第五章封閉群雜交群動物的特點

第五章封閉群雜交群動物的特點第1頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)突變系動物的基本概念

一、遺傳與變異

遺傳和變異是生物普通存在的生命現(xiàn)象。雖然親代和子代之間都有非常相似的地方，但又有些不同之處。親子相似，叫遺傳。親子相異，叫變異。生物的遺傳性和變異性都是由DNA加以控制和調(diào)節(jié)的。

第2頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、基因突變

基因突變是指染色體上一個位點內(nèi)的遺傳物質的變化，或者說是DNA分子上長鏈中堿基對的改變，也稱點突變。第3頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

基因突變在生物界中是很普遍的，而且突變后所出現(xiàn)的性狀與環(huán)境條件間看不出對應關系。突變在自然情況下產(chǎn)生的，稱為自然突變或自發(fā)突變（SpontaneouMutation）；由人們有意識地應用一些物理、化學因素誘發(fā)的，則稱為誘發(fā)突變（InducedMutation）。突變后出現(xiàn)的表現(xiàn)型是多種多樣的。第4頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)突變對表現(xiàn)型的最明顯效應，可分為：

1．可見突變（VisbleMutation）：突變的效應可在生物的表現(xiàn)型上看出來，即用肉眼就能觀察出來，如若干大體形成的變異。

2．生化突變（BiochemicalMutation）：突變的效應導致一個特定的生化功能的喪失。肉眼是無法予以鑒別的，一定要借助于某些特殊方法來檢測。

第5頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3．致死突變（LethalMutation）：致死突變可分為顯性致死和隱性致死。顯性致死在雜合態(tài)即有致死效應。而隱性致命突變較為常見，如鐮形紅細胞貧血癥的基因就是隱性致命突變。

4．條件致命突變（ConditonalLethalMutation）：在某些條件下是有成活的，而在另一些條件下是致命的。

第6頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、突變的機理和突變系動物

通過遺傳和化學分析認識了突變型的遺傳性質，有些變化是一個堿基為另一個堿基所替代；另一個情況是插入或缺失了一個堿基，還有的變化包括許多堿基獲得、失去或重新排列等等?？傊墙M成基因的物質發(fā)生了化學變化，其變異的遺傳基因等位點可以遺傳下去。

第7頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

突變品系，也就是指正常染色體的基因發(fā)生了變異的、具有各種遺傳缺陷的動物。

基因突變動物在遺傳學上不是一個單獨的遺傳類別，它涉及近交系和封閉群兩類動物。

基因突變發(fā)生在近交系即為同源突變近交系；

基因突變發(fā)生在封閉群，即為封閉群突變種。第8頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

在小鼠和大鼠中，通過自然突變和人工定向突變，已培育出很多的突變系動物，如目前國際上已發(fā)現(xiàn)的小鼠突變基因有648個，培育的突變系小鼠有350多個品系，大鼠有50多個品系。特別如無毛、無胸腺裸鼠已成為生物醫(yī)學研究領域中令人注目的“寵兒”，并被廣泛地應用于腫瘤等研究。第9頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)

突變品系的模型性狀

第10頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一模型動物

遺傳突變的動物，如果能留種育成突變品系供某項特殊研究之用，這就成為很有科學價值的“模型動物”。本世紀最先而且最廣泛突破的是培養(yǎng)了多種腫瘤的模型動物，為研究人類腫瘤的科學工作者提供了極為方便而有效的研究手段。第11頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

有的突變品系動物與人的疾病一樣或近似，則更是最好的動物模型。如肥胖小鼠，它與人類有相似的肥胖病和糖尿??；肌肉萎縮癥小鼠，它與人類有相似的肌肉萎縮癥；自身免疫小鼠，則與人類的自身免疫性溶血癥和紅斑狼瘡相似。因此，對突變品系模型性狀的研究對解決人類的疾病將起到重要作用。第12頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一突變品系主要表現(xiàn)研究應用肌萎縮癥（dy）小鼠進行性肌衰弱和廣泛性的肌萎縮肌萎縮癥、肌肉營養(yǎng)障礙癥肥胖癥小鼠（ob）和大鼠（fa）肥胖，飲食多，血胰島素高肥胖癥侏儒癥（dw）小鼠矮小畸形、短尾、短鼻、繼發(fā)性粘液性水腫內(nèi)分泌如生長素和促甲狀腺素研究糖尿病小鼠（db）和大鼠（di）肥胖并糖尿病、高血糖、蛋白尿、煩渴遺傳性糖尿病骨骼硬化癥（op）小鼠

