第四章實驗動物的選擇和利用

第四章實驗動物的選擇和利用第1頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

實驗動物的選擇及應(yīng)用實驗動物的選擇是醫(yī)學科學研究中首要考慮的問題。選擇恰當與否關(guān)系到課題質(zhì)量、經(jīng)費開支、研究途徑及方法的簡繁，甚至影響到課題的成敗及研究結(jié)果正確性。

1、實驗動物選擇的基本原則

2、常見動物實驗中實驗動物的選擇第2頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗動物選擇的基本原則一、充分查閱與課題相關(guān)的實驗動物與動物實驗兩方面的文獻通過查閱文獻，可了解本領(lǐng)域、本項目以往使用的實驗動物情況及其研究結(jié)果，有利于充分利用前人的研究成果、研究思想從而確定深入研究計劃并可避免重復研究。第3頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二、盡量選擇與人類相似的實驗動物1．結(jié)構(gòu)和功能的相似性 實驗動物中，并非僅靈長類動物在生物學特性、解剖生理特點等方面與人具有相似性。第4頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2．時象或年齡狀態(tài)的相似性3．群體分布的相似性 與人群具有相似的自然群體基因的實驗動物類別為封閉群動物。第5頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月4．生態(tài)或健康狀況的相似性現(xiàn)有的不同微生物學質(zhì)量級別的普通動物、清潔動物、SPF動物、無菌及悉生動物分別代表著不同的微生態(tài)模式并具有不同特點，適用于不同研究目的。5．疾病特點的相似性 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與人類類似的疾病過程及特點，可用于研究相關(guān)的人類疾病。6．操作手感的相似性外科手術(shù)性的操作模型中或教學示教中，體型大的動物比體型小者在實踐感上更接近人類。第6頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月1.差異性原則

由于物種之差異，各種動物之間存在基因型、組織型、代謝型、易感性等方面的差別，這種差異有時可作為研究課題所需的一種指標或特殊條件。 如：對毒性或抑制機制的敏感性的差異常被利用于藥物尤其是抗菌、抗腫瘤藥物的研究，這類差異越大則藥物特異性越強。利用這一特點，人們可能找對人類毒性小而對病原微生物或腫瘤細胞殺傷力強的藥物。又如，免疫缺陷模型在組織排斥反應(yīng)上的差異，使得同種異體移植或異種異體移植得以實現(xiàn)。另：除利用與人具有的相似性以外的實驗動物選擇原則

