實驗動物的選擇與人類疾病的動物模型

關(guān)于實驗動物的選擇與人類疾病的動物模型第1頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)實驗動物的選擇一切實驗動物應(yīng)具有個體間的均一性、遺傳的穩(wěn)定性和容易獲得三個基本要求。選擇的原則：1、選擇與人體結(jié)構(gòu)、機能、代謝及疾病特征相似的動物2、根據(jù)要求達到的精確度選擇實驗動物3、符合實驗動物的一般原則第2頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

原則一：盡量選擇研究對象的功能、代謝、結(jié)構(gòu)及疾病性質(zhì)與人類相似的動物。醫(yī)學研究的根本目的是要探索人類疾病的發(fā)病機制，尋找預防及治療方法。因此，動物的物種進化程度在選擇實驗動物時應(yīng)該是優(yōu)先考慮的問題。在可能的條件下，應(yīng)盡量選擇結(jié)構(gòu)、功能、代謝方面與人類相近的動物做試驗。由于實驗動物和人類的生活環(huán)境不同，生物學特性存在許多相同和相異之處，研究者在選擇動物用于實驗之前，應(yīng)充分了解各種實驗動物的生物學特性。通過實驗動物與人類之間特性方面的比較，做出恰當?shù)倪x擇。第3頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

一般來說，動物所處的進化階段愈高，其功能、結(jié)構(gòu)、反應(yīng)也愈接近人類，如猩猩、獼猴、狒狒等非人靈長類動物是最類似于人類的。他們是胚胎學、病理學、解剖學、生理學、免疫學、牙科學和放射醫(yī)學研究的理想動物。我國南方和印度生產(chǎn)的獼猴有很多特性與人相似，可用于細菌、病毒和寄生蟲病的研究。例如脊髓灰質(zhì)炎、麻疹、皰疹病毒感染、弓形蟲病、阿米巴腦膜炎、南美錐蟲病、間日瘧和惡性瘧，以及自發(fā)性類風濕因子，奴卡氏菌病、病毒性肝炎等，對痢疾桿菌和結(jié)核分枝桿菌也較敏感。獼猴的生殖生理非常近似于人，月經(jīng)周期也是28天，可用于生殖生理、計劃生育及避孕藥研究。但實際中，非人靈長類動物屬稀有動物，來源很少，又需特殊飼養(yǎng)，選擇有很大困難。另一方面，也并非只有非人靈長類動物與人具有相似性。許多哺乳類實驗動物在某些功能、代謝、結(jié)構(gòu)及疾病特點方面也與人類近似。第4頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月可從如下幾方面將不同實驗動物與人進行比較，以便充分利用其相似之處為科研服務(wù)。（一）組織結(jié)構(gòu)方面哺乳動物之間，有許多組織結(jié)構(gòu)上的相似點，因而其生命功能基本過程也很相似。如豬的皮膚組織結(jié)構(gòu)與人類相似，其上皮再生、皮下脂肪層、燒傷后的內(nèi)分泌及代謝等也類似人類，故選用小型豬做燒傷實驗研究較為理想。第5頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）系統(tǒng)功能方面許多動物各系統(tǒng)的功能與人類是相似的，如犬具有發(fā)達的血液循環(huán)和神經(jīng)系統(tǒng)，在毒理方面的反應(yīng)和人類也比較接近，適于做實驗外科學、營養(yǎng)學、藥理學、毒理學、行為學等方面的研究。兩棲類的蛙和蟾蜍，大腦很不發(fā)達，當然不能用于高級神經(jīng)活動的研究，但在做簡單的反射弧實驗時，則很合適，因為最簡單的反射中樞位于脊髓，而兩棲類脊髓已發(fā)展到合乎實驗要求的程度，且其結(jié)構(gòu)簡單明了，易于分析。第6頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）生理特性方面許多哺乳類動物與人類一樣，其心率、呼吸頻率、體溫三者成正比關(guān)系。發(fā)熱時，心率和呼吸頻率都增加。鳥類的體溫比哺乳類的高。恒溫動物的體溫晝夜有一定變動范圍，變動情況與行為類型有關(guān)，一般夜間活動的動物凌晨2時至3時是一日的峰值。了解這些與人類的細微差別對具體研究是十分有益的。由于動物的臨床生理觀察指標隨動物種類、年齡以及周圍環(huán)境變化而有所差異，因此正常參考值有較大的變動范圍，實驗時應(yīng)按照實際情況具體考慮。第7頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）繁殖特性方面哺乳類動物與人類一樣，性成熟、妊娠期和壽命一般是成比例的。壽命越長，妊娠期越長，性成熟越晚。許多實驗動物有一定的繁殖季節(jié)，但有的在人工飼養(yǎng)條件下已發(fā)生改變。單胎動物比多胎動物產(chǎn)仔數(shù)少，多胎動物中近交系產(chǎn)仔數(shù)比封閉群少。這些都是在選擇動物時要予以注意的。第8頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）體液成分方面動物血液性狀與人類一樣，包括形態(tài)和功能兩個方面。一般來說，與功能有關(guān)的各種指標之間都有一定聯(lián)系，如若紅細胞數(shù)目高，那么紅細胞壓積和血紅蛋白含量都會高。體內(nèi)的排出物有糞便、汗和尿液。鳥類糞便和尿液匯合于泄殖腔一同排出體外，而哺乳類有各自的排泄孔道。尿液的排泄量和濃度與水的攝入量有關(guān)。飲水多時，尿多而淡；反之，則少而濃。一般來說，淡水中生活的動物尿液是低滲的，海水中生活的動物尿液是等滲的，陸地上生活的動物尿液是高滲的，特別是沙漠中生活的動物，這種傾向性更明顯。水分供給少的動物尿液以尿酸為主要成分，水分供給充足的動物尿液以尿素為主要成分，而水中生活的動物尿液則以氨為主。尿液的酸堿度因動物食性不同而有差異。草食類動物尿液呈堿性、粘度高，而肉食類動物尿液呈酸性，且有特殊的臭味。第9頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（六）解剖特性生方面

