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1、第三章 动物实验基本操作技能第一节 实验动物的种类实验动物（experimental animal）指通过科学方法培育、繁殖和饲养而成并供医学、生物学实验使用的动物。通过遗传学与微生物学的控制，培育出来的个体具有较好的遗传均一性以及对外来刺激的敏感性和实验重复性，这些动物属于高质量的实验动物。常用实验动物的种类及其特点如下：一、青蛙与蟾蜍两者均属于两栖纲，无尾目。是教学实验中常用的小动物。青蛙和蟾蜍的心脏具有明显的自律性，即使在离体情况下仍能保持较长时间的、有节奏地搏动，可用于机能学的实验；其坐骨神经-腓肠肌标本常用于观察各种刺激或药物对外周神经、横纹肌或神经-肌接头的作用；蛙舌与肠系膜能作为
2、观察炎症反应和微循环变化的标本；蛙的腹直肌可用于鉴定胆碱能神经药物的作用。此外，还能用于水肿和肾功能不全实验。二、小白鼠属于哺乳纲，啮齿目，鼠科。是医学、生物学实验中用途最广泛和最常用的动物。因其生长快，饲养消耗少，繁殖周期短，产仔多，温顺易捉，能复制出多种人类疾病的模型，适用于需大量动物的实验。如半数致死量或半数有效量的测定、药物的筛选、药物效价比较等。也适用于避孕药、抗肿瘤药、中枢神经系统、缺氧等方面的研究。三、大白鼠同属于哺乳纲，啮齿目，鼠科。牙齿锋利，性情较凶，当受惊、被挑逗或较强的刺激时容易发怒咬人。雄性大白鼠之间常发生殴斗和咬伤。大白鼠也具有小白鼠的其他优点。因为可复制出多种的病理
3、过程和疾病模型，对创伤的耐受性较强以及个体较小白鼠大，所以用途广泛。一些在小白鼠身上不便进行的实验可选用大白鼠进行研究，如水肿、炎症、休克、胃酸分泌、胃排空、高血压、心功能不全、脏器的缺血-再灌注损伤、黄疸、肾功能不全等。大白鼠的踝关节还用于观察药物抗炎作用等实验。四、豚鼠又名天竺鼠、荷兰猪。哺乳纲，啮齿目，豚鼠科。性情温顺。对组胺敏感并易于致敏，故常选用于复制变态反应性疾病的动物模型和研究抗过敏药如平喘药和抗组胺药的实验。豚鼠对结核菌敏感，故也常用于抗结核病药的治疗研究。此外，还用于钾代谢障碍、酸碱平衡紊乱的实验研究，豚鼠的心房和乳头肌可用于心肌电生理等实验。五、家兔属哺乳纲，啮齿目，兔科。
4、品种多，常用的有青紫蓝兔、中国本地兔(白家兔)、新西兰白兔和大耳白兔。青紫蓝兔体质强壮，适应性强，易于饲养，生长较快。中国本地兔(白家兔)抵抗力较青紫蓝兔差。新西兰白兔是引进的大型优良品种，成熟兔体重在45.5kg。大耳白兔耳朵较长较大、血管清晰、皮肤白色，但抵抗力较差。家兔性情温顺，个体较大，便于静脉注射、灌胃和取血。是机能学教学实验中最常用的动物。可用于影响呼吸、血压、尿生成和中枢神经系统功能的因素以及药物的实验研究；还可用于水肿、炎症、钾代谢障碍、酸碱平衡紊乱、缺氧、DIC、休克、心力衰竭等研究。由于兔体温变化较敏感，也常用于体温实验及致热原检测、发热的实验研究。六、猫与家兔相比，猫的血
5、压比较稳定，对手术创伤的耐受性较好，故常用于观察血压的实验。此外，猫也用于心血管药、镇咳药和中枢神经系统的药物的实验研究。七、狗哺乳纲，食肉目，犬科。对外环境适应力强。嗅觉灵敏，血液、循环、消化和神经系统均很发达，与人类较接近。狗易于驯养，经过训练能很好地配合实验；适用于多种急、慢性实验，是最常用的大动物。狗作为实验动物常用于胃肠蠕动及消化液的分泌、条件反射、高血压模型的制作及治疗、慢性毒理等慢性实验。此外，还可用于血压和呼吸的测量、酸碱平衡紊乱、DIC、休克以及实验动物外科等实验。由于狗的价格较昂贵，在教学实验中不如一些中小动物常用。第二节 实验动物的品系关于实验动物品系的分类，尚待统一明确