骨質硬化，骨髓消失人骨髓硬化癥貧血小鼠和大鼠多種貧血貧血白內(nèi)障（Cat）大鼠

白內(nèi)障眼科第三節(jié)常用的突變品系第13頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一突變品系主要表現(xiàn)研究應用尿崩癥（di)大鼠多尿，低滲透壓遺傳性下丘腦尿崩癥血膽紅素過多癥（黃疸）（Jaudice,j）大鼠黃疸嬰兒的先天性血膽紅素過多綜合征色素瘤性視網(wǎng)膜炎大鼠視網(wǎng)膜發(fā)育后期即開始的光感受細胞的進行性喪失人類的色素瘤性視網(wǎng)膜炎無脾（As）小鼠脾臟完全缺如脾臟功能、血吸蟲病視網(wǎng)膜退化（rd）鼠

進行性視網(wǎng)膜硬化，有色素沉著及視網(wǎng)膜血管閉鎖人類的色素性視網(wǎng)膜炎針尾（Pt）突變鼠椎間盤逐齡產(chǎn)生快速退化人類的椎間盤突出癥自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）自發(fā)性高血壓高血壓癲癇突變型大鼠發(fā)作癲癇人類癲癇病多種免疫缺陷小鼠無T細胞或無B細胞或無T、B細胞或無K細胞或無T、B、K細胞或無巨噬細胞免疫、血液病、器官移植、腫瘤、病毒等第14頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

其它還有各類突變模型動物先天性畸形、各種腎異常、巨結腸小鼠、睪丸雌性化或假兩性畸形大鼠、隱睪癥、新西蘭高血壓大鼠、各種神經(jīng)麻痹、各種中樞神經(jīng)異常、苯丙酮酸尿癥、自身免疫性疾病、無毛小鼠、裸小鼠、裸大鼠等。第15頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第五章

雜交群和封閉群動物

的特點及應用

第16頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)雜交群動物（F1）的特點及應用

一、定義和概念

兩個近交品系動物之間進行有計劃交配所獲得的仔一代動物，稱之為雜交群動物或雜交一代動物，簡稱F1動物。如C57BL/6J和DBA/2小鼠交配后培育的第一代動物即為BDF1或B6D2F1；C57L/J和A/He交配后的第一代動物為LAF1等。

第17頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

但是，必須指出，實驗動物“F1”與一般遺傳學上所謂的F1不大一樣。一般的F1根本就是雜種，其個體之間差異很大，因為其親本本身是雜種，實驗動物的F1雖然也是雜種，但是它們個體之間卻很均一，也就是說，從遺傳型上來看是異型接合體，而從它們個體與個體之間來看卻大家都雜得一樣，所以個體與個體基本上還是相同的，這是由于它們的兩個親本本身就是純種。第18頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

所以，實驗動物這種的F1雖然遺傳型是雜合的，但個體間的遺傳型與表現(xiàn)型是一致的，可以適合作一般實驗研究用，能獲得正確的實驗結果。但F1動物是不能培育純系的，因為在仔二代（F2）時，會發(fā)生遺傳上的性狀分離。

F1動物的生產(chǎn)是比較簡單的，采用兩個近交系進行雜交而得。

第19頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一子代：基因型Aa，表現(xiàn)型A♂AA×♀aa

精子卵子AAaAaAaaAaAa第20頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

例如C57BL品系小鼠基因為隱性基因（a），被毛呈黑色，C3H品系小鼠基因為顯性基因（A），被毛呈野鼠色，這二者均為純合子，相互雜交后，F(xiàn)1基因型和表現(xiàn)型均一致，但到子二代（F2）時，會發(fā)生遺傳上的性狀分離，因此不能用F1動物培育純系。

在F1動物生產(chǎn)中，必須強調(diào)的是兩個親本的互交情況要表達所用品系的性別，因為雖然同是用一樣的兩個近交系雜交，由于所用的雌雄不同則F1將因母體環(huán)境的不同或性染色體的不同的而有不同。第21頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、使用F1動物的優(yōu)點

