動物實施的設計理論和實施方法

1、動物實施的設計理論和實施方法 1.相似性 2.可靠性 3.重復性 4.可控性 5.經濟性 6.倫理性 1.實驗動物選擇 2.動物分組原則三、動物實驗的實施 1、實驗動物的訂購 2、動物實驗基本方法 3、實驗動物安死術四.實驗結果分析與外推生命科學研究的設計中遵循的原則1.相似性(比較醫(yī)學) 為了避免直接在人身上進行實驗，必須在人為設計的條件下，選擇動物作為人類的替代者。結論.無論何種動物均與人類不屬同種生物。2.被判為對動物無效的藥物，不等于臨床無效。 設計的一個重要原則是：所獲結果應盡可能類似于人類的情況。12. 可靠性 課題研究結果要可靠，就要求使用的動物模型能夠準確模擬人類的疾病，即可特

2、異地，真實地反映某種疾病或機能、代謝、結構變化，應具備該種疾病的主要癥狀和體征，經化驗或X光照片，心電圖，病理切片等證實。 要使實驗結果可靠,就必須使用質量符合實驗要求的實驗動物。 如不合格的實驗動物易自發(fā)地出現(xiàn)某些相應病變的癥狀，就不應選用。 為了確保實驗動物在進行實驗處理后的反應可靠性，還要求實驗環(huán)境保持穩(wěn)定，動物實驗設施符合動物實驗的需要，以及保障實驗人員和環(huán)境免受實驗危害。3. 重復性科學與實用、經典與創(chuàng)新 科學研究成果必須能夠重復，所用動物模型應能重復培育，且能實現(xiàn)標準化。如用一次定量放血法可導致動物百分之百呈出血性休克，百分之百死亡，這就符合可重復和達到標準化的要求。但結扎犬冠狀動

3、脈的后果差異太大，不同犬同一動脈相同部位的結扎后果無法預測，不能標準化; 改用實驗小鼠、大鼠、地鼠或豚鼠結扎冠狀動脈，其結果就比較一致，可標準化。 用犬做心肌梗死模型應較合適，犬的冠狀動脈循環(huán)與人相似，且適宜做暴露心臟的剖胸手術；4.可控性對動物及其實驗操作過程控制 在課題研究中使用的動物模型應考慮到今后臨床應用和便于控制其疾病的發(fā)展，以利課題的順利進展。 如雌激素能終止實驗大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能終止人的妊娠。 以實驗大鼠或小鼠篩選帶有雌激素活性的藥物時，常發(fā)現(xiàn)這類藥物能終止妊娠，似乎是有效的避孕藥，但用于人類卻不成功。如果已知待測藥物含有雌激素，就不能使用實驗大鼠或小鼠觀察其終止妊娠的

4、作用。 實驗大鼠和小鼠對革蘭氏陰性菌有較強的抵抗力，不宜選用實驗大鼠或小鼠作實驗性腹膜炎動物模型，不容易導致腹膜炎。 有的動物對某些致病因子特別敏感，很難控制，極易死亡，不適宜研究 . ,.如犬腹腔注射糞便濾液引起腹膜炎，有80在24h內死亡；等不及實驗治療觀察；且糞便濾液中細菌菌株難于控制，不能準確重復實驗結果。5.經濟性經費預算和其他考慮 在設計和執(zhí)行課題計劃時，對選用的動物和采用的方法應符合課題經費預算。 靈長類實驗動物與人類最相似，但其數(shù)量少，價格貴，不宜多用。目前已有為數(shù)眾多的實驗小鼠、大鼠、豚鼠和地鼠能復制成十分近似人類疾病的動物模型。其年齡、性別、體重等可根據(jù)課題需要而選擇， 價

