醫(yī)學實驗動物學PPT全套教學課件

醫(yī)學實驗動物學

LaboratoryAnimalScience2023/5/252醫(yī)學實驗動物學教研室2023/5/253第一章緒論第一節(jié)實驗動物學的基本概念及研究范疇第二節(jié)實驗動物學發(fā)展概況第三節(jié)國內(nèi)外實驗動物的管理與法規(guī)第四節(jié)實驗動物在生命科學研究領域作用及地位第五節(jié)動物福利、動物實驗倫理學和“3R”原則2023/5/254一、實驗動物和實驗用動物

二、實驗動物學及其研究范疇第一節(jié)實驗動物學的基本概念及研究范疇2023/5/255根據(jù)為人類所利用動物的分類食品動物（FoodAnimals)肉乳禽魚役用動物（LaborAnimals)騎耕馱拉經(jīng)濟動物（EconomicAnimals)裘毛皮、藥材寵物（Pets)觀賞、陪伴護衛(wèi)動物緝毒、偵探、撲抓敵人醫(yī)用動物（MedicalAnimals)生物制品原料、異種器官移植供體實驗動物（LaboratoryAnimals)2023/5/2562023/5/257什么是實驗動物？

實驗用動物（ExperimentalAnimals），廣義上來說，所有用于科學研究、檢測鑒定和教學示范的動物，包括野生動物、家畜家禽、寵物等。實驗動物（LaboratoryAnimals）特指的是人工培育，遺傳背景明確或來源清楚，對其攜帶的微生物和寄生蟲實行控制，用于生命科學研究、教學、藥品與生物制品生產(chǎn)和檢定以及其它科學研究的動物。2023/5/258實驗動物具有以下幾個特點遺傳限定

人工培育遺傳背景明確來源清楚攜帶的微生物和寄生蟲得到控制

對動物自身的控制對環(huán)境的控制對飼料、水的控制適宜環(huán)境和均衡營養(yǎng)保證其健康生長繁育

需要提供最適宜的生活環(huán)境和均衡營養(yǎng)應用于科學研究為什么我們一般不用野生動物和家畜家禽做實驗？近交系封閉群突變系雜交群無菌動物和悉生動物（GF&GN)無特定病原體動物（SPF）清潔動物（CL）普通動物（CV）2023/5/259什么是實驗動物學？實驗動物學(laboratoryanimalscience，LAS)

是以實驗動物為研究對象，專門研究實驗動物的飼養(yǎng)繁殖及育種、實驗動物的標準化、實驗動物的質量監(jiān)測、野生動物的實驗動物化及其開發(fā)應用以及動物實驗技術的學科。實驗動物的研究范疇包括實驗動物和動物實驗兩大部分。2023/5/2510綜合性學科：綜合了動物學、畜牧獸醫(yī)學、組織學、胚胎學、生理學、病理學、遺傳學、營養(yǎng)學、悉生生物學、環(huán)境工程學、微生物及寄生蟲學等多個學科的相關知識，積累了本學科的研究成果，形成了完整、獨立的理論體系?；A性學科：是生命科學研究的基礎。生命科學和醫(yī)學的發(fā)展都離不開實驗動物和實驗動物學知識。2023/5/2511實驗動物學的分支學科實驗動物生物學實驗動物遺傳育種學實驗動物環(huán)境生態(tài)學實驗動物微生物學和寄生蟲學實驗動物營養(yǎng)學實驗動物醫(yī)學比較醫(yī)學動物實驗技術實驗動物飼養(yǎng)管理實驗動物福利和動物實驗倫理學中醫(yī)實驗動物學2023/5/2512比較醫(yī)學（Comparativemedicine）比較醫(yī)學是對不同種動物（包括人）的基本生命現(xiàn)象，以及健康和疾病狀態(tài)進行類比研究的科學。通過對比較醫(yī)學的研究，達到探索生命科學的奧秘，控制動物和人類的疾病、延長人類壽命的目的。分支學科有比較解剖學、比較生理學、比較病理學、比較免疫學、比較基因組學等等。2023/5/2513

實驗動物學的核心內(nèi)容之一是實驗動物的標準化，它包括實驗動物的遺傳學控制標準微生物學和寄生蟲學控制標準設施環(huán)境控制標準飼料營養(yǎng)控制標準實驗動物標準化的意義在于用符合標準的實驗動物，在標準化飼養(yǎng)、實驗環(huán)境條件下，所做的動物實驗無論在時間的先后上，還是在世界的不同實驗室里，其實驗結果應該具有可重復性和可對比性。2023/5/2514

一、實驗動物學源于古代動物實驗的發(fā)展二、實驗動物學科的形成和發(fā)展第二節(jié)實驗動物學發(fā)展概況2023/5/2515

沒有對活的動物進行實驗與觀察，人們就無法認識有機界的各種現(xiàn)象。這是無可爭辯的……------巴甫洛夫2023/5/2516比較解剖學

古希臘希波克拉底(Hippocrates，公元前460-377)和亞里斯多德（Aristotle，公元前384-公元前322年）解剖了大量動物，觀察并記錄不同動物臟器的異同,建立了動物分類系統(tǒng)。埃拉西斯特拉塔（Erasistratus，公元前304-公元前258年）解剖豬，確定了肺和氣管的功能。古代動物實驗研究的重大發(fā)現(xiàn)（1）2023/5/2517古代動物實驗研究的重大發(fā)現(xiàn)（2）血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)

William.Harvey（1628）放棄了一般科學家只研究人一個種和研究死人的方法，而采取比較解剖和活體解剖不同動物的方法，了解心臟跳動的實際情況。通過對魚、螃蟹、青蛙、蛇的解剖觀察證實了心臟和循環(huán)系統(tǒng)的功能，宣稱：我的發(fā)現(xiàn)來源于對活的或死的動物的解剖、觀察和實踐。他提出了動物實驗是研究生理學的必要工具。2023/5/2518病原微生物和疾病之間的關系

德國醫(yī)生科赫（RobertKoch，1878年）從患炭疽病的牛上分離出病原菌，并提出確定病原體的科赫三原則。

1.從具有相同癥狀的患病動物身上可分離出同一種病原體；

2.病原體可在體外獲得純培養(yǎng)，并能傳代；

3.病原體接種到易感動物身上可復制出相同的疾病。古代動物實驗研究的重大發(fā)現(xiàn)（3）2023/5/2519發(fā)現(xiàn)年代研究者所用動物腫瘤的病毒病因1910PeytonRous雞胰島素1921Banting&Best犬休克的治療1927Blalock&Phemister犬抗細菌藥物（Prontosil）1935G.Domagk小鼠心肺旁路機1953JohnGibbon貓脊髓灰質炎疫苗1954JonasSalk恒河猴腦退行性病變的病毒病因學1965Gajdusek&Gibbs黑猩猩心臟移植1967ChristianBarnard犬近代動物實驗的重要貢獻2023/5/2520

據(jù)美國哈佛醫(yī)學院1996年統(tǒng)計，之前50年內(nèi)人類與健康研究中51項重大突破性成果中22項是通過動物實驗研究獲得。

1901年至1997年通過動物實驗取得的31項重大成果中有18項獲得諾貝爾獎。1901年-2008年期間，有67.5%諾貝爾生理學或醫(yī)學獎研究成果是用實驗動物或其它動物獲得的，涉及動物25種119次。

Nature、Science國際著名雜志中，用使用動物模型研究成果發(fā)表的生物醫(yī)學論文占其總數(shù)的35%-46%。由此可見，動物實驗在推動生物醫(yī)學研究的發(fā)展和進步中起著重要的作用。2023/5/2521為什么會形成實驗動物學

隨著生命科學的發(fā)展，科學家們認識到靠家畜、家禽、寵物、野生動物等是不能滿足研究的進一步發(fā)展，迫切要求能夠有專門用于科學研究的體型小、生長周期短、繁殖力強的人工飼養(yǎng)動物，在數(shù)量上和質量上滿足科學研究的需要。

其次，進入二十世紀特別是二十世紀下半葉以來，對生命科學的研究已從大體的觀察、比較、定性分析逐漸轉變?yōu)榫毜亩糠治觯瑥膫€體、器官、細胞水平逐漸深入到分子水平，并需要在個體整體水平上考察生物分子的表達以及藥物的作用情況，對實驗動物有了更高的質量要求。實驗動物學無論在廣度還是在深度上都需要有很大的發(fā)展。

