实验动物和选择和应用.

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1、实验动物的选择与应用实验动物的选择与应用 专题 3 本章主要内容本章主要内容 F实验动物选择的基本原则 F肿瘤学研究中实验动物的选择和应用 F基础医学实验研究中实验动物的选择 F药物安全性评价试验中实验动物的选择 F临床医学研究中实验动物的选择 F中医中药研究中实验动物的选择 F其他研究中的选择 第一节第一节 实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则 一、尽量选择研究对象的功能、代谢、 结构及疾病性质与人类相似的动物 （一）组织结构方面 猪的皮肤组织结构与人类相似，它的上 皮再生、皮下脂肪层、烧伤后的内分泌及 代谢等也类似人类，因此常选用小型猪做 烧伤实验研究。 （二）系统功能方面 1.

2、犬具有发达的血液循环和神经系统， 在毒理方面的反应和人类也比较接近，适 于做实验外科学、营养学、药理学、毒理 学、行为学等方面的研究。 2. 两栖类的蛙和瞻蜍，大脑很不发达， 当然不能用于高级神经活动的研究，但在 做简单的反射弧实验时，则很合适，因为 最简单的反射中枢位于脊髓，而两栖类脊 髓已发展到合乎实验要求的程度，且其结 构简单明了，易于分析。 （三）生理特性方面 许多哺乳类动物与人类一样，其心率、呼 吸频率、体温三者成正比关系。发热时，心 率和呼吸频率都增加。鸟类的体温比哺乳类 的高。恒温动物的体温昼夜有一定变动范围 ，变动情况与行为类型有关，一般夜间活动 的动物凌晨2时至3时是一日的峰

3、值。由于动 物的临床生理观察指标随动物种类、年龄以 及周围环境变化而有所差异，因此正常参考 值有较大的变动范围，实验时应按照实际情 况具体考虑。 （四）繁殖特性方面 主要考虑哺乳类动物的性成熟、妊娠期和 寿命及它们的比例。寿命越长，妊娠期越长 ，性成熟越晚。其次看是繁殖季节和胎产仔 数。多胎动物中近交系产仔数比封闭群少。 这些都是在选择动物时要予以注意的。 （五）体液成分方面 1. 血液 动物血液性状与人类一样，包 括形态和功能两个方面。 2. 尿液 除鸟类粪便和尿液汇合于泄殖腔 一同排出体外，而哺乳类都有各自的排泄 孔道。尿液的排泄量和浓度与水的摄入量 有关。水分供给少的动物尿液以尿酸为主

4、要成分，水分供给充足的动物尿液以尿素 为主要成分，而水中生活的动物尿液则以 氨为主。 (六) 解剖特性生方面 1骨骼构成方面 不同种类动物间椎骨有很大差异。哺乳动 物和人类颈部外观有长短之差，但颈椎都是7 个。灵长动物中，原猴类椎骨很小。真猿类 的椎骨差异很大，从外观体型上即可一目了 然。齿式与动物的食性有密切关系，草食类 臼齿上面扁平而且稍有一点凹状，而肉食类 与此相反，呈凸状，面积小。草食类中，反 刍动物没有上颚切齿，而兔的切齿外突，十 分独特。杂食类动物，如猪的齿式与人类的 情况一致。 2脏器构成方面 脑的重量与神经系统的发达程度成正比 。消化系统的器官重量各种动物之间以及 与人类之间没

5、有很大差异，而呼吸、循环 系统的器官重量差异较大，运动量越大的 动物越重。鸟类越是在上空飞翔的，呼吸 器官越重。肠道各部分长度与食性有密切 关系。由于草食类日粮中粗纤维含量高而 肉食类日粮中粗纤维含量很低，所以草食 类比肉食类肠道长得多，特别是盲肠。盲 肠长度也与肠内菌群有关。同种动物中， 无菌动物盲肠较大。 3脏器形态方面 消化道各部分不仅大小因动物种类不同 而不同，其形状、构造也因动物种类不同 而有显著差异。反刍动物有复胃，由多个 胃构成。单胃动物之间胃的形状类似，但 胃食管部(前胃部)所占比例不同。 肝的分叶方式也存在差异。啮齿类动物 肝的构成最为复杂。马和大鼠肝的特征是 缺少胆囊。 肺

