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1、实 验 动 物 (Laboratory animals) 魏 伟 病理生理教研室 一、实验用动物（Animals for research） 实验用动物是指能够用于科学实验所有动物， 实验用动物不仅包含了标准化的实验动物，而且还 包括野生动物、经济动物和家畜等。由于野生动物 和经济动物及家畜与实验动物相比其生物学特征、 遗传背景、微生物控制状态等都有一定的不确定性 ，因此应用这些动物进行科学实验其结果往往出现 较大差异，降低了实验结果的可信程度。 二、 实验动物（Laboratory animals） 指人工饲养、繁育，对其携带的微生物及寄生 虫实行控制、遗传背景明确或者来源清楚，而应用于 科
2、学研究、教学、生产和检定以及其他科学实验的动 物。 实验动物是生命科学研究最重要的和不可替代的 实验材料。实验动物和动物实验是研究包括人类在内 的生命活动及其疾病防治规律的基本手段。 果蝇作为研究经典遗传学的重要试验材料突出的 贡献有目共睹。 我们可以通过解剖小鼠认识哺乳动物的内脏结构。 获得诺贝尔生理医学奖的三位科学家用线虫研究发育生物学和 神经生物学 婚垫 雄蟾 （一）实验动物的种类。 蟾蜍（Toad） 蟾蜍属两栖动物，其一些基本生命活动与哺乳动物近似， 其离体组织和器官所需的生理环境比较简单 (无须供氧和恒温)。 蟾蜍常用于神经生理、肌肉生理、心脏生理，微循环、水肿 等实验。 雄蟾 雌蟾
3、 小鼠（Mouse ) 小鼠被广泛的用于生物学、医学、兽医学、生理学、遗 传学、药理学、毒理学、肿瘤学、衰老、放射性、食品、生 物制品等的科研、生产和教学。 生命周期短，易于饲养；性情温顺，胆小易惊； 大鼠（Rat ) 大鼠应用于生理学、药理学、免疫学，内分泌学、神经生理 、营养学、传染病、肿瘤和肝外科等的研究。 夜间活动；性情凶猛；垂体肾上腺系统发达，对应激反应 敏感；无胆囊；不能呕吐； 豚鼠（Guinea pig ) 常用于免疫学、微生物学、传染病学、听觉生理、实验性 坏血症等研究。 胆小，性情温顺；抗缺氧能力强；血中富含补体，易于免 疫致敏，耳蜗对声音敏感，缺乏合成维生素C的酶； 家兔
4、(Rabbit ) 常用于免疫学、肿瘤、实验生理学、生殖生理、遗传性疾病等的方 面的研究，制造生物制品。 颈部交感神经、迷走神经与减压神经分别存在，独立行走；胸腔分 左右两室，互不相通，打开心包不会造成气胸；甲状旁腺位置分布较分 散；体温反应敏感；饲喂高脂食物易致动脉粥样硬化；耳廓大，血管清 晰； 猫（Cat） 猫的神经系统和循环系统较发达，与人很相似。常用 于神经、循环和呼吸方面的实验。 呕吐反应敏感；对强心甙敏感； 犬 (Dog ) 常用于基础医学、药理、毒理学、实验外科学、行为学、肿 瘤学等方面研究。 循环、消化、神经系统发达；皮肤无汗腺；天生红绿色盲， 甲状旁腺位置固定 ；呕吐反应敏感
5、； 在以犬 为实验动 物的研究 成果中， 只有应用 Beagle犬 才能被国 际公认。 猪 (Pig) 皮肤结构与人相似，常应用于皮肤烧伤、肿瘤学、免疫学 、心血管及糖尿病、遗传性和营养性疾病、移植、外科手术 等方面的研究 。 猴 (Monkey) 主要用于传染病 学、药理学和毒理 学、生殖生理、口 腔医学、营养、代 谢、行为学和高级 神经活动研究及老 年病、器官移植、 眼科、内分泌病和 畸胎学、肿瘤学 解剖结构、生理功能和生化代谢与人较相近。 雌性猕猴有与人相同的28天月经周期； 缺乏合成维生素C的酶； 几种常用的成年动物的年龄、体重和寿命关系 - 动物 小鼠 大鼠 豚鼠 兔 犬 - 天龄
