實驗動物學 第一章課件

1、醫(yī)學實驗動物學Medical Laboratory Animal Sciences第一章 緒 論一、 實驗動物和實驗用動物 （一） 實驗動物 (Laboratory animals) 是指經(jīng)人工培育或人工改造，對其攜帶的微生物實行控制；遺傳背景明確，來源清楚，用于科學實驗、藥品、生物制品的生產(chǎn)和檢定及其他科學實驗的動物。 （二）實驗用動物 （Animals for research ； Experimental animals） 所有用于科學實驗的動物統(tǒng)稱為實驗用動物。包括實驗動物，野生動物，經(jīng)濟動物和觀賞動物。二、 實驗動物學的定義和范圍（一）定義 實驗動物學（Laboratory anim

2、al science）是研究實驗動物和動物實驗的科學。 （二）范圍 1實驗動物遺傳育種學 2. 實驗動物微生物學和寄生蟲學 3. 實驗動物環(huán)境生態(tài)學 4. 實驗動物營養(yǎng)學 5. 實驗動物飼養(yǎng)管理 6. 實驗動物醫(yī)學 7. 比較醫(yī)學 8. 動物實驗 從實驗動物標準化角度而言，實驗動物學由兩個相關(guān)理論體系構(gòu)成 。即1 實驗動物的標準化：標準化實驗動物的培育及飼養(yǎng)。2 動物實驗的標準化：醫(yī)學生物學研究中，準確地選擇、正確地應用各類標準化實驗動物。醫(yī)學實驗動物學基本內(nèi)容框架醫(yī)學實驗動物學實驗動物標準化 *學科概述（概念、地位和作用、發(fā)展概況及趨勢） *實驗動物標準化體系 1 遺傳學控制：近交系、封閉群

3、、雜交群及基因 突變動物的培育、特性及其應用。2 微生物學控制：普通級、清潔級、SPF級及無 菌動物的培育、特性及應用。3 環(huán)境學控制4. 營養(yǎng)學控制 *各類實驗動物的特性及其應用（大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、犬、 猴、雞及其它實驗動物等。 動物實驗標準化 1 實驗動物的選擇2 動物實驗基本技術(shù)和方法3 人類疾病的動物模型4 免疫缺陷動物5 實驗動物胚胎工程6. 轉(zhuǎn)基因動物 一 、 實驗動物在醫(yī)學生物學發(fā)展史上發(fā)揮了重要作用 回顧醫(yī)學生物學發(fā)展的歷史，不難發(fā)現(xiàn)許多具有里程碑式的劃時代研究成果往往與實驗動物及動物實驗密切相關(guān)。 1628年英國科學家哈維通過對蛙、狗、蛇、魚、蟹等動物的解剖與生理研究發(fā)

4、現(xiàn)，血液循環(huán)是一個閉鎖的系統(tǒng)，闡明了心臟在動物體內(nèi)血循環(huán)的作用。由于哈維發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)，而把生理學確定為一門科學。 1878年德國科學家科赫通過牛、羊疾病研究發(fā)現(xiàn)了結(jié)核桿菌，指出了細菌與疾病的關(guān)系。 19世紀末20實際初俄國的生理學家巴甫洛夫致力于用狗研究消化生理和高級神經(jīng)活動，提出了條件反射的概念，開創(chuàng)了高級神經(jīng)活動生理的研究。 1914年日本人山極和市川用瀝青長期涂抹家兔耳朵，成功地誘發(fā)出皮膚癌，從而證實了化學物質(zhì)誘癌作用。 1975年英國劍橋大學科學家G.Kohler和 C.Milstein成功創(chuàng)造了用雜交瘤研制單克隆抗體的技術(shù)，從而給抗原的鑒定、傳染病的診斷、腫瘤的研究與治療帶來革命性的

5、變化，是近代生物醫(yī)學研究中的重大突破。這項新技術(shù)選用的主要材料就是BALB/C近交系小鼠與BALB/C小鼠骨髓瘤傳代細胞。 俄國的生理學家巴甫洛夫指出：沒有對活動物進行實驗與觀察，人們就無法認識有機界的各種規(guī)律。三 、 新的實驗動物種系及模型動物的培育及應用為醫(yī)學生物學發(fā)展開辟了廣闊道路 無胸腺裸小鼠的培育為人類惡性腫瘤異種移植及體外研究帶來了生機。 目前，免疫缺陷動物的研究進展迅速。 小型嚙齒類馬、牛等大型哺乳類動物，單一T細胞缺陷的無胸腺裸小鼠T、B細胞聯(lián)合免疫缺陷的SCID小鼠以及T、B、NK細胞三聯(lián)免疫缺陷動物。自發(fā)突變的先天性免疫缺陷后天獲得性免疫缺陷動物。廣泛應用于腫瘤學、免疫學、