在這種情況下，對實驗動物的數(shù)量和內(nèi)在質量提出了更高的要求，逐漸分化出實驗動物的產(chǎn)業(yè)和專門研究實驗動物的實驗動物學學科。2023/5/25221944年，美國科學院在紐約召開會議，首次把實驗動物標準化提上議事日程，標志著實驗動物學作為一門學科形成的起點。1956年，聯(lián)合國教科文組織發(fā)起成立了“國際實驗動物科學理事會（InternationalcouncilforLaboratoryAnimalScience,ICLAS）”，并與世界衛(wèi)生組織（WHO）、國際科學聯(lián)盟理事會（ICSU）、國際醫(yī)學科學組織理事會（CIOMS）、世界獸醫(yī)學會（WVA）建立官方關系，標志著實驗動物學的真正形成。實驗動物學的形成和發(fā)展2023/5/2523實驗動物學理論體系的形成對實驗動物學理論具有重大影響的事件和里程碑實驗動物微生物和環(huán)境控制理論：1885年無菌豚鼠的培育成功推動了無菌動物和悉生生物學的發(fā)展，也提出了實驗動物的環(huán)境控制理論。實驗動物遺傳控制理論：1909年DBA近交系小鼠的培育成功開創(chuàng)了近交育種的研究，推動了腫瘤學和免疫學的發(fā)展。疾病動物模型的應用：1914年致癌模型的誘發(fā)成功證實了化學物質可以致癌的理論。遺傳工程動物技術的創(chuàng)立：80年代基因工程的發(fā)展為生物醫(yī)學研究提供了各種個性化的遺傳工程動物，豐富了實驗動物學的內(nèi)容。2023/5/2524一、遺傳工程動物的研究與開發(fā)這些品系資源的建立為不同的醫(yī)學研究、生命科學探索和藥學研究提供有力的支持，已經(jīng)成為解析基因功能和研究疾病發(fā)病機理的重要技術手段和方法。從基因結構到基因功能的闡明，從單基因到多基因的作用的研究都離不開在動物完整個體上進行研究。因此，遺傳工程小鼠在今后相當長的時期內(nèi)還將成為研究開發(fā)的熱點。

實驗動物學的發(fā)展趨勢2023/5/2525二、動物資源的實驗動物化研究開發(fā)自然界的野生動物和其他動物資源，發(fā)現(xiàn)其特有的生物學特性，并進一步使其實驗動物化，這是實驗動物學學科發(fā)展的方向之一。哺乳類動物：鼠兔、東方田鼠、黑線倉鼠水生魚類：劍尾魚、青鳉鼠兔東方田鼠黑線倉鼠劍尾魚青鳉2023/5/2526三、動物實驗新技術、新方法的應用隨著生物技術的發(fā)展，一些新技術逐漸應用到動物實驗上來，如動物個體電子標簽技術無創(chuàng)傷心電、血壓呼吸遙測技術實驗動物用磁共振成像技術實驗動物用熒光成像技術可以預計，隨著科學的進步，新技術、新方法將會更多的應用到動物實驗上來?；瘜W或熒光成像技術動物PET/CT動物MRI2023/5/2527四、實驗動物與生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)利用遺傳工程技術，將具有表達活性蛋白的基因轉移到實驗動物體內(nèi)，使其在乳汁、血液、尿液等體液中表達基因產(chǎn)物，成為四條腿活的生物反應器。將其中的基因產(chǎn)物分離純化后，就可以得到人們期望得到的生物藥品。在生物反應器研究中，對乳腺生物反應器的開發(fā)應用最多?？梢杂萌橄偕锓磻魃a(chǎn)的基因藥物1.α1-胰蛋白酶抑制因子（AAT）2.人抗凝血酶Ⅲ3.人組織型血纖維蛋白溶酶原激活因子（tPA）4.人乳鐵蛋白（hLF）2023/5/2528五、動物福利和動物實驗的替代方法研究出于對生命的尊重和動物實驗倫理上的考慮，如何減少科學研究中動物的使用數(shù)量，尋找動物實驗的替代方法，優(yōu)化動物實驗程序以及注重動物福利已經(jīng)成為生命科學研究者共同思考的問題和發(fā)展的方向。有的已經(jīng)應用到實踐中去了，但更多的還是停留在“原則”層次上，在理論和實踐上存在較大的差距。2023/5/2529第三節(jié)國內(nèi)外實驗動物的管理與法規(guī)國際組織：國際實驗動物科學委員會（ICLAS）美國國際實驗動物管理評估及認證協(xié)會（AAALAC）發(fā)達國家：美國：通過國家立法、以官方和民間雙重渠道管理。日本：以民間方式成立學會、協(xié)會及實驗動物中央研究所英國：加拿大：2023/5/2530國外關于實驗動物使用的法規(guī)ICLAS:Guidelinefortheregulationofanimalexperiment(1974).USA:1)Dept.agriculture(1966/1970/1976):AnimalWelfareAct.2)NIH(1978/1985):Guideforthecareanduseoflaboratoryanimals.UK:Protectionofanimalsact(1911).Canada:CanadianRegulation(1971):TheanimalsforresearchActAustralia:AustralianAgricultureCouncil(1985):Codeofpracticeforthecareanduseofexperimentalanimals.Germen:Germenlawforprotectionofanimals(1972).Denmark:DenmarkParliament(1977):LawonanimalexperimentationNo.2202023/5/2531我國實驗動物學的發(fā)展1949年解放前，我國僅有少量研究單位飼養(yǎng)和使用實驗動物。

解放后，隨著科學事業(yè)的發(fā)展，實驗動物工作也開始起步，各高等院校、研究所、藥廠、藥品檢定所和衛(wèi)生防疫站等相繼建立了實驗動物飼養(yǎng)繁殖室。此階段有以下特點：大多數(shù)單位以自繁自用為主飼養(yǎng)條件簡陋實驗動物無標準、無質量檢測控制手段飼養(yǎng)人員文化素質低無專門的管理機構2023/5/2532

二十世紀七十年代中期，改革開放給科學研究和實驗動物學發(fā)展帶來了生機。1981年，根據(jù)全國人大和政協(xié)的提案，國務院責成原國家科委就實驗動物問題進行調研。1982年，WHO和原國家科委在上海第一醫(yī)學院組織實驗動物科學培訓班，標志著國際上先進的實驗動物科學理念傳入我國。1982年和1985年原國家科委先后召開了全國實驗動物科技工作會議，研究制定我國的實驗動物科技發(fā)展戰(zhàn)略。1983年、1988年、1992年和1999年衛(wèi)生部四次召開醫(yī)學實驗動物工作會議，布置醫(yī)學實驗動物工作。我國實驗動物學的發(fā)展2023/5/2533我國實驗動物的管理模式各省市動管會實驗動物生產(chǎn)單位實驗動物使用單位質量監(jiān)督監(jiān)測站申請生產(chǎn)許可證申請使用許可證生產(chǎn)許可證使用許可證質量保證書科技部制定法規(guī)、標準等2023/5/2534我國與實驗動物有關的法規(guī)

國家法規(guī)國家科委：實驗動物管理條例（1988.11.14）全國人大：中華人民共和國動物防疫法（1997.7.3）國家科委、國家技術監(jiān)督局：實驗動物質量管理辦法（1997.12.11）科學技術部：國家實驗動物種子中心管理辦法（1998.5.12）科學技術部：國家嚙齒類實驗動物種子中心引種、供種實施細則（1998.9.30）科學技術部、衛(wèi)生部、教育部、農(nóng)業(yè)部、國家質量監(jiān)督檢驗檢疫局、國家中醫(yī)藥管理局、中國人民解放軍總后勤部衛(wèi)生部：實驗動物許可證管理辦法（試行）（2001.12.5）農(nóng)業(yè)部：動物防疫條件審核管理辦法（2002.5.24）

