人類疾病動物模型分類

1、1.概念概念2.意義意義3.動物模型的分類動物模型的分類4.疾病動物模型舉例疾病動物模型舉例腫瘤動物模型腫瘤動物模型5.疾病動物模型舉例疾病動物模型舉例粥樣動脈硬化粥樣動脈硬化6.疾病動物模型的設(shè)計(jì)原則疾病動物模型的設(shè)計(jì)原則7.疾病動物模型注意事項(xiàng)疾病動物模型注意事項(xiàng)8.學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn) 人類疾病動物模型是指生物醫(yī)學(xué)人類疾病動物模型是指生物醫(yī)學(xué)研究過程中所建立起來的具有人類研究過程中所建立起來的具有人類疾病疾病模擬表現(xiàn)模擬表現(xiàn)的動物實(shí)驗(yàn)對象及相的動物實(shí)驗(yàn)對象及相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料。關(guān)實(shí)驗(yàn)材料。u替代：替代： 避免了人體實(shí)驗(yàn)造成的風(fēng)險(xiǎn)和倫理問題避免了人體實(shí)驗(yàn)造成的風(fēng)險(xiǎn)和倫理問題。 潛伏期長，病程長和發(fā)病

2、率低的疾病潛伏期長，病程長和發(fā)病率低的疾病u可控：可控： 品系，感染病原體品系，感染病原體 實(shí)驗(yàn)環(huán)境實(shí)驗(yàn)環(huán)境u方便：方便： 樣品收集樣品收集 結(jié)果分析容易（統(tǒng)計(jì)）；結(jié)果分析容易（統(tǒng)計(jì)）；u人畜共患病比較，研究疾病機(jī)理人畜共患病比較，研究疾病機(jī)理u按產(chǎn)生原因分類：按產(chǎn)生原因分類：自發(fā)性動物模型自發(fā)性動物模型(spontaneous animal model)(spontaneous animal model) 誘發(fā)性動物模型誘發(fā)性動物模型(induced animal model)(induced animal model)基因工程動物模型基因工程動物模型(genetically enginee

3、ring animal (genetically engineering animal model)model) u按系統(tǒng)范圍分類按系統(tǒng)范圍分類疾病的本基病理過程：疾病的本基病理過程：炎癥，腫瘤，休克各系統(tǒng)疾病動物模型：各系統(tǒng)疾病動物模型：心血管、呼吸、消化、職業(yè)病u按模型種類分類按模型種類分類 整體動物、離體器官和組織、細(xì)胞株等整體動物、離體器官和組織、細(xì)胞株等u定義：定義：是取自動物是取自動物自然發(fā)生的疾病自然發(fā)生的疾病或由于或由于基基因突變的異常因突變的異常表現(xiàn)通過表現(xiàn)通過定向培育定向培育而保留下來而保留下來的疾病模型。的疾病模型。u種類：種類：突變系的遺傳疾病模型突變系的遺傳疾病模型近

4、交系的腫瘤疾病模型近交系的腫瘤疾病模型u優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 人為因素少，相似性高人為因素少，相似性高u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：來源較困難，種類相對少來源較困難，種類相對少uSHR Rat 141/203 mmHg HR 390 uNormal Rat 121/ 84 mmHg HR 380u由于第由于第16對染色體隱性基因突變，純合突對染色體隱性基因突變，純合突變導(dǎo)致淋巴細(xì)胞抗原受體基因變導(dǎo)致淋巴細(xì)胞抗原受體基因VDJ區(qū)域重區(qū)域重排的重組酶活性異常，基因重排時斷裂無排的重組酶活性異常，基因重排時斷裂無法正常連接，從而影響法正常連接，從而影響B(tài)、T細(xì)胞的正常細(xì)胞的正常功能分化。功能分化。u外觀體重與普通小鼠相同。