6、遺傳學、微生物學以及臨床醫(yī)學等各個領(lǐng)域。其他具有鮮明人類疾病模型特征的動物品系尚有自發(fā)性高血壓大鼠、癲癇大鼠、白內(nèi)障小鼠、糖尿病小鼠等數(shù)以百種。 無菌動物的培育微生物和宿主的相互關(guān)系 小型豬的培育及應用動脈粥樣硬化等心血管系統(tǒng)疾病的研究提供極為相似的動物模型等等。 四、 實驗動物在醫(yī)學生物學、工農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域中應用廣泛1 醫(yī)學生物學方面 實驗動物是人類的“替難者” 醫(yī)學生物學的科研課題有60%以上需要用實驗動物。有許多課題的研究離開了實驗動物就寸步難行。2 制藥工業(yè)方面 新的藥品大量的動物實驗（安全性有效性評價）。 進行致熱原檢查保證產(chǎn)品的安全性 反映停的安眠藥畸胎（德國、1962年）3 .

7、生物制品方面生物制品生產(chǎn)的原料，安全性有效性評價必不可少的工具。地鼠腎乙腦及狂犬疫苗猴腎小兒麻痹癥疫苗SPF雞胚麻疹疫苗家兔免疫血清四、實驗動物的分類 為識別、研究、應用實驗動物，應該對實驗動物進行分類，有幾種分類方法：（一）傳統(tǒng)的動物學分類方法 依據(jù)自然分類法，把整個生物，通常是用界(kingdom)、門(phylum)、綱(class)、目(order)、科(family)、屬(genus)、種(species)等劃分分類等級。以大家鼠為例，它屬于：脊椎動物門(phylum vertebrata)哺乳動物綱(class mammalia)嚙齒目(order rodentea)鼠科(fami

8、ly murinae)大家鼠屬(genus rattus)大家鼠種(species rattus norvegicus)學名：褐家鼠（大家鼠）(Rattus norvegicus)多數(shù)情況下，根據(jù)不同目的進行種下分類，把實驗動物劃分為不同品系。（二）按遺傳學控制分類 根據(jù)基因的純合程度，把實驗動物分成下列四類： 1、近交系動物（Inbred strain animals）又叫純系動物。是采用同胞兄妹或親子交配，連續(xù)繁殖20代以上所培育出來的遺傳上達到高度一致的動物群。 2、突變系動物（Mutant strain animals）具有特殊突變基因的品系動物，正常染色體基因發(fā)生突變，并具有各種遺傳

9、缺陷的動物。 3、雜交群動物（Hybrid colony animals）（雜交一代，F(xiàn)1代動物） 兩個近交品系動物之間進行有計劃交配所獲得的第一代動物。例如：C57BL/6JDBA/2B6D2F1 （B6為 C57BL/6J的縮寫，D2 為 DBA/2的縮寫。） 4、封閉群動物(Closed colony animals) 以非近親交配方式進行繁殖生產(chǎn)的一個種群，在不從外部引入新的血緣條件，至少連續(xù)繁殖四代以上稱封閉群。 2、清潔動物(Clean animals，CL) 又稱最低限度疾病動物(Ginimal disease animals) 體內(nèi)外不攜帶人畜共患的病原體或動物傳染病病原的動物

10、，不能帶有體外寄生蟲和大部分體內(nèi)寄生蟲。3、無特定病原體動物(Specefic pathogen free animals，SPF） 體內(nèi)不存在特定病原微生物和寄生蟲的的動物，簡稱SPF動物。是指無傳染病的健康動物。 這種動物都是來自無菌動物或悉生動物，轉(zhuǎn)移到屏障系統(tǒng)中飼養(yǎng)。要在屏障系統(tǒng)環(huán)境設(shè)施中飼育繁殖和進行實驗，要進行嚴格消毒、檢疫、隔離并定期剖腹凈化。4、無菌動物（Germ free animals，GF）體內(nèi)、外無任何可檢測出的活的微生物和寄生蟲的動物。來源于無菌手術(shù)剖腹取胎，飼養(yǎng)在無菌隔離器內(nèi)，人工喂乳或保姆代養(yǎng)培育而成。 悉生動物(Gnotobiotes animals，GA)體內(nèi)