地方法規(guī)2023/5/2535我國的實驗動物質量標準哺乳類實驗動物遺傳控制質量標準實驗動物微生物學等級及監(jiān)測實驗動物寄生蟲學等級及監(jiān)測實驗動物環(huán)境及設施實驗動物配合飼料通用質量標準實驗動物配合飼料衛(wèi)生標準實驗動物大鼠、小鼠、地鼠、地鼠、兔、猴、犬配合飼料（系列標準共6項）強制性標準（共12項）推薦性標準（共81項）實驗動物微生物學檢測方法（系列標準共55項）SPF雞微生物學檢測方法（系列標準共10項）實驗動物寄生蟲學檢測方法（系列標準共10項）實驗動物近交系小鼠、大鼠生化標記檢測方法實驗動物近交系小鼠、大鼠皮膚移植法實驗動物配合飼料常規(guī)營養(yǎng)成分的測定實驗動物配合飼料氨基酸的測定實驗動物配合飼料維生素的測定實驗動物配合飼料礦物質和微量元素的測定2023/5/2536實驗動物種質資源共享平臺國家嚙齒類實驗動物種子中心（北京）及上海分中心國家遺傳工程小鼠資源庫（南京）國家實驗用小型豬種質資源基地國家實驗用兔種質資源基地國家實驗用獼猴種源基地國家SPF禽類種質資源基地試驗用比格犬種源基地2023/5/2537實驗動物信息資源平臺中國實驗動物信息網(wǎng)北京實驗動物信息網(wǎng)上海市實驗動物資源信息網(wǎng)江蘇科技條件網(wǎng)福建實驗動物信息網(wǎng)河北省實驗動物信息網(wǎng)山東實驗動物信息網(wǎng)四川實驗動物在線2023/5/2538實驗動物人才培養(yǎng)體系課程教育

《實驗動物學》已成為高等醫(yī)學院校研究生和本科生公共課程。學歷教育高職大專實驗動物專業(yè)本科實驗動物專業(yè)碩士研究生2023/5/2539實驗動物從業(yè)人員上崗培訓培訓依據(jù)：根據(jù)國家科委1988年頒布的《實驗動物管理條例》。培訓對象：實驗動物生產(chǎn)、供應、經(jīng)營和動物實驗的科技人員、專業(yè)管理人員、技術工人。培訓形式：單位內(nèi)部崗前培訓上崗證培訓2023/5/2540學會

中國實驗動物學會（1987年）各省市有實驗動物一級或二級學會學術刊物

《中國實驗動物學報》（1993年）

《中國比較醫(yī)學雜志》（1991年）

《上海實驗動物科學》（1981年）

《實驗動物科學與管理》（1983年）專業(yè)學會和學術雜志2023/5/2541第四節(jié)實驗動物在生命科學研究領域中的作用及地位生命科學研究所必需的四個基本條件：

AEIR

Animal實驗動物

Equipment儀器設備

Information信息

Reagent試劑2023/5/2542實驗動物的應用領域（1）在生物學領域的應用探索生命的奧秘，從而揭示生命的本質。在醫(yī)學上的應用疾病機理及診療方法(包括藥物、物理治療與手術等)研究,特別是烈性傳染病、放射病研究和致癌、致突變試驗，新醫(yī)療器械的應用等，都不能直接在人身上進行，而必須先在動物身上反復試驗，然后才能在保證安全的情況下推及至人。在制藥行業(yè)的應用進行藥理、藥效學和新藥的安全性評價研究，保證新藥的安全有效。2023/5/2543實驗動物的應用領域（2）在化學工業(yè)上的應用

化妝品、農(nóng)藥、化工產(chǎn)品在生產(chǎn)前必須進行安全性評價。輕工業(yè)及食品工業(yè)上的應用

保健品、飲料在生產(chǎn)前必須進行安全性評價。生物制品的生產(chǎn)

實驗動物既是某些生物制品的原料，又是某些生物制品檢定的工具。2023/5/2544實驗動物的應用領域（3）畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)科學上的應用

動物疫苗、免疫血清的制備和鑒定、胚胎學研究、農(nóng)藥殘留的監(jiān)測等。宇航和軍事科學上的應用

實驗動物作為人的替身，在宇航、核武器、化學、細菌、激光武器的試驗中發(fā)揮作用。環(huán)保上的應用

用于檢測水質、空氣的污染、汽車尾氣的治病作用。2023/5/2545動物實驗涉及多學科的發(fā)展

2023/5/2546第五節(jié)動物福利、動物實驗倫理學和“3R”原則什么是動物福利？動物福利是指動物在整個生命過程中應得到人類的保護，其基本原則是要善待動物，保證動物的健康和快樂。臺灣學者夏良宙（1990年）把動物福利概括成兩句話：善待活著的動物，減少動物死亡的痛苦。應該再加一句：死后應得到妥善處理。2023/5/2547在國際上被普遍認可的動物福利內(nèi)容應提供給動物滿足生長發(fā)育和繁衍后代的營養(yǎng)食物和清潔的飲水，使其免受饑渴。---吃好喝好應提供給動物適當?shù)臈⒅睾惋曫B(yǎng)場所，使其能休息和睡眠。---休息睡眠好應提供預防動物疾病和患病后及時診療的措施，使其免受疾病和傷害的痛苦。---健康應提供給動物安靜的飼養(yǎng)環(huán)境，無刺激動物發(fā)生應激和恐懼的場面和聲音。---無人為干擾應提供給動物同類一起自由玩耍、表達天性的空間和自由。---表達天性2023/5/2548實驗動物福利具有特殊性，表現(xiàn)在：①實驗動物是生命科學研究的支撐條件和工具，為了獲得高質量的研究成果，必須要有高質量的實驗動物，因而必須充分保證實驗動物福利；②實驗動物作為人類的替難者，一生中不得不承受人為施加的各種痛苦（實驗刺激），并最終在痛苦中終止生命。從人類的“感恩”倫理上，必須高度重視實驗動物福利。2023/5/2549動物保護主義的興起

動物保護主義是隨著人類大規(guī)模利用動物來獲取經(jīng)濟利益或其他目的（其中包括用動物實驗進行科學研究）的應用而逐漸興起的。在西方，各種社會人士千方百計想通過立法、組織社會團體來阻止虐待、濫殺動物。2023/5/2550動物保護主義對動物實驗的正確主張要求善待動物：給與動物以舒適的居住環(huán)境；給與動物以足夠營養(yǎng)的飼料和清潔飲水；給與需要的動物以鎮(zhèn)靜劑、麻醉劑；給與動物人道處死，實行安樂死；溫和保定、善良憮慰，減少應激反應。2023/5/2551動物保護主義的過激主張和活動

在國外，有的國家的動物保護主義組織已發(fā)展成為社會性、政治性團體，類似人權組織和環(huán)保組織，有上百萬成員，募集到大量資金，直接干預動物實驗工作。上世紀后期，有些地方已經(jīng)被迫停止用貓狗做實驗；有的地方限制動物房建設；有些設施被搗毀，甚至有的科學家因此而被起訴。2023/5/2552從動物保護主義到動物解放運動動物保護主義過激的行為：搗毀實驗室、放生動物、焚燒實驗資料、威脅科學家?，F(xiàn)在美國有幾千個動物保護組織，多個激進的解放動物陣線組織，成員有200多萬，最后發(fā)展成為“動物解放運動”。2023/5/2553PeterSinger教授的《動物解放》1975年美國普林斯頓大學哲學系教授PeterSinger發(fā)表《動物解放》一書，宣稱：18世紀婦女解放、男女平等，是性別解放。19世紀林肯領導解放黑奴，是種族解放。現(xiàn)在是要解放動物，是物種解放。2023/5/2554動物解放運動主張什么？完全禁止用動物進行科學實驗提倡素食禁食野味禁用畜產(chǎn)品（皮革、裘皮、羊毛等）禁止籠養(yǎng)雞、工廠化養(yǎng)豬禁止馬戲團野蠻訓練禁止活體取藥（熊膽汁、麝香等）2023/5/2555有沒有可能不用動物進行試驗？

沒有實驗動物生命科學無法得到發(fā)展新的醫(yī)療器械只好直接在人身上應用新藥在人身上觀察藥效和毒性反應外科新技術在病人身上進行試驗┅┅

至今，我們?nèi)匀粵]有任何辦法來完全替代實驗動物。相反地，隨著生物醫(yī)學的發(fā)展，應用實驗動物的種類和數(shù)量也在逐年增加。2023/5/2556科技界提出對策針對動物保護主義，科技界的對策是：堅持原則、堅持科學、堅持動物實驗。為動物福利立法，號召“善待動物”。進行動物實驗倫理審查。提倡動物實驗的“3R”原則。