5、格比靈長類動物低，便于飼養(yǎng)管理和實驗操作，可按需使用。 使用合格的實驗動物，以減少使用數(shù)量。 根據(jù)動物的習性，給予適當?shù)木幼】臻g，進行科學的飼養(yǎng)管理。 使用適當?shù)穆樗?，減輕動物緊張，最后對動物采用安死術。 盡可能采用“替代”，包括生命系統(tǒng)和非生命系統(tǒng)的替代。 實驗動物的福利與倫理隨著世界上動物保護主義的興起，而醫(yī)學生命科學研究又不得不使用實驗動物的前提下產生的。因此，1959年Russell和Burch發(fā)表的仁慈的試驗技術原理一書中提出的動物實驗應采取替代、減少和優(yōu)化原則（即“3R”）被廣大生命科學工作者所接受。1.替代（replacement）原則：是指在試驗系統(tǒng)中盡可能用低等實驗動物替代高

6、等實驗動物，用離體培養(yǎng)的細胞、組織、器官替代動物個體，用微生物替代動物，用物理、化學等非生命系統(tǒng)替代生命系統(tǒng)的實驗，并能獲得相同試驗結果的科學方法。2.減少（reduction）原則：是指如果某一研究方案中必須使用實驗動物，同時又沒有可行的替代方法，則應通過合理的實驗設計，把使用動物的數(shù)量降低到實現(xiàn)科研目的最小量，或用較少的動物獲得更多的實驗數(shù)據(jù)，或者綜合利用動物。3優(yōu)化（refinement）原則：是指通過改善動物設施、飼養(yǎng)管理和實驗條件，精選實驗動物、技術路線和實驗手段，優(yōu)化實驗設計和實驗操作技術，熟練掌握動物實驗方法，盡量減少實驗過程中對動物機體的損傷，減輕動物遭受的痛苦和應激反應，使動

7、物實驗得出科學的結果。違背倫理 把小狗小貓放入微波加熱裝置中，以研究微波加熱引起的傷害與一般發(fā)熱引起傷害的差別，結果使這些動物在數(shù)十分鐘內極其痛苦地死亡。 其他一些實驗手段，如“砸碎”、“冷凍”、“出血”、“壓力或應激”、“脊髓損傷”、“剝奪蛋白質”等都屬于違背倫理的操作。 在飼養(yǎng)管理和使用實驗動物過程中，要采取有效措施，使實驗動物免遭不必要的傷害、饑渴、不適、驚恐、折磨、疾病和疼痛，保證動物能夠實現(xiàn)自然行為，受到良好的管理和照料，為其提供清潔、舒適的生活環(huán)境，提供充足的保證健康的食物、飲水，避免或減輕疼痛和痛苦等。 化妝品公司為了觀察洗發(fā)香波的毒性，把它滴入兔眼，持續(xù)三周觀察兔眼的潰爛情況。

8、兔會發(fā)出慘痛的嘶叫，拼命抓眼，最后雙目失明。(一)實驗動物選擇 在生命科學和醫(yī)學的研究中，通常以動物作為實驗對象，但由于不同種動物具有不同生物學特性，即使同品種不同亞系間也存在一定的差異，必須根據(jù)動物實驗課題的要求和目的選擇合適的動物。1）根據(jù)實驗目的選擇動物2) 選擇在結構、機能、代謝以及發(fā) 病機理與人相似的實驗動物3) 選用解剖、生理上有特點的動物4) 選用特殊生理反應的動物以符合 不同的實驗要求 (1) 根據(jù)實驗目的選擇動物 按照實驗目的和要求選用合適的實驗動物，是保證實驗研究成功的關鍵。 各種實驗動物均具有各自生物學特點，只要選擇恰當，妥善使用，將能簡化實驗操作，使實驗易于成功。如：犬

9、的甲狀旁腺位于兩個甲狀腺端部的表面，位置比較固定. 作甲狀旁腺摘除實驗，應選犬而不用兔。兔的甲狀旁腺分布的比較散，位置不固定。甲狀腺摘除實驗要保留甲狀旁腺的功能，就要選兔不選犬。 豬是二十世紀才開發(fā)的實驗動物。 豬的皮膚在結構上與人皮膚有很多相似點，經處理后的豬皮片，常被用作嚴重燒傷病人的過度性皮膚。豬的心血管系統(tǒng)與人類也較為接近，尤其是小型豬的開發(fā)成功，為豬的大規(guī)模實驗提供了有利條件兩棲類動物，如蛙類, 其大腦很不發(fā)達，但脊髓的發(fā)展已符合實驗要求，達到簡單、直觀、明確、容易分析結果。( 2) 選擇在結構、機能、代謝以及發(fā)病機理與人相似的實驗動物 生物醫(yī)學領域的研究，絕大多數(shù)是利用實驗動物的某