綜合起來F1動物具有以下優(yōu)點：

1．具有雜交優(yōu)勢，生命力強，適應性和抗病力強，繁殖旺盛等優(yōu)點，在很大的程度上可以克服因近交繁殖所引起的近交衰退現(xiàn)象。

2．具有純系動物基本相似的遺傳均質性。雖然它的基因不是純合子，但基因型是整齊一致的，遺傳性是穩(wěn)定的，表現(xiàn)型也一致，因此它基本上具有近交系動物的特點。

第22頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3．對各種實驗結果重復性好，精確度高。對長期實驗的耐受性也大，而且對由于環(huán)境因素所引起變異的可能性也較純系為小。雜合子使隱性有害基因的作用被顯性有利基因的作用所掩蓋。

4．具有親代雙親的特點。

5．國際上分布廣，已廣泛用于各類實驗研究，實驗結果便于在國際間進行重復和交流。

上述F1動物的特點，說明為什么有了近交系動物，還要培育F1動物。第23頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、F1動物在生物醫(yī)學研究中的應用

由于F1動物具有與純系動物基本相同的遺傳均質性，又克服了純系動物因近交繁殖所引起的近交衰退，所以受到科學工作者的歡迎，在生物醫(yī)學研究中得到廣泛應用。特別是在下列一些研究課題中用得更多。

第24頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（一）干細胞的研究

根據(jù)目前的研究，可清楚地表明，來自F1種小鼠正常的外周血的白細胞能夠在受到致死性照射的父母或非常接近的同種動物中種植和繁殖，使動物存活和產(chǎn)生供體型的淋巴細胞、粒細胞和紅細胞，這證明小鼠外周血中存在干細胞。因此，F(xiàn)1動物是研究外周血中干細胞的重要實驗材料。

第25頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（二）移植免疫的研究

F1動物是進行移植物抗宿主反應良好的實驗材料。可以鑒定出免疫活性細胞去除是否完全。如CBA小鼠親代脾臟細胞經(jīng)一定培養(yǎng)液孵育后注入CDF1（DBA/2×CBA）小鼠的腳掌，對側作為對照，如CBA親代小鼠免疫活性細胞去除干凈時，則將不產(chǎn)生移植物抗宿主反應，否則相反。

第26頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（三）細胞動力學研究

如選用BCF1（CBA×C57BL/6）小鼠作小腸隱窩細胞繁殖周期實驗；

選用CDF1（DBA/2×CBA）小鼠作小腸隱窩細胞劑量存活曲線；

選用DBF1（C57BL/6J×DBA/2）受體小鼠觀察移植不同數(shù)量的同種正常骨髓細胞與脾臟表面生成的脾結節(jié)數(shù)之間的關系等。

第27頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（四）單克隆抗體研究

雜交瘤合成單克隆抗體是近年來生物醫(yī)學中一項重大的突破。采用的小鼠骨髓瘤細胞系，一般都采用BALB/c品系小鼠，英國目前大多采用BALB/c和CBA雜交F1代小鼠作單克隆抗體研究，比單獨用BALB/c小鼠要好，其F1代小鼠脾臟比同日齡BALB/c小鼠脾臟要大。

第28頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一四、F1動物系組選擇和組合形式與命名

（一）系組選擇

F1動物品質的好壞完全取決于其親代特點，因此選擇系組作雜交組合時應考慮以下條件：

1．二個親本必須都是近交品系動物，根據(jù)實驗要求進行有計劃的雜交。

2．具有試驗研究所要求的特性品系。

3．兩個品系間，具有較強的親和力和較少的異質差異。其遺傳特性能表現(xiàn)出雜交優(yōu)勢，系組合力強的品系。第29頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一4．通過對比觀察選出最理想的雜合組合。

因此，一定要選出最理想的雜交品系組合，作為大量繁殖雜交F1的雙親，這是進行雜交F1繁殖的重要條件。

如C3H小鼠屬于高發(fā)乳腺癌品系，如將C3H雄鼠與C57BL/6雌鼠交配，可得到乳腺癌發(fā)病率低的雜交F1，是科學研究工作使用的重要動物模型。

第30頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一五、F1動物的命名及要求

F1動物的標志方法主要是標明雜交群親本的性別與其品系名稱，習慣上雌本先寫，雄本隨其后，中間以“X”相連，如C3H/HeJ×AKR/J，也可記為C3HAKRF1或簡稱C3AKF1；反之，如為AKR/J×C3H/HeJ，則記為AKC3F1。