Replacement替代

Reduction減少

Refinement優(yōu)化2023/5/2557

生命系統(tǒng)離體培養(yǎng)的細胞、組織、器官替代動物個體。低等動物替代高等動物。微生物替代動物。利用植物細胞。

非生命系統(tǒng)物理、化學方法代替動物。用invitro代替invivo。計算機模擬實驗可部分替代。動物實驗的“3R原則”

1.替代（Replacement）替代是指用其它實驗方法替代用哺乳類動物進行實驗研究。2023/5/2558綜合利用。例如實驗結束后不用的動物可用作教學。合理設計實驗，使少量動物可得到更多數(shù)據(jù)。使用低等動物。有的實驗可用無脊椎動物代替非人靈長類。使用高質量動物。動物實驗戒律：只能以質量代替數(shù)量，而不能以數(shù)量代替質量。

2.減少（Reduction）

減少是指某一研究必須要使用實驗動物，而又沒有可靠的替代方法時，應考慮把使用動物的數(shù)量減少到實驗研究目的所必需的最少數(shù)量。2023/5/2559

利用無線遙控裝置利用無損傷裝置使用麻醉劑，減輕動物痛苦捉拿、保定、運輸時盡量不要驚動動物，減小應激反應

3.優(yōu)化（Refinement）優(yōu)化是指通過改進和完善實驗程序、利用先進儀器設備，減輕或避免給動物造成痛苦和不安，提高動物福利的同時，獲得可靠的實驗結果。2023/5/2560國際上對動物實驗倫理的要求動物居住空間應符合標準，注意日常飼養(yǎng)管理，不使動物陷入饑餓、缺水和患病。盡可能的采用替代法最少地使用和犧牲動物。在必須使用犬、貓和猴時，在實驗前應進行訓練，盡可能地減少動物的恐懼和不安。實驗結束和動物不可能恢復時，應采取安樂死。要愛護動物和對由于試驗死亡的動物應持有憐憫和感激之情。2023/5/2561從動物福利考慮，判斷動物實驗的倫理標準是：必須權衡動物實驗所獲得的知識與動物因此而受到的可能傷害。如果該動物實驗意義不大就沒有必要進行。必須清楚而明確“沒有任何替代方法可達到同樣的試驗目的”這個前提。動物的痛苦、壓迫和不適必須減到最低。2023/5/2562科技部2006年9月13日頒布《關于善待實驗動物的指導性意見》形成了我國第一部動物福利的指導性文件：總則飼養(yǎng)管理中的要求應用過程中的要求運輸過程中的要求相關措施附則2023/5/2563我們在動物福利方面做的工作制定動物飼養(yǎng)管理和使用的規(guī)章制度進行動物實驗倫理審查進行實驗人員的培訓通報在動物實驗過程中的違規(guī)行為加強管理的硬件建設2023/5/2564

銘記實驗動物為人類做出的貢獻！2023/5/2565復習題名詞解釋實驗動物實驗用動物實驗動物學實驗動物標準化AIER3R動物福利思考題1.實驗動物的標準化包括哪些內(nèi)容？它有什么意義？2.生命科學研究所必需的四個基本條件是什么？3.什么是動物福利？動物福利包括那幾個內(nèi)容？4.針對動物保護主義，科技界的對策是什么？5.判斷動物實驗倫理的標準有哪些？6.什么是動物實驗的“3R原則”？第二章實驗動物的遺傳學控制第一節(jié)概述第二節(jié)近交系動物第三節(jié)封閉群動物第四節(jié)雜交群動物第五節(jié)實驗動物的遺傳學質量監(jiān)測第一節(jié)概述一、實驗動物在動物分類學上的位置在分類學上，根據(jù)動物的解剖、外形、生理生化等相似程度，在界的下面再依次分為門、綱、目、科、屬、種六個基本階元。以小鼠為例界（Kingdom）動物界門（Phylum）脊椎動物門綱（class）哺乳動物綱目（order）嚙齒目科（family）鼠科屬（genus）小鼠屬種（species）小鼠種常用哺乳類實驗用動物分類學地位目的名稱動物名稱貧齒目Edentata犰狳食蟲目Insectivora刺猬、鼩鼱、鼴鼠翼手目Chiroptera蝙蝠靈長目Primates獼猴、狨猴、樹鼩兔形目Lagomorpha兔、鼠兔嚙齒目Rodentia大鼠、小鼠、豚鼠、金黃地鼠、旱獺、黑線倉鼠、棉鼠、長爪沙鼠、鯨目Cetacea須鯨、齒鯨、白鰭豚食肉目Carnivore貓、犬、鼬鰭足目Pinnipedia海豹長鼻目Proboscidea亞洲象奇蹄目Perissodactyla馬、驢、騾、犀牛偶蹄目Artiodactyla牛、羊、鹿、豬二、種、品種與品系的概念種（Species）：是生物分類學上的基本單位，由自然選擇形成。

各種實驗動物雖然來源于其野生型祖先，但它們已經(jīng)經(jīng)過人工長期選擇、馴化與培育，與其祖先有著極為顯著的差異，如實驗小鼠、大鼠等在遺傳概貌、生活習性等方面不同于其野生型。

特別是遺傳工程動物，可以說在某種程度上是“人造動物”。品種（stock）：是種以下的非自然分類單位，由人工選擇和定向培育出來的，具有某些生物學特性，能穩(wěn)定遺傳。品系（strain）：是實驗動物分類學上專用名詞，采用一定的交配方式繁殖且祖先明確的動物群。

三大特征：獨特的生物學特性，相似的外貌特性，穩(wěn)定的遺傳特性。三、實驗動物按遺傳學控制的分類方法

按遺傳學控制分類，可將實驗動物分為：近交系封閉群（遠交系）雜交群不同類別動物其交配和保種方式不同。第二節(jié)近交系動物什么是近交？什么是近交系？

近交(inbreeding)即近親交配。從一個動物群體中有意識地選用血緣關系比較接近的雌雄個體進行交配。

近親交配有三種形式：兄妹交配、母子交配和父女交配，最常用的形式是全同胞兄妹交配。

近交系(inbredstrain）是指采用連續(xù)全同胞兄妹交配（brother-Sisterinbreeding）20代以上而培育成的動物。

近交系動物因其基因型高度純合，等位基因趨于完全一致，近交系數(shù)可達98.6%，血緣系數(shù)達99.6%，個體間差異極小，因而用于實驗重復性好，對各種刺激反應均一，實驗結果準確。近交系數(shù)：是指在近親交配情況下各代減少異質基因/增加純合基因的百分數(shù)。近交系數(shù)的計算公式：

Fn=1–

（1–ΔF）n代數(shù)F代數(shù)F0011.9081.25012.9262.37513.9403.50014.9514.59415.9615.67216.9686.73417.9747.78518.9798.82619.9839.85920.98610.886血緣系數(shù)：一個群體中個體之間基因組成的相似程度用數(shù)值來表示。（二）近交系命名由于近交系動物品系繁多，命名頗為雜亂。國際上已規(guī)范近交系動物的命名，其規(guī)則是根據(jù)動物的來源、歷史和培育經(jīng)過，以一系列字母和數(shù)字作為品系代碼（straincode）來表示。

1.以一個或數(shù)個大寫英文字母表示，如A、DBA等。

2.大寫英文字母加數(shù)字命名，如C57BL、C3H。

3.用數(shù)字表示，如129、615等。有時還標注近交代數(shù)。通常在品系代碼后加括號，先寫“F”，后寫代數(shù)；如615(F25)表示615小鼠，近交代數(shù)為第25代。亞系（Substrain)：亞系的概念和形成原因近交系的亞系分化是指一個近交系內(nèi)各個分支的動物之間，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或十分可能存在遺傳差異的現(xiàn)象。通常下述三種情況會發(fā)生亞系分化。在兄妹交配代數(shù)達40代以前形成的分支（即分支發(fā)生于F20至F40之間）；從共同祖先分開20代以上，因突然變異和遺傳漂變導致品系內(nèi)遺傳分化；經(jīng)遺傳分析已發(fā)現(xiàn)一個分支與其他分支存在遺傳差異。產(chǎn)生這種差異的原因可能是殘留雜合、突變或遺傳污染（geneticcontamination）（即一個近交系與非本品系動物之間雜交引起遺傳改變）。亞系命名：