1．骨骼構(gòu)成方面許多動物與人類一樣，形成軀干的椎骨有頸椎、胸椎；腰椎、薦椎、尾椎。不同種類動物間椎骨有很大差異。哺乳類動物椎骨以胸椎和尾椎較大。盡管哺乳動物和人類頸部外觀有長短之差，但頸椎都是7個。靈長類動物中，原猴類幾乎都是在樹上生活，椎骨很小。真猿類的椎骨差異很大，從外觀體型上即可一目了然。齒式與動物的食性有密切關(guān)系，草食類和肉食類差異最為顯著。草食類的臼齒上面扁平而且稍有一點凹狀，而肉食類與此相反，呈凸狀，面積小，這可能與咀嚼方式有關(guān)。草食類中，反芻動物沒有上顎切齒，而兔的切齒外突，十分獨特。雜食類動物，如豬的齒式與人類的情況一致。第10頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2．臟器構(gòu)成方面腦的重量與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)達程度成正比。消化系統(tǒng)的器官重量各種動物之間以及與人類之間沒有很大差異，而呼吸、循環(huán)系統(tǒng)的器官重量差異較大，運動量越大的動物越重。鳥類越是在上空飛翔的，呼吸器官越重。腸道各部分長度與食性有密切關(guān)系。由于草食類日糧中粗纖維含量高而肉食類日糧中粗纖維含量很低，所以草食類比肉食類腸道長得多，特別是盲腸。盲腸長度也與腸內(nèi)菌群有關(guān)。同種動物中，無菌動物盲腸較大。

3．臟器形態(tài)方面消化道各部分不僅大小因動物種類不同而不同，其形狀、構(gòu)造也因動物種類不同而有顯著差異。反芻動物有復胃，由多個胃構(gòu)成。單胃動物之間胃的形狀類似，但胃食管部（前胃部）所占比例不同。動物種類不同，肝的分葉方式也存在差異。嚙齒類動物肝的構(gòu)成最為復雜。馬和大鼠肝的特征是缺少膽囊。肺的形態(tài)因呼吸方式不同也有所不同。哺乳類和鳥類之間差異顯著。肺的分葉情況因動物種類不同而有很大差別。第11頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

腦的形態(tài)方面，越是低等動物嗅球所占比例越大，越是高等動物嗅球功能越弱。鳥類和哺乳類的腦活動中，睡眠與覺醒是不斷交替的，前者睡眠有深睡眠和動眼睡眠之分。一般來說，睡眠方式與行為類型有關(guān)．穴居生活的動物深睡眠期較長。腦的新皮質(zhì)與舊皮質(zhì)的關(guān)系也因動物種類不同而不同。心臟形態(tài)方面，脊椎動物的心臟構(gòu)成隨等級提高逐漸完全，魚類只有l(wèi)個心房和1個心室，兩棲類、爬行類有2個心房和1個心室（不完全），鳥類、哺乳類有2個心房和2個心室（完全心）。血液循環(huán)系統(tǒng)也逐漸向閉鎖系統(tǒng)進化。完全心室、心室壁的特殊心肌的分布因動物種類不同而不同，心電圖可顯示出不同的波形特征。在形態(tài)和功能上，與人的心臟最類似的動物是犬。單胎動物和多胎動物的子宮形態(tài)也存在明顯差異。多胎動物中不同動物種間也有差異。不同動物的乳腺分布和乳房的位置也存在差異，單胎動物在局部，而多胎動物在胸腹部，分布較廣。第12頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（七）疾病特點方面實驗動物有許多自發(fā)或誘發(fā)性疾病，能局部或全部地反映人類類似疾病過程與特點，可用于研究相關(guān)的人類疾病。如突變系SHR大鼠，其自發(fā)性高血壓的變化與人類相似，并伴有高血壓性心血管病變，如腦血栓、梗死等癥狀。貓是弓形蟲的宿主，是弓形蟲研究中是一個很好的材料。同時，在研究白化病、關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥等方面，也較為理想。非人靈長類實驗動物，可感染其他動物不可復制的人類傳染病，如脊髓灰質(zhì)炎、腦炎、肝炎、麻疹、痢疾、瘧疾等。因此，可作為研究這些疾病發(fā)生、發(fā)展過程及疫苗研制的理想動物。第13頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月原則二：選用解剖生理特點符合實驗?zāi)康囊蟮膶嶒瀯游镒鲈囼?，是保證試驗成功的關(guān)鍵。實驗動物具有的某些解剖生理特點，為實驗所要觀察的器官或組織等提供了很多便利條件。本書前面已介紹了各種常用實驗動物的解剖生理特點，熟悉這些特點，根據(jù)這些特點選擇實驗動物能簡化操作，使實驗易于成功。狗的甲狀旁腺位于兩個甲狀腺端部的表面，位置比較固定，而兔的甲狀旁腺分布得比較散，位置不固定，因此，做甲狀旁腺摘除實驗選狗而不用兔，而做甲狀腺摘除實驗則選兔更合適。狗是紅綠色盲，不能以紅綠色信號作為條件刺激來進行條件反射試驗。第14頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月家兔頸部的交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)和減壓神經(jīng)是分別存在、獨立行走的，而人、馬、牛、豬、狗、貓這些神經(jīng)不單獨行走，混合行走于迷走交感于或迷走神經(jīng)之中；如觀察減壓神經(jīng)對心臟的作用時，則必須選用兔，這3根神經(jīng)中，白色、最粗者為迷走神經(jīng)，切斷迷走神經(jīng)，可立即造成肺水腫的動物模型。家兔的胸腔結(jié)構(gòu)與其他動物不同，當開胸和打開心包胸膜，暴露心腔進行實驗操作時，只要不弄破縱隔膜，動物不需要人工呼吸，給實驗操作帶來很多方便，很適合于做開胸和心臟試驗。家兔體溫變化十分靈敏，最易產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng)且反應(yīng)典型、恒定，而小鼠、大鼠的體溫調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，所以，我們選擇家兔做發(fā)熱和檢查致熱原的實驗研究。第15頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