第7頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.易化原則進化程度高或結(jié)構(gòu)機能復雜的動物有時會給實驗條件的控制和實驗結(jié)果的獲得帶來難以預(yù)料的困難。應(yīng)依據(jù)易化原則選擇那些結(jié)構(gòu)功能簡單而又反映研究指標特質(zhì)的動物。例如：在遺傳研究中，用壽命短、繁殖快的果蠅取得了豐碩的成果，而同樣方法若改用靈長目動物其難度是很難設(shè)想的。有時為了刪除系統(tǒng)作用背景對某器官或某功能進行研究，可用離體方法進行。第8頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3.相容或匹配原則所謂“相容”或“匹配”是指所用動物的標準化品質(zhì)應(yīng)與實驗設(shè)計、技術(shù)條件、實驗方法等條件相適應(yīng)。在設(shè)計實驗時不但要了解實驗儀器精度和靈敏性能．了解試劑的品質(zhì)、性能以及試劑和儀器之間的匹配性能，也要了解動物或動物模型對實驗手段的反應(yīng)能力。避免應(yīng)用高精儀器、試劑和低品位動物或低反應(yīng)性能匹配，或用低性能測試手段與高反應(yīng)性動物相匹配的不相協(xié)調(diào)的配合。第9頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月4.易獲性原則易獲性是理想的實驗動物條件之一。雖然貓、狗、豬及靈長動物居于較高進化水平．各有其研究價值，尤其是靈長類動物在許多方面有不可替代的優(yōu)越性。然而這些大動物則往往由于其較長生殖周期，低繁殖率或產(chǎn)仔率等弱點而影響其易獲性，因而亦影響其被選用，故通常不作首選。第10頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月從Little1901年育成第一株近交小鼠至今，已有常用近交系小鼠260多系，近交大鼠100多系，30多系近交地鼠，還有近交系鼠和近交兔。此外，還有許多嚙齒目封閉群、突變系、雜交系動物可供選擇。這些動物因其繁殖周期短，多胎性等特點，使其非常易獲，且又是小型哺乳動物，在進化上比其他綱的脊椎動物要優(yōu)越，而且有豐富而清楚的背景資料、文獻索引、價低、分布又廣，故為實驗的良好選擇。??????第11頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月5.重現(xiàn)性、均一性原則重現(xiàn)性和均一性為實驗結(jié)果質(zhì)量品質(zhì)所在。若實驗結(jié)果不能再現(xiàn)或不穩(wěn)定，則該結(jié)果的可靠性便成了問題。理論上說一定的基因型產(chǎn)生一定的表現(xiàn)型和演出型。因此，選擇基因型一致或相似是保障重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的重要措施。一般情況下近交系動物的生物反應(yīng)穩(wěn)定性、實驗重復性都較封閉群好。F1代雜交群在一定程度上兼有近交系和遠交群的特點。封閉群動物雖然能較好地代表自然群體．但群與群之間有時存在有差異。因而在重現(xiàn)性上都有一定問題。第12頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月周圍環(huán)境與發(fā)育環(huán)境是影響實驗動物表現(xiàn)型、演出型的重要因素。營養(yǎng)因素對胚胎影響、不同微生態(tài)環(huán)境、動物的疾病狀況等等，都會影響實驗反應(yīng)穩(wěn)定性，故也是選擇實驗動物的重要指標。

genotype基因型發(fā)育環(huán)境

developmentalphenotype表現(xiàn)型周圍環(huán)境

proximatedramatype演出型第13頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三、選用解剖、生理特點符合實驗?zāi)康囊蟮膶嶒瀯游? 蛙的大腦不發(fā)達，不可作為高級神經(jīng)活動的實驗，但蛙的脊髓具有最簡單的發(fā)射中樞，做神經(jīng)反射弧實驗，簡單、直觀、明確、容易分析。 家兔頸部的交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)和主動脈減壓神經(jīng)是獨立行走的，如要觀察減壓神經(jīng)對心臟等作用時，須選用家兔；家兔對體溫變化十分靈敏，適于發(fā)熱、解熱和檢查致熱原等實驗研究；

第14頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月四、根據(jù)實驗動物不同品種、品系的特點選擇1、嗎啡對兔、犬、猴起中樞抑制，而小鼠和貓是中樞興奮。2、津白1號為低癌系而津白2號為高癌系。第15頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月五、根據(jù)課題研究的目的、內(nèi)容、水平，選用相匹配的標準化動物

近交系動物遺傳的均質(zhì)性及實驗反應(yīng)的穩(wěn)定性較封閉群動物好，但生存抵抗力差，封閉群動物能較好地代表自然群體，F(xiàn)1雜交群動物在一定程度上兼有近交系及封閉群的特點。教學示范選用普通級動物，清潔級動物是國內(nèi)科研工作要求的標準動物，適合于大多數(shù)科研課題，而SPF動物則是國際標準的實驗動物，對于一些具有國際交流意義的重大課題，最好選用SPF動物，但無菌及悉生動物為非常規(guī)動物，僅在特殊課題需要時才選用。第16頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月八、動物實驗結(jié)果的外推

