天津醫(yī)科大學(xué)藥物開發(fā)與研究疾病模型

1、疾病模型第1節(jié) 概述 在動物身上復(fù)制人類疾病是促進醫(yī)學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要途徑之一，無論在疾病的發(fā)生發(fā)展機制的探討上或預(yù)防與治療上，都起著不容忽視的作用 藥理學(xué)上：復(fù)制疾病模型屬于實驗治療學(xué)范疇 病理學(xué)或病生理學(xué)：復(fù)制疾病模型屬于實驗病理學(xué)范疇 lehman aj說：藥理學(xué)家的工作是具有獨特性的，這就象多數(shù)科學(xué)家一樣，他們不愿完全重復(fù)別人的技術(shù)，而是在應(yīng)用過程中進行各種改造。然而在評價新藥的安全性時，必須遵循基本的原理和技術(shù) 借用相關(guān)學(xué)科方法 早期：動物實驗、臨床觀察和機遇 此后：生物化學(xué)方法，如酶、受體及其亞型 近來：分子生物學(xué)技術(shù)、培養(yǎng)哺乳動物細胞，受體和離子通道，避免了明顯的種屬差異，但增加了

2、生理學(xué)和病理學(xué)相關(guān)聯(lián)的問題 現(xiàn)在：基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝物組學(xué)、藥物基因組學(xué)等思想和方法，基因芯片、蛋白質(zhì)芯片技術(shù)、組合化學(xué)原理用于藥物的高通量篩選 面臨的挑戰(zhàn)仍然是體外數(shù)據(jù)和整體作用的相互關(guān)聯(lián)，海量數(shù)據(jù)的分析、挖掘和利用 體外實驗簡單，體內(nèi)實驗確實 培養(yǎng)組織中發(fā)現(xiàn)的作用經(jīng)常不能代表對整體器官的作用 用適當?shù)哪Ｐ桶l(fā)現(xiàn)治療人類疾病的藥物 藥理學(xué)模型必須具有關(guān)聯(lián)性，即這些模型要能夠表現(xiàn)出所欲得到的治療指征 如從某個藥理學(xué)模型中證明的藥物作用與人類疾病治療結(jié)果相吻合，則這個藥理學(xué)模型可認為是有關(guān)聯(lián)性的或相關(guān)的 h. gerhard vogel和wolfgang h. vogel提出模型

3、必須符合某些基本要求： 模型必須對標準化合物有敏感的計量依賴性特征，標準化合物是具有治療作用的物質(zhì) 已知作用的化合物在模型中表現(xiàn)的相關(guān)效能應(yīng)該與其臨床應(yīng)用的相關(guān)效能相比較 模型應(yīng)該有選擇性，即已知物質(zhì)在該模型中的治療指征要與藥物對其他指征的作用有明顯的區(qū)別。新化合物的陽性數(shù)據(jù)可反映對病人的治療作用 如果新的方法所適用的指征尚沒有已知的藥物作對照，就必須要有充足的證據(jù)證明該模型與所觀察的適應(yīng)癥及病理狀態(tài)有相關(guān)性 只有整體動物才能夠反映出人類疾病和生理反應(yīng)的復(fù)雜性。但即使是以志愿人員進行實驗，仍然是一種模型，是一種研究對病人治療作用的高度相關(guān)性的模型 各種實驗方法的相關(guān)程度依下列順序增加：游離分子

4、模型(如受體和酶)、細胞器、器官、整體清醒動物、自愿人員 動物實驗在新藥發(fā)現(xiàn)和藥物作用評價中是必須的，也只有在必須時和認真設(shè)計以后才能進行 實驗動物科學(xué) 實驗病理學(xué) 比較病理學(xué) 飼養(yǎng)條件(屏障設(shè)施、隔離器、超凈層流架)(等級動物室) 等級動物(無菌動物，germ free, gf；已知菌動物，gnotobiote, gb；無特定病原體動物, specific pathogen free, spf；清潔動物, minimal disease animal, md； 普通動物, conventional, cv) 育種：嚴格按照遺傳學(xué)原理來設(shè)計育種方案，培育出近交系、遠交系、同源系、雜交子1代、重

5、組近交系、突變系等 實驗動物研究(營養(yǎng)、生態(tài)、疾病)，遺傳監(jiān)測、微生物監(jiān)測 1961年，nih支持召開了比較病理學(xué)會議，(醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)和生物學(xué)專家)，強調(diào)加強實驗動物病理模型的研究 此后30年，美國實驗生物學(xué)會聯(lián)合會(faseb)、美國國家研究委員會(nrc)、國際實驗動物科學(xué)學(xué)會(iclas)等機構(gòu)相繼召開了以實驗動物病理模型為專題的會議，出版論文集，設(shè)立研究基金 1982年，美國hegreberg 和leathers發(fā)表了一部兩卷的動物模型目錄，第1卷自發(fā)的動物疾病模型1289篇文獻，第2卷誘發(fā)的動物模型2707篇文獻 人類疾病的動物模型收載82個疾病模型復(fù)制方法 藥理實驗方法學(xué) 一些動物

6、模型 病理生理學(xué)進展(四)介紹了一些自發(fā)性疾病模型 藥理學(xué)實驗指南新藥發(fā)現(xiàn)和藥理學(xué)評價(vogel hg, vogel wh) 載近400種體內(nèi)模型，部分為疾病模型第2節(jié) 動物模型的分類和產(chǎn)生、保種方法 實驗動物的病理模型按其產(chǎn)生原因，可分為誘發(fā)的和自發(fā)的兩大類 誘發(fā)的模型是指研究者通過使用物理的、化學(xué)的和生物的致病因素人工地誘發(fā)動物發(fā)生特定的疾病 自發(fā)的模型指不加任何人工的手段而動物自然發(fā)生的疾病，如中國倉鼠自發(fā)的糖尿病、山羊的家族性甲狀腺腫和小鼠自發(fā)性腫瘤誘發(fā)的動物病理模型 優(yōu)點：能根據(jù)研究者的需要在短時間內(nèi)復(fù)制出大量疾病模型，為近代研究所常用，特別是藥物篩選多用誘發(fā)的動物模型 不足：誘發(fā)