6、65-90 85-110 90-120 120-180 250-360 体重g 20-28 200-280 350-600 2000-3500 8000-15000 寿命y 1-2 2-3 2 5-6 13-17 - （二）实验动物的分类 近交系 (inbred strain animals) 近交系一般是指采用20 代以上全同胞兄弟妹妹或亲子（子女与年青的父母）进行交 配，而培养出来的遗传基因纯化的品系。（F98.6% ） 系统杂交动物 (hybrid animals) 由两个近交系杂交产生的 子一代称为杂交一代，又称 F1 动物。它既有近交系动物的特 点，又获得了杂交优势。 封闭群动物（C
7、losed colony），又称远交动物（outbred animals) 。指在同一血缘品系内，不以近交方式，而进行随 机交配繁衍，经五年以上育成的相对维持同一血缘关系的种 群。 1.按遗传学特征分类 突变品系 (mutant strain animals) 在育种过程中，由于 单个基因的突变，或将某个基因导入，或通过多次回交“留种” ，而建立一 个同类突变品系，此类个体中有具同样遗传缺陷 或病态。 如：肥胖症小鼠、侏儒症小鼠、糖尿病小鼠、 高血压大鼠、白内障大鼠、裸鼠等 普通杂种动物 (mungrel animals) 即一般任意交配繁殖 的杂种动物。杂种动物具有旺盛的生命力，适应性强，繁
8、殖率 高，生长快，易于饲养管理。个体差异大，反应性不规则，实 验结果的重复性差。但其中包含有最敏感的与最不敏感的两种 极端的个体。 普通动物（Conventional animals, CV） 又称一级 动物，是微生物学控制要求中最低的一个级别的动物 ，要求不带有动物烈性传染病和人畜共患病原体 。 清洁动物（Clean animals, CL） 又称二级动物 ，除不带有普通动物应排除的病原体外，还不应携带 对动物危害大和对科学实验干扰大的病原体。 2. 按微生物学的控制程度分类 无特殊病原体动物（Specific pathogens free animal， SPF animals） SPF动
9、物又称三级动物，除不带有普通动物 、清洁动物应排除的病原体外，还应排除有潜在感染或条件 性致病的病原体，以及对实验干扰大的病原。 无菌动物（Germfree animals，GF animals）和悉生动物 （Gnotobiotic animals，GN animals） 四级动物。无菌动物 是指采用当前的技术手段无法在动物体表、体内检出一切其 他生物体。 悉生动物（Gnotobiotic animals）又称已知菌动物，人为将 特定的微生物菌群植入无菌动物体内培育而成，可分单菌、双 菌、三菌和多菌等不同类型。 依据GB14922-2001实验动物微生物学等级及监 测划分的实验动物等级，并与寄
10、生虫学等级对应，将 实验小鼠和大鼠的微生物等级分为清洁级、无特定病原 体级（SPF）和无菌级三个级别，普通级的实验小鼠和 大鼠原则上不再使用；豚鼠、地鼠和兔分为普通级、清 洁级、SPF级和无菌级四个级别。犬和猴分为普通级和 SPF级二个级别。 例如，过敏反应或变态反应的研究宜选用豚鼠，因为豚鼠易于致 敏。因家兔体温变化灵敏，故常用于发热、热原检定、解热药和过热的 实验。狗、大鼠、 家兔常用于高血压的研究。 实验动物的种属选择 应注意影响动物实验效果的各种 因素。尽可能选择其结构、功能和代谢特点接近于人类的动 物，不同种属的动物对于同一刺激的反应也不同。 实验动物品系的选择 同一种属动物的不同品
11、系，对同一 刺激的反应也有很大差异。 （三）实验动物的种、系选择。 例如：DBA2小鼠100的可发生听源性癫痫发作；而 C57BL小鼠根本不出现这种反应。 实验动个体的选择 同一品系的实验动物，对同一刺激 物反应存在着个体差异。年龄、体重、性别、生理状态和健 康情况不同，往往导致对同一刺激的不同结果。 敏感性：幼年老年成年 1028周龄小鼠 老年小鼠 有些犬因饥饿、创伤等原因尚未正式做休克实验时， 即已进入休克 氯丙嗪 血糖升高 血糖降低 56周龄的雄性大鼠 56周龄的雌性大鼠 麦角新碱 有镇痛效果 无镇痛效果 动物血压高 动物血压低 降压药 降压 不降压 三、动物实验 即科学合理的使用实验动