大多數(shù)生物學與醫(yī)學研究的最終目的是要為人類服務(wù)的。因此動物模型和動物實驗結(jié)果都要外推到人身上去，這就是動物實驗結(jié)果的外推（extrapolation）。因為動物與人不是同一種生物，加之不同的動物有不同的功能和代謝特點，所以肯定一個實驗結(jié)果最好采用兩種以上的動物進行觀察比較。第17頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月所選的實驗動物中一種為嚙齒類動物，另一種為非嚙齒類動物。常用的實驗序列是小鼠、大鼠、狗、猴或小型豬。第18頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月六、選用與實驗要求相適應(yīng)的實驗動物規(guī)格（1）年齡：應(yīng)選擇體成熟的青壯年動物為宜。（2）體重：實驗動物體重與年齡間有一定的相關(guān)性，選擇發(fā)育正常、體重符合要求的實驗動物。（3）性別：同一品種（系）動物不同性別對許多外界刺激的反應(yīng)不一致。 一般來說，無特殊要求宜選用雌雄各半。♂≠♀（4）生理狀況：不同生理狀態(tài)對外界的刺激的反應(yīng)不一致。七、經(jīng)濟性原則第19頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月九、實驗動物的選擇和應(yīng)用應(yīng)注意有關(guān)國際規(guī)范動物實驗達到實驗室操作規(guī)范（goodlaboratorypracticeGLP）和標準操作規(guī)程（standardoperatingprocedureSOP）；3R原則（Reduction、Refinement、Replacement）。

第20頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月十、必要的預(yù)試驗有助于選擇與本課題相適應(yīng)的實驗動物動物預(yù)試驗的作用在于1.初步觀察動物是否適宜于本項目的研究2.熟悉動物的生物學特性及飼養(yǎng)管理3.檢查與動物實驗配套的實驗條件、方法是否初步到位第21頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月論文中動物實驗的描述品種、品系的名稱微生物質(zhì)量來源合格證號性別年齡體重數(shù)量實驗和飼養(yǎng)環(huán)境動物實驗處理方式第22頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）抗腫瘤藥物研究抗腫瘤藥物的研究中常選擇以下3種類型的動物模型。

1.自發(fā)性腫瘤模型

2.誘發(fā)性腫瘤模型

3.移植性腫瘤模型一些常用研究中的動物選擇第23頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月自發(fā)性腫瘤模型如：AKR的自發(fā)性白血病，C3H的自發(fā)性乳腺癌誘發(fā)性腫瘤模型用γ射線、二甲基苯蒽（DMBA）、黃曲霉素等誘發(fā)大小鼠、兔等發(fā)生癌癥。移植性腫瘤模型通常是接種一定數(shù)量的腫瘤細胞，或者是一些可致癌的病毒濾液，成功率接近100％，是最常用的抗腫瘤藥篩選模型。第24頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月早期的抗癌藥物研究均已動物腫瘤為篩選模型，隨著T細胞免疫缺陷的裸鼠以及T、B細胞均缺陷的Scid鼠的發(fā)現(xiàn)，人體腫瘤異種移植動物模型得到了極大的發(fā)展，為抗癌藥物的尋找提供了更好的動物模型。第25頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）心血管系統(tǒng)疾病研究1、動脈粥樣硬化癥研究：早期選用鳥類（雞和鴿）和兔。但兔病變的局部解剖學與人類不同。兔是草食動物，膽固醇代謝與人不完全一致。目前常用大鼠、小型豬、狗、鴿、非人靈長類。恒河猴可以廣泛的主動脈和各個動脈的粥樣硬化。豬在高脂飼料誘導下形成的動脈粥樣硬化病變和分布與人很相似，又較猴便宜。第26頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、高血壓研究：常用狗和大鼠試驗性高血壓模型常對動物給予加壓物質(zhì)或進行手術(shù)結(jié)扎腎動脈制備自發(fā)性高血壓動物模型有ＳＨＲ，ＤＳ，ＳＴＲ，ＬＨ等大鼠品系．