6、的形态因呼吸方式不同也有所不同。 哺乳类和鸟类之间差异显著。肺的分叶情 况因动物种类不同而有很大差别。 脑的形态方面，越是低等动物嗅球所占 比例越大，越是高等动物嗅球功能越弱。 鸟类和哺乳类的脑活动中，睡眠与觉醒是 不断交替的，前者睡眠有深睡眠和动眼睡 眠之分。一般来说，睡眠方式与行为类型 有关穴居生活的动物深睡眠期较长。脑 的新皮质与旧皮质的关系也因动物种类不 同而不同。 乳腺、乳房分布的位置也存在差异， 单胎动物在局部，而多胎动物在胸腹部， 分布较广。 心脏形态方面，脊椎动物的心脏构成随 等级提高逐渐完全，鱼类只有l个心房和1 个心室，两栖类、爬行类有2个心房和1个 心室(不完全)，鸟类、

7、哺乳类有2个心房和2 个心室(完全心)。血液循环系统也逐渐向闭 锁系统进化。完全心室、心室壁的特殊心 肌的分布因动物种类不同而不同，心电图 可显示出不同的波形特征。在形态和功能 上，与人的心脏最类似的动物是犬。 (七) 疾病特点方面 实验动物有许多自发或诱发性疾病，能局 部或全部地反映人类类似疾病过程与特点， 可用于研究相关的人类疾病。如突变系SHR 大鼠，其自发性高血压的变化与人类相似， 并伴有高血压性心血管病变，如脑血栓、梗 死等症状。猫是弓形虫的宿主，是弓形虫研 究中是一个很好的材料。同时，在研究白化 病、关节炎、骨质疏松症等方面，也较为理 想。非人灵长类实验动物，可感染其他动物 不可复

8、制的人类传染病，如脊髓灰质炎、脑 炎、肝炎、麻疹、痢疾、疟疾等。 二、选用解剖、生理特点符合实验目的 要求的实验动物 选用解剖生理特点符合实验目的要求的 实验动物做试验，是保证试验成功的关键 。实验动物具有的某些解剖生理特点，为 实验所要观察的器官或组织等提供了很多 便利条件。 狗的甲状旁腺位于两个甲状腺端部的表 面，位置比较固定，而兔的甲状旁腺分布 得比较散，位置不固定，因此，做甲状旁 腺摘除试验选狗而不用兔，而做甲状腺摘 除试验则选兔更合适。狗是红绿色盲，不 能以红绿色信号作为条件刺激来进行条件 反射试验。 家兔颈部交感神经、迷走神经和减压神 经是分别存在、独立行走的，而人、马、 牛、猪、

9、狗、猫这些神经不单独行走，混 合行走于迷走交感于或迷走神经之中。 胸腔结构与其他动物不同，当开胸和打 开心包胸膜，暴露心腔进行实验操作时， 只要不弄破纵隔膜，动物不需要人工呼吸 ，给实验操作带来很多方便，很适合于做 开胸和心脏试验。 体温变化十分灵敏，最易产生发热反应 且反应典型、恒定，而小鼠、大鼠的体温 调节不稳定，所以，我们选择家兔做发热 和检查致热原的实验研究。 小鼠体型小，性情温顺，易于饲养管理 、操作和观察。对外来刺激、多种毒素和 病原体均很敏感，所以，各种药物的毒性 试验，微生物、寄生虫的研究，半数致死 量的测定都选用小鼠。 大鼠无胆囊，不能选做胆囊功能的研究 ，而适合做胆管插管收

10、集胆汁，进行消化 功能研究。 中国地鼠易产生真性糖尿病。血糖可比 正常高出28倍，胰岛退化适合于糖尿病 的研究。豚鼠体内缺乏合成维生素C的酶 ，因而，对维生素C的缺乏很敏感，适合 于维生素C的实验研究。豚鼠易于致敏， 适于做过敏性研究。 鸽子、家犬、猴和猫呕吐反应敏感，适 合做呕吐试验；家兔、豚鼠等草食动物呕 吐反应不敏感，小鼠和大鼠无呕吐反应， 就不宜选用。 兔和猫属典型的刺激性排卵动物，只有 经过交配刺激，才能排卵。因此，兔和猫 是避孕药研究的常用动物。 三、根据实验动物不同品种、品系的特 点选择动物 不同种系实验动物对同一因素的反应有 其共同的一面，但有的也会出现特殊反应 。如何充分利用

11、这些特殊反应，选用对实 验因素最敏感的动物，对实验研究也十分 有价值。如在猪瘟细胞苗的效力检验中， 白兔比灰兔敏感，而长毛兔的反应最敏感 ，发热反应最典型。用仙居鸡作安全检验 合格的鸡新城疫I系苗，注射纯种肉鸡、蛋 鸡时并不安全，不仅反应重，而且有死亡 。 不同药物或化合物，在不同种系动物上引 起的反应是有很大差异的。如雌激素能终止 大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能终止人的妊 娠；吗啡对家犬、兔、猴和人的主要作用是 中枢抑制，而在小鼠和猫则是中枢兴奋；家 兔对阿托品极不敏感；苯胺及其衍生物对犬 、猫、豚鼠和人产生相似的变性血红蛋白等 病理变化，在兔则不易发生，在大、小鼠等 啮齿类则完全不发生等。这

