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1、1 1 章实验动物的选择和应用章实验动物的选择和应用 节实验动物的选择原则 节实验动物在药理学研究中应用 节实验动物在药物安全性评价中的应用 节实验动物在免疫学研究中的应用 节实验动物在实验肿瘤学研究中的应用 节实验动物在遗传学研究中的应用 节实验动物在病毒学研究中的应用 2 第一节第一节 实验动物的选择原则实验动物的选择原则 一 根据与人相似性的原则选择动物 1 选用在整体上与人在结构 功能 及进化程度相似的实验 动物 灵长类病原微生物的感染谱 猕猴的生殖生理 生物药品的长期毒性试验 2 选用在局部与人的系统 器官结构 功能相似的实验动物 犬 猫的血液循环 神经系统 猪的皮肤结构 心血管系统
2、 蛙的反射弧实验 3 巴马小型猪皮肤和人皮肤的比较 A 巴马小型猪 B 人 4 动物种 类 与 人 相 似 性 强中弱 无合计 猴1215431 犬5121431 大鼠1131731 猴 犬 大鼠与人在药物代谢方面的相似性猴 犬 大鼠与人在药物代谢方面的相似性 5 3 选用群体分布与人相似的实验动物 以群体为对象的研究课题 要选择群体基因型 表现型分 布与人相似的实验动物 如作药物筛选和毒性试验时 除了 应考虑人类与实验动物群体在代谢类型上的差异外 通常以 封闭群模拟自然群体基因型 因为封闭群动物既保持其个体 基因的杂合状态 又保持其群体基因频率的稳定性 近交系动物由于其基因高度纯合 表型一致
3、 因而对试验 刺激也一致 但是对于同一种实验刺激 不同近交系由于其 遗传组成不同 因而对实验刺激的敏感性也不同 有的品系 高 有的品系低 它不能反映人作为基因杂合状态下对实验 刺激的反应 因而一般药物筛选和毒性试验不选用近交系 6 封闭群的实验数据 因为群体内个体差异 表现为标准差大 但它 反映了种属对刺激的反应 近交系的实验数据 因为群体内个体差异极小 表现为标准差小 但同一刺激对不同近交系反应不同 有的高 有的低 它仅反映某个基因型对刺激的反应 封闭群与近交系实验结果的比较示意图 封闭群近交系A 近交系B 正常组 实验组 7 4 选用与人类疾病特点相似的实验动物 同一种病因 病原对不同动物
4、 包括人 的致 病作用各不相同 有的差异很大 而有的却非常相 似 要寻找与人类有关疾病相似或接近的自发或诱 发性疾病动物模型 选择合适的疾病动物模型进行 实验研究 中国地鼠易产生自发性糖尿病 自发性高血压大鼠 SHR 选用遗传工程动物疾病动物模型的注意点 由于人类的许多疾病是多基因遗传 而目前基因 修饰技术仅是增加或敲除1个基因 其表型只是部 分模拟和类似于人某些疾病的临床表现和病理改 变 另外 一个基因产物在体内不同器官的表达 会产生不同的生物学效应 增加或敲除1个基因除 了产生我们预期的特定疾病的部分临床表现外 还可能产生其它方面的病理改变 这从遗传角度 阐明和解释某些疾病的发病机理上有一
5、定的局限 性 8 9 二 根据解剖和生理学特点选用实验动物 1 选用解剖特点符合实验目的和要求的动物 兔的胸腔结构 兔的减压神经 犬和兔的甲状旁腺 大鼠 仓鼠无胆囊 2 选用生理特点符合实验目的和要求的动物 犬的红绿色盲 兔对致热原十分敏感 犬和猫对呕吐反应敏感 豚鼠易于致敏 致敏比较 豚鼠 兔 犬 小鼠 猫 青蛙 豚鼠对维生素C缺乏敏感 家兔对射线十分敏感 10 3 选用体型和脏器大小符合实验目的和要求的动物 动物体型大小决定了脏器的大小 体型小的动物所能获得的 血液样品量和脏器量也少 在实验设计时应充分考虑到实验 中或实验结束动物处死时所获得的样品数量能否充分满足试 验的需要 很多实验之所