10、些與人類相近似的特性，通過動物實驗，了解人類疾病的發(fā)生、發(fā)展過程，以利解決疾病的預防和治療。 通常實驗動物愈高等,進化愈完善,其機能、代謝、結構愈復雜，反應就愈近似于人類。 靈長類動物與人在分類學上地位最相近，是研究人類多種疾病的理想動物；是牙科學，胚胎學，病理學，解剖學，生理學，免疫學等多種學科的常用動物；也是研究人類生殖課題的首選動物。如獼猴，其生殖生理與人類非常接近，月經周期為28d，是研究人類生殖生理的理想動物。 很多傳染性疾病，有較強感染種屬特異性，如人類乙型肝炎病毒（HBV），在自然情況下只感染人和黑猩猩。靈長類實驗動物價格昂貴，飼育要求高，目前至少有66種靈長類動物被列入瀕危保護

11、動物。若要廣泛地，大量地使用尚有困難。尤其是黑猩猩等，不但數(shù)量有限、實驗操作麻煩；還是瀕危保護動物。動物進化程度越高并不是所有器官和功能都越接近人類 如犬有發(fā)達的血液循環(huán)和神經系統(tǒng)，以及與人基本相似的消化過程，在毒理學方面的反應與人類比較接近。貓可以耐受麻醉與腦的部分破壞術，其反應機能與人相似。豬的皮膚組織學結構與人相似；豬的心臟瓣膜可以直接植入人體，以修補人的心臟瓣膜之缺陷 近年來，國內實驗室研究血脂代謝常用大鼠和小鼠；然而，已有許多證據(jù)表明，大鼠和小鼠血清脂蛋白的構成和體內脂質代謝過程與人類相距甚遠，不能真實反映人類脂代謝狀態(tài)。國際上高脂血癥動物模型趨向于豚鼠和金黃地鼠。脂蛋白在循環(huán)血液中

12、存在形式（%）(3) 選用解剖生理上有特點的動物 外科實驗,通常選用體形稍大的、耐受力較強的動物，如大鼠、犬等動物。這將對實驗的成功起著重要的作用。 如：兔頸部的交感神經、迷走神經和減壓神經是單獨平行分布人、犬、貓、豬等減壓神經是分布在交感神經和迷走神經之間,且不易分開； 選用兔觀察減壓神經對心臟影響較為合適。 大鼠沒有膽囊，不適合作膽囊功能的研究，適合作膽道插管和收集膽汁實驗。 大鼠、小鼠的性成熟期早，性周期和妊娠期短，產仔數(shù)多，生命周期短，適用于避孕藥物、營養(yǎng)學、毒理、胚胎學和致畸等方面的研究。兔耳的動脈和靜脈都較明顯，如需反復藥物注射和耳靜脈采血,實驗兔是較為理想的選擇。兔和貓是典型的刺

13、激性排卵動物，成年母兔常被作為誘發(fā)排卵觀察和避孕藥物的研究。青紫藍兔的后肢腘部和腹溝股處的淋巴結較明顯，通常在體表即可觸及到，適合于作淋巴結內注射的免疫性研究。 約有80%的沙鼠左右兩側大腦血管不相交通； 且排尿量和飲水量極少；適合于作腦血管疾病和腎功能的研究。(4) 選用特殊生理反應的動物以符合不同的實驗要求 鴿、犬、猴和貓的嘔吐反射十分靈敏，適合于作嘔吐反射試驗； 而嚙齒類動物，尤其是大鼠、小鼠則基本沒有嘔吐反射，故需灌胃的實驗選擇大鼠、小鼠為合適。 兔的體溫變化十分靈敏，適合作熱源試驗。鼠、小鼠體溫調節(jié)差，不適合作致熱源試驗。豚鼠體內缺乏合成維生素C酶, 只能從飼料中得以補充。維生素C缺