小鼠體型小，性情溫順，易于飼養(yǎng)管理、操作和觀察。對外來刺激、多種毒素和病原體均很敏感，所以，各種藥物的毒性試驗，微生物、寄生蟲的研究，半數(shù)致死量的測定都選用小鼠。大鼠無膽囊，不能選做膽囊功能的研究，而適合做膽管插管收集膽汁，進行消化功能研究。中國地鼠易產(chǎn)生真性糖尿病。血糖可比正常高出2～8倍，胰島退化適合于糖尿病的研究。豚鼠體內(nèi)缺乏合成維生素C的酶，因而，對維生素C的缺乏很敏感，適合于維生素C的實驗研究。豚鼠易于致敏，適于做過敏性研究。鴿子、家犬、猴和貓嘔吐反應(yīng)敏感，適合做嘔吐試驗；家兔、豚鼠等草食動物嘔吐反應(yīng)不敏感，小鼠和大鼠無嘔吐反應(yīng)，就不宜選用。大多數(shù)實驗動物，猴、犬、大鼠、小鼠等按一定周期排卵，而兔和貓屬典型的刺激性排卵動物，只有經(jīng)過交配刺激，才能排卵。因此，兔和貓是避孕藥研究的常用動物。第16頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)品種品系選擇不同種系實驗動物對同一因素的反應(yīng)有其共同的一面，但有的也會出現(xiàn)特殊反應(yīng)。如何充分利用這些特殊反應(yīng)，選用對實驗因素最敏感的動物，對實驗研究也十分有價值。如在豬瘟細胞苗的效力檢驗中，白兔比灰兔敏感，而長毛兔的反應(yīng)最敏感，發(fā)熱反應(yīng)最典型。用仙居雞作安全檢驗合格的雞新城疫I系苗，注射純種肉雞、蛋雞時并不安全，不僅反應(yīng)重，而且有死亡。值得注意的是不同藥物或化合物，在不同種系動物上引起的反應(yīng)是有很大差異的。如雌激素能終止大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能終止人的妊娠；嗎啡對家犬、兔、猴和人的主要作用是中樞抑制，而在小鼠和貓則是中樞興奮；家兔對阿托品極不敏感；苯胺及其衍生物對犬、貓、豚鼠和人產(chǎn)生相似的變性血紅蛋白等病理變化，在兔則不易發(fā)生，在大、小鼠等嚙齒類則完全不發(fā)生等。這些在選擇實驗動物時必須加以注意。

第17頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月同種但不同品系的動物，對同一刺激的反應(yīng)差異很大。如C57BL小鼠對腎上腺皮質(zhì)激素的敏感性比DBA及BALB/c小鼠高12倍；DBA小鼠對音響刺激非常敏感，聞電鈴聲可出現(xiàn)特殊的陣發(fā)性痙攣，甚至死亡，而C57BL小鼠根本不會出現(xiàn)這種反應(yīng)。DBA/2及C3H小鼠對新城疫病毒（Newcastle病毒）的反應(yīng)和DBA小鼠完全不同，前者引起肺炎而后者引起腦炎。C57BL小鼠各種腫瘤的發(fā)病率低，但A系小鼠80%的繁殖母鼠均患乳腺癌；津白1系小鼠為低癌系而津白2系為高癌系。對仙臺病毒的敏感性，DBA系比C57BL/6J系相差百倍。地鼠的一個品系（LHC/LAK系）對慢病毒感染敏感，綿羊癢病、瘋牛病、傳染性貂腦病和人類的C-J病都能在此系動物群里傳播。第18頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)實驗質(zhì)量選擇現(xiàn)代生命科學研究要求動物實驗結(jié)果精確可靠，重復性好并具有可比性，即不同的人在不同的時間、不同的空間，做相同的動物實驗，能得到完全一樣的實驗結(jié)果。這就要求我們要選用標準化的實驗動物，在標準的條件下進行實驗。選擇何種遺傳群動物，應(yīng)根據(jù)不同的課題內(nèi)容而定。近交系動物由于遺傳純合度高，個體差異小，特征穩(wěn)定，對實驗反應(yīng)一致性好，實驗結(jié)果精確可靠，因而越來越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學生物學的各個領(lǐng)域。而且，不同品系具有各自獨特的特性，適合不同課題的研究需要。以群體為對象的研究課題，如人類遺傳研究、藥物篩選和毒性試驗中，要選擇與人群基因型及表現(xiàn)型相似的動物類別，封閉群動物則更為合適。許多基因突變系動物具有與人類相似的疾病模型特征，如自然發(fā)生高血壓大鼠，青少年型糖尿病大鼠，缺少T細胞的裸大鼠、裸小鼠、裸豚鼠，肌肉萎縮癥小鼠等，是研究人類疾病很好的工具。轉(zhuǎn)基因小鼠、可調(diào)控基因表達的小鼠、基因敲除小鼠、基因定點整合小鼠、特定組織或器官基因敲除小鼠等遺傳工程小鼠是遺傳精密度更高的實驗動物。隨著2l世紀生命科學的發(fā)展，這些遺傳工程小鼠將會逐漸取代常規(guī)實驗動物，成為21世紀生物醫(yī)藥研究的首選動物。