6、以选择大鼠而不是小鼠 除有一些 要求外 还有一个重要原因是大鼠提供的血液量和脏器标本 量能满足一般试验的需要 如在药物代谢动力学研究过程中 要求在给药后不同时间点取血 取血次数多达十几次 如 果每次微量采血0 1ml 大鼠也难承受 如果每次需血量2 5ml 必须要用犬进行实验 为临床操作打基础 应选用与临床操作较接近的动物 如模 拟人类心脏移植手术操作的动物实验 因为猪的心脏形态大 小与人很接近 常选择猪进行实验 做胎儿围产期实验 用 孕羊较好 因羊一胎产仔1 2只 且大小体重与人类相似 11 4 选用对某些药物有特殊反应的动物 吗啡 犬 兔 猴 大鼠和人应用吗啡后产生中枢抑制 而小鼠和猫则是
7、兴奋作用 降血脂药安妥明 可使家犬下肢瘫痪 而对猴及其它动 物不能引起这样的副作用 苯可引起兔白细胞减少及造血器官发育不全 而对犬却 引起白细胞增多及脾脏和淋巴结增生 苯胺及其衍生物对犬 猫和豚鼠能引起与人相似的病理 变化 产生变性血红蛋白 但对兔则不易产生变性血红 蛋白 在鼠则完全不产生 性激素可使犬易发生化脓性子宫内膜炎而死于败血症 12 三 根据标准化的原则选用实验动物 野生动物 不易获得年龄 体重一致的一批动物 遗传背景不清 健康状况有差异 机体反应性不一致 标准化实验动物 具有明确的遗传背景 排除细菌 病毒 寄生虫和潜在疾病的影响 排除环境因素的影响 减少实验误差 提高结果的科学性和
8、准确性 能得到国际上的承认 13 四 选用的动物品系应符合实验要求 不同品系代表实验动物的不同遗传基因型 因而具有 不同的生物学特性 对同一刺激的反应差异很大 在选 择时必须注意 内源性激素 A系小鼠的促性腺激素含量比DBA小鼠低1 5 倍 外源性激素 C57BL小鼠对肾上腺皮质激素的敏感性比 DBA及BALB c小鼠高12倍 酶活性 A系小鼠肝脏的 葡萄糖酸活性只有C3H小鼠的 十几分之一 用激素超排卵 C57BL 6j属高排卵品系 而BALB c属低 排卵品系 14 物理因素 35日龄DBA 2小鼠对音响刺激非常敏感 闻电 铃声后可出现特殊的发作性痉挛 甚至死亡 而C57BL小 鼠却根本不
9、会出现这种反应 化学试剂 对相同浓度的氯仿 DBA 2雄性小鼠死亡率为 75 DBA 1为51 C3H为32 BALB c为10 病毒感染 DBA 2及C3H小鼠对同一病毒 Newcastle病毒 的反应和DBA 1小鼠完全不同 前者引起肺炎而后者引 起脑炎 自发性肿瘤 C57BL 6J BALB c等为低发乳腺癌品系 而 C3H乳腺癌发病率高达97 C3H雌鼠乳腺癌自发率达90 AKR小鼠白血病自发率达65 15 实验动物种类最长寿命 年 平均寿命 年 猩猩3720 狒狒2415 猴3010 犬2010 猫3012 家兔158 豚鼠75 大鼠53 小鼠32 猪2716 山羊189 五 选用的
10、动物年龄和体重应符合实验要求选择五 选用的动物年龄和体重应符合实验要求选择 常用实验动物的寿命 16 与人性成熟期相对应的动物年龄与人性成熟期相对应的动物年龄 17 ICR小鼠SD大鼠 生长曲线的应用价值 1 根据年龄判断体重 或根据体重判断年龄 2 根据生长曲线 选择购买适合实验需要的动物 3 根据生长曲线 判断实验刺激对动物生长发育的影响 性成熟前后生长发育最快 而体成熟后生长发育趋缓 因此用性成熟 前后动物做实验 如实验因素对动物生长发育有影响 就能很快反映 出来 18 应根据实验目的来选择适龄动物 一般实验采用性成熟前后生长发育期的成年动物 成年实验动物体重一般为 小鼠 18 22g
11、大鼠 180 220g 豚鼠 350 650g 兔 2 2 5kg 猫 1 5 2 5kg 犬 6 10kg 长期试验选用幼龄动物 小鼠 15 18g 大鼠 80 100g 豚鼠 150 200g 兔 1 5 1 8kg 猫 1 0 1 5kg 犬 6 8kg 老龄动物除了用作老年医学研究外 其他学科很少 应用 19 注意事项 根据年龄判断体重或根据体重判断年龄要注意品 种品系的不同 同批动物的年龄 体重尽可能一致 相差不应超 过10 在选择动物时 必须了解所选动物的寿命 怀孕 期 哺乳期等一些指标 这些指标对保证研究工 作的顺利进行及试验结果的分析是非常有用的 20 六 选用的动物性别应符合