7、的病理模型和自然產(chǎn)生的疾病畢竟在某些方面有所不同(如誘發(fā)的腫瘤和自發(fā)的腫瘤對藥物的敏感性有差別，動物酒精性肝纖維化不如人類酒精性肝纖維化程度重)，有些人類的疾病至今尚不能用人工的方法在動物身上誘發(fā) 近來十分重視對自發(fā)的動物病理模型的研究自發(fā)的動物病理模型 優(yōu)點：自然條件下產(chǎn)生的疾病，有較大的理論和實際意義 不足：往往是散發(fā)的，不易被人們檢出并加以利用；甚至被人們當作不健康的動物而丟棄 各國都重視實驗動物模型的開發(fā)后，才注意保存和利用 jezyk的實驗室曾對6000只狗和貓進行檢查，以期發(fā)現(xiàn)先天性代謝缺陷病模型 發(fā)現(xiàn)動物自發(fā)的遺傳病后，如欲把病理模型保存下來，并培育成具有一定遺傳特征的突變系，必

8、須以近代遺傳學(xué)知識為基礎(chǔ)，制定出一套育種的方法 人為地引起某種基因缺失，如knock-out小鼠、大鼠；或人工導(dǎo)入某種基因，誘發(fā)某種疾病狀態(tài)，用于藥物作用的確證和作用機理研究第3節(jié) 自發(fā)的動物病理模型(一)心血管系統(tǒng)1.動脈粥樣硬化 以高脂高膽固醇飲食誘發(fā)家兔動脈粥樣硬化：僅在血脂極度增高的情況下才產(chǎn)生動脈粥樣硬化；局部病理變化與人不同(人動脈內(nèi)膜損傷和中層增生；人的動脈病變在大動脈的遠側(cè)端)；兔是草食動物。豬、狗、大鼠、雞、鴿、猴等都能產(chǎn)生自發(fā)或誘發(fā)的動脈粥樣硬化：小型豬發(fā)生的as與人類很相似；某些老齡豬飼以殘羹剩飯后，能產(chǎn)生大動脈、冠狀動脈和腦血管的粥樣硬化病變。鴿as與人很相似，甚至冠狀

9、動脈狹窄和心肌梗死非人靈長類的動物模型有很大的優(yōu)越性：分類學(xué)地位、雜食特性、解剖結(jié)構(gòu)、代謝特點、局部組織病理、臨床特征均與人類近似。如獼猴的食餌性粥樣硬化，病變廣泛(大動脈、冠脈、腦、腎動脈)，甚至腎性高血壓，病變和年齡的關(guān)系十分明顯(主動脈病損范圍幼猴為0.25%,老齡猴7.5%)。猴自發(fā)性as隨增齡而發(fā)病率增加。食蟹猴是研究冠狀動脈梗塞和心肌梗塞的良好模型動物。黑猴可用于研究粥樣硬化和糖尿病之間的關(guān)系。松鼠猴常用于研究與遺傳有關(guān)的發(fā)病因素。非人靈長類是研究人類動脈粥樣硬化最好的動物模型2. 高血壓 大鼠、小鼠、兔、狗、猴均可發(fā)生自發(fā)性高血壓。已培育成突變系的高血壓大鼠：日本的shr大鼠、美

10、國的dahl大鼠、法國的lyon大鼠和意大利的milan大鼠，以shr大鼠應(yīng)用最廣。shr系，在出生后幾個月內(nèi)幾乎100%發(fā)生自發(fā)性高血壓，可達200mmhg以上，與人類原發(fā)性高血壓相似，并可發(fā)生腦血栓形成、梗死、出血、腎硬化、心肌梗塞和纖維化。以shr為基礎(chǔ)的2個亞系：易發(fā)生腦卒中的亞系 (stroke-prone shr, shrsp)，迅速發(fā)生嚴重高血壓，90%以上出現(xiàn)腦出血和腦栓塞；抗腦卒中的自發(fā)性高血壓大鼠(stroke-resistant shr, shrsr)，不易發(fā)生腦卒中；自發(fā)性血栓形成大鼠和心肌缺血大鼠高血壓模型高血壓模型（shr大鼠）大鼠） 肥胖模型肥胖模型（zucker

11、大鼠）大鼠）糖尿病模型糖尿病模型gk大鼠大鼠肥胖并糖尿病肥胖并糖尿病模型模型（db/db小鼠）小鼠）3. 心肌病 可見于貓、狗、倉鼠、火雞 多見于成年的貓和狗(突然起病，呼吸困難、收縮期雜音伴奔馬律、心臟擴大、肺水腫、ekg異常、左室舒張期末壓力高) 半數(shù)病貓發(fā)生主動脈血栓栓塞 金黃倉鼠的心肌病呈常染色體隱性遺傳，為一種自發(fā)的肌肉病變和心肌衰竭模型(病變早期見心肌組織溶解，晚期有單核細胞浸潤和心肌內(nèi)纖維組織增生，最后死于心力衰竭) ，壽命僅正常者1/3 火雞中發(fā)現(xiàn)的心肌病損與貓和人的縮窄性心肌病相似(左心室肥大、擴張、心內(nèi)膜纖維化，類似c型病毒的顆粒) (二) 呼吸系統(tǒng)1. 慢性支氣管炎和肺氣