第19頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇何種微生物等級的實驗動物，也應(yīng)根據(jù)各級動物的特點，結(jié)合課題研究的水平、內(nèi)容及目的而定。一般而言，普通動物用于研究所獲得的實驗結(jié)果的反應(yīng)性差，故主要用于生物醫(yī)學示教或為某項研究進行探索方法的預試驗。清潔動物是目前國內(nèi)科研工作主要要求的標準實驗動物，適用于大多數(shù)科研實驗。無特定病原體動物是理想的健康動物，用它來研究，可排除疾病或病原的干擾，適用于所有科研實驗、生物制品生產(chǎn)及檢定，是國際公認的標準實驗動物。涉及具有國際交流意義的重大課題，最好選用無特定病原體動物。無菌動物是一種非常規(guī)動物，僅適用于特殊研究目的，如微生物與宿主、微生物間的相互作用，免疫發(fā)生發(fā)展機制，放射醫(yī)學等方面的研究。由于無菌動物體內(nèi)無任何可檢出的微生物，使實驗簡潔明確，給課題研究帶來極大方便。第20頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月在精確試驗中，鑒于動物體內(nèi)外的寄生蟲與微生物會干擾試驗的結(jié)果，最好選擇無菌動物或悉生動物，至少也應(yīng)使用SPF級動物。此外，還應(yīng)考慮所選用的動物類別或級別要與實驗條件、實驗技術(shù)、方法及試劑等相匹配。既要避免用高精密度儀器、先進的技術(shù)方法、高純度的試劑與低品質(zhì)、非標準化、反應(yīng)性能低的動物相匹配，又要防止用低性能的測試方法、非標準化的實驗設(shè)施與高級別、高反應(yīng)性能的動物相匹配，造成不必要的資源浪費。第21頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月原則三：符合一般原則

1．年齡與體重年齡是一個重要的生物量，動物的解剖生理特征和對實驗的反應(yīng)性隨年齡的不同而有明顯變化。一般而言，幼齡動物較成年動物敏感，而老齡動物的代謝、各系統(tǒng)功能較為低下，反應(yīng)不靈敏。因此，一般動物實驗應(yīng)選用成年動物。但不同實驗對年齡要求不盡相同，需根據(jù)課題的內(nèi)容而定。一些慢性實驗因周期較長，可選擇幼齡動物。有些特殊實驗如老年病學的研究，則考慮用老齡動物。由于不同種類實驗動物的生活周期差別很大，動物實驗時還要注意“天文學時間”和“生物學時間”的區(qū)別。對不同動物而言，經(jīng)過相同的天文學時間在生物學上卻有不同的意義。例如，用犬做試驗經(jīng)過一年觀察期和用大鼠做實驗經(jīng)過相同的觀察期，其生物學意義是完全不同的。同樣，用犬做試驗從1歲到2歲的一年觀察期和從12歲到13歲的一年觀察期，其生物學意義也不同?？紤]生物學時間，特別是在與老化有關(guān)的實驗研究中很有意義。第22頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月值得注意的是，不同種屬實驗動物的壽命與人類具有很大差異。在發(fā)育上，有的以日、月計齡，有的以年計齡。所以，選擇動物時應(yīng)注意到各種實驗動物之間、實驗動物與人類之間的年齡對應(yīng)，以便進行分析比較。實驗動物年齡與體重一般呈正相關(guān)，可按體重推算年齡。例如KM小鼠6周齡時雄性約為32g，雌性28g；Wistar大鼠雄性約為180g，雌性160g。但體重大小常受每窩哺育仔數(shù)、飼養(yǎng)密度、營養(yǎng)、溫度等環(huán)境條件所限，有時不一定準確，提供部門應(yīng)有動物出生日期的記錄以備查考。一般來說，選擇的實驗動物年齡、體重應(yīng)盡可能一致，相差不得超過10%。若相差懸殊，則易增加動物反應(yīng)的個體差異，影響實驗結(jié)果的準確性。第23頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．動物性別不同性別的動物對同一藥物的敏感程度是有差異的，如在豬瘟疫苗的效力實驗中，雌兔比雄兔表現(xiàn)出較好的熱反應(yīng)，雌性小鼠對四環(huán)素毒素的耐受力低于雄鼠。有人分析149種毒物對不同性別大小鼠的毒性，發(fā)現(xiàn)雌性的敏感性稍大于雄性，如雄性敏感性LD50為1，則雌性LD50大鼠和小鼠分別為（0.88±0.036）與（0.92±0.085），如實驗無特殊要求，應(yīng)選擇雌雄各半做實驗，以避免因性別差異所造成的結(jié)果誤差。第24頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月3．生理狀態(tài)與健康狀況處于懷孕、哺乳等生理狀態(tài)時，動物對外界刺激的反應(yīng)常有所改變，如無特殊目的，一般應(yīng)從實驗組中剔除，以減少個體差異。健康動物對各種刺激的耐受性比有病的動物要大，實驗時應(yīng)剔除瘦弱、營養(yǎng)不良的動物。