6、；目前的分类命名有以下几种。一、按遗传学特征分类1近交系指通过连续20代或以上全兄弟姊妹或亲子(子女与年青的父母)进行交配后进行培育而成的品系。近交系能消除动物种群的杂合性，因为经过20代或以上近交培育后，动物个体之间有98%的遗传位点是纯合的，个体间遗传差异很少。据此，近交系动物也称为“纯种”。近交系动物的生育能力和生活能力都降低甚至衰退，对外界环境因素的变化也比较敏感，从而增加饲养和繁殖的难度。 由于近交系动物遗传纯合性高、个体间遗传性状差异小、特征稳定等优点，在医学和生物学研究的用途广泛，如组织的移植以及肿瘤的研究等。某些近交系动物能自发或容易诱发某些疾病或肿瘤，成为相关方面研究的动物模
7、型。2. 突变品系突变品系是在近交系动物的繁殖、培育过程中，由于下列原因而建立的动物品系：单个基因的突变、人为地将某个基因导入、采用特定的交配方式使个别位点的基因处于杂合状态。其中，某个位点上发生突变而培育出来的近交系亚系称为突变同源近交系；通过基因导入方法把一个特定基因植入近交系的基因组内培育出来的品系称为同源近交系；采用特定交配方式保持个别位点的基因处于杂合状态，这种方法培育出来的品系称为分离近交系。同一突变品系的个体间遗传特性极相似，表现出相同的遗传缺陷或病态，如侏儒、无毛等。目前已培育出多种的自然具有某些疾病的突变品系，例如肿瘤鼠、白血病鼠、贫血鼠、糖尿病鼠、高血压鼠和裸鼠(无胸腺、无
8、毛)等。这些品系的动物大量应用于相应疾病的发病机制和防治研究，具有重大的价值。3. 杂交一代杂交一代又称为系统杂交性动物，指由两个近交系动物杂交生育的第一代后代。其遗传性状均等地决定于亲本品系，每个位点上的等位基因分别来自父系和母系。假如亲本品系间基因相同，杂交一代这个位点成为纯合基因，否则便是杂合基因。杂交一代会携带许多杂合基因，但是其个体间在遗传上是一致的。杂交一代能保持近交系动物的特点和杂交优势。近交系动物的适用范围同样适用于杂交一代，且有同样的实验效果。由于杂交一代具有杂合的遗传组成，同时能接受2个亲本品系的细胞、组织、器官以及肿瘤的移植，适用于免疫学等方面的研究。4封闭群又称远交群。
9、是一个长时期与外界隔离，雌雄个体之间能够随机交配的动物群。1973年日本实验动物研究会规定：5年以上不从外部引种,只在一定的群体中进行繁殖，为经常提供实验动物而进行生产的群体叫做封闭群。封闭群动物具有杂合特性并避免了近交，避免了出现近交衰退现象，可以大量繁殖生产。目前已培育出的封闭群动物有：昆明种小鼠、LACA小鼠、Wistar大鼠、NIH小鼠、 青紫兰兔、新西兰兔等。中国昆明种小鼠，是目前使用最多的实验动物。封闭群个体间存在杂合性，故反应性具有差异；个体间的重复性和一致性不如近交系动物好。根据这些特点，封闭群动物一般适用于药物筛选、毒理实验和教学实验使用。 5. 非纯系即一般任意交配繁殖的杂
10、种动物。杂种动物具有旺盛的生命力，适应性强，繁殖率高，生长快，易于饲养管理。个体差异大，反应性不一致，实验结果的重复性差；包含有最敏感的与最不敏感的两种极端的个体，适用于筛选性实验。杂种动物较经济，在教学实验中最常用。 6转基因动物（transgenic animal） 是指以实验方法导入外源DNA（包括同一物种DNA），在基因组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物。1981年，人类第一次成功地将外源基因导入动物胚胎，创立了转基因动物技术。次年获得转基因小鼠。此后相继成功地培育了转基因兔、绵羊、猪、鱼、昆虫、牛、鸡、山羊、大鼠等转基因动物。根据不同的目的，转基因动物可以简单地划分为四种类型：疾病
11、型转基因动物；利用转基因动物制药；动物改良型；基础生物学研究。二、按微生物学特征分类 根据对于微生物的控制狀況，一般分為四个等級：第一級是无菌动物、第二級为特定病原体动物、第三級即为无特定病原体动物、第四級为一般动物。1.无菌动物无菌动物是指体表、体内各系统任何部位都检不出微生物、寄生虫的实验动物。这种动物是在无菌条件下剖腹产出，在无菌的、恒温、恒湿的条件下饲养，食品饮料等全部无菌，成本极为昂贵。 2.特定病原体动物是指附有特定而明确的微生物和寄生虫的动物，由前述无菌动物与原有的此种特定病原动物同居，或將特定菌种人为地给予无菌动物身上，生產成本亦甚昂貴。3. 无特定病原体动物(Specific