12、腫 馬、兔、大鼠、小鼠均可自發(fā)性肺氣腫?；ò呤罂勺园l(fā)性進行性全小葉肺氣腫，有遺傳性彈力蛋白合成缺陷而導(dǎo)致彈力組織網(wǎng)發(fā)育的缺陷，此將肺氣腫的病因與某些遺傳性缺陷聯(lián)系起來 大鼠、小鼠定時吸入so2引起慢支。so2、煙霧、甲醛蒸氣、辣性氣體可誘發(fā)猴、兔、大鼠、小鼠慢支。煙草燃燒和so2混合熏蒸4個月引起獼猴慢支2. 過敏性肺炎 農(nóng)民肺(farmers lung)，由于吸入長有霉菌的干草灰塵而急性發(fā)作 過敏性抗原物質(zhì)(霉菌孢子、干燥霉菌、昆蟲碎片、鳥糞顆粒) 牛、馬、猴，血清中有抗體，肺泡間隔有廣泛的淋巴細胞、漿細胞、間質(zhì)細胞浸潤 常用家兔造模(因易于產(chǎn)生和檢出沉淀素) (三) 消化系統(tǒng) 豬和非洲嚙齒

13、類自發(fā)性胃潰瘍 豚鼠的誘發(fā)性結(jié)腸潰瘍 花斑小鼠自發(fā)性巨結(jié)腸 倉鼠的肝淀粉樣變性 羊和大鼠的先天性高膽紅素血癥 south down變種羊，先天性肝攝取有機陰離子(如膽紅素)缺陷，血中未結(jié)合膽紅素增高，與人類gilbert綜合征相似gilbert syndrome: 因肝細胞攝取非結(jié)合膽紅素障礙及微粒體內(nèi)葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶不足所致。gilbert綜合征是最常見的家族性成人遺傳性非溶血性黃疸。患者除有黃疸外,多無其他癥狀,或僅有乏力、消化不良、肝區(qū)不適等。感染、手術(shù)、酗酒、妊娠等可誘發(fā)或加重黃疸。血清非結(jié)合膽紅素增高,紅細胞脆性正常,肝功能檢查正常。一般無需特殊治療,預(yù)后良好 corriedale羊

14、的遺傳性缺陷，為有機陰離子從肝細胞內(nèi)排入膽汁的障礙，與人類dubin-johnson綜合征類似。適用于研究人類遺傳性肝病及肝內(nèi)膽紅素的形成、轉(zhuǎn)變和排泄 gunn大鼠(是wistar大鼠的突變系) ，存在慢性非溶血性未結(jié)合膽紅素血癥，葡萄糖醛酸酶活性缺陷以致膽紅素醛酸鹽形成障礙，與人類crigler-narjjar綜合征相似。是研究膽紅素代謝、腸內(nèi)醛酸鹽的形成及核黃疸的極好模型dubin-johnson綜合征是慢性良性間歇性黃疸。由肝細胞的先天性缺陷,使結(jié)合膽紅素不能在肝內(nèi)運轉(zhuǎn),也不能被排出細胞外,致血清結(jié)合膽紅素增高、尿中膽紅素陽性。還存在分泌非水溶性有機陰離子(如bsp、碘造影劑、雌激素)障

15、礙,此為dubin-johnson綜合征所特有的表現(xiàn)。口服膽囊造影劑時,75%患者膽囊不顯影,顯影者也甚暗淡;靜脈法造影時有半數(shù)不顯影。此病多在青少年時期被發(fā)現(xiàn),有明顯的家族背景?；颊叨酂o自覺癥狀,或偶有乏力、肝區(qū)不適。約半數(shù)病人肝臟輕度腫大,如行肝活組織檢查可發(fā)現(xiàn)肝細胞內(nèi)有彌漫性棕色色素顆粒。本病無需任何治療,預(yù)后良好,并不演變?yōu)槁愿尾?四) 泌尿系統(tǒng) 注射異種抗腎血清、大量異種血清、細菌抗原與腎組織復(fù)合抗原，抗原抗體復(fù)合物，可誘發(fā)兔、羊的腎小球腎炎 屠宰場的羊患增生性腎炎的比例高，牛和山羊亦見類似損害。芬蘭的landrace羊羔中可見一種進展迅速并致死的腎小球腎炎伴腎小球免疫復(fù)合物沉積，

16、與人類的系膜-毛細血管性腎炎(mesangial-capillary nephritis)相似。靈長類中，瀨猴患膜性腎炎，食蟹猴和梟猴可出現(xiàn)自發(fā)性腎小球腎炎的變化(腎活檢)，狗和貓可見自發(fā)性免疫性腎炎(五) 內(nèi)分泌與代謝1. 糖尿病 在小鼠、大鼠、中國倉鼠、沙漠鼠、貓、狗、猴均可見，包括自發(fā)的和誘發(fā)的模型 wistar大鼠的自發(fā)性糖尿病模型(bb)與人的少年型糖尿病最為相似(中度或顯著的糖尿、酮尿、多尿、體重減輕、血糖升高達800 mg%、高酮血癥、低胰島素血癥01 ng/ml、胰高血糖素過多、無肥胖癥、胰島細胞破壞顯著)，對胰島素治療反應(yīng)良好，壽命較非糖尿病鼠短 bb大鼠是和自身免疫性毀壞胰

17、腺細胞的胰島炎以及胰島素缺乏有關(guān)的自發(fā)性糖尿病模型(60120周齡時突然發(fā)??；數(shù)天后出現(xiàn)嚴重高血糖、低胰島素和酮血癥，除非開始胰島素治療)，用胰島素治療，用免疫抑制劑預(yù)防，對病鼠可移植純化胰島細胞b!obreedin(bb)大鼠是一種白發(fā)性、遺傳性糖尿病動物模型，l974年在加拿大渥太華的biobreedin實驗室首次發(fā)現(xiàn)，并以該中心的字母縮寫來命名 近交系wistar老齡雄大鼠、wbn/kob大鼠，有自發(fā)性高血糖、糖尿和葡萄糖耐量降低(雄大鼠12周齡時胰島大小與數(shù)目減少，12周齡時圍繞退化的胰島和胰管周圍胰腺組織中出現(xiàn)纖維性滲出與變性，21周齡時出現(xiàn)葡萄糖耐量降低和糖尿) cohen糖尿病大