品系名稱后加斜線、數(shù)字和培育者的縮寫。近交系、亞系綜合命名法實例：

C57BL/6J：C代表ColdSpringHarborLaboratory(冷泉港實驗室)，57為第57號雌鼠，BL即Black(黑色)，6為亞系，J代表Jackson(杰克遜)實驗室。常用近交系縮寫符號品系全稱縮寫符號BALB/cCC57BLBC57BL/6B6C57BL/10B10C57BRBRC3HC3CBACBDBA/1D1DBA/2D2AKRAKRⅢR3HRS/JHR幾種特殊類型的近交系1.重組近交系（recombinantinbredstrain，RI）由兩個近交系雜交后，再經(jīng)連續(xù)20代以上兄妹交配培育成的近交系，稱為重組近交系。命名：親代近交系X親代近交系如：AKXB-1,2,3…

…

近交系A×近交系BF1代兄妹交配兄妹交配連續(xù)20代以上幾種特殊類型的近交系

2.重組同類系（recombinantcongenicstrain，RC）

由兩個近交系雜交后，子代與兩個親代近交系中的一個近交系進行數(shù)次回交（通?；亟?次），再經(jīng)不對特殊基因選擇的連續(xù)兄妹交配（通常大于14代）而育成的近交系。命名兩個親代近交系的中間加小寫英文字母c。近交系A×近交系BF1代×近交系B子代×近交系B兄妹交配連續(xù)20代以上3.同源導入近交系（Congenicinbredstrain）：是指通過雜交-互交和回交的方式將個體的一個基因導入到近交系中，由此形成一個新的近交系。這個新的近交系與原來的近交系只是在一個很小的染色體片段上的基因不同。命名：接受基因的近交系.提供基因的近交系-基因名稱如：B10.129-H-12b幾種特殊類型的近交系A系腫瘤—A系（腫瘤易感）B系（腫瘤抵抗）代次0123414++——++———A系（腫瘤抵抗）Snell培育同源導入近交系（isogenicresistantline）思考：在飼養(yǎng)繁殖中發(fā)現(xiàn)一只無毛小鼠，已知無毛基因hr/hr是隱性基因，根據(jù)Snell發(fā)明的基因導入原理，如何將此基因導入到C57BL/6J小鼠體內(nèi)？C57BL/6J無毛小鼠代次0123414+++-+-++54.同源突變近交系（coisogenicinbredstrain）指兩個近交系除了在一個確定位點等位基因不同外，其它遺傳基因全部相同。命名：發(fā)生突變的近交系-突變基因如：C57BL/6J-bg

BALB/c-nu/nu裸鼠幾種特殊類型的近交系近交系動物的培育

原始材料的選擇從野生動物中選擇從現(xiàn)有的各種近交系、封閉群、雜交群中選擇近交系小鼠的培育示意圖雌雄一對，可以傳代。子代死胎、流產(chǎn)或不育，不能傳代。近交后引起的變化近交可以降低基因的雜合性，增加純合性近交可以使突變的隱性雜合基因暴露近交可將群體分離為不同基因型的近交品系近交可引起近交衰退近交系保種和生產(chǎn)流程圖B×SB×SB×SB×S或隨機交配隨機交配核心群增殖群生產(chǎn)群供實驗用近交系動物的特點1.基因的純合性（近交系動物的每個個體）

2.遺傳組成的同源性（一個近交系動物的所有個體）

3.遺傳組成的獨特性（不同近交系比較）

4.遺傳特征的可辨別性（不同近交系比較）

5.遺傳的穩(wěn)定性（所有近交系）

6.表現(xiàn)型的一致性（同一近交系個體間）

7.背景資料的可查性

8.國際分布的廣泛性1.對某一實驗刺激的反應缺乏普遍性。

2.對環(huán)境適應能力差。

3.生長發(fā)育慢，繁殖力差。近交系動物的缺點近交系動物的應用應用最廣泛的是近交系小鼠，其次是近交系大鼠。常用的近交系小鼠有：BALB/c、C57BL/6、DBA/1、DBA/2、C3H等。

常用的近交系大鼠有：Wistar、F344等。近交系豚鼠、兔的品系很少。廣泛應用于遺傳學、免疫學和腫瘤學等研究領域。第三節(jié)封閉群動物定義：封閉群（closedcolony）是指以非近親交配方式進行繁殖生產(chǎn)的一個種群，在不從外部引入新個體的條件下，至少連續(xù)繁殖4代以上的動物群體。---從群體角度遠交系(Outbredstock)：同一種群內(nèi)無血緣關系的個體之間隨機交配所產(chǎn)生的后代稱為遠交系。---從個體角度由于封閉群動物采用隨機非近親交配的方式，它的遺傳組成比較接近于自然狀態(tài)下的動物群體結構。在引種和飼養(yǎng)繁殖時，應注意封閉群的“有效群體大小”。有效群體數(shù)量太小，導致該群體近交系數(shù)上升。國際實驗動物科學委員會規(guī)定封閉群動物每代近交系數(shù)增加不能超過1%，因此種群至少要達到25對(50只)以上。封閉群：小鼠：KM、ICR、NIH、Laca

大鼠：Sprague-Dawley（SD）、Wistar

封閉群的繁殖方法封閉群采用循環(huán)交配法。最常用的是三級循環(huán)交配，即將種群分為A、B、C組，在留取種群繁殖下一代時，把不同組留取的♂和♀種鼠組合進行交配。交配組合圖如下所示：新♂♀ABCBCACABABCABC原種群新種群♂

♀封閉群的特點及應用

封閉群動物的特點

1.保持群體動物基因的雜合性和基因頻率的穩(wěn)定性，因而無近交衰退，易飼養(yǎng)、抗病力強、繁殖率高、產(chǎn)仔多

2.對實驗刺激的反應接近自然種屬的反應特點

封閉群動物的應用

1.藥物篩選和毒性試驗

2.一般實驗研究

3.廣泛用于預實驗和學生教學封閉群：品系內(nèi)大部分等位基因處于雜合狀態(tài)，其群體基因組成占種群基因庫的一部分。近交系：品系內(nèi)幾乎所有等位基因處于純合狀態(tài)，其群體基因組成完全一致，占種群基因庫的一小部分。近交系和封閉群動物遺傳組成的比較同一近交系小鼠的不同個體間的等位基因都是純合的

同一封閉群的不同個體間的等位基因大都處在雜合狀態(tài)，但群體的基因頻率保持相對穩(wěn)定，接近種屬的自然狀態(tài)

定義：由兩種不同的近交系雜交所繁殖的第一代雜交動物稱為雜交群（Hybrid），又稱為系統(tǒng)雜交動物，或“F1”代。雜交群動物的雙親來自兩個不相關的近交系，它具有以下幾種特征：各個個體的基因型相同，是其父母基因型的組合。表型一致，對試驗反應均一。具有雜交優(yōu)勢，生活力和抗病力比近交系強。具備雙親的生物學特性。由于基因互作，可產(chǎn)生不同于雙親的新性狀。第四節(jié)雜交群動物F1代小鼠名稱交配親代名稱F1代小鼠名稱交配親代名稱AKD2F1BA2GF1BCF1BCBAF1BC3F1B6AF1B6D1F1CAF1CAKF1CBAAF1AKRXDBA/2C57BLXA2GC57BLXBALB/cC57BLXCBAC57BLXC3HC57BL/6XAC57BL/6XDBA/1BALB/cXABALB/cXAKRCBAXACBA-T6D2F1CB6F1CCBA-T6F1CC3F1CD2F1CBF1C3BF1C3D2F1129B6-dyF1CBA-T6XDBA/2BALB/cXC57BL/6BALB/cXCBA-T6BALB/cXC3HBALB/cXDBA/2BALB/cXC57BLC3HXC57BLC3HXDBA/2129XC57BL/6-dy國際上常用的雜交群小鼠組合第五節(jié)實驗動物的遺傳學質量監(jiān)測為什么要進行遺傳監(jiān)測？基因突變殘留雜合基因的分離人為造成遺傳污染