而且以上兩種雜交方式由于親本的母系或父系不同，可產(chǎn)生兩種雜種一代。

第31頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一習題：1、近交系數(shù)和血緣系數(shù)；2、近交后引起的變化；3、同源導入近交系及其命名書寫方法；4、雜交群動物（F1）及其優(yōu)點；第33頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)封閉群動物的特點及應用

一、定義和和概念

封閉群動物是指一個種群在五年以上既不以近交形式進行交配，也不從外部引進新種，僅在封閉條件下的一定群體中進行隨機交配繁殖的動物群。

第34頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

目的是：

1、整個群體盡量防止近親交配而保持著遺傳變異，也就是說保持動物個體間的雜合性；

2、不引進外種，使群體遺傳特征因基因頻率不變而保持相對穩(wěn)定。也就是說保持群體的一般遺傳特性。

至于個體間差異的程度因引種來源的不同而有不同，如引種于一般雜種，則個體間差異就大；如果引種于有近交歷史的動物，則個體間差異就小。第35頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

由于封閉群體本身的特點，加上客觀上具有各種各樣的相似存在形式，就使封閉群這個概念很混亂。有人叫“非近交群”，有人叫“非近交系”，甚至有人叫“遠交系”或“遠交動物”。實際上這些叫法并不是指真正的“封閉群”，而只是通常供應使用的、保持于各種飼養(yǎng)系統(tǒng)的非近交群體而已。特別是“遠交”一詞很容易使人理解為遺傳學上的“異系交配”。第36頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

因為“遠交”在遺傳學上是指遺傳上不相關的動植物的雜交，或沒有相近親緣關系的不同家系的兩個個體的交配，甚至把不同特種、不同變種的交配都看作是異系交配。而實驗動物的封閉群，其個體之間并不是沒有親緣關系，甚至是很親近的或有一定的近交。

所以封閉群不應叫成上述這些名稱，它們之間更不能劃等號。

第37頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、封閉群的分類

封閉群按其來源和遺傳背景不同，可分為以下兩大類：

1．來源于近交系的繁殖群及其子代，不用兄妹交配方式保種進行生產(chǎn)的實驗動物。

2．來源于非近交系，不是以培育近交系為目的而生產(chǎn)的實驗動物群。

上述兩種封閉群，除了在選擇時應考慮繁殖力外，均不采用特殊的淘汰方法進行選種。

第38頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、封閉群動物的應用

目前國內(nèi)外實驗動物的使用，以小鼠為例，大部分是近交系和封閉群。而從使用量上來看封閉群遠遠超過近交系，這是因為近交品系繁多，又不易大量生產(chǎn)，往往僅適用設備條件較好的研究機構或專門科技人員親自保種使用，大大限制了其使用范圍。第39頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

而封閉群因為有雜合子并避免了近交，故能保持相當程度的雜合性，從而避免了近交衰退的出現(xiàn)。所以，其生活力、生育力都比近交系強，具有繁殖率高等遺傳學的特點，因此封閉群動物可以大量生產(chǎn)，廣泛應用于如人類遺傳、藥物篩選、毒物試驗、生物制品和化學制品的鑒定等生物醫(yī)學的多個領域。第40頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

例如ddN小鼠、NIH小鼠、LACA小鼠、Wistar大鼠、SD大鼠以及目前各研究所長期自行繁殖的瑞士種小鼠、青紫蘭兔、新西蘭白兔、大耳白兔、豚鼠等均屬此類。 這類動物在生物制品和化學藥品的鑒定上，其反應穩(wěn)定性遠遠優(yōu)于市售動物，特別是作為熱源質試驗的家兔更為明顯。第41頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

封閉群動物中有的可能有近親關系，有的可能沒有，而保持一定的遺傳差異。因而對各種刺激的反應有強一些的，也有低一些的，個體間的重復性和一致性沒有近交系、雜交F1動物好，但其平均的反應性有一定穩(wěn)定性，故要觀察篩選某一藥物的初步療效時，封閉群動物就可以反映綜合的平均療效。第42頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一四、培育方法及注意事項