4．實驗條件實驗條件對動物實驗結(jié)果有很大影響，應(yīng)給相應(yīng)級別的動物有相應(yīng)級別的環(huán)境條件，寒冷、炎熱、通風不良、噪聲或營養(yǎng)不良均會嚴重干擾動物實驗的結(jié)果。第25頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)濟性原則經(jīng)濟性原則是指盡量選用容易獲得、價格便宜和飼養(yǎng)經(jīng)濟的動物。實際工作中，選擇實驗動物還必須考慮課題經(jīng)費有限性這一因素。在不影響整個實驗質(zhì)量的前提下，盡量做到方法簡便和降低成本。這就涉及選用易于獲得、最經(jīng)濟和最易飼養(yǎng)管理的實驗動物。許多嚙齒類實驗動物，如小鼠、大鼠、地鼠、豚鼠等，繁殖周期短，具多胎性，飼養(yǎng)容易，遺傳和微生物控制方便。而且這些動物的年齡、性別、體重可任意選擇，量大價廉，來源充足。猴、狒狒、猩猩等非人靈長類動物，其進化程度高，與人類最接近，在許多疾病研究方面有著不可替代的優(yōu)越性。但由于來源稀少，加之繁殖周期長，飼養(yǎng)管理困難，不能得到普及使用。除非不得已或某些特殊的研究需要外，應(yīng)盡量避免選擇此類動物。第26頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)人類疾病的動物模型定義：人類疾病動物模型(Animalmodelsofhumandiseases）是指為闡明人類疾病的發(fā)生機理及建立預防、診斷和治療方法而制作的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的動物實驗對象和相關(guān)材料。第27頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月意義：人類的替難者，避免了在人身上進行實驗所帶來的風險；可按研究者的需要獲得實驗材料；縮短研究周期；可控制各種實驗條件，結(jié)果可比性強，重復性好；可提供發(fā)病率較低的疾病材料有助于更全面認識疾病的本質(zhì)藥物的藥效學研究和安全性評價為教學服務(wù)，提供直觀生動的教學效果第28頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月一個好的動物模型應(yīng)具有以下特點：1、相似性：動物模型應(yīng)與相應(yīng)的人類疾病有類似之處，盡可能再現(xiàn)所要研究的人類疾病的病理變化。2、重復性：理想的模型應(yīng)是可重復、可標準化的。標準的動物、標準的環(huán)境、標準的飼養(yǎng)管理、標準的實驗器材、標準的實驗操作。3、可靠性：復制模型應(yīng)特異地、可靠地反映該種疾病或某種機能、代謝、結(jié)構(gòu)變化，同時應(yīng)具備該種疾病的主要癥狀和體征，并經(jīng)受一系列檢測得以證實。4、適用性：復制模型應(yīng)盡量考慮今后臨床能應(yīng)用和便于控制其疾病的發(fā)展，動物背景資料要完整，生命史能滿足實驗需要。5、易行性和經(jīng)濟性：動物經(jīng)濟而來源充足，便于轉(zhuǎn)運，易于關(guān)養(yǎng)。在同等條件下，優(yōu)先使用標準化的實驗動物。6、安全性：動物模型應(yīng)不對實驗人員和其它人員的生命安全產(chǎn)生威脅。第29頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月動物模型分類：按產(chǎn)生原因分類1、誘發(fā)性動物模型（experimentalanimalmodel）2、自發(fā)性動物模型（spontaneousanimalmodel）3、抗疾病型動物模型（negativeanimalmodel）4、生物醫(yī)學動物模型（Biomedicalanimalmodel）第30頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月誘發(fā)性動物模型（experimentalanimalmodel）又稱為實驗性動物模型，指通過使用物理、化學、生物等致病手段，人為制造的疾病模型。物理因素誘發(fā)：如手術(shù)致骨折、放射線致免疫抑制化學因素誘發(fā)：如高油脂飼料致兔動脈粥樣硬化、化學毒物中毒生物因素誘發(fā)：如微生物感染復合因素誘發(fā)：如豚鼠慢支用致病菌加寒冷或加SO2生物技術(shù)制作的動物模型：如嵌合體動物、轉(zhuǎn)基因動物、克隆動物等第31頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：制作方法簡便，實驗條件比較簡單，其他因素容易控制，短時間內(nèi)可大量復制。缺點：誘發(fā)的疾病模型與自然產(chǎn)生的疾病在某些方面有所不同。而且有些人類疾病不能用人工方法誘發(fā)出來。第32頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2、自發(fā)性動物模型（spontaneousanimalmodel）指不加任何人工誘發(fā)，在自然條件下動物自然產(chǎn)生的疾病，或者由于基因突變的異常表現(xiàn)通過遺傳育種保留下來的動物疾病模型。以腫瘤遺傳性疾病居多。優(yōu)點：是在一定程度上減少了人為的因素，更接近自然的人類疾病。缺點：種類有限，疾病動物飼養(yǎng)條件要求高，發(fā)病率低，發(fā)病時間長。自發(fā)腫瘤模型因動物種系、品種不同，其腫瘤所發(fā)生的類型和發(fā)病機制有差異。第33頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月自發(fā)性動物模型應(yīng)用價值很高，特別是在遺傳性疾病、免疫缺陷病、腫瘤等的研究上得到了廣泛應(yīng)用。近幾十年來科學界十分重視自發(fā)性動物模型的開發(fā)。如與人類疾病相似的心臟病的加拿大犬；與兒童碳水化合物、氨基酸代謝失調(diào)相似的貓；自發(fā)性高血壓和腦中風大鼠；青光眼兔；自發(fā)性糖尿病地鼠；肥胖癥小鼠；裸鼠：肺癌、淋巴肉瘤、白血病等等。第34頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月3、抗疾病型動物模型（negativeanimalmodel）

是指特定的疾病不會在某種動物身上發(fā)生。因此可借以探討為何該種動物對該疾病有天然的抵抗力。如哺乳類動物均感染血吸蟲病，而洞庭湖流域的東方地鼠卻不能復制血吸蟲病，故可用于血吸蟲感染和抗病的研究。第35頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月4、生物醫(yī)學動物模型（biomedicalanimalmodel）是指利用健康正常的動物生物學特征來提供人類疾病相似表現(xiàn)的疾病模型。如沙鼠缺乏完整的腦基底Willis動脈環(huán)，動脈環(huán)后交通支，可用來結(jié)扎一側(cè)頸動脈制備腦梗塞、腦缺血模型鹿的正常紅細胞是鐮刀形的，多年來一直用于鐮刀形紅細胞貧血研究。第36頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月按模型對象分：整體動物模型、離體組織器官模型、細胞株模型、數(shù)學模型按中醫(yī)藥體系分：中醫(yī)證候動物模型：陰虛、陽虛、氣虛、血虛、脾虛、腎虛動物模型，厥脫癥動物模型第37頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月影響動物模型的因素1、致模因素