監(jiān)測目的近交系動物：保證近交系動物遺傳質量與標準一致，基因的高度純合。淘汰各種原因引起的遺傳變異的個體。突變系動物：防止突變基因在繁殖過程中丟失。封閉群動物：防止群體內(nèi)個體之間發(fā)生近交，保持整個群體各位點的基因頻率穩(wěn)定在一定的范圍。近交系動物遺傳質量監(jiān)測常用方法原理方法評價形態(tài)學1.下頜骨形態(tài)分析法較復雜，需要經(jīng)過復雜計算，捕殺大量動物2.毛色基因測試法簡單，但需長時間觀察3.染色體帶紋分析法較復雜，準確性較差免疫學1.同系異體植皮法簡單，有權威性，得到結果時間長2.H-2復合體監(jiān)測法較復雜，費用高，準確性較高3.混合淋巴細胞培養(yǎng)較復雜，費用高，需一定設備生物化學生化標記電泳法經(jīng)濟、準確性高，普遍采用近交系小鼠生化標記示意圖aaaabb–+Gpi-1（磷酸葡萄糖異構酶1）：Chr.7帶型：Gpi-1aBalb/cNGpi-1bC57BL/6Naaaabb–+Es-1（酯酶1）：Chr.8帶型：Es-1aC57BL/6NEs-1bCBA/N通過對多個生化標記位點的檢測可區(qū)分不同的小鼠近交系符號染色體位置位點名稱AAKRC3H/HeC57BL/6CBA/NBalb/cDBA/1DBA/2TA1TA2615Car-23碳酸酐酶-2babaababbaaCe-217過氧化氫酶-2abbabbbbabbEs-18酯酶-1bbbabbbbabbEs-311酯酶-3cccacaccaccEs-1014酯酶-10abbababbbaaGpd-14葡萄糖6磷酸脫氫酶-1bbbabbabbbbGpi-17葡萄糖磷酸異構酶-1aabbbaaaabaHbb7血紅蛋白β鏈dsdsddddsdsId-11異檸檬算脫氫酶abaababbaaaMod-19蘋果酸酶-1ababbabbaaaMup-14尿主蛋白-1aaabaaaabbbPgm-15磷酸葡萄糖變位酶aaaababbabbTrf9轉鐵蛋白bbbbabbbbbb近交系小鼠的生化標記及常用近交系小鼠的生化遺傳概貌近交系動物遺傳監(jiān)測結果的判斷與處理檢測結果判斷處理與標準遺傳概貌完全一致未發(fā)現(xiàn)遺傳變異，遺傳質量合格有一個位點的標記基因與標準遺傳概貌不一致可疑增加檢測位點和方法重新檢測，確認只有一個位點改變，可命名為同源突變系兩個或兩個以上位點與標準遺傳概貌不一致不合格淘汰，重新引種復習題名詞解釋：種、品種、品系、近交、近交系、封閉群、同源突變近交系、同源導入近交系、重組近交系思考題：1.按遺傳學控制分類，可將實驗動物分為哪幾類？2.什么叫品系？試述作為一個品系所具備的特征。3.什么叫亞系？試述亞系形成的原因。4.什么叫系統(tǒng)雜交動物？試述其具有的幾種特征。5.試述近交系動物的特點和缺點。6.在飼養(yǎng)繁殖中發(fā)現(xiàn)一只雄性無毛小鼠，已知無毛基因hr/hr是隱性基因，如何將此基因導入到C57BL/6J小鼠體內(nèi)？7.敘述雜交群動物的概念和特征。第三章實驗動物的微生物學

和寄生蟲學控制第一節(jié)實驗動物按微生物學和寄生蟲學控制的分類第二節(jié)無菌級動物和悉生動物第三節(jié)實驗動物的微生物學和寄生蟲學質量監(jiān)測第一節(jié)實驗動物的微生物學

和寄生蟲學分類法按對微生物學和寄生蟲學質量的控制，可將實驗動物分為四個級別：普通級動物(Conventionalanimal,CV)清潔級動物(Cleananimal,CL)無特定病原體級動物(Specificpathogenfreeanimal,SPF)無菌級動物(Germfreeanimal,GF)和悉生動物(Gnotobioticanimal,GN)一、普通級動物（Conventionalanimal，簡稱CV動物）定義：不帶有國家標準所規(guī)定的人獸共患病病原體和動物烈性傳染病病原體的動物。來源：經(jīng)微生物學檢查不帶有上述病原體的動物。飼養(yǎng)條件：普通開放環(huán)境應用：豚鼠、兔、犬、猴等大動物的實驗研究。二、清潔級動物（Cleananimal，簡稱CL動物）定義：指除普通級動物應排除的病原體外，不攜帶對動物危害大和對科學研究干擾大的病原體的實驗動物。來源：SPF動物擴群飼養(yǎng)條件：屏障系統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)應用：各種科研、教學用大小鼠三、無特定病原體級動物（Specificpathogenfreeanimal，簡稱SPF動物)定義：指除清潔動物應排除的病原體外，不攜帶主要潛在感染或條件致病和對科學實驗干擾大的病原體的實驗動物。來源：將無菌動物/悉生動物轉移到屏障系統(tǒng)中飼養(yǎng)繁殖飼養(yǎng)條件：屏障系統(tǒng)內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)/隔離器內(nèi)保種應用：SPF大小鼠為國際通行的科研用動物四、無菌動物（Germfreeanimal，簡稱GF）定義：指用現(xiàn)有的檢測技術和方法在動物體內(nèi)外的任何部位均無可檢出一切生命體的實驗動物。來源：第一代通過無菌剖腹產(chǎn)術，人工哺乳獲得；以后通過無菌動物雌雄交配繁殖或無菌剖腹產(chǎn)術，奶媽代奶擴群。飼養(yǎng)條件：無菌隔離器內(nèi)悉生動物（Gnotobioticanimal，簡稱GN）定義：又稱已知菌動物，指動物體內(nèi)帶有明確的微生物種類的動物。來源：人為將已知的微生物投給無菌動物，使其體內(nèi)帶有已知菌單菌動物雙菌動物多菌動物悉生動物與無菌動物相比，生長發(fā)育正常，容易飼養(yǎng)管理飼養(yǎng)條件：無菌隔離器內(nèi)采用普通級大小鼠作實驗時,實驗處理可能誘發(fā)隱性感染動物發(fā)生顯性感染，并出現(xiàn)有關組織器官的結構、生理生化與免疫學改變，可能會不同程度影響實驗結果,因而目前我國實驗動物國家標準中已經(jīng)取消普通級大小鼠，這意味著科研教學用的大小鼠必須使用清潔級或SPF級。用普通級犬、猴等做研究時應加強檢疫，做好飼養(yǎng)管理工作，防止傳染性疾病對實驗的干擾。在分析實驗結果時，應考慮排除這些因素對實驗的影響。不同微生物級別動物用于實驗的比較項目GF/GN動物SPF動物CV動物傳染病無無有或可能有寄生蟲無無有或可能有實驗結果準確準確有疑問應用動物數(shù)少少多統(tǒng)計學價值好可能好不準確長期實驗可能好可能好困難實驗中死亡率很低低高長期實驗存活率約100%約90%約40%實驗的正確設計可能可能不可能實驗結果的統(tǒng)計價值很高高有疑問無菌動物（悉生動物）因其制作和維持成本昂貴，雖然沒有病原微生物的感染，但也沒有存在于體表體內(nèi)的正常菌群，因而是非生態(tài)的，一般僅限用于一些特定的研究。采用SPF級和清潔級動物,則可基本排除病原微生物感染對實驗的干擾，適用于絕大多數(shù)動物實驗研究。豚鼠/兔一般只用普通級，但藥物安全性評價中過敏原性試驗規(guī)定要用清潔級豚鼠。犬、猴只有普通級。