封閉群動物的培育方法較為簡單，只要不引進新品種，讓其自行繁殖就可以，當然要避免近親繁殖。但是長期保持一個封閉群就必須要控制各種條件，采取一定的措施。保持封閉群的主要目的的是為了減少群體內(nèi)的遺傳變異，使整個群體的性狀、特征能持續(xù)穩(wěn)定不變，而且不產(chǎn)生性質不同（變異）的個體或小群體。培育時應注意下列規(guī)則：

第43頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（一）群體封閉后應維持五年以上

把小鼠封閉時間定為五年的理由是： 假如將兩個近交系進行交配，培育出一個新的群體（雜交群）。把其中一個近交系的基因型假定為A/A，另一近交系為a/a，則兩者雜交以后所產(chǎn)生的F1基因型必定是A/a，然后讓F1進行隨機交配，從理論上講，F(xiàn)2代基因型分離的比例A/A為25%，A/a為50%，a/a為25%。再讓F2進行隨機交配，生下F3，其基因型的比例應該和F2一樣，不發(fā)生變化。第44頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一親代A×aF1Aa×AaF2AAAaaaF3AAAAAaaaaaF4AAAAAAAaaaaaaa第45頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

但實際情況不會如此準確，因為還有其它許多因素（如繁殖率的高低）的影響，假如具a/a基因型的個體比A/A及A/a基因型的個體繁殖率低1/2的話，此時這三種基因型出現(xiàn)的頻率就各不相同，即隨著代數(shù)的增加，a/a型頻率逐代減少，而A/A型的頻率則逐代增加，也就是說，在起初10代（從1～10代），各基因型頻率，都有變化，達到15代后才趨于穩(wěn)定。第46頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

不同繁殖率基因型個體的基因型頻率變化

在A/A為25%，A/a為50%，a/a為25%的群體中a/a的繁殖率為A/A和A/a的1/2時，各基因型頻率的變化。

第47頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

以小鼠為例，一年大約繁殖3代，要達到15代，就需要5年時間。因此，5年確定為小鼠封閉群的最低年限。但這種年限只能用之于小鼠，如豚鼠（15年）和兔（18年）等世代間隔長，封閉群達到穩(wěn)定的年數(shù)，就比小鼠的更長了。第48頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（二）防止產(chǎn)生群體內(nèi)的隔離狀態(tài)

封閉群體，不要在隔離狀態(tài)下進行繁殖（交配）。上面所講的是隨機交配時的情況。如果交配不隨機（隔離飼養(yǎng)），而是兄弟姐妹之間交配，則該封閉群就會分化為許多近交系，從而使該群體的基因型結構發(fā)生變化，結果不但破壞了封閉群固有的遺傳結構，而且將使封閉群分化成幾個近交系，如近交系之間再進行雜交，雖可提高該群體的繁殖率，可是封閉群原有的特點將因此丟失。

第49頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

假如將某封閉群分在兩個飼養(yǎng)間飼養(yǎng)，各飼養(yǎng)間又獨立地自行保種，這樣就使群體有效大小減少一半，隨之近交系數(shù)也將提高，從而在這兩個飼養(yǎng)間產(chǎn)生基因結構（型）變化的可能性也就大了。如果經(jīng)過若干代之后就會變成兩個完全不同的封閉群。第50頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第51頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（三）“群體有效大小”應保持在50只以上

當采用以上生產(chǎn)方式時，應特別注意種群繁殖場的“群體有效大小”，要達到足夠大。如果封閉群過小，必然引起群體內(nèi)近交系數(shù)上升，這是與封閉群的性質所不相容的，是封閉群最忌諱的。如群體只有雌雄兩只組成，就只能進行兄妹交配，結果會育成近交系。第52頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

下面的公式用以計算“群體有效大小”與群體近交系數(shù)上升率之間的關系，也就是說只要進行隨機交配，兩者之間的關系可用下列公式計算：

△F=1/2Ne

△F:近交系數(shù)的上升率

Ne：群體的有效大小

第53頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

由此公式我們可以看出，Ne越大，則△F就越小。在封閉群的規(guī)定中，近交系數(shù)的上升率（△F）不得超過1%。

也就是說只在一般群體中，近交系數(shù)的上升率（△F）等于1%時，群體的有效大?。∟e）恰好是50?！叭后w的有效大小”被定為50。

△F=1/2Ne

1%=1/2Ne

Ne=50第54頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一(四)不要用人為淘汰的方式選種

所謂人為淘汰的方式選種，是把基因決定的性狀引向特定方向，結果使群體內(nèi)基因結構發(fā)生變化。因此，在封閉群中，原則上絕對不允許進行淘汰式選種。第55頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第六章