①研究目的

②人類疾病的致病因素，臨床癥狀和發(fā)病機理在動物上的區(qū)別2、動物因素（種類、品系、年齡、性別、生理狀態(tài)等）3、實驗技術(shù)因素（晝夜、麻醉深度、手術(shù)技巧、給藥途徑、對照組）4、環(huán)境和營養(yǎng)因素（溫度、濕度、噪音光照、飼料等）第38頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月常見人類疾病動物模型腫瘤動物模型一、誘發(fā)性腫瘤模型

誘發(fā)性腫瘤模型是使用致癌因素(Carcinogens)在實驗條件下誘發(fā)動物發(fā)生腫瘤的動物模型，原理是利用外源性致癌因素引起細胞遺傳特性異常而呈現(xiàn)出異常生長和高增殖活性，形成腫瘤。第39頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月外源性致痛因素主要有化學性、物理性及生物性致癌物，其中化學性致癌物(Chemicalcarcinogens)最常見?；瘜W性致癌物(Chemicalcarcinogens)：苯并芘（benzpyrene），甲基膽蒽（MC），聯(lián)苯胺（benzidine），亞硝胺類（nitrosamine），黃曲霉素類（aflatoxin）物理性方法主要是放射性物質(zhì)致瘤，用放射線照射或局部注射放射性同位素。生物學方法是用能誘發(fā)動物腫瘤的病毒致癌，如：小鼠白血病病毒（Murineleukovirus，MLV），Rous雞肉瘤病毒，SV40病毒。以及用轉(zhuǎn)基因的方法誘發(fā)動物產(chǎn)生腫瘤，可根據(jù)啟動子類型的不同選擇不同的發(fā)瘤器官，如用乳球蛋白啟動子的SV40T抗原的轉(zhuǎn)基因小鼠，可誘發(fā)乳腺癌或胰腺癌。MMTV-Wnt-1轉(zhuǎn)基因小鼠高發(fā)乳腺癌。第40頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月用于誘發(fā)實驗性腫瘤的動物種類很多，以嚙齒動物的使用最多、應(yīng)用最廣，包括各種大鼠、小鼠、豚鼠等第41頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）誘發(fā)方法誘發(fā)性動物腫瘤的誘發(fā)方式包括原位誘發(fā)和異位誘發(fā)。原位誘發(fā)是指將致癌物直接與動物靶組織或靶器官接觸而誘發(fā)該組織或器官發(fā)生腫瘤。異位誘發(fā)是將與致癌物接觸后的動物組織或器官埋置于該動物或另一正常動物皮下而產(chǎn)生的該組織或器官的腫瘤。

1.涂抹法（皮膚癌）；2.經(jīng)口給藥法（消化道或消化腺)；3.注射法；4.氣管灌注法（肺癌）；5.穿線法；6.埋藏法第42頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）常見的誘發(fā)性腫瘤動物模型1.肺癌（Carcinomaofthelung)[簡述]：在實驗功物身上誘發(fā)肺癌，要比誘發(fā)其他腫瘤困難得多，誘癌率低，呼吸道給藥的方法常常誘發(fā)多種肺外腫瘤而不是肺腫瘤。[方法]：①二乙基硝胺(DEN)誘發(fā)小鼠肺癌：小鼠每周皮下注射1％DEN水溶液1次，每次劑量為56mg／kg；②烏拉坦誘發(fā)肺腺癌：小鼠(A系，1-1.5月齡)每次每只腹腔注入馬拉坦生理鹽水液0.1-0.3ml，間隔3-5日再注，共注2-3個月每只小鼠用量約為100mg[特點]：①DEN總量達868mg，觀察時間為100天，發(fā)癌率可達40％，DEN總量達1176mg，觀察時間為半年時，發(fā)癌率可達94％，其中支氣管鱗狀細胞癌占41％。②烏拉坦注后3個月肺腺癌發(fā)生率為100％，且多數(shù)為多發(fā)性，誘發(fā)肺腫瘤的部位和組織分型與人類肺腫瘤相近似。第43頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月2.食管癌（Carcinomaofesophagus)[簡述]：亞硝胺在體內(nèi)經(jīng)過代謝，產(chǎn)生重碳烷，使核酸或其他分子發(fā)生烷化而致癌．不對稱亞硝胺口服或胃腸外給藥，均能誘發(fā)大鼠食管癌。[方法]：①甲基芐基亞硝胺(MBNA)誘發(fā)食管癌：將1％MBNA溶液加在少量的粉末狀飼料中，攪拌均勻，出1月齡以上Wistar大鼠自由攝食．結(jié)藥量每天0.75～1.5mg/kg②二烴黃樟素誘發(fā)大鼠食管癌模型：在大鼠飼料中加入微量（1/2500～1/10000）黃樟素喂養(yǎng)大鼠誘發(fā)率達20％一70％[特點及應(yīng)用]：MBNA誘發(fā)的食管癌可見食管鱗狀細胞癌的組織，但很少發(fā)生轉(zhuǎn)移；亞硝胺致癌性較強，大劑量1次給藥，即可致癌。第44頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月3.肝癌（Carcinomaoftheliver)[簡述]：常用口服致肝癌的物質(zhì)有乙基亞硝胺(DEN)，4-2甲基氨基偶氮苯(DBA)、2-乙酰氨基酸(2AAF)．亞胺基偶氮甲苯OAAT和黃曲霉素。[方法]：①DEN誘發(fā)大鼠肝癌：取體重250g左右的封閉群大鼠給與0．25％DEN水溶液0．25-1mL灌胃或稀釋10倍放在飲水瓶中自由飲水，劑量為每天2-10ml/kg，喂養(yǎng)半年左右②黃曲霉素誘發(fā)大鼠肝癌：每月飼料中含0．001～0.015mg/kg混入飼料中喂6個月左右。[特點及應(yīng)用]：DEN誘發(fā)大鼠致癌率為70％．DBA誘癌率為60％，黃曲霉素誘發(fā)大鼠肝癌發(fā)生率為80％，此種方法從病因?qū)W角度分析，與人體腫瘤較為近似，故此類模型常用于腫瘤特點的深入研究。第45頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月4.宮頸癌（Carvicalcarcinoma)