14、乏1個月后,會出現(xiàn)壞血病當?shù)呐R床癥狀，一旦給予補充則癥狀消失。(1)選擇標準化的實驗動物 (2)年齡和體重 (3)性別 (4)生理狀況 (5)健康狀況 (6)品種、品系 (7)多種動物聯(lián)合使用 (1) 選擇標準化的實驗動物 標準化的實驗動物是指遺傳背景清楚，微生物學和寄生蟲學質量得到控制，飼養(yǎng)環(huán)境及其飼料營養(yǎng)均符合國家標準的動物。 切忌隨意使用來源不清的實驗動物，進行動物實驗。 應根據(jù)研究的目的要求，選用符合實驗動物國家標準的實驗動物。 在微生物學方面，應選用清潔級、無特定病原體動物，或無菌動物等如在遺傳學方面可選用近交系、封閉群、突變系或雜交F1動物。大、中型實驗動物，如兔、犬、猴等，也應選

15、擇無人獸共患疾病和遺傳背景清楚的普通級動物。(2)年齡和體重 在毒理或感染等實驗中，幼齡動物較成年動物敏感；因此，通常選用成年鼠。 在飼育環(huán)境和飼料營養(yǎng)均達標的條件下，實驗動物的年齡與體重，基本上成正比。若發(fā)現(xiàn)動物個體間體重超過10，則該群（組）動物自身存在差異，不宜用作實驗(3) 性別 同品種或同品系的不同性別動物，對同一實驗的反應有差異。 雌性動物易受性周期、懷孕、哺乳等影響。 通常采用雌雄各半的原則； 。（4）生理狀況雌性動物在妊娠期和哺乳期,以及動物換毛季節(jié)等不適宜作實驗。 （5）健康狀況實驗動物患病時，不可進行實驗，若是大動物，待其康復后再考慮是否使用；若是小動物予以淘汰。(6) 品

16、種、品系 不同品種和品系的實驗動物，具有不同的生物學特性，對相同試驗會出現(xiàn)不同的反應結果。 如果實驗需要的是近交系動物，而誤用了非近交系動物，實驗將不可能成功。 常用的BALB/c小鼠，已有不少亞系，在不同實驗室制備的鼠原性單克隆抗體的效價差異就很大。 C3H、AKR、NZB、NZW、SHR等均是良好的模型動物，具相應的適用范圍 ，若有選錯，實驗結果將會令人費解。 (7) 多種動物聯(lián)合使用 實驗中使用一種動物所獲得的結果總是有限的，同時使用2種，或2種以上的動物所得的實驗結果更有利于作出正確的判斷 。 在新藥的臨床前研究中，就規(guī)定必須使用一種嚙齒類動物（大鼠），另一種大型動物（犬或猴或小型豬）

17、。(二) 動物實驗分組原則 在研究中，對實驗動物的分組應按照機遇均等的原則進行，即隨機性原則。 目的是盡量減少干擾因素造成的實驗誤差，不受實驗人員主觀因素，或其它偏性誤差的影響。 隨機化的手段可采用編號卡片抽簽法,隨機數(shù)字表或采用計算機的隨機數(shù)字鍵進行。設對照組的問題在動物實驗中準確設立對照組非常重要，常有忽視或錯誤設立對照組的情況，導致了實驗失敗。對照方法1.空白對照 是在不給任何措施的情況下觀察動物自發(fā)變化的規(guī)律。2.實驗對照 是采用與實驗組相同操作條件的對照。3.有效對照 在藥物研究中，用已知有效藥物作對照，考核方法可靠性和新藥的有效性。4.配對對照 自身對照。（實驗前后或身體兩側5.交