第27頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

SHR(spontaneouslyhypertension

rat)是日本人okamoto用Wistar交配逐代選育而成。其發(fā)病表現(xiàn)與人原發(fā)性高血壓極為相似，是高血壓研究的最佳模型。1.5~2月齡就開始出現(xiàn)病變。血壓高、心臟肥大、出現(xiàn)腦梗死、心肌梗死、動脈肥厚等。繁殖正常。它和人類自發(fā)性高血壓有很多相近之。如：都是遺傳因素占主要地位；病程相似，血壓隨年齡增加而增加；高血壓早期有高血流特征；刺激和大量攝入食鹽加重病情；發(fā)生繼發(fā)性心血管損害．第28頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3、心肌缺血試驗研究：狗、豬、兔、大鼠、貓。狗心臟解剖和人類似，冠狀血管容易操作，心臟抗紊亂能力強，狗容易馴服。豬的冠狀循環(huán)和血液動力學和人類似，側(cè)枝循環(huán)比狗少，容易造成心肌缺血兔開胸手術(shù)不需要人工呼吸第29頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月4、心率失常試驗研究：豚鼠、狗、豬、猴、兔、大鼠、貓。需要注意：小型動物因心臟小，沖動傳遞通路比較短，心室失常的震顫自發(fā)恢復較快。大鼠對強心甙不敏感。大小鼠心電圖無S~T段。若做開胸和心臟實驗，兔是首選動物。第30頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）消化系統(tǒng)疾病研究:1、狗有發(fā)達的消化系統(tǒng)，而且有與人相似的消化過程，適宜作消化系統(tǒng)的慢性實驗。

2、獼猴適合做人痢疾桿菌病，

3、大鼠肝再生能力強，適合肝切除術(shù)，4、維生素C缺乏癥選擇豚鼠。5、胃潰瘍多選擇大小鼠給以寒冷刺激、醋酸燒灼、幽門螺旋桿菌感染等方法第31頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月5、乙肝病毒的研究黑猩猩最適合，但不易獲得。雛鴨DHBV感染，土撥鼠WHBV感染和人HBV感染有一定差別。樹鼩HBV感染表現(xiàn)為一過性，復制和表達水平不高。近年來HBV轉(zhuǎn)基因小鼠受到重視。第32頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）呼吸系統(tǒng)疾病研究:１.鎮(zhèn)咳藥首選動物是豚鼠．豚鼠對化學刺激或機械刺激都很敏感。狗也是咳嗽的良好動物模型．狗的咳嗽在反復刺激時變異小，故特別適合觀察鎮(zhèn)咳作用持續(xù)時間．一般不用大小鼠，因為它們噴嚏和咳嗽動作很難區(qū)別。也不用兔。第33頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、支氣管哮喘最常用的是大鼠、豚鼠、狗。豚鼠的支氣管平滑肌對致痙劑和藥物反應(yīng)敏感3、祛痰藥研究選用雄性小鼠、兔或貓。4、大鼠可以用做實驗性肺纖維化、矽肺、肺水腫研究5、豚鼠可用做結(jié)核桿菌、白喉桿菌研究第34頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究：1、鎮(zhèn)痛藥一般用大鼠或小鼠，但熱板法一般不用于雄性動物，因為雄性動物陰囊對熱敏感2、研究神經(jīng)傳導首選貓3、沙鼠因為Willis動脈環(huán)不完整，結(jié)扎一側(cè)總動脈，沙鼠出現(xiàn)腦梗塞。沙鼠還可以作為自發(fā)性癲癇模型。4、家兔頸部減壓神經(jīng)、、迷走神經(jīng)、交感神經(jīng)獨立行走，可以用來研究減壓神經(jīng)對心臟的作用第35頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月5、DBA/2N小鼠（35日齡）聽源性癲癇發(fā)生率為100%。C3H/eN小鼠對脊髓灰質(zhì)炎病毒Lan-sing株敏感。C57BL/KalWN小鼠有先天性腦積水。6、研究嗎啡的時候注意，嗎啡對小鼠和貓表現(xiàn)為中樞興奮作用，而對犬、兔、猴、大鼠、人表現(xiàn)為中樞抑制。7、靈長目用于行為學研究8、樹鼩的神經(jīng)系統(tǒng)有特色，對它進行腦外科手術(shù)，無須麻醉樹鼩也可以忍受切割皮膚、肌肉、硬腦膜等引起的疼痛。表現(xiàn)僅為流口水，而不掙扎。第36頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月9、抗焦慮藥研究一般選用成年健康小鼠、大鼠、兔等。長期實驗應(yīng)選用雄性動物為好，因為雄性動物耐受性強?？挂钟羲幙蛇x用小鼠、大鼠，其次為狗、豬。第37頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（六）內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病研究：有多種基因突變動物1、db：糖尿病基因（diabetes),為4號染色體隱性突變基因。發(fā)現(xiàn)于C57BL/KsJ小鼠。純合子糖尿病伴有肥胖癥。多食、多飲、多尿，高血糖，尿糖，胰島素分泌過多。短壽，純合子一般不孕。第38頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2、ob：肥胖基因（obese),為6號染色體隱性突變基因。純合子單純肥胖，或伴有輕度糖尿病。4周齡就表現(xiàn)肥胖。8~9月齡可達峰值70g。一度有中高血糖，但隨后自行消失。免疫反應(yīng)水平降低。第39頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3、NOD/LtJ小鼠NOD小鼠由日本Aburahi的Shionogi研究實驗室培育而成。NOD小鼠在糖尿病形成中所產(chǎn)生的胰島炎(insulitis)癥狀，是指胰臟小島中產(chǎn)生白血球的浸潤物。約１２周齡的母鼠有明顯的胰島素含量降低的現(xiàn)象；而雄鼠則于稍后幾周也發(fā)生此現(xiàn)象。糖尿病開始時有明顯的中度糖尿病癥，非禁食期的葡萄糖含量高于250mg/dl。主要用于糖尿病和免疫學方面的研究。第40頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