18、鼠表現(xiàn)為高血糖、糖尿、高胰島素血癥，然后發(fā)展為低胰島素血癥、胰島素抵抗和胰島素受體數(shù)目和敏感性降低，喂以富含蔗糖或精制糖又缺乏銅元素的飼料的大鼠形成明顯的糖尿病及其并發(fā)癥，但喂淀粉或粗料時則不發(fā)病 zucker肥胖大鼠是典型的高胰島素血癥肥胖模型。肥胖是由于單常染色體隱性基因，在幼時發(fā)病，表現(xiàn)為輕度葡萄糖耐量降低、高胰島素血癥和外周胰島素抵抗，類似人的非胰島素依賴性糖尿病，但其血糖水平終身是正常的幻燈片 18 wdf/ta-fa大鼠通常指wistar肥胖大鼠，是從zuker大鼠脂肪基因轉(zhuǎn)至wistar kyoto大鼠而得到的遺傳性肥胖高血糖大鼠，表現(xiàn)為肥胖、高胰島素血癥、葡萄糖耐量降低、高脂血

19、癥和多食癥均類似zuker大鼠，但存在更差的葡萄糖耐量和更大的胰島素抵抗 通常雌鼠不出現(xiàn)高血糖，但飼料中添加蔗糖則可誘發(fā)。用吡格列酮激活wistar肥胖大鼠胰島素受體激酶可增強胰島素的敏感性 ess大鼠是tarres等1981年發(fā)現(xiàn)的一個大鼠種群中發(fā)生自發(fā)性糖尿病大鼠。2月齡以上的ess大鼠葡萄糖耐量試驗異常，但屬輕型糖尿病，并不減少壽命；6月齡大鼠出現(xiàn)胰島結(jié)構(gòu)破壞和基質(zhì)纖維化 shr肥胖大鼠是由koletsky(1973, 1975)將kyoto-wistar自發(fā)性高血壓雌大鼠和正常血壓的spraque-dawley大鼠交配育成，經(jīng)數(shù)代選擇性繁殖，出現(xiàn)高血壓、高脂血癥，一部分大鼠發(fā)生胰島極度

20、肥大、高血糖、糖尿 shr/n-cp大鼠：先天性糖尿病shr/n-cp大鼠是由具肥胖基因(cp/+)雜合子雄大鼠和okamato雌大鼠交配育成。至少12次逆代雜交后，純合子(cp/cp) shr/n-cp大鼠出現(xiàn)肥胖、輕度高血壓、高胰島素血癥和葡萄糖耐量降低 bhe大鼠種群由賓夕法尼亞州立大學(xué)品系的黑白頭巾鼠和耶魯品系的白大鼠交配而來。只有在成熟期才發(fā)生糖尿病。50日齡時有高胰島素血癥、葡萄糖耐量降低、胰島素抵抗，而后高胰島素血癥減輕，胰腺中胰島素貯量減少，出現(xiàn)輕度高血糖和高脂血癥 自發(fā)性糖尿病小鼠：kk小鼠，kk-ay小鼠，nod小鼠，wellesley小鼠。nzo小鼠，高血糖肥胖小鼠，糖尿

21、病小鼠(db/db) (從c57bl/ksj品系小鼠自發(fā)的常染色體隱性突變衍化而來，嚴重的糖尿病癥狀包括早發(fā)的高胰島素血癥、體重下降、早死，以及明顯的腎病) 中國倉鼠的遺傳性糖尿?。貉菑恼５?10mg%升至600mg%，嚴重的多尿、糖尿、酮尿和蛋白尿。胰島素和口服降糖藥有效。胰腺、肝、腎組織可見病理改變，胰島數(shù)目減少，剩余胰島細胞異常 沙漠鼠：北非和近東沙漠地帶，經(jīng)23月的飼養(yǎng)而發(fā)病，糖尿病的嚴重程度不同，重者死于酮血癥。疾病中期胰島細胞脫顆粒，繼之細胞變性、壞死，產(chǎn)生胰島素缺乏和酮尿 貓自發(fā)性糖尿病，多發(fā)于89歲，主要病理變化是胰島淀粉樣變性，相當于人的成年型糖尿病 非人靈長類黑猩猩糖尿

22、病的發(fā)病率隨年齡而增長，胰島呈淀粉樣變性，類似成人型糖尿病。嚴重的猿猴糖尿病可伴發(fā)動脈粥樣硬化和白內(nèi)障 2. 尿崩癥 神經(jīng)原性(下丘腦-垂體功能障礙，抗利尿激素分泌不足)尿崩癥，呈常染色體半隱性遺傳，brattleboro大鼠患此病，患鼠每天飲水量10倍于正常鼠，純合子鼠尿量為體重的70%(正常鼠為3%)，注射抗利尿激素可糾正 腎原性尿崩癥(不能建立正常的腎皮質(zhì)乳頭滲透壓梯度和對抗利尿激素的反應(yīng)性降低)可見于小鼠，因尿液濃縮和水分排泄的遺傳性缺陷而呈不同程度的多尿癥狀 3. 其它內(nèi)分泌障礙 狗和兔腎上腺皮質(zhì)功能亢進癥，狗和小鼠垂體性侏儒，羊、山羊和牛的家族性甲狀腺腫，小鼠和大鼠的睪丸雌性化(雄