18、叉對照 對照組作為實驗組的重復。6.實驗重復和肯定 即多種動物的聯(lián)合使用7歷史對照與正常值對照 必須非常慎重，否則將會得出不恰當甚至錯誤結論。1、實驗動物的訂購2、動物實驗基本方法3、實驗動物安死術 三、動物實驗的實施必須向具有實驗動物生產許可證的單位訂購符合實驗要求的實驗動物實驗動物在運輸過程中，必須符合相應的微生物學等級要求。 普通級實驗動物購入后，必須進行健康檢查和隔離檢疫，才能用于實驗。 2022/8/3華東師范大學38（1）實驗動物的保定（2）動物標記和除毛法（3）給藥途徑和方法 （4）麻醉和采血技術2、 動物實驗基本方法（1）實驗動物保定 應以不使動物產生痛苦、符合生理特性、減少應

19、激、便于實驗操作為原則。動作 輕緩忌動作突然用力過猛 避免抓耳朵呼得應，抱著走 避免驚嚇動物2022/8/3華東師范大學40籠 號項 圈針刺耳 記耳 環(huán)（牌）芯片 生物染色劑（如：苦味酸的80-90%酒精飽和溶液、堿性品紅、甲基蘭等） （2）實驗動物標記 實驗動物除毛法（剪毛，拔毛，脫毛。剃毛） 標記號碼清楚、持實驗動物除毛法久、簡便、易認和耐久適用。掛牌剪趾剪毛2022/8/3華東師范大學41（3）實驗動物給藥方法 動物自動攝入（加樣飼料勻質化摻入待測物質對飼料營養(yǎng)平衡的干擾飼料中待測物質與其他成分間可能產生的相互作用）2. 灌胃注射給藥的方法 A.皮內注射B.皮下注射C.肌肉注射D.腹腔注

20、射 E.靜脈注射F.腦內接種 G.其他接種法A.皮內注射對實驗兔和豚鼠,常以其背部或腹部為皮內注射部位。如欲觀察動物的皮膚反應,宜選擇白化的動物或局部為白色處接種。B.皮下注射的部位小鼠的背部; 大鼠的背部或側下腹部;貓，犬的大腿外側皮下兔在背部或耳根部;豚鼠的大腿內側,或小腹部等脂肪少的部位;C.肌肉注射對實驗動物肌肉注射,通常選用的部位為:后肢的股二頭肌和臀部肌肉。注射時應避開骨質結構、神經和血管D.腹腔注射 注射時沿腹白線右側向左側約呈450角度進針，應避開肝臟、脾臟、腎臟、胃、大小腸、腹膜等臟器，預防藥液返流E. 靜脈注射對家兔靜脈注射,通常在其耳緣靜脈。因一次注射后，注射部位的血管常

21、常形成拴塞，妨礙血液通流，如欲多次注射，應先自耳尖部之血管開始注射，逐次下移。F 腦內接種多在微生物學動物實驗時應用。常用動物為實驗小鼠；實驗兔和豚鼠由于顱骨較硬，需用穿顱鋼錐穿透顱骨，再用注射器針頭刺入腦內。 注射速度一定要慢，避免引起顱內壓急速升高。.G其他接種法某些科研工作中,也需將接種物劃痕接種于實驗動物的皮膚上;吸入鼻腔;接種于氣管；接種于眼內或睪丸內.做角膜劃痕接種或鼻腔接種常需對動物進行局部麻醉(5可卡因)或乙醚輕度麻醉。不同種類實驗動物不同給藥方法一次給藥能耐受的最大容量 mL(四).采血和麻醉技術 采血方法的選擇，取決于實驗目的和所需要血量以及動物種類。 如欲獲取全血，血漿或血球，采血后可注入含抗凝劑的容器內,或盛有玻璃珠的試管或玻瓶內; 如欲得清晰的血清，可于早晨未飼喂前采血。采集實驗動物血液的方法實驗動物采血量（ml）(四）、動物麻醉的方法 包括全身麻醉、局部麻醉、針刺麻醉、復合麻醉、低溫麻醉等，一般實驗常選擇全身麻醉。. 全身麻醉前的準備麻醉藥物與器械的準備。準確計算麻醉藥物的劑量。麻醉中毒解救藥物的準備。麻醉前禁食： 對大多數(shù)哺乳類實驗動物和鳥類動物，1012h。反芻類動物中，大體