5、外觀體重與普通小鼠相同。u對鼠肝炎，巴氏桿菌、卡氏肺囊蟲極易感對鼠肝炎，巴氏桿菌、卡氏肺囊蟲極易感染，感染后易發(fā)病死亡。染，感染后易發(fā)病死亡。uSPF環(huán)境環(huán)境u沒有沒有B、T 陽性標(biāo)志細(xì)胞，對外來抗原無陽性標(biāo)志細(xì)胞，對外來抗原無細(xì)胞和體液免疫細(xì)胞和體液免疫uNK、LAK細(xì)胞功能正?；蛟龈撸患?xì)胞功能正?；蛟龈?；u定義：定義：通過通過物理的、化學(xué)的和生物物理的、化學(xué)的和生物的致病的致病因素作用于動物，造成動物組織、器官或因素作用于動物，造成動物組織、器官或全身一定的損害，出現(xiàn)某些類似人類疾病全身一定的損害，出現(xiàn)某些類似人類疾病時的功能、代謝或病毒使動物患相應(yīng)的傳時的功能、代謝或病毒使動物患相應(yīng)的傳

6、染病。染病。u優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能在短時間內(nèi)復(fù)制出大量疾病模型，能在短時間內(nèi)復(fù)制出大量疾病模型，實(shí)驗(yàn)條件易控制，實(shí)驗(yàn)條件易控制，重復(fù)性好。重復(fù)性好。u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：和自然產(chǎn)生的疾病模型在某些方面和自然產(chǎn)生的疾病模型在某些方面存在一定差異。存在一定差異。u 主要是基因工程小鼠主要是基因工程小鼠: :小鼠基因組了解的很清楚，與人基因相同最多，在疾小鼠基因組了解的很清楚，與人基因相同最多，在疾病表現(xiàn)型上小鼠與人類也十分相似。病表現(xiàn)型上小鼠與人類也十分相似。小鼠體積小、生命周期短、繁殖快，操作方便。小鼠體積小、生命周期短、繁殖快，操作方便。分類：分類： (1)(1)轉(zhuǎn)基因小鼠轉(zhuǎn)基因小鼠(transgenic

7、mice(transgenic mice） (2)(2)基因敲除小鼠基因敲除小鼠(gene knockout mice(gene knockout mice） (3)(3)基因替換小鼠（基因替換小鼠（gene knockingene knockin mice mice）u癌癥成為第一位致死疾病癌癥成為第一位致死疾病u死亡率最高的死亡率最高的10種癌癥分別是肺癌、肝癌、種癌癥分別是肺癌、肝癌、胃癌、食道癌、結(jié)腸、直腸和肛門癌、白胃癌、食道癌、結(jié)腸、直腸和肛門癌、白血病、乳腺癌、鼻咽癌、血病、乳腺癌、鼻咽癌、 宮頸癌、膀胱癌；宮頸癌、膀胱癌； u4.2.1 自發(fā)性腫瘤動物模型自發(fā)性腫瘤動物模型C3

8、H 乳腺癌（乳腺癌（100%）129小鼠（生殖細(xì)胞腫瘤）小鼠（生殖細(xì)胞腫瘤）u4.2.2 誘發(fā)性腫瘤動物模型誘發(fā)性腫瘤動物模型致癌物：黃曲霉素，甲基乙硝胺致癌物：黃曲霉素，甲基乙硝胺u4.2.3 基因工程腫瘤模型基因工程腫瘤模型癌基因高表達(dá)：癌基因高表達(dá)：k-ras敲除敲除P53等抑癌基因（等抑癌基因（nature，1992）u4.2.4 人腫瘤移植動物模型人腫瘤移植動物模型uK-Ras ,P53-/- 雙轉(zhuǎn)基因小鼠雙轉(zhuǎn)基因小鼠K-Ras ,P53-/- bitransgenic mice in backgroundsuGenes & Development ，2004u人腫瘤移植瘤模