用穿線法將附有0.1mg二甲基膽蒽（DMC）的棉沙線結(jié)穿入雌性小白鼠的宮頸部，并固定縫線。觀察半年左右處死動物，取宮頸組織。第46頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月二、動物自發(fā)性腫瘤模型及移植瘤株（一）各類動物自發(fā)瘤（1）小鼠腫瘤①小鼠乳腺腫瘤：在各品系小鼠中，C3H系雌性小鼠乳腺腫瘤發(fā)生率最高，達99％～100％；A系經(jīng)產(chǎn)雌鼠乳腺腫瘤發(fā)生率約為60％～80％參照Dunn分類，小鼠乳腺腫瘤分為A、B、C三型：A型為典型乳腺腺瘤。B型包括乳頭狀囊腺瘤、單純瘤及導管內(nèi)瘤等。C型又稱纖維瘤和腺纖維瘤。第47頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月②小鼠肺腫瘤：小鼠自發(fā)性肺腫瘤主要見于18月齡以上的A系、SWR系小鼠其肺自發(fā)瘤發(fā)生率分別達90％和80％。經(jīng)產(chǎn)PRA小鼠發(fā)生率也很高（77％）。病理學類型主要是腺瘤，有良性和惡性之分。③小鼠白血病：C58、AKR、Afb等品系小鼠的白血病多發(fā)，8～9月齡的AKR小鼠白血病發(fā)生率高達80％～90％。形成的白血病以淋巴細胞性白血病為主。第48頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）其它動物自發(fā)瘤①大鼠內(nèi)分泌腫瘤和惡性淋巴瘤，跟品系和年齡有關(guān)。②金黃倉鼠是實驗性腫瘤研究中常用的一種動物，自發(fā)瘤發(fā)生率的（0.5％～17％），主要發(fā)生于神經(jīng)系統(tǒng)和膀胱以外的組織和器官。③兔類自發(fā)瘤發(fā)生率很低，僅為0.8％～2.6％，以乳頭狀瘤和子宮腺瘤最為常見。④兩棲類自發(fā)瘤：以蛙的實驗性腫瘤最常用。如豹蛙腎腫瘤（發(fā)生率約2.7％）⑤鳥類的自發(fā)性腫瘤也比較常見，特別是雞腫瘤最常見，發(fā)身率約10％～20％，且多屬惡性，以肌原性肉瘤和白血病為多。如發(fā)生上皮源性腫瘤，則幾乎均為鱗狀上皮瘤。第49頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）動物移植瘤動物自發(fā)瘤可移植性腫瘤就是將動物自發(fā)性腫瘤移植到同系、同種或異種動物體內(nèi)生長并經(jīng)傳代后組織學類型穩(wěn)定，生長特性(包括接種成活率、生長速度、自動消退率、宿主壽命與宿主反應(yīng)等)已趨穩(wěn)定，其侵襲和轉(zhuǎn)移的生物學特性．以及對化療藥物的敏感程度均已確定；能在同種或異種動物體內(nèi)繼續(xù)傳代形成可移植性腫瘤即瘤株。1．小鼠可移植性乳腺癌；2．小鼠可移植性肺腺癌；3.小鼠可移植性肝癌；4．小鼠可移植性宮頸癌；5.小鼠可移植性淋巴造血系腫瘤第50頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月三、人體腫瘤的免疫缺陷動物移植模型Rygaard和Povlson1969年首次將人結(jié)腸癌在裸鼠上移植成功。迄今為止，世界上建立的人體腫瘤免疫缺陷動物移植模型達400種以上。第51頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月各系統(tǒng)疾病動物模型一、消化系統(tǒng)疾病動物模型（1）四氯化碳肝硬化（hepatocirrhosis）動物模型：Wistar或SD大鼠，皮下注射40％～50％四氯化碳（CCl4），同時飼以玉米面（混入0.5％膽固醇）（2）膽石癥病動物模型（Animalmodelofcholelithiasis）①食餌法：選敘利亞倉鼠、大鼠、犬或猴，食餌配方為蔗糖74％，酪蛋白21％，食鹽4.4％，膽堿0.1％，魚肝油0.5％，數(shù)月內(nèi)形成結(jié)石，成石率高達100％②感染法：兔或大鼠，無菌條件下剖腹，露出十二指腸，從十二指腸乳頭逆行插入一塑料管進入膽囊，從中注入蛔蟲卵或大腸桿菌懸液。③膽總管結(jié)扎法④切除迷走神經(jīng)干（食管下端）法⑤異物植入法（蛔蟲碎片、線結(jié)、橡皮等）第52頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）潰瘍病動物模型（Animalmodelofpepticulcer）應(yīng)激法：用饑餓、刺激寒冷等方法造成潰瘍，大小鼠采用水浸法造成的胃潰瘍模型較為穩(wěn)定。幽門結(jié)扎法：大鼠較為適宜，結(jié)扎幽門18小時后使用。乙醇損傷法：大鼠禁食48小時后灌服無水乙醇藥物法：可給大鼠或小鼠，注射一定量的組胺、皮質(zhì)激素、利血平或水楊酸等根據(jù)不同的要求選擇不同的方法。第53頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月二、呼吸系統(tǒng)疾病動物模型（1）慢性支氣管炎動物模型（Animalmodelofchronicbronchitis）二氧化硫吸入法：選擇小鼠，SO22％，每天10S煙霧吸入法：選擇大鼠，強、弱，香煙吸入法（2）肺氣腫動物模型給予水解酶類（豬胰彈性蛋白酶、木瓜蛋白酶）①霧化吸入法②氣管內(nèi)滴入法第54頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）支氣管哮喘模型（Animalmodelofbronchialasthma）一般使用豚鼠，氯化乙酰膽堿和磷酸組胺溶液混合，噴霧吸入，可用雞蛋白先行致敏。犬多次暴露于過敏源，也可引起哮喘。