12、物，有效地进行各类科学实验 ，通过科学的动物实验、研究、探讨生命现象本质以及各类 相关学科领域疑难课题。 实验动物科学的研究内容 实验动物学是研究实验动物、培育和应用的科学。其研 究内容涉及领域较宽，概括起来主要包括四个方面内容： 实验动物 动物实验 实验动物医学 比较医学 动物实验研究的优越性 （1）有许多实验如果在人体或病人身上进行，会危害健康或 加重病情，给病人带来痛苦，但利用动物则可较少受限制 （2）平时不易遇到的疾病，依靠临床观察，进展太慢，成效 不大，而用动物复制疾病模型，则随时可以进行实验观察 ，不受病例限制，加速实验进程 。 （3）动物实验容易控制条件，可以设立严格的对照观察，
13、尤 其是在实验治疗中，可以设立空白对照，在临床上却难以 办到。 (1)动物作为人的替代品，避免了在人身上进行实验所造成 的危害,如外伤、中毒。 (2)临床上平时不易见到的疾病可用动物随时复制出来，如 放射病、中毒、烈性传染病。 (3)人类某些疾病潜伏期长，病程长和发病率低，如动脉硬 化，慢性气管炎和白血病等。 (4)可以严格控制实验条件，增强实验材料的可比性，可只 研究单一因素对疾病的影响。 (5)简化实验操作和样品收集，容易分期、分批采集样品， 甚至于处死动物。 (6)反映人的整体性，疾病过程的阶段性，病因的多因素性 需要在活体上模拟人的疾病。过分依赖体外实验会造成误导。 动物实验不足之处：
14、 （1）动物在生理机能、形态结构和物质代谢特点上，与人 体存在较大的差别。 （2）动物对处理因素的感受性与人体存在相当的差异。 （3）用动物复制的疾病模型，与人类在自然条件下所发生 的疾病，有比较大的差别，不能完全等同起来。有些疾病 尚无法复制疾病模型。 （4）动物无法模拟心理和社会因素对人类健康的影响。 （一）实验动物的基本操作 1、动物的捉拿、固定 蟾蜍 AB 青蛙(或蟾蜍)捉拿法 青蛙(或蟾蜍)固定法 小 鼠 小鼠的捉拿法 大鼠、豚鼠 家兔 家兔捉拿方法 AB 大鼠(A)和豚鼠(B)的捉拿和固定 2、常用给药方法 经消化道给药法 自动摄取法 喂药法 灌胃给药法 经直肠给药 小鼠灌胃法 胃
15、管 开口器 兔灌胃方法 注射给药法 皮下注射 腹腔注射 小鼠腹腔注射方法 注射给药法 肌肉注射 静脉注射 8.5cm 3.5cm 1cm 小鼠尾静脉注射法 兔耳缘静脉注射法 （二）实验动物的适应 由于环境改变和某些实验因素可引起应激反应，有时会 严重影响实验结果，因此实验动物需要适应。这些影响因素包 括： 运输过程的拥挤、颠簸和噪音 生活环境的改变，新的饲养条件，如笼具、照明、饮 水、饲料、温度等。 原有社会结构被打乱，新的社会结构重新组合 实验室环境和实验操作 实验动物因环境改变致某些生理因素的改变 动物环境改变反应指标恢复正常所需天数 小鼠重新编组嗜酸球计数4 7 运输体重 4 大鼠重新编组肾上腺重量6 10 家兔发热实验的体温反应 实验操作应采取措施尽量减少对实验动物的应激反应 正确捉拿持握 尽可能保持清醒，无约束状态 采用正确的体位 必要时镇静、麻醉 如需重复使用应有足够长的恢复时间 （三）实验动物的处死方法 蟾蜍：剪去头部 大白鼠、小白鼠：脊椎脱臼法 断头法 打击法 豚鼠、兔等：空气栓塞法 急性放血法 药物法 处死时应隔离活的动物，避免应激 四、人类疾病动物模型分类: 1.自发性动物模型 (spontaneous animal model) 2.诱发性动物模型 (induced animal m