23、性假兩性畸形) 山羊的家族性先天性甲狀腺腫是一種常染色體隱性遺傳病(呆滯、皮毛粗糙、毛稀少而皮膚厚，甲狀腺功能低下，甲狀腺球蛋白含量減少，甲狀腺腺泡縮小，腺上皮細胞變高，腺泡內(nèi)無膠性蛋白液)，甲狀腺球蛋白的合成障礙 睪丸雌性化的模型tfm大鼠和tfm/y小鼠是2株研究雄激素及其受體的有用的突變系，呈x連鎖隱性遺傳，為染色質(zhì)內(nèi)受體部位缺陷引起的受體病(六) 免疫系統(tǒng)1.原發(fā)性免疫缺陷病(1)b淋巴細胞缺乏：馬的無球蛋白血癥、雞的異常球蛋白血癥、免疫缺陷cba/n小鼠及遺傳性無脾小鼠。其中馬的無球蛋白血癥(雄性，用各種抗原免疫均無特異性抗體產(chǎn)生，淋巴結(jié)內(nèi)沒有原發(fā)濾泡及生發(fā)中心，也無漿細胞產(chǎn)生)，是

24、與人的bruton氏癥相應(yīng)的動物模型(2)t淋巴細胞缺乏：裸小鼠、免疫缺陷無毛豚鼠、丹麥黑牛變種 裸小鼠(nu/nu)：flanagan于1966年首先發(fā)現(xiàn)并報道的無毛突變小鼠 胸腺不發(fā)育和免疫功能缺損，為常染色體隱性遺傳缺陷，第3對鰓弓和鰓囊發(fā)育缺陷，純合子胸腺發(fā)育不良，皮膚無毛 裸小鼠缺乏th淋巴細胞，對胸腺依賴抗原不產(chǎn)生抗體，不產(chǎn)生細胞毒t細胞，對促細胞分裂劑幾無反應(yīng)，對同種移植物和異種移植物無排斥反應(yīng)，無宿主抗移植物反應(yīng)，廣泛用于人類腫瘤組織的移植試驗 裸小鼠t細胞缺乏與胸腺發(fā)育不良或缺乏有關(guān) 裸大鼠(rnu/rnu)：1953年在英國rowett research institute

25、發(fā)現(xiàn) 有觸須，皮膚有稀疏的毛，胸腺發(fā)育不良但有一定數(shù)量的t細胞 免疫功能嚴重缺損，脾淋巴細胞對促有絲分裂劑及胸腺依賴抗原不起反應(yīng)，淋巴結(jié)細胞對pha和cona起反應(yīng) 同種皮膚移植可被接受，而異種皮膚移植可能被接受或排斥，對異種腫瘤移植一般可被接受 體型較大，可接受裸小鼠難以接受的手術(shù)，對不適宜的環(huán)境的耐受力較小鼠強 無毛免疫缺陷豚鼠：體形小，皮皺、毛干、觸須短，胸腺發(fā)育不良或缺如，對移植排斥反應(yīng)推遲，低球蛋白血癥，對病毒感受性增加 丹麥黑牛的突變型 為常染色體隱性遺傳。病牛的胸腺、淋巴結(jié)和脾的t細胞缺乏，細胞免疫顯著抑制，而免疫球蛋白水平及免疫后抗體滴度正常?；寂？诜no或znso4后可完全

26、恢復(fù)(皮損痊愈，淋巴組織發(fā)育正常，對dncb(二硝基氯苯)和結(jié)核菌素的反應(yīng)也恢復(fù))，如停止攝zn2+，則13周后復(fù)發(fā)，故此種免疫缺陷病與體內(nèi)zn2+缺乏(腸吸收zn2+的先天性缺陷)有關(guān)。此模型與人的腸胃型肢皮炎相似，也可用于研究zn2+在細胞免疫和胸腺功能中的作用 (3)t、b淋巴細胞缺乏(聯(lián)合免疫缺陷)：見于阿拉伯馬駒、n:nih(s)11-nu/nu小鼠及motheaten小鼠 在美國出生的阿拉伯馬駒約有2%患聯(lián)合免疫缺陷病，出生時正常，野外條件下5月齡便死亡，嚴重的呼吸道(馬腺病毒和肺囊腫病毒)感染癥狀，重度淋巴細胞(包括b細胞)缺乏，不能合成免疫球蛋白，t細胞顯著減少乃至測不到，皮膚

27、延遲過敏反應(yīng)和對pha的反應(yīng)減弱或缺如，對同種異體淋巴細胞無反應(yīng)，用于研究小兒聯(lián)合免疫缺陷病及其實驗性治療，研究免疫缺陷與代謝缺陷的關(guān)系 2. 自身免疫病 新西蘭小鼠(nzbnzw)f1雜交系中，有一種嚴重的進行性的病變過程，常引起腎功能衰竭、死亡，有免疫復(fù)合物沉積于腎小球基底膜，檢測到抗組織細胞和抗核抗體，此模型與人的系統(tǒng)性紅斑狼瘡相似，可用于研究紅斑狼瘡的環(huán)境和遺傳因素 狗可見類似的模型，出現(xiàn)類似慢性腎炎的腎損害 狗和鼠的自家免疫性溶血性貧血 狗和馬的特發(fā)性血小板紫癜 狗的類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎 雞和大鼠的自家免疫性甲狀腺炎 狗的重癥肌無力癥和尋常性天皰瘡 (七)腫瘤 化學(xué)致瘤，病毒誘發(fā)，移植性腫

28、瘤(八) 傳染病 九帶犰狳體溫低(32-35)，對低氧負荷耐受性好，麻風(fēng)桿菌接種于其皮下和足趾間(九) 遺傳病 遺傳病模型 突變系 先天性代謝缺陷動物，如各種先天性溶酶體貯積病(糖原貯積癥、神經(jīng)磷脂增多癥、高雪氏病、尼曼匹克氏病、粘多糖貯積病) 第4節(jié) 誘發(fā)的動物病理模型一、分類1. 動物模型、細胞模型 體內(nèi)模型、體外模型2. 器官、組織、細胞、分子、基因、功能基因、mrna、蛋白質(zhì)、非蛋白質(zhì)分子、基因敲除、基因?qū)攵游锬Ｐ偷奶攸c、標準與人類疾病相似而不相同用作研究人類疾病的動物模型的有效性是選擇動物模型最重要的標準可行性、穩(wěn)定性、標準性、相似程度三、如何模擬1. 全模擬 用nin小鼠腹腔