12、实验要求六 选用的动物性别应符合实验要求 动 物敏感性比较药 物 小鼠雄 雌乙醇 氨基比林 氨基喋啶 氯仿 麦角固醇 烟碱 大鼠雄 雌肾上腺素 麦角 野白合碱 哇巴 因 雄 雌巴比妥类 印防已毒素 乙基硫氨 酸 固醇类激素 兔雄 雌苯芘比 猫雄雌地高辛 在实验研究中如无特殊要求 一般宜选用雌雄各半 以避 免由性别差异造成的误差 21 七 选用的动物生理状态应符合实验要求 动物的特殊生理状态如怀孕 哺乳等对实验结果影响很 大 如非专门研究妊娠 哺乳等实验 应去除特殊生理 状态的动物 以减少结果的个体差异 健康动物对刺激的耐受性较患病动物高 外购的实验动物 应适应性饲养 观察检疫3 7天 证实 其
13、身体健康后才开始实验 饥饿 衰竭 寒冷 炎热情况下 动物实验结果不稳定 应加强饲养管理 控制环境条件 22 八 动物的易获得性及动物成本 饲养成本的综合考虑 根据科研经费的预算 在宏观上估计不会影响实验结果 的前提下 选择最易获得 最经济 最易饲养管理的实 验动物进行实验研究 开题前应做好调查 以免在准备实施计划时 才发现无 法获得所需实验动物 而十分尴尬 动物的体型大小 从动物身上获取的实验材料要满足试 验的要求 23 值得注意的是 在实验设计中 如何科学 地选择实验动物应从多方面考虑 在结合 上述选择原则和实际科研经费预算基础上 还应结合课题组实验室硬件和软件等条 件综合考虑 权衡利弊 充
14、分预计选择的 实验动物对实验结果的影响 24 第二节第二节 实验动物在药理学研究中的应用实验动物在药理学研究中的应用 药理学包括药效学 一般药理学和药物代谢动力学等 除 了小部分药效学研究可用体外或离体动物实验外 一般药 效学和药物代谢动力学研究离不开整体动物实验研究 大部分药效学研究要使用动物模型 选择何种动物 应参考上述的实验动物选择原则和实验的 具体要求进行 如对动物进行长时间多次采样 则用小动 物是不合适的 为了观察不同种属动物对药物的反应性 最好同时选用两 种以上动物 25 一 神经系统的药物研究 作用于神经系统的药物研究一般使用健康成年 的小鼠和大鼠 除非特定需要 一般不选用幼 鼠
15、或老年鼠 1 镇痛药研究 小鼠 大鼠 兔 2 解热药研究 兔 3 神经功能药研究 猫 26 二 心血管系统的药物研究 1 抗心肌缺血和心率失常药物研究 犬 猫 兔 豚鼠 2 降压药物研究 犬 猫 大鼠 3 治疗心功能不全药物研究 犬 猫 豚鼠 4 降血脂药物研究 大鼠 兔 5 抗动脉粥样硬化药物研究 兔 鹌鹑 6 调心功能药物研究 青蛙 蟾蜍 27 三 呼吸系统的药物研究 1 镇咳药物研究 豚鼠 犬 猫 2 支气管扩张药物研究 豚鼠 3 祛痰药研究 雄性小鼠 兔或猫 四 消化系统的药物研究 1 胃肠解痉药物研究 大鼠 豚鼠 兔 犬 2 催吐或止吐药物研究 猫 犬 鸽等 28 五 泌尿系统的药物
16、研究 六 内分泌系统的药物研究 七 血液系统的药物研究 八 精神药物研究 九 计划生育药物研究 29 药物安全性评价是新药在上市前所必须做的一项研究 用以 了解药物对各系统 器官脏器的毒性作用 单次给药毒性试验 多次给药毒性试验 安全性药理试验 遗传毒性试验 生殖毒性试验 免疫原性试验 致癌试验 毒代动力学试验 第三节第三节 实验动物在药物安全性评价中的应用实验动物在药物安全性评价中的应用 30 一 急性毒性试验 急性毒性试验是通过单次或短时间内多次给药 了解动 物所产生的毒性反应及其严重程度 为临床安全用药及监 测提供参考 急性毒性试验一般用啮齿类小鼠 一般选用昆明种 ICR或NIH等封闭群 雌雄各半 体重18 22g 约4 5周龄 同批动物体重相差不超过4g 分为4 6个剂量组 各 剂量组组距以0 65 0 85为宜 申报一类新药至少必须用两种动物 除了啮齿类动物外 非啮齿类最好用比格犬 犬用成年犬 体重8 10kg 31 二 长期毒性试验 长期毒性试验是通过连续反复多次给药 观察动物出现的毒性反应 剂量与毒性的关系 主要靶器官是什么 毒性反应的性质和程度以及 毒性反应是否可逆等