實驗動物微生物控制

的特點及應用

第56頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

按對微生物的控制的程度，可以將實驗動物分為五類，即：

（１）無菌動物（GF）；

（２）悉生動物（GN）；

（３）無特定病原體動物（SPF）；

（４）清潔動物（CL）；

（5）普通動物（CV）。

第57頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

近交系動物遺傳均一、個體差異小、實驗結果比較準確。但是只從遺傳上加以控制，如不進行微生物控制，沒有排除自然感染的微生物和寄生蟲的影響，實驗結果仍可能不準確。因此，在精度要求高的實驗中，無菌動物、悉生動物和無特殊病原體動物就成了理想的實驗動物。

第58頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一種類飼養(yǎng)方法說明附記無菌動物隔離系統(tǒng)以封閉的無菌技術取得，用現(xiàn)有方法不能檢出任何微生物和寄生蟲的動物無法檢出任何生命體悉生動物隔離系統(tǒng)確知所帶的微生物叢（植物的和動物的）經(jīng)特殊飼養(yǎng)確知所帶有的微生物SPF動物屏障系統(tǒng)沒有指定的致病性微生物和寄生蟲的動物確知不帶有的微生物清潔動物半屏障系統(tǒng)除普通動物要求外，沒有對動物危害大和對研究干擾大的微生物確知不帶有的微生物普通動物開放系統(tǒng)不得帶有主要人畜共患和烈性傳染病病原體的動物對微生物帶有情況不明確按微生物控制程度的實驗動物分類原則第59頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)無菌動物

一、無菌動物的基本概念

所謂無菌動物，就是指在機體的任何部位均檢不出任何活的微生物和寄生蟲的動物。

無菌動物的“菌”主要是指細菌，而嚴格來說，還包括真菌、立克次氏體、支原體和病毒等微生物及各種寄生蟲。第60頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

用大量抗菌素可以使普通動物暫時無菌，但是這種動物不是無菌動物。因為這種無菌狀態(tài)往往是一過性的，某些殘存的細菌在適當?shù)臈l件下又會在體內(nèi)增殖。 即使能把體內(nèi)細菌全部殺死，它們給動物造成的影響卻是無法消除的，例如：特異性抗體的存在、單核吞噬細胞系統(tǒng)的活化、某些組織或器官的病理變化等。

因此，無菌動物必須是生來就無菌的動物。第61頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

現(xiàn)在無菌動物的品種已經(jīng)很多，不僅小鼠、大鼠、豚鼠和家兔等小動物已有無菌動物，而且狗、貓、猴、豬、山羊、綿羊和牛等大動物以及雞、火雞、鵪鶉、青蛙、蛇甚至蠶、蒼蠅、白蟻等也都有了無菌動物。這些都是為了適應科學發(fā)展的需要而培育的，其中的小鼠、大鼠、豚鼠，國外一些發(fā)達國家已能大量生產(chǎn)，并比較方便地應用于日常研究中了。第62頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、無菌動物的特征

只要飼料配備適當，無菌動物發(fā)育正常，外觀和普通動物相同，但是其機能、結構和普通動物有很大的不同。

第63頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一無菌動物的形態(tài)特征系統(tǒng)改變消化系統(tǒng)盲腸肥大，腸壁菲薄，常因盲腸扭轉或腸壁破裂而死亡。腸粘膜絨毛增多。肝臟重量下降。血液循環(huán)系統(tǒng)心臟相對縮小。白細胞數(shù)少，數(shù)值恒定。免疫系統(tǒng)脾臟縮小，無二級濾泡，網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞功能降低，胸腺內(nèi)以小淋巴細胞為主，吞噬細胞內(nèi)泡狀結構和溶酶體少，胸腺和淋巴結處于功能不活躍狀態(tài)第64頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一無菌動物的功能特征功能改變免疫功能吞噬細胞系統(tǒng)、淋巴組織發(fā)育不良，淋巴小結內(nèi)缺乏生發(fā)中心，產(chǎn)生丙種球蛋白的能力很弱，血清抗體水平低，免疫功能處于原始狀態(tài)，應答速度慢，過敏反應和排異反應及自身免疫現(xiàn)象消失或減弱生長率因種屬而不同。無菌鳥類生長率升高，大小鼠無變化；豚鼠和兔生長率變慢，因無菌不能幫助消化纖維素所致生殖大鼠和小鼠繁殖率高；豚鼠及兔繁殖力低，代謝腸管對水的吸收率低，代謝周期比普通動物長。營養(yǎng)體內(nèi)不能合成維生素B和K，故易缺乏抗輻射能力抗輻射能力增強，受輻射后存活時間較長壽命無菌動物比普通者長壽第65頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一四、無菌動物的應用