29、接種細粒棘球蚴和多房棘球蚴原頭節(jié)制成包蟲病動物模型, 以包蟲囊的濕囊重和囊重抑制率進行藥效學(xué)評價小鼠或家兔血吸蟲病肝纖維化模型2. 病因上 體質(zhì)量20-25kg的1年期雄性健康小香豬16只,以標準大腸桿菌由右側(cè)頸內(nèi)靜脈緩慢注入,分別于注入大腸桿菌前及注入后1、3、5、7h檢測血清內(nèi)毒素、血常規(guī)、血氣分析、血生化,同時記錄動脈壓及平均動脈壓(map)、心率(hr)、體溫及呼吸頻率。結(jié)果:注入大腸桿菌3h后,動物100%出現(xiàn)內(nèi)毒素血癥,5h后全部出現(xiàn)mods,制模成功 多因素隨機性慢性刺激引起慢性應(yīng)激/抑郁癥 移植性腫瘤模型 我國已建立小鼠可移植腫瘤株10余種 1969年rygarrd首次用人的結(jié)

30、腸癌移植于裸小鼠獲得成功；直腸癌、黑色素瘤、鼻咽癌、骨肉瘤、胰腺癌、胃癌、結(jié)腸癌等百余種；我國建成的人類腫瘤的裸鼠移植瘤數(shù)十種 病毒誘發(fā)的腫瘤模型 目前幾乎所有禽類的腫瘤和小鼠的腫瘤以及部分其他動物的腫瘤均可用腫瘤的無細胞濾液誘發(fā)，電鏡下可見濾液中有病毒顆粒，應(yīng)用無細胞濾液或病毒的培養(yǎng)物可將動物的腫瘤傳遞下去，并可誘發(fā)其他種類動物新的腫瘤模型，如rous雞肉瘤病毒 動物腫瘤病毒：rna病毒和dna病毒，僅小鼠白血病病毒就多于14種 化學(xué)致瘤物誘發(fā)的動物腫瘤模型 多環(huán)碳氫化合物、氨基偶氮染料、芳香胺、亞硝胺 黃曲霉毒素b1、b2、g1、g2等 重金屬 農(nóng)藥3. 病理過程上 80只wistar大鼠

31、,雌雄各半。分別采用復(fù)合因素法、四氯化碳(ccl4)加乙醇法及玉米面、膽固醇加乙醇法建立大鼠肝硬化的模型(假小葉形成為判定cm成功的唯一標準)。復(fù)合因素法:40只大鼠,飼料為80%的玉米面、20%動物油 、0.5%膽固醇,飲料僅為15%酒精,首次sc注射40% ccl4-橄欖油溶液5mlkg-1(以下濃度相同),以后每3d皮下注射ccl4 3mlkg-1。第6周末隨機處死6只大鼠做肝臟病理,均符合肝硬化診斷標準。將余下存活的26只(逃逸2只、死亡6只)隨機分為兩組,每組13只均正常飼養(yǎng),其一組每7d sc注射3mlkg-1ccl4,觀察第7、8周末的病理變化。ccl4加乙醇法:20只大鼠,以正

32、常飼料喂養(yǎng),余條件同復(fù)合因素法前6周。玉米面、膽固醇加乙醇法:20只大鼠,不用ccl4,余條件同復(fù)合因素法前6周。結(jié)果:復(fù)合因素法6周末處死6只大鼠均形成cm,成模后正常飼養(yǎng),2周后假小葉均消失,而繼續(xù)應(yīng)用ccl4 2周后，大鼠假小葉基本存在。其余2種方法 大鼠均未見典型肝硬化改變4. 臨床表現(xiàn)上5. 處理方法上：病原生物、異種蛋白、藥物、手術(shù)等 血吸蟲尾蚴經(jīng)皮膚感染引起小鼠或大耳白兔肝纖維化 bsa、has、cona分別引起大鼠、小鼠肝纖維化，cona也引起急性肝損害 ccl4、dmn引起大鼠肝纖維化、dmn和黃曲霉毒素等誘發(fā)肝癌、酒精引起慢性肝損害、d-氨基半乳糖和ccl4引起急性肝損害

33、膽管結(jié)扎引起黃疸及肝纖維化四、如何選擇動物1.首先應(yīng)考慮實驗的目的和要求2.動物是否容易獲得、經(jīng)濟、容易飼養(yǎng)和管理3.注意實驗動物的種類(species)、品種(breed)或品系(strain)、健康狀態(tài)4.選擇與人類的機能、代謝、結(jié)構(gòu)以及疾病特點相近似的動物 猴、狒狒、猩猩、長臂猿等靈長類動物是最近似于人類的理想動物 獼猴、紅面猴和熊猴是研究脊髓灰白質(zhì)炎、腦炎、痢疾、肝炎、麻疹等疾病的理想實驗動物，也是放射醫(yī)學(xué)、口腔醫(yī)學(xué)、病毒學(xué)、婦產(chǎn)科學(xué)、胚胎學(xué)、外科學(xué)、病理學(xué)、生理學(xué)、免疫學(xué)等實驗研究及藥物毒理、營養(yǎng)、行為研究的良好動物 獼猴對人的痢疾桿菌和結(jié)核桿菌最易感染，是腸道桿菌病和結(jié)核病的很好動

34、物模型 獼猴的生殖生理與人非常接近，月經(jīng)周期和人一樣為28天左右，是研究人類避孕藥的理想動物 獼猴是制造和檢定脊髓灰白質(zhì)炎疫苗的唯一實驗動物 原猴類動物樹鼩的信貸代謝過程較狗、鼠類更與人相似，大體解剖和生理功能方面也與其他靈長類相似；在乙型肝炎和睡眠生理研究有重要用途；還能自然感染和實驗感染單純皰疹病毒；適用于人皰疹病毒的研究 狗具有發(fā)達的血液循環(huán)和神經(jīng)系統(tǒng)以及與人基本相似的消化過程，在藥理方面的研究和人比較接近，適用于外科、營養(yǎng)、藥理、毒理、生理、行為等研究 豬的皮膚結(jié)構(gòu)與人相似，上皮修復(fù)性再生、皮下脂肪層及燒傷后內(nèi)分泌與代謝等也相似，選用小豬皮敷蓋人燒傷后的創(chuàng)面，減少患者疼痛、感染，無排斥