是不是用無菌動物/悉生動物做試驗就一定好？第二節(jié)無菌級動物和悉生動物一、無菌級動物和悉生動物的由來和發(fā)展悉生動物：廣義的悉生動物包括無菌動物和已知菌動物。最初是研究微生物和動物（人）之間的依存關系而建立發(fā)展起來的。發(fā)展史：1895年-1910年：解決了動物可在無菌狀態(tài)下生存的問題。1910年-1940年：因技術問題沒有解決，悉生生物研究進展緩慢。1940年-：技術問題解決，悉生動物研究進展迅速。最初報道的無菌動物動物培育者及育成時間小鼠Pleasants,1958大鼠Reyniers等，1946Gustafsson,1948Pleasants,1959豚鼠Miyakawa等，1958Tanami,1959兔Wostmann和Pleasants,1959貓Bleby,1969犬Glims,1946悉生動物技術應用到實驗動物上，成為用來預防和消除實驗動物自身疾病，提供高質量實驗動物的手段。形成一門新興學科--悉生生物學。二、無菌動物的生物學特性（一）形態(tài)學改變1.消化系統(tǒng)⑴盲腸肥大，故GF動物的糞便比CV動物要稀，排尿量則少。⑵腸壁變薄，絨毛短，腸蠕動緩慢，食物通過腸道時間延長。⑶肝臟重量下降。2.血液循環(huán)系統(tǒng)心臟相對變小、白血球少、且數(shù)量波動范圍小，這一特點與無病原體入侵有關。3.免疫系統(tǒng)由于無菌動物幾乎沒有受過抗原刺激，其免疫機能基本上是處于原始狀態(tài)。胸腺、淋巴結發(fā)育不良；脾臟小，無二級濾泡。4.泌尿系統(tǒng)

腎臟較小。（二）生理功能改變

1.免疫系統(tǒng)⑴免疫球蛋白及其合成率明顯降低，血清中IgM、IgG水平低，無IgA。當用低分子無抗原飼料喂無菌動物時，其血清中幾乎不存在丙種球蛋白和特異性抗體。⑵應答速度慢，過敏反應、對異體移植物的排斥反應以及自身免疫現(xiàn)象消失或減弱。⑶對微生物感染異常敏感。2.消化系統(tǒng)

腸上皮細胞更新率低，腸蠕動慢。3.代謝腸道中膽汁酸含量高。初級結合的膽汁酸在低部腸道更容易吸收，隨糞便的排出量大大減少。4.生殖

無菌狀態(tài)對生殖影響不大。5.抗輻射能力

GF動物有較強的抗輻射能力。普通動物受輻射后往往是由于細菌感染引起的并發(fā)癥而造成動物死亡，GF動物就不存在這一問題，抗輻射的耐受量高。6.生長發(fā)育無菌狀態(tài)下不同種屬的生長發(fā)育有所不同。GF小鼠生長曲線在育成期與普通動物(CV)相似，以后則逐漸減慢，最終GF動物的成年體重小于CV動物。繁殖性能兩者相似。7.壽命

GF動物比CV動物要長得多。三、無菌動物和悉生動物的應用（一）在微生物學研究中的應用1.病原體的致病作用2.正常菌群相互間的依存性和拮抗性關系3.生態(tài)預防和生態(tài)治療（二）在免疫學研究中的應用（三）在放射醫(yī)學研究中的應用（四）在營養(yǎng)代謝研究中的應用（五）在老年病學研究中的應用（六）在毒理學研究中的應用（七）在腫瘤研究中的應用四、無菌動物的生產(chǎn)與維持（一）無菌動物的獲得1.預產(chǎn)期判斷2.剖宮產(chǎn)術3.人工哺乳/奶媽代乳（二）無菌動物質量檢測1.無菌隔離器內(nèi)環(huán)境檢測2.無菌隔離器內(nèi)動物檢測第三節(jié)實驗動物的微生物學和寄生蟲血質量監(jiān)測一、進行微生物學監(jiān)測的意義所謂微生物監(jiān)測是指用微生物學的方法對不同等級的實驗動物進行定期的抽樣檢查，以確認該等級動物是否感染了某些病原體。因此，微生物學監(jiān)測是一個群體的、流行病學上的概念，它是通過從一個群體中定期抽取少量樣本進行檢測，從而判斷整個群體中某一疾病流行情況的一種方法。二、實驗動物微生物學和寄生蟲學檢測國家標準

(教材p43-48)

普通級清潔級SPF級病毒細菌寄生蟲病毒細菌寄生蟲病毒細菌寄生蟲小鼠510511167大鼠21057167地鼠621943155豚鼠621943156兔521763137犬442475猴142566三、取樣原則、樣本數(shù)、檢查頻率和檢查方法

實驗動物生產(chǎn)：隨機采樣

動物實驗質量控制：設立哨兵動物

所謂的“哨兵動物”是指為微生物檢測所設置的指示動物。微生物檢測的方法細菌學檢測取樣---細菌分離---可疑菌落生化鑒定---血清學反應病毒學檢測1）血清學檢測病毒抗體2）分離病毒寄生蟲檢測體外寄生蟲：腸道寄生蟲：復習題思考題：1.根據(jù)對實驗動物微生物學和寄生蟲學的控制，可將實驗動物分為哪幾類？各類動物的定義是什么？應飼養(yǎng)在什么環(huán)境中？2.一般動物實驗是否用無菌動物/悉生動物做實驗，其結果一定比用SPF動物要好？3.試述無菌動物的生物學特性。4.舉例說明無菌動物在生物醫(yī)學研究中的應用。5.什么叫哨兵動物？第四章實驗動物的環(huán)境控制第一節(jié)實驗動物環(huán)境第二節(jié)實驗動物設施第三節(jié)特殊動物實驗設施第四節(jié)設施的維護和管理第五節(jié)實驗動物設施的環(huán)境監(jiān)測基因型表現(xiàn)型演出型發(fā)育環(huán)境周圍環(huán)境1959年Russell和Bruch提出的動物遺傳和環(huán)境之間相互關系的學說

在動物實驗中。為了使動物經(jīng)過實驗處理后的反應保持穩(wěn)定，就必須要求每個動物的表現(xiàn)型和演出型都保持穩(wěn)定；而要求每個動物的表現(xiàn)型和演出型保持穩(wěn)定，就必須對動物的生存環(huán)境進行控制。

1959-1962年孕婦服用反應停后出生的海豹兒環(huán)境對動物實驗處理的影響

R=(A+B+C)×D+E式中：R:

實驗動物的總反應

A:

實驗動物種屬的共同反應

B：動物品種及品系特有的反應

C:

動物的個體反應（個體差異）

D:

環(huán)境的影響（包括實驗處理）

E:

實驗誤差第一節(jié)實驗動物環(huán)境一、實驗動物環(huán)境的概念外環(huán)境大環(huán)境內(nèi)環(huán)境小環(huán)境二、實驗動物環(huán)境的分類及控制指標1.普通環(huán)境（conventionalenvironment）