4、dw：矮小基因(dwarf)1929年Snell發(fā)現(xiàn)。純合子腦下垂體前葉缺損，幾乎不分泌生長激素，腎上腺素分泌水平很低，睪丸和卵巢發(fā)育不正常，雌雄都無繁殖能力。發(fā)育到10日齡就明顯小于正常小鼠，到20日齡體重不再增加，體重僅為正常小鼠1/3。與之類似還有af(amesdwarf)基因。第41頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月5、di：尿崩癥基因(diubetesinsipidus)3號染色體隱性基因。純合子下丘腦病變使加壓素和抗利尿激素分泌減少。癥狀為煩渴、多尿、尿滲透壓低。是遺傳性下丘腦尿崩癥良好模型6、fa：肥胖基因(fatty)5號染色體隱性基因。純合子食欲亢進、胰島素分泌過多、血漿中脂肪含量是正常的10倍、膽固醇也偏高。3周齡就表現(xiàn)肥胖，40周齡是正常大鼠的2倍。雌雄不育。第42頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月做有關(guān)代謝試驗是，宜選擇雄性動物，因便于收集尿液。腎上腺皮質(zhì)激素類藥物研究可選用大鼠、小鼠。H1受體激動藥物或阻斷藥物研究首選是豚鼠，其次為大鼠，雌雄各半。第43頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（七）計劃生育藥物研究注意動物生殖生理特點繁殖周期：狗春秋二季季節(jié)性單發(fā)情；貓春秋二季季節(jié)性多次發(fā)情；大小鼠、豚鼠、家兔常年多次發(fā)情；獼猴有月經(jīng)周期排卵方式：兔、貓、駱駝?wù)T導排卵；其他自發(fā)排卵發(fā)情周期：發(fā)情前期、發(fā)情期、發(fā)情后期、發(fā)情間期第44頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月終止中期妊娠藥物或子宮收縮藥物的研究常選用雌性大鼠、豚鼠、家免、貓。女用避孕藥常選用雌性大鼠、倉鼠、家兔及獼猴，且盡可能選用近交系動物。男用避孕藥常選用雄性近交系大鼠或獼猴。第45頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月其它研究中的動物選擇一、創(chuàng)傷學研究（一）燒傷豬、犬、家兔、大鼠、小鼠、豚鼠等。其中豬由于與人的皮膚相似，是最為理想的動物。需要建立一系列的動物模型來進行實驗。第46頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）沖擊傷犬、兔、豚鼠或大小鼠，大動物為宜。（三）高速投射物致傷犬和豬（四）撞擊傷兔、犬和豬第47頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二、放射學實驗研究常選用大小鼠、沙鼠、犬、豬、