35、反應(yīng)、血管聯(lián)合好，愈合速度較快 蛙適用于簡單的反射弧實驗5. 選用遺傳背景明確；具有已知菌叢或無菌動物 純系動物存在遺傳的規(guī)律性、反應(yīng)的一致性、實驗結(jié)果精確可靠 使動物實驗的結(jié)果有規(guī)律性 清潔級是最基本的要求；spf級優(yōu)先6.選用解剖、生理特點符合實驗?zāi)康囊蟮膶嶒瀯游?狗的甲狀旁腺位于甲狀腺的表面，位置比較固定；家兔的甲狀旁腺分布比較散，位置不固定，除甲狀腺周圍外，甚至到主動脈弓附近，故作甲狀旁腺摘除實驗應(yīng)選擇狗；作甲狀腺摘除實驗如要保留甲狀旁腺的功能，則應(yīng)選用兔 猴的氣管腺的數(shù)量較多，直至三級支氣管中部仍有腺體存在，用于慢性支氣管炎的模型或祛痰平喘藥的療效實驗較合適 家兔頸部的交感神經(jīng)、迷

36、走神經(jīng)和主動脈減壓神經(jīng)是分別存在、獨立走行的，如要觀察減壓神經(jīng)對心臟等的作用，就必須用家兔 地鼠頸部頰囊是缺少組織相容性抗原的免疫特殊區(qū)，適用于作免疫學(xué)、組織培養(yǎng)、腫瘤學(xué)和微循環(huán)功能等的實驗研究 烏賊骨有一條巨大的神經(jīng)，足以允許把一個微電計插入其內(nèi)，適用于做神經(jīng)纖維的膜電位和動作電位的實驗 7.選用具有某些特殊反應(yīng)的動物 家兔對體溫變化十分靈敏，適用于發(fā)熱、解熱和檢查致熱源等實驗 鴿子、狗、猴、貓嘔吐反應(yīng)敏感，適于作嘔吐實驗 金黃地鼠和豚鼠對各型鉤端螺旋體敏感，適用于鉤端螺旋體病的研究 大鼠垂體-腎上腺系統(tǒng)功能發(fā)達，應(yīng)激反應(yīng)靈敏，適用于作應(yīng)激反應(yīng)和垂體、腎上腺、卵巢等內(nèi)分泌實驗 大鼠肝再生能力

37、強，適用于肝外科研究 大鼠對炎癥反應(yīng)靈敏，踝關(guān)節(jié)對炎癥反應(yīng)更敏感，適用于多發(fā)性關(guān)節(jié)炎和化膿性淋巴腺炎研究 也適于中耳疾病和內(nèi)耳炎的研究 大鼠是化學(xué)物質(zhì)致畸最敏感的動物，適用于畸胎學(xué)研究 豚鼠易于致敏，適于做過敏性實驗研究 家兔、雞、鴿、猴食用高膽固醇、高脂肪的飼料一定時間后容易形成動脈粥樣硬化病變，適用于動脈粥樣硬化實驗研究8.選擇實驗動物時既要考慮其特殊要求也不能忽視一般要求 年齡體重：幼年動物較靈敏；通常選成年動物進行實驗；慢性實驗時，可選擇年幼、體重較小的動物 成年實驗動物：小鼠1828 g，大鼠180280 g ，豚鼠350650 g ，家兔23 kg ，貓1.52.5 kg ，狗31

38、5 kg 動物性別：一般應(yīng)優(yōu)先選用雄性動物或雌雄各半做實驗；動物性別不影響實驗結(jié)果的實驗或一定要用雌性動物的實驗例外 健康狀態(tài)：一定要選用健康動物做實驗；應(yīng)沒有該動物所特有的疾病，如小鼠的脫腳病、肝炎和肺炎、鼠傷寒 實驗季節(jié)和晝夜過程：如狗在春夏兩季受輻射后的死亡率比秋冬高；一般放射敏感性白天低、夜間高；體溫、血糖、基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)分泌激素等皆有晝夜節(jié)律性變化 實驗重復(fù)和肯定：u在肯定一個實驗結(jié)果時最好采用2種以上的動物進行比較觀察，其中一種應(yīng)該是非嚙齒類動物u由動物實驗結(jié)果要外推到人的實驗，所選用的動物品種應(yīng)不少于3種，而且其中之一不應(yīng)是嚙齒類動物u常用的生物序列是：小鼠大鼠 狗(猴)五、如何

39、選擇指標1. 形態(tài)指標、生化指標、功能指標、行為指標等2. 金指標、一般指標 將雄性bcl-2高表達轉(zhuǎn)基因小鼠(bcl-2 transgenic mice)和受gfap啟動子控制表達皰疹病毒-胸苷激酶轉(zhuǎn)基因雌性小鼠(gfap-tk)交配產(chǎn)生的4只812周成年小鼠(2030g),bcl-2/gfap-tk雙轉(zhuǎn)基因小鼠作為實驗組,同周齡4只bcl-2轉(zhuǎn)基因小鼠作為對照組。其中bcl-2/gfap-tk雙轉(zhuǎn)基因小鼠皮下植入緩釋泵,連續(xù)7d釋放更昔洛韋(gcv)100mgkg-1d-1選擇性地去除視神經(jīng)損傷后激活的星形膠質(zhì)細胞。更昔洛韋緩釋泵植入術(shù)后2d在兩組動物中制作右側(cè)單眼標準的完全 性視神經(jīng)鉗夾