1、在微生物研究中的應用：

⑴某些疾病的病原研究；

⑵微生物間的拮抗作用；

⑶病毒病的研究；

⑷細菌學研究：如霍亂弧菌、福氏痢疾桿菌；

⑸真菌感染研究；

⑹原蟲感染研究。

2、在免疫學研究中的應用：

無菌動物血中無特異性抗體，很適合于各種免疫現(xiàn)象的研究；第66頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3、在放射醫(yī)學研究中的應用；

4、在營養(yǎng)代謝研究中的應用；

5、在膽固醇代謝研究中的應用；

6、在毒理學研究中的應用；

7、在腫瘤研究中的應用；

8、在老年病學研究中的應用；

9、在宇航學研究中的應用；

10、在寄生蟲研究中的應用；

11、在口腔醫(yī)學研究中的應用。第67頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一健康動物處死浸在37℃滅菌液中送進無菌隔離器剖腹手術切除子宮將子宮浸消毒液即送到另一只隔離器中切開子宮取胎，用滅菌紗布揩拭仔體并電刀斷臍放入隔離器內(nèi)人工喂乳或保姆代養(yǎng)。五、無菌動物技術第68頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

而豚鼠因在一定程度上能自力飲乳，故人工哺乳較容易。另外，禽類、魚類、昆蟲類等，因是在卵中無菌的前提下作出的，故用藥物將卵周圍滅菌后移入滅菌隔離器內(nèi)使其孵化即可，而且，這些動物，一般在出生后就能自力采食，故較易育成。

無菌動物的理論基礎和實踐依據(jù)在于胎盤屏障和屏障觀念，根據(jù)這個基礎開展了無菌動物工作。在無菌條件下取仔，一切操作在無菌隔離器內(nèi)進行。

第69頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一塑料無菌隔離器

大小為1.80米×0.65米×0.5米第70頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)

悉生動物第71頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、悉生動物的概念

悉生動物（GnotobioticAnimals）也稱已知菌動物或已知菌叢動物，是指用與無菌動物相同的方法取得飼養(yǎng)（剖腹取胎，在隔離器內(nèi)飼養(yǎng)）、但明確體內(nèi)所給予的已知微生物的動物，即凡含有已知的單菌、雙菌、三菌或多菌的動物。一般是將1～3種已知的微生物人工接種于無菌動物體內(nèi)定居。第72頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

以此類推。由于此種動物和無菌動物一樣是放在無菌隔離器內(nèi)飼養(yǎng)的，因此選用此種動物作實驗準確性是很高的，可排除動物體內(nèi)帶有的各種不明確的微生物對實驗結果的干擾，并可按研究目的來選擇某種微生物，常用于研究微生物和宿主動物之間的關系。

悉生動物的飼養(yǎng)方法與無菌動物相同。由于這種動物是有菌的，所以隔離器內(nèi)也有這種微生物的存在。第73頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、悉生動物的發(fā)展

悉生動物大規(guī)模地生產(chǎn)和廣泛應用于醫(yī)學研究的各個領域，取得了普通動物實驗所無法發(fā)現(xiàn)的豐碩成果。從研究微生物與宿主之間的相互依存關系，推廣到高質量實驗動物的生產(chǎn)。這就豐富了無菌動物的研究內(nèi)容。

近二十年來是無菌動物研究的飛躍發(fā)展階段，形成了跨越生物學、醫(yī)學、獸醫(yī)學的新興學科一悉生生物學。第74頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、悉生動物的特性

