鼠、仓鼠、家兔及猕猴，且尽可能选用近交系动物。男用避孕药常选用雄性近交系大鼠或猕猴。五、药物毒理学及安全性评价试验中实验动物的选择和应用感染鼠肝炎的裸鼠感染鼠肝炎的裸鼠waste syndromewaste syndrome裸鼠的肝脏病变裸鼠的肝脏病变第二节 论文中动物实验的描述v品种、品系的名称v微生物质量v来源v合格证号v性别v年龄v体重v数量v实验和饲养环境v动物实验处理方式编号和标记1、染色法：浅色动物 3.5-5苦味酸溶液（黄色）0.5%中性红或碱性品红溶液（红色）2硝酸银溶液（咖啡色，涂后光照10分钟）煤焦油酒精溶液（黑色）龙胆紫溶液（紫色）2、打耳孔法：小型动物 3、剪趾法：小型动物4、剪尾法：大、小鼠，仅限与两组间区分5、烙印法：刺号钳，中、大型动物6、针刺法：中、大型动物7、号牌法：耳标签、项圈、腿圈，中、大型动物8、剪毛法：大动物9、笼子标号