12、些在选择实验动 物时必须加以注意。 四、根据对实验质量的要求选择标准化 的实验动物 现代生命科学研究要求动物实验结果精 确可靠，重复性好并具有可比性，即不同 的人在不同的时间、不同的空间，做相同 的动物实验，能得到完全一样的实验结果 。这就要求我们要选用标准化的实验动物 ，在标准的条件下进行实验。 近交系动物由于遗传纯合度高，个体差 异小，特征稳定，对实验反应一致性好， 实验结果精确可靠。而且，不同品系具有 各自独特的特性，适合不同课题的研究需 要。以群体为对象的研究课题，如人类遗 传研究、药物筛选和毒性试验中，要选择 与人群基因型及表现型相似的动物类别。 封闭群动物则更为合适。许多基因突变系

13、 动物具有与人类相似的疾病模型特征，如 自然发生高血压大鼠，青少年型糖尿病大 鼠，裸豚鼠，肌肉萎缩症小鼠等，是研究 人类疾病很好的工具。 转基因小鼠、可调控基因表达的小鼠、 基因敲除小鼠、基因定点整合小鼠、特定 组织或器官基因敲除小鼠等遗传工程小鼠 是遗传精密度更高的实验动物。随着2l世 纪生命科学的发展，这些遗传工程小鼠将 会逐渐取代常规实验动物，成为21世纪生 物医药研究的首选动物。 微生物等级动物的选择：一般而言，普通 动物用于研究所获得的实验结果的反应性差 ，故主要用于生物医学示教或为某项研究进 行探索方法的预试验。清洁动物是目前国内 科研工作主要要求的标准实验动物，适用于 大多数科研

14、实验。无特定病原体动物是理想 的健康动物，用它来研究，可排除疾病或病 原的干扰，适用于所有科研实验、生物制品 生产及检定，是国际公认的标准实验动物。 涉及具有国际交流意义的重大课题，最好选 用无特定病原体动物。 在精确试验中，鉴于动物体内外的寄生 虫与微生物会干扰试验的结果，最好选择 无菌动物或悉生动物，至少也应使用SPF 级动物。此外，还应考虑所选用的动物类 别或级别要与实验条件、实验技术、方法 及试剂等相匹配。既要避免用高精密度仪 器、先进的技术方法、高纯度的试剂与低 品质、非标准化、反应性能低的动物相匹 配，又要防止用低性能的测试方法、非标 准化的实验设施与高级别、高反应性能 的 动物相

15、匹配，造成不必要的资源浪费。 五、符合实验动物选择的一般原则 1. 年龄与体重 年龄是一个重要的生物量，动物的解剖 生理特征和对实验的反应性随年龄的不同 而有明显变化。一般而言，幼龄动物较成 年动物敏感，而老龄动物的代谢、各系统 功能较为低下，反应不灵敏。因此，一般 动物实验应选用成年动物。但不同实验对 年龄要求不尽相同，需根据课题的内容而 定。一些慢性实验因周期较长，可选择幼 龄动物。有些特殊实验如老年病学的研究 ，则考虑用老龄动物。 由于不同种类实验动物的生活周期差别 很大，动物实验时还要注意“天文学时间” 和“生物学时间”的区别。对不同动物而言 ，经过相同的天文学时间在生物学上却有 不同

16、的意义。例如，用犬做试验经过一年 观察期和用大鼠做实验经过相同的观察期 ，其生物学意义是完全不同的。同样，用 犬做试验从1岁到2岁的一年观察期和从12 岁到13岁的一年观察期，其生物学意义也 不同。考虑生物学时间，特别是在与老化 有关的实验研究中很有意义。 不同种属实验动物的寿命与人类具有 很大差异。在发育上，有的以日、月计 龄，有的以年计龄。所以，选择动物时 应注意到各种实验动物之间、实验动物 与人类之间的年龄对应，以便进行分析 比较。 动物年龄对应/年 狗12345678910 11 12 13 14 15 16 人15 24 28 34 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 实验动物年龄与体重一般呈正相关，可 按体重推算年龄。例如KM小鼠6周龄时雄 性约为32g，雌性28g；Wistar大鼠雄性约为 180g，雌性160g。但体重大小常受每窝哺 育仔数、饲养密度、营养、温度等环境条 件所限，有时不一定准确，提供部门应有 动物出生日期的记录以备查考。一般来说 ，选择的实验动物年龄、体重应尽可能一 致，相差不得超过10。若相