11、攜帶有已知微生物的動物。這種動物來源于無菌動物，人為的投給已知的單菌、雙菌、三菌或多菌。這些均為已知菌，與無菌動物一樣，飼養(yǎng)在隔離器中。五、實驗動物學的發(fā)展概況 為了促進實驗動物科學世界范圍內(nèi)的協(xié)作，1956年聯(lián)合國教科文組織、醫(yī)療科學國際組織和生物科學協(xié)會聯(lián)合創(chuàng)立了國際實驗動物科學委員會（ICLAS，International Council for Laboratory Animal Science），每三年召開1次國際學術(shù)討論會，交流信息，加強國際合作。我國于1987年被正式接收為該委員會的成員國。（一）國外發(fā)展概況 動物保護觀念（有100多個國家對動物福利立法）歐美各國、美國、加拿大要

12、求環(huán)境，動物質(zhì)量，人員技術(shù)必須滿足有關(guān)標準外，任何從事動物實驗工作的單位必須建立倫理道德委員會或動物使用管理委員會。歐美普遍開展3R原則（減少、優(yōu)化、替代）。歐盟在2006年提出動物福利標準5年計劃并開展相關(guān)研究。準備將動物福利和雙邊貿(mào)易掛鉤，并希望加強國際合作。 1、美國實驗動物發(fā)展情況:70年代嚙齒類普及清潔級80年代以后基本普及SPF級實驗動物質(zhì)量提高，實驗數(shù)據(jù)更加準確可靠，實驗動物年使用量普遍下降，而高等實驗動物 用量相對增加。2、日本實驗動物發(fā)展情況:日本實驗動物科學發(fā)展模式追隨美國1951年成立實驗動物研究會1952年成立亞洲實驗動物檢測中心1965年開始分散的家族性-企業(yè)化發(fā)展日

13、本有50家實驗動物生產(chǎn)、經(jīng)營單位，約有10家生產(chǎn)SPF大、小鼠（3大家）遠交系、普通動物用量下降，SPF級、近交系、突變系動物用量增加。 （二）國內(nèi)發(fā)展概況 1988年經(jīng)國務院批準，頒布了我國第一部實驗動物工作的法規(guī)性文件實驗動物管理條例。先后建立了四個國家級實驗動物中心（北京、天津、上海和云南）為我國科技事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。 目前，我國實驗動物資源有30多種，100多個品系。有300多家實驗動物生產(chǎn)單位1500多家使用單位。年生產(chǎn)量1千萬多只，使用量800萬只。使用量中小鼠44%、地鼠32%、大鼠18% 實驗動物設(shè)施有70萬m2，實驗動物從業(yè)人員15000人，其中科技人員4000人，飼養(yǎng)人

14、員7000人，管理人員1500人，其他人員2500人。 六、實驗動物發(fā)展趨勢（一）、國際實驗動物發(fā)展趨勢 1、 實驗動物資源的多樣化 2、 實驗動物生物學特性的數(shù)據(jù)化 3、 實驗動物應用的網(wǎng)絡(luò)化（二）、中國實驗動物科學發(fā)展趨勢 中國實驗動物科學環(huán)境正在發(fā)生日新月異的改變，包括 1、 發(fā)達國家醫(yī)藥業(yè)的東移和動物試驗的東移。 2、 國家科技投入的增加（中國科研投入以每年 40%的速度遞增）和對人類疾病研究的重視，科學技術(shù)創(chuàng)新和參加國際競爭的要求，根據(jù)相關(guān)標準制定保護防止資源外流和自主知識產(chǎn)權(quán)。 2. 積極開展野生動物實驗標準化及新實驗動物的開發(fā)，注重特色。 我國實驗動物資源極為豐富，是一個巨大的實驗動物原始品種及基因庫。我國的實驗動物科技工作者已經(jīng)在開發(fā)長爪沙鼠、旱獺、樹 、黑線倉鼠、小