9、型在腫瘤基礎(chǔ)研究中的意義添加人為因子（致突變劑，癌基因，藥物等）觀察腫瘤病因及機(jī)理和治療。建立腫瘤細(xì)胞株：提供大量腫瘤組織供分析。u腫瘤移植瘤模型在臨床腫瘤學(xué)中的意義 診斷和預(yù)后 ：建立平行模型，明確診斷和跟蹤預(yù)后。 個體化療有效試驗(yàn)：對于晚期和復(fù)發(fā)腫瘤有重要意義。 藥物有效的標(biāo)準(zhǔn)：1.腫瘤不生長；2.腫瘤生長緩慢；3.腫瘤長出后又消失；4.腫瘤無轉(zhuǎn)移；5.動物壽命延長。u免疫排斥問題u眼前房，腦內(nèi)，地鼠的頰囊等免疫逃避部位u免疫抑制劑、射線照射的使用u裸鼠等自發(fā)免疫缺陷動物作為人類腫瘤受體u第第11對染色體基因突變對染色體基因突變u和近交系小鼠交配獲得近交系裸鼠u無毛以及胸腺缺陷uSPF環(huán)境

10、昆明小鼠的胸腺胸腺殘留一些上皮樣細(xì)胞；外周血淋巴細(xì)胞減少。無接觸敏感性，無移植排斥，無移植物抗宿主反應(yīng)。B細(xì)胞數(shù)量正常但功能有缺陷，合成的免疫球蛋白主要是IgM，只有少量IgG。 粒細(xì)胞功能較低，NK細(xì)胞活性高。u腫瘤組織塊或腫瘤細(xì)胞皮下移植u腹腔內(nèi)或腎包膜下移植u原位移植原位移植瘤原位移植瘤u腫瘤組織：惡性程度：惡性和轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)瘤成功率較高種類：細(xì)胞系成功率活檢標(biāo)本 來源：淋巴瘤、骨腫瘤等難獲成功部位：腫瘤塊的外周部接種易成活u裸鼠：遺傳背景：胰腺癌接種BALB/c 成功，NIH系失敗性別：雌激素依賴性腫瘤接種雄鼠生長慢鼠齡：4-6周動物健康狀態(tài)u接種部位：原位移植成功率高，移植腫瘤與人類原發(fā)

11、瘤相似。有些腫瘤需要接種在特定的部位（對雌激素依賴的人乳腺癌MCF-7 細(xì)胞系，接種乳腺脂肪墊才能成活）。u其他：環(huán)境：細(xì)菌病毒可以影響NK細(xì)胞活性；接種時間：越早越好，無菌操作u基本無毛，白，黑，黑白相間基本無毛，白，黑，黑白相間uT細(xì)胞缺陷細(xì)胞缺陷u優(yōu)點(diǎn)：大優(yōu)點(diǎn)：大NOD/SCIDuT,B,NK, macrophage缺陷缺陷u壽命較壽命較SCID短，短，4-6個月個月u適合短期研究適合短期研究u移植瘤成功率高移植瘤成功率高2006年年11月月30日根據(jù)世界衛(wèi)生組織兩位專家日根據(jù)世界衛(wèi)生組織兩位專家日前在新一期美國日前在新一期美國科學(xué)公共圖書館科學(xué)公共圖書館醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)網(wǎng)絡(luò)期刊上公布的一項(xiàng)研究

12、，從現(xiàn)在至網(wǎng)絡(luò)期刊上公布的一項(xiàng)研究，從現(xiàn)在至2030年，心肌梗死、腦血管病、艾滋病和年，心肌梗死、腦血管病、艾滋病和肺病將是導(dǎo)致人類死亡的肺病將是導(dǎo)致人類死亡的4大主要疾病。大主要疾病。 uLDL受體受體先天性缺陷兔：先天性缺陷兔：1974年渡邊從日本白色種兔發(fā)現(xiàn)年渡邊從日本白色種兔發(fā)現(xiàn)一只高脂血癥的變種，經(jīng)傳代篩選于一只高脂血癥的變種，經(jīng)傳代篩選于1979年獲得成功。年獲得成功。這種兔被名命為這種兔被名命為“watanble heritable hyperlipidemic rabbit，WHHL”，WHHL的的LDL受體受體先天性缺陷，從出先天性缺陷，從出生時表現(xiàn)為高膽固醇血癥，幼齡時自發(fā)