（4）肺炎動物模型（Animalmodelofpneumonia）微生物接種兔或豚鼠的氣管和肺部大腸桿菌；克雷伯桿菌；支原體（金黃地鼠）；仙臺病毒（小鼠）；腺病毒（5）肺結(jié)核動物模型（Animalmodelofpulmonarytuberculosis）注射弗氏佐劑后感染結(jié)核桿菌（采用霧化吸入的方法），常用動物是豚鼠第55頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月三、心血管系統(tǒng)疾病動物模型（1）動脈粥樣硬化動物模型（Animalmodelofatheromatous）在動物飼料中加入過量的膽固醇和脂肪，飼養(yǎng)一段時間后，其主動脈及冠狀動脈內(nèi)逐漸形成粥樣硬化斑塊，常用大小鼠、兔和小型豬。小型豬是最理想的模型。第56頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）心肌缺血和心肌梗塞動物模型（Animalmodelofmyocardialischemiaandinfarction）①電刺激法：雄性家兔，用不銹鋼鋼針定向插入右側(cè)下丘腦背側(cè)核，以強弱電流分別刺激，每次5min，間隔1～3min②藥物法：大鼠和家兔注射異丙基腎上腺素，犬注射麥角新堿。③冠狀動脈阻斷法：閉胸式選擇性冠狀動脈插管法（犬頸動脈插管注入汞）開胸結(jié)扎冠狀動脈法離體心臟灌注冠狀動脈結(jié)扎缺氧法冠狀動脈血栓法第57頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）高血壓動物模型（Animalmodelofhypertension）①自發(fā)性高血壓大鼠（Spontaneoushypertensiverat，SHR）由日本學者Okamoto培育的突變系大鼠，該鼠自發(fā)性高血壓的變化與人相似，是目前應(yīng)用最廣泛的高血壓模型，它可產(chǎn)生腦血栓、梗塞、出血、腎硬化、心肌梗塞和纖維化等變化。第58頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月四、泌尿系統(tǒng)疾病動物模型（1）IgA腎炎動物模型（AnimalmodelofIgAnephritis）①小鼠口服牛γ球蛋白，同時口服環(huán)磷酰胺和雌二醇②小鼠口服乳白蛋白，同時以膠狀碳封閉小鼠的單核-巨噬系統(tǒng)③口服BSA，加部分肝切除結(jié)扎大鼠膽管第59頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）慢性腎功能衰竭動物模型（Animalmodelofchronicrenalfailure）①用物理方法減少或破壞腎組織，部分腎切除液氮冷凍、電熱灼傷、或結(jié)扎腎動脈分支以造成大部分腎單位損毀②用腎毒性藥物破壞腎組織常用的腎毒性藥物有嘌呤霉素（Puromycin）、阿霉素（Adriamycin）和重金屬鹽類③用免疫方法破壞腎組織用含有針對腎臟組織的抗體的血清或蛋白，注射大鼠或小鼠④自發(fā)性慢性腎衰模型（AmimalmodelofspontaneousCRF）老齡大鼠和FH大鼠比較明顯第60頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月五、神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型（1）腦血管疾病動物模型（Animalmodelofcerebralvasculardisorders）①局灶性腦缺血模型（Animalmodelofregionalcerebralischemia）沙鼠結(jié)扎一側(cè)頸總動脈家兔阻斷大腦中動脈法犬大腦中動脈栓塞法②全腦缺血動物模型（Animalmodelofwholecerebralischemia）沙鼠結(jié)扎雙測頸總動脈大鼠4血管關(guān)閉法第61頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）癲癇動物模型（Animalmodelofepilepsies）①大鼠部分簡單性癲癇模型：電極在腦皮層表面，模擬外傷性癲癇。②大鼠復雜部分性癲癇模型：電極在雙測海馬CA1區(qū)，也可在雙側(cè)杏仁核團，屬點燃效應(yīng)模型，術(shù)后可自發(fā)癲癇。（3）Parkinson?。≒D）動物模型（Animalmodelofparkinsondisease）①旋轉(zhuǎn)大鼠模型：利用神經(jīng)毒劑6-羥基多巴胺破壞黑質(zhì)的多巴胺神經(jīng)原。②靈長類動物Parkinson病模型：恒河猴頸動脈注MPTP第62頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月六、造血系統(tǒng)疾病動物模型（1）再生障礙性貧血動物模型（Animalmodelofaplasticanemia）①藥物誘發(fā)動物再障模型：家兔或小鼠口服馬利蘭，皮下注射純苯。②放射性同位素內(nèi)照射動物：89sr腹腔注射小鼠，或32P靜脈注射③免疫介導法引起再障模型：BALB/c小鼠經(jīng)γ射線亞致死量全身照射后，尾靜脈輸入取自DBA/2小鼠胸腺淋巴結(jié)混合細胞（2）白血病動物模型（Animalmodelofleukemia）①Ｔ淋巴細胞白血病小鼠（L615）動物模型：由白血病病毒誘發(fā)，在615小鼠連續(xù)傳代，30代后建成的穩(wěn)定的白血病模型。②人類急性髓系白血病的小鼠模型（Micemodelofhumanmyeloidleukemias）：人類胎兒骨片植入SCID小鼠皮下建立具有人類造血功能的SCID-hu小鼠，再將髓系白血病患者的骨髓細胞植入SCID-hu小鼠皮下的人類胎兒骨片第63頁，課件共74頁，創(chuàng)作于2023年2月七、內(nèi)分泌及代謝性疾病動物模型（1）糖尿病動物模型（Animalmodelofdiabetesmellitus）

項目

1型糖尿病

2型糖尿病

胰島素依賴Yes

No發(fā)病年齡<30歲

中老年起病急

緩慢

癥狀中、重輕、中