1、腸道內(nèi)存在能合成維生素和氨基酸的細菌；

2、悉生動物可以彌補無菌動物的某些缺點。悉生動物的生活力較強，抵抗力明顯增強，也易于飼養(yǎng)管理，可代作無菌動物。

3、所感染的微生物寄生蟲的種類可以根據(jù)實驗目的需要而定，因此適宜作某些特定的實驗，如在免疫學實驗中，無菌動物不能發(fā)生遲發(fā)性過敏反應，而感染一種大腸菌的悉生動物就可以發(fā)生了。第75頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一四、悉生動物在生物醫(yī)學研究中的應用：

1、微生物學研究：可根據(jù)實驗研究的需要，將無菌動物所培育的仔鼠于其斷奶前后，有目的地喂給單一的或多種的細菌，再來觀察這些細菌對機體的作用。

只有選用悉生動物，才有可能了解到單一微生物和抗體之間的關系。多種微生物存在于同一機體內(nèi)，可以觀察微生物與微生物之間及機體之間相互關系和菌群失調(diào)的現(xiàn)象。第76頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一2、抗體制備的研究；

3、克山病病因學的研究（鐮刀狀黃曲霉菌說）；

4、微生物和寄生蟲相互關系的研究；

5、其它方面的研究（骨髓移植、腫瘤、病毒學、免疫學、營養(yǎng)代謝、外科的感染控制等）。第77頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)

無特定病原體動物

第78頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、無特定病原體動物的概念

無特定病原體（SPF）動物是指機體內(nèi)無特定的微生物和寄生蟲存在的動物，但非特定的微生物和寄生蟲是容許存在的。

故實際上是指無傳染病的健康動物。這類動物是目前國外使用最廣泛的實驗動物。它不帶有對人或動物本身致病的微生物，但不能排除可經(jīng)胎盤屏障垂直傳播的微生物。

第79頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

由于用疫苗和藥物進行預防及治療，或用淘汰帶菌動物來作出SPF動物的方法并不實用（既浪費時間，又難保確除病原），故一般大多先培育無菌動物或悉生動物后，再把其移到有封閉系統(tǒng)設施中去飼育繁殖。第80頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一 “SPF”一詞的含義是不明確的，因為：

1、在特定條件下，“非”病原體是可以成為病原體的。

2、有些病原體目前缺乏有效的檢查手段。

“SPF”是多年來使用的名稱。目前還沒有更好的統(tǒng)一的名稱，所以仍沿用?，F(xiàn)在有COBS（經(jīng)剖腹產(chǎn)取得并飼養(yǎng)在屏障中的）、BS（在屏障系統(tǒng)中飼養(yǎng)）、DF（無?。┑炔煌Q，都是指“SPF”動物。

第81頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、無特定病原體動物的質量標準

由于SPF動物的質量標準看法不一，所以對動物的要求也就不同。

如有人認為某種實驗動物沒有某種病原體，不影響其實驗要求，就可稱為SPF動物。亦有人認為將常見的病原體全部排除，才算是真正的SPF動物。我們認為這兩種看法都不夠恰當，前者要求過低、太簡單化，后者又要求過高，復雜化。第82頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

沒有統(tǒng)一標準，就無所適從。國外對動物的監(jiān)測標準（內(nèi)容和方法）尚未見公諸于世，沒有統(tǒng)一的標準。如以小鼠為典型例子，綜合英、美、日等國有關資料，列于表，以資借鑒。

第83頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一英、美、日等國有關實驗小鼠微生物學監(jiān)測內(nèi)容

資料來源美日美日英英美日日美病原微生物種類

細菌性疾病沙門氏桿菌√√√√√

√√綠膿桿菌√√

√√魏氏梭菌D型√

√枸椽酸桿菌√

√大腸桿菌

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√√假性結核桿菌

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李司忒桿菌

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巴氏桿菌√√

√√√√支氣管敗血性鮑特氏菌√

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√肺炎雷伯克氏菌√

肺炎雙球菌√

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鼠棒狀桿菌√√√√√√√泰澤氏桿菌√√√√

√√結核桿菌

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鉤端螺旋體

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念珠狀鏈球菌

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√溶血性鏈球菌

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√金黃色葡萄球菌

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病毒性疾病淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎√√

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√√鼠肝炎√√

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√√鼠肺炎√√

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呼腸?、蟆獭?/p>

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√仙臺病毒√√

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仔鼠流行性腹瀉√√

小鼠脊髓灰質炎√√

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脫腳病√√

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√√K病毒√√

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鼠細小病毒√√

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√胸腺病毒√√