13、形成動脈硬化、心生時表現(xiàn)為高膽固醇血癥，幼齡時自發(fā)形成動脈硬化、心肌梗塞、黃色瘤，其癥狀與肌梗塞、黃色瘤，其癥狀與FH患者極其相似?；颊邩O其相似。WHHL是是作為脂質(zhì)代謝、動脈硬化不可多得的模型，已被世界各地作為脂質(zhì)代謝、動脈硬化不可多得的模型，已被世界各地廣泛應(yīng)用于研究。廣泛應(yīng)用于研究。WHHL的高膽固醇血癥，動脈硬化，黃的高膽固醇血癥，動脈硬化，黃色瘤等癥狀同色瘤等癥狀同F(xiàn)H患者癥狀十分相似?；颊甙Y狀十分相似。u缺點(diǎn)：在缺點(diǎn)：在WHHL高膽固醇血癥并發(fā)高甘油三酯血癥，高膽固醇血癥并發(fā)高甘油三酯血癥，WHHL的異種雜交體沒有發(fā)生高膽固醇血癥。前者可能是的異種雜交體沒有發(fā)生高膽固醇血癥。前者可

14、能是人與兔種系差異，后者則是生活環(huán)境的不同所引起的。人與兔種系差異，后者則是生活環(huán)境的不同所引起的。 5.2.15.2.1食餌性動脈粥樣硬化食餌性動脈粥樣硬化u家兔：家兔：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：家兔對高脂膳食敏感性高，對外源性膽固醇吸收率家兔對高脂膳食敏感性高，對外源性膽固醇吸收率高，對高脂血癥清除率低高，對高脂血癥清除率低, , 家兔在高脂血癥一個月后可造家兔在高脂血癥一個月后可造成動脈內(nèi)皮損傷，成動脈內(nèi)皮損傷，2-32-3個月后可有個月后可有ASAS斑塊。斑塊。缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 家兔是草食動物家兔是草食動物, , 其脂代謝與人有很大不同，病變其脂代謝與人有很大不同，病變主要分布在胸主動脈、冠狀動脈小分

15、支；主要分布在胸主動脈、冠狀動脈小分支； 而冠狀動脈大分而冠狀動脈大分支不出病灶。病灶主要是血源性巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞。支不出病灶。病灶主要是血源性巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞。u小型豬小型豬用含用含1-2%Ch1-2%Ch飼養(yǎng)，飼養(yǎng)，6 6個月即可形成個月即可形成ASAS病灶，其病灶，其病變特點(diǎn)及分布都與人類相似病變特點(diǎn)及分布都與人類相似, ,特別是在冠狀特別是在冠狀動脈可出現(xiàn)動脈可出現(xiàn)ASAS病灶。病灶。豬與人類在解剖、生理和代謝方面有許多共豬與人類在解剖、生理和代謝方面有許多共同之處，豬血漿脂蛋白和載脂蛋白結(jié)構(gòu)和生同之處，豬血漿脂蛋白和載脂蛋白結(jié)構(gòu)和生化代謝也與人類似?；x也與人類似。缺點(diǎn)：缺