普通環(huán)境符合動物居住的基本要求，不能完全控制傳染因子，但能控制野生動物的進入，適用于飼養(yǎng)普通級實驗動物。

普通環(huán)境溫度犬、兔、猴、小型豬等控制在16-28℃，豚鼠、地鼠控制在18-29℃范圍；日溫差≤4℃，相對濕度控制在40-70%，換氣次數(shù)最少8次/h。2.屏障環(huán)境（barrierenvironment）屏障環(huán)境符合動物居住的要求，嚴格控制人員、物品和空氣的進出，適用于飼育清潔級及無特定病原體級實驗動物。屏障環(huán)境是專門為清潔級、SPF級動物飼養(yǎng)和動物實驗設計的環(huán)境，符合動物居住的要求。通過對出入屏障環(huán)境的人員、物品、動物和空氣潔凈度的控制，避免各種可能的傳染因子傳入屏障環(huán)境內(nèi)；通過對溫濕度、噪聲和換氣次數(shù)等各種理化因子的控制，給實驗動物的繁育營造良好的環(huán)境。屏障環(huán)境溫度控制在20-26℃，日溫差≤4℃；相對濕度控制在40-70%，換氣次數(shù)控制在10-20次/h，空氣潔凈度7級。3.隔離環(huán)境（isolationenvironment）采用無菌隔離裝置以保持無菌狀態(tài)或無外來污染物。隔離裝置內(nèi)的空氣、飼料、水、墊料和設備應無菌，動物和物料的動態(tài)傳遞須經(jīng)特殊的傳遞系統(tǒng)，該系統(tǒng)既能保證與環(huán)境的絕對隔離，又能滿足轉運動物時保持內(nèi)環(huán)境一致。適用于飼育無特定病原體、悉生及無菌實驗動物。隔離環(huán)境溫度控制在20-26℃，日溫差≤4℃；相對濕度控制在40-70%，換氣次數(shù)控制在10-20次/h，飼養(yǎng)無菌動物或悉生動物的隔離裝置空氣潔凈度為5級。為了保證良好的隔離環(huán)境，隔離裝置內(nèi)外的靜壓差要保持在50Pa。指標單位范圍其他溫度攝氏（℃）20-26日溫差≤4℃濕度相對濕度（%）40-70換氣量次/小時≥15氣流速度米/秒≤0.2梯度壓差帕斯卡（Pa）≥10清潔走廊>飼養(yǎng)室>次清潔走廊空氣潔凈度級7級美國宇航局標準落下菌數(shù)個/平皿≤3氨濃度毫克/立方米（mg/m3）≤14噪聲分貝（dB）≤60工作照度勒克斯（Lux）≥20012小時明12小時暗SPF動物實驗室環(huán)境控制指標環(huán)境分類使用功能適用動物等級普通環(huán)境---實驗動物生產(chǎn)、動物實驗、檢疫普通動物屏障環(huán)境正壓實驗動物生產(chǎn)、動物實驗、檢疫清潔動物、SPF動物負壓動物實驗、檢疫清潔動物、SPF動物隔離環(huán)境正壓實驗動物生產(chǎn)、動物實驗、檢疫SPF動物、悉生動物、無菌動物負壓動物實驗、檢疫SPF動物、悉生動物、無菌動物不同實驗動物環(huán)境的使用功能和適用動物等級1.保證實驗動物健康和質量標準化。2.保障實驗研究獲得正確結果。3.合乎標準的環(huán)境為動物實驗工作者提供適宜的工作環(huán)境，避免不利的因素對人的傷害。實驗動物環(huán)境控制的意義第二節(jié)實驗動物設施實驗動物設施是為實驗動物和動物實驗提供能夠控制的、穩(wěn)定的、適合實驗動物生長/繁殖環(huán)境依據(jù)功能，可分為

生產(chǎn)繁殖設施動物實驗設施一、普通設施

普通設施應符合普通環(huán)境控制要求，用于飼養(yǎng)普通級動物。設施通常為單走廊專用房舍，有空調和送、排風裝置，有防野鼠、防昆蟲措施。此外還應配置動物實驗室、手術室、清洗室、籠器具和飼料墊料倉庫。因普通級大動物糞尿排泄量大，在設施建造設計時應注意足夠的通風換氣量和通暢的下水管道。籠具要定期清洗消毒，飼料應確保未污染和霉變。工作人員進入時應采取一定的防護措施，如穿著工作服，戴口罩、帽子和手套。二、屏障設施根據(jù)屏障控制規(guī)模的大小，分為：1.全屏障系統(tǒng)2.屏障單元：

單間飼養(yǎng)室/動物實驗室凈化控制雙走廊屏障系統(tǒng)內(nèi)人、動物、物品的移動路向全屏障系統(tǒng)一般設計為雙走廊或三走廊空氣要經(jīng)過初、中、高效三級，其空氣潔凈度要達到10000級。屏障系統(tǒng)內(nèi)保持正壓，通過設定清潔走廊、飼養(yǎng)室/動物實驗室和污物走廊之間的壓差調節(jié)氣流走向。屏障系統(tǒng)的出入口一般都設兩道門，形成緩沖間（氣閘），防止開門時外界空氣逆流進入屏障系統(tǒng)內(nèi)。1.氣流走向

清潔走廊飼養(yǎng)室/動物實驗室次清潔走廊外部區(qū)域2.人員走向：

更衣室淋?。L淋）清潔走廊飼養(yǎng)室/動物實驗室次清潔走廊更衣室3.物品移動走向耐高壓物品：

物品高壓滅菌內(nèi)準備室清潔走廊飼養(yǎng)室/動物飼養(yǎng)室次清潔走廊外部區(qū)域

不耐高壓物品：

物品傳遞窗噴霧消毒內(nèi)準備室清潔走廊飼養(yǎng)室/動物飼養(yǎng)室次清潔走廊外部區(qū)域屏障系統(tǒng)內(nèi)人流、物流、氣流走向（以雙走廊為例）3.局部屏障設備：

層流架獨立通氣籠盒（IVC）層流架獨立通氣籠盒（IndividuallyVentilatedCages，IVC）三、隔離設施隔離設施是采用特制的隔離裝置以營造與外界隔離的環(huán)境，用于無菌動物的制備、無菌動物和悉生動物的維持和動物實驗。亦可用于SPF動物的保種和一般的感染性試驗?？芍糜谑覂?nèi)普通環(huán)境中運轉。無菌隔離器可用硬質或軟質材料制成。硬質材料采用PVC塑料或不銹鋼，軟質材料通常采用聚乙烯透明塑料，通氣后鼓脹成型。目前全世界應用最廣泛的是聚氯乙烯全透明薄膜隔離器。隔離器的基本構造示意圖第三節(jié)特殊動物實驗設施感染性動物實驗設施放射性動物實驗設施特殊化學物質動物實驗設施危險度1級（無或極低的個體和群體危險）

不太可能引起人或動物致病的微生物。如大腸桿菌、乳酸桿菌等危險度2級（個體危險中等，群體危險低）

病原體能夠對人或動物致病，但對實驗室工作人員、社區(qū)、牲畜或環(huán)境不易導致嚴重危害。實驗室暴露也許會引起嚴重感染，但對感染有有效的預防和治療措施，并且疾病傳播的危險有限。如傷寒桿菌、沙門氏菌、致病性大腸桿菌等危險度3級（個體危險高，群體危險低）

病原體通常能引起人或動物的嚴重疾病，但一般不會發(fā)生感染個體向其他個體的傳播，并且對感染有有效的預防和治療措施。如霍亂弧菌、炭疽桿菌等危險度4級（個體和群體的危險均高）

病原體通常能引起人或動物的嚴重疾病，并且很容易發(fā)生個體之間的直接或間接傳播，對感染一般沒有有效的預防和治療措施。如SARS病毒、甲流病毒等WHO《實驗室生物安全手冊》第三版中文版感染性微生物的危險度等級分類

感染性動物實驗設施設計理念防護措施：二段封閉防護：病原體和人隔離開，感染性實驗室和外界環(huán)境隔離開。感染性動物實驗室的等級

ABSL-1（Animalfacility-BiosafetyLevel-1，P1)ABSL-2（Animalfacility-BiosafetyLevel-2，P2）

ABSL-3（Animalfacility-BiosafetyLevel-3，P3）

ABSL-4（Animalfacility-BiosafetyLevel-4，P4）

不同級別感染性動物實驗室的要求ABSL-1適用：危險度1級（無或極低的個體和群體危險）動物飼育室要求：①飼育籠具應有防逃出裝置；②感染實驗區(qū)應與其他區(qū)域分開,有防昆蟲和嚙齒類動物侵入的裝置；③靠近出口處設洗手池；④地面、墻壁應使用耐水耐消毒藥的材料。ABSL-2適用：危險度2級（個體危險中等，群體危險低）ABSL-2是在ABSL-1的操作規(guī)范、處理方法、安全設備和實驗室要求的基礎上建立起來的。飼養(yǎng)室門應保持關閉，有明顯的“生物危害”標志牌。動物飼育室要求：（1）應分別設置動物飼育室和實驗操作室、檢疫觀察室。動物實驗宜在隔離器、IVC和生物安全柜內(nèi)進行。（2）門應帶鎖、可自動關閉。實驗室的門應具有可視窗。動物實驗室不宜設下水地漏。（3）應設置恒溫恒濕空調通風系統(tǒng)和空氣凈化機組，一般宜采用全新風。（4）應配備高壓蒸汽滅菌器。（5）污物處理應保證滿足實驗室運轉和控制污染的要求。固體廢棄物經(jīng)高壓蒸汽滅菌后交環(huán)保部門統(tǒng)