40、損傷模型,視神經(jīng)鉗夾10d后獲取組織標本。采用免疫熒光染色特異性檢測再生軸突纖維并進行定量分析，結(jié)合羅丹明的霍亂毒素b亞單位(ctb-r)或增強表達綠色熒光蛋白的復(fù)制缺陷型腺相關(guān)病毒(aav-egfp)為標記物以顯示再生軸突是否到達大腦靶器官。結(jié)果:在bcl-2/gfap-tk雙轉(zhuǎn)基因小鼠中存在免疫熒光陽性的再生視神經(jīng)軸突,再生軸突計數(shù)為71.9924.04,并可見生長錐(growth cone)樣結(jié)構(gòu),但是再生軸突纖維未能延伸達到大腦靶器官。在對照組bcl-2轉(zhuǎn)基因小鼠中未見明顯再生跡象 自體血注入和膠原酶注入大鼠尾狀核建立腦出血模型是目前國內(nèi)外使用最多的兩種腦出血模型。但自體血注入法在取血

41、過程中需控制在3min內(nèi)完成,否則血液凝固；注血過程中血液大多從進針處冒出,血腫大小很不穩(wěn)定；神經(jīng)功能損傷不明，bederson評分一般在2分左右。但血腫周圍水腫帶比較明顯,因此該模型可用于腦水腫的機制、藥物療效及其作用機制的研究。膠原酶注入法:由膠原酶誘導(dǎo)的大鼠尾狀核腦出血模型所產(chǎn)生的腦出血以滲出為主,出血量大,產(chǎn)生的血腫大小基本一致,并且神經(jīng)功能障礙比較明顯,bederson評多在4分左右，是比較常用的疾病動物模型 肝纖維化模型1. 造模因素：(1)化學(xué)毒物：如ccl4、dmn；(2)生物因素：血吸蟲尾蚴、細菌細胞壁、異種血清、異種動物蛋白、刀豆球蛋白(concanavalin a)；(3

42、)機械因素：如結(jié)扎膽管2. 指標(1) 生物化學(xué)指標，如肝hydroxyproline(2) 組織形態(tài)學(xué)指標，如肝組織切片he染色、膠原染色、免疫組化(3) 血清學(xué)指標，如ha, piiip,iv col,ln(4) 細胞學(xué)及分子生物學(xué)指標(5) 各種反映模型產(chǎn)生與藥物作用機制的指標 第5節(jié) 新方法簡介 轉(zhuǎn)基因動物(transgenic animal) 沒有新的篩選模型，就沒有新型藥物 轉(zhuǎn)基因動物指體內(nèi)基因組中穩(wěn)定地整合有外源性基因的動物，轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)的發(fā)展，使人為對動物基因組進行遺傳修飾成為可能 轉(zhuǎn)基因動物的一種較為嚴謹?shù)母拍钍牵骸巴庠磀na”導(dǎo)入(包括同一物種的dna)動物的基因組而產(chǎn)生

43、了可以遺傳的改變 轉(zhuǎn)基因動物就是把外源性目的基因?qū)雱游锏氖芫鸦蚱淠遗呒毎?；然后注入受精卵的任何一個前核，并在細胞基因組中穩(wěn)定整合，再將合格的重組受精卵或囊胚細胞篩選出來；采用借腹懷孕法寄養(yǎng)在雌性動物（foster mother）的子宮內(nèi), 使之發(fā)育成能表達目的基因的胚胎動物, 并能傳給下一代。這樣，生育的動物為轉(zhuǎn)基因動物。這類動物由于外源性目的基因的穩(wěn)定存在而賦于子代動物個體 這些可以遺傳的改變包括：p外源dna片段至少整合到一條染色體的一個位點上p外源dna的插入使基因組中任何一個基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變p外源dna的插入使染色體發(fā)生重排p導(dǎo)入可以持久存在的遺傳實體，如一條人工染色體或者可以

44、自我復(fù)制并傳遞給子細胞的非染色體dna元件 不屬于轉(zhuǎn)基因動物范疇的其它手段：由于化學(xué)品的誘變作用導(dǎo)致基因發(fā)生改變由于輻射作用導(dǎo)致基因發(fā)生改變由于化學(xué)品或輻射的作用使染色體發(fā)生畸變通過核移植交換遺傳物質(zhì)使用基因治療技術(shù)導(dǎo)入dna 轉(zhuǎn)基因動物在基礎(chǔ)生物學(xué)研究和醫(yī)學(xué)及農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究上有其獨特作用，不可能被其它方法所取代 研究基因的功能和基因間互作，最有效的手段是基因剔除技術(shù)和把人工修飾后的基因序列定向地整合到它原來的基因座上 基因定向整合只能在細胞中完成，經(jīng)過基因修飾的細胞需要變成動物，只有在活的動物體才能觀察和檢驗基因的功能 “多莉” 技術(shù)表明：動物體上多種類型的體細胞都可以通過克隆變成動物個體，再沒必要研究胚胎干細胞，體細胞培養(yǎng)條件比胚胎干細胞簡單很多 體細胞核移植技術(shù)為基因結(jié)構(gòu)、功能和表達調(diào)控的研究提供了飛速發(fā)展的基本條件 體細胞克隆技術(shù)的出現(xiàn)，使我們可以能動地改進動物的基因組，應(yīng)用基因工程的手段培育動物優(yōu)良品種 使用基因定向轉(zhuǎn)移技術(shù)，在基因座上對基因的結(jié)構(gòu)部分和調(diào)控部分進行修改，并把這種經(jīng)過基因修改的細胞變成動物個體 獲得理想的基因修飾的細胞可以大量繁殖，并使用它們克隆出一批動物 在基因座上對基因進行修改相當于一種自然發(fā)生的有利突變，并可成批生產(chǎn) 基因定向轉(zhuǎn)移和體細胞克隆，是生命科學(xué)中兩