16、點(diǎn)：考慮分組和數(shù)量，費(fèi)用大?？紤]分組和數(shù)量，費(fèi)用大。 u大鼠、多數(shù)小鼠和狗大鼠、多數(shù)小鼠和狗只出高脂血癥和動脈內(nèi)皮細(xì)胞功能和形態(tài)學(xué)只出高脂血癥和動脈內(nèi)皮細(xì)胞功能和形態(tài)學(xué)損傷，難以出典型的損傷，難以出典型的ASAS病灶，甚至脂紋難以病灶，甚至脂紋難以出現(xiàn)。出現(xiàn)。 5.2.2 5.2.2 損傷動脈內(nèi)膜引起損傷動脈內(nèi)膜引起ASAS病灶形成病灶形成u1.機(jī)械損傷：機(jī)械損傷： 導(dǎo)管法導(dǎo)管法 、空氣干燥法、空氣干燥法 u2.化學(xué)損傷：化學(xué)損傷： 靜注同型半胱氨酸靜注同型半胱氨酸u3.免疫損傷：免疫損傷： 喂高膽固醇膳食同時，注射牛血喂高膽固醇膳食同時，注射牛血清白蛋白，清白蛋白，u4.鈣超載鈣超載 ：VD

17、2 灌胃灌胃4天天+1.5%膽固醇膽固醇+0.5%膽膽酸酸+0.2%丙基硫氧嘧啶，丙基硫氧嘧啶，u5.感染：感染： 感染肺炎衣原體或巨細(xì)胞病毒或皰疹感染肺炎衣原體或巨細(xì)胞病毒或皰疹病毒。病毒。u5.3.1 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)apoE-Leiden 基因小鼠基因小鼠荷蘭有一個荷蘭有一個型高脂蛋白血癥家系，呈顯性遺傳。病型高脂蛋白血癥家系，呈顯性遺傳。病人人CH和和 TG都增高，早發(fā)冠心病。在都增高，早發(fā)冠心病。在ApoE基因編碼第基因編碼第120126氨基酸的基因缺失，稱氨基酸的基因缺失，稱ApoE 3-Leiden 。1993年報(bào)告：從先證者切下年報(bào)告：從先證者切下apoE基因和在肝細(xì)胞內(nèi)所基因和在肝細(xì)胞內(nèi)

18、所有必須的調(diào)節(jié)元件），克隆后制成有必須的調(diào)節(jié)元件），克隆后制成DNA溶液，原核注溶液，原核注射獲得的轉(zhuǎn)基因小鼠，常規(guī)食物就有高射獲得的轉(zhuǎn)基因小鼠，常規(guī)食物就有高CH和和TG，但無，但無病灶。喂高病灶。喂高CH和高和高FAT，CH可達(dá)可達(dá)4060mmol/L,整個整個主動脈樹主動脈樹AS病灶從泡沫細(xì)胞組成的脂肪條紋到纖維斑病灶從泡沫細(xì)胞組成的脂肪條紋到纖維斑塊、鈣化病灶都有。塊、鈣化病灶都有。u5.3.2 apoE基因敲除基因敲除小鼠小鼠非高脂喂養(yǎng)亦出病灶非高脂喂養(yǎng)亦出病灶易發(fā)部位：整個血管樹易發(fā)部位：整個血管樹 8周：最早發(fā)現(xiàn)有泡沫細(xì)周：最早發(fā)現(xiàn)有泡沫細(xì)胞；胞；15周：有纖維斑塊；周：有纖維斑塊； 20周周: 有典型斑塊有典型斑塊(纖維纖維粥樣斑塊粥樣斑塊).小鼠無自發(fā)性粥樣動脈小鼠無自發(fā)性粥樣動脈硬化，即使是易感的硬化，即使是易感的C57小鼠也需要高劑量小鼠也需要高劑量的高脂食物，而這樣的的高脂食物，而這樣的食物常使小鼠死亡。食物常使小鼠死亡。2000年年Knowles JW等等發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) apoE基因敲除后基因敲除后C57小鼠比小鼠比FVB小鼠發(fā)小鼠發(fā)生動脈粥樣硬化的傾向生動脈粥樣硬化的傾向更明顯；更明顯；(Plump AS,1992). Piedrahita JA,1992低脂飲食膽固醇