12、 pathogen free animal, SPF动物)是指实验动物沒有附存特定微生物或寄生虫的动物。SPF动物饲养於隔离系統中，允許常态微生物自然定着，动物带有已知的非病原微生物。以上三种动物统称为悉生动物。因其繁殖饲养条件复杂，价格昂贵，故不适用于教学。但对某些医学和生物研究具有重要意义。4. 带菌动物这类动物可能带有多种微生物和寄生虫，甚至是致病的病原体。这类动物直接饲养于开放的环境中，其培育和饲养的成本低，常用于教学实验。第三节 实验动物的选择 在医学研究中实验动物常作为人的替身，接受各种实验。选择实验动物的原则如下。一、 3R原则 3R是指Reduction（减少）、Replace
13、ment（替代）和Refine-ment（优化）。它们分别指减少试验用的动物和实验的次数；尽可能用替代物代替实验动物，如用细胞组织培养方法等；对待实验动物和动物实验工作应做到尽善尽美。二、 从病原体的标准去选择实验动物 科研实验要选用三级或以上的实验动物。这些动物已经排除了人兽共患疾病，排除了实验动物本身的传染病以及影响实验研究的相应病原体；这样能使实验研究在没有或很少有外源性干扰的情况下进行，保障实验的顺利进行和获得可靠的数据。三、 从遗传学选择实验动物 科研实验应参照实验的要求分别选择使用近交系、突变系、封闭群、杂交系及转基因动物。如选择近交系动物，应参照其遗传基因表达的表型。要求能在它们
14、的行为、生理生化、寿命、疾病、解剖、药物反应、免疫、对病原体的感受性和生殖等方面表现出来。如A系与BALB/c两个品系的小鼠在存活期、自发肿瘤、药物反应和生殖上都有明显的差异。转基因动物可根据其具体用途而选择。例如，用转基因技术等方法去掉猪的合成G抗原的半乳糖苷转移酶基因可能克服器官移植排斥反应。以上3项原则对于医学科研实验尤为重要。四、从效果上来选择实验动物 实验效果与选用的动物种属、品系有密切关系。因此，应先决定使用哪种类型动物；其次，选择动物的品系类型，如是用近交系还是封闭群；最后，具体选择实验动物的品系。 1种属的选择 动物的种系不同，实验效果也不相同。兔、鸡、鸽、猪、狗、猴等动物饲以
15、高胆固醇饮食，都可以诱发动物的高脂血症或动脉粥样硬化，但发病情况各不相同。家兔主要表现为主动脉粥样硬化；而猴、猪除有主动脉粥样硬化外，心冠状动脉前降支也形成明显的斑块，可引起大片的心肌梗塞，情况与人较相似。尽管灵长类动物取得的实验结果最有说服力；然而医学实验往往先考虑容易获得且便宜的小型动物，如小鼠、大鼠、豚鼠、家兔等。必要时再过渡至狗、猴等大型动物。不同的动物可用于目的不同的实验。例如，豚鼠易于致敏而成为过敏或变态反应研究的首选动物；家兔体温变化灵敏而常用于发热及其相关实验研究；大白鼠、家兔、狗常用于高血压的研究；小白鼠和大白鼠常作为肿瘤研究的首选动物；家兔主动脉弓压力感受器的传入神经在颈部自成一束的减压神经，成为研究减压反射的首选动物；雄蛙常用作妊娠试验观察激素对排精的影响。2品系的选择 对同一致病刺激物，即使同一种系的不同品系动物，反应也不同。例如，津白II号小鼠容易致癌；津白I号小鼠就不易致癌。五、个体的选择同一品系的动物，对相同的刺激因素的反应会存在着个体差异，其原因与性别、年龄、生理状态和健康情况等有关。1. 性别不同性别对同一致病因素的反应可不同。与雌性大鼠相比，采用雄性大鼠进行心脏缺血再灌注实验容易成功。即使对性别无特殊需要，实验设计的各组动物仍宜选用雌雄各半。若性别对实验结果没有影响，亦可雌雄不拘。2. 年龄一般而言，年幼动物较成年动物敏感。动物年龄可
