《实验动物微生物和遗传-等级》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验动物微生物和遗传-等级（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验动物微生物、寄生虫学和遗传学概念及其质量监测(讲义大纲)前言我国实验动物科学经过多年发展, 已经开始进入并达到国际标准, 其中最重要的标志之一是实验动物的标准化的实现。 标准化实验动物是指有清楚的微生物、寄生虫学背景(即体内病原微生物，寄生虫的携带状况)和遗传学背景(即品系和品种) 的实验动物。因而了解实验动物微生物、寄生虫学和遗传学概念及其监测，对一切生命科学相关领域研究是非常必要的。第一节 实验动物微生物、寄生虫学及其质量监测一、 实验动物微生物、寄生虫学概念实验动物微生物、寄生虫学是针对实验动物本身特有的微生物，寄生虫研究而发展形成的一门学科, 并且拓宽丰富了兽医及医学微生物，寄生虫
2、学的研究范围，在了解实验动物微生物、寄生虫性疾病, 对实验动物的危害, 对人可能造成的损害以及在实验动物等级划分方面都有重要意义。主要内容包括：1. 实验动物细菌学和真菌学 可引起实验动物细菌性疾病的细菌已有 30 个属的 68 种细菌，其中危害较大的有 20 余种。2. 实验动物病毒学迄今为止，各种实验动物病毒涉及到脊椎动物病毒的所有科、属、种。有些直接威胁到人的健康和生命。3. 实验动物寄生虫学实验动物寄生虫种类繁多，已报道的有六、七十种。以上三个方面由于涉及内容非常丰富，已发展成相对自成体系的学科， 有些细菌、病毒和寄生虫的研究非常重要，不仅对实验动物至关重要，而且对人医学相关的领域研究
3、提供了重要参考资料和模型价值。二、实验动物微生物、寄生虫学质量的影响1威胁人的健康和生命：实验动物如果携带人兽共患病病原，如淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒，流行性出血热病毒，猴 B 病毒，利什曼原虫等，可直接传染给人，威胁人的健康和生命。2威胁实验动物的健康，造成直接经济损失：一些烈性传染病，如鼠痘，兔病毒性出血热感染可使整个动物群覆灭。3干扰实验结果，导致实验终止：很多感染病原可影响实验结果。三、 实验动物微生物、寄生虫学等级标准根据病原微生物、寄生虫对实验动物致病性和危害性的不同，以及是否存在于动物体内, 将实验动物分成四级：1. 普通级实验动物(Conventional animal，CV)
4、 体内必须排除人兽共患病和烈性动物性传染病病原微生物及寄生虫。例如，小鼠应排除沙门氏菌，皮肤真菌，淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒，流行性出血热病毒，弓形体及体外寄生虫。这类动物只适用于教学示范，不可用于科研性实验。2. 清洁级实验动物(Clean animal, CL) 必须在普通级实验动物的基础上再排除实验动物特有的对动物危害大和对科学研究干扰大的病原微生物及寄生虫。例如，小鼠应排除 8 种病原菌，5 种病毒，7 种寄生虫。这类动物在我国作为标准实验动物，可用于科研性实验。3. SPF 实验动物 (Special pathogen free animal，SPF) 必须在清洁级实验动物的基础上再
5、排除特殊病原微生物, 通常指广泛存在于自然界, 对实验动物致病力较低的条件致病微生物及寄生虫（潜在感染或条件致病）或严重干扰实验结果的病原微生物及寄生虫。例如，小鼠应排除 13 种病原菌，11 种病毒，10 种寄生虫。这类动物是最理想的实验动物，也是国际标准级实验动物，广泛用于科研性实验研究。需要说明的是，所谓 SPF 动物，含义并不十分统一。对 SPF 动物要求不同，质量标准也不一样。4. 无菌实验动物(Germ free animal，GF) 体内不存在任何可检测到的微生物及寄生虫。应该强调的是无菌动物必须是生来就是无菌的动物，而不是无菌状态的动物。本级动物包括息生动物(Gnotobiot
6、ic animal)，也称为已知菌动物(Animal with known bacterial flora)。这类动物一般用于特殊科研性实验。以上四个等级动物的微生物及寄生虫学质量标准检查项目已制定成国家标准。四、 实验动物微生物、寄生虫学质量监测对于一定的动物群体, 预先确定作为检查对象的微生物种类, 定期检查以确认其微生物状态, 这一过程被称为实验动物微生物、寄生虫学监测。1目的及重要性 1）确保实验动物种群的质量；2）及时发现和控制病原微生物及寄生虫；3）发现新疾病；4）研究疾病过程；5）确保人员不被感染；6）确保药品、生物制品的质量。7）确认动物的等级。2内容 按不同动物等级的微生物、
7、寄生虫要求内容进行监测。3方法 常见病原学和血清学方法，分子生物学方法。4送检要求5结果报告6实验动物出现问题的对应第二节 实验动物遗传学概念及其质量监测一、 实验动物遗传学概念 其概念与其它动物相同。本节以实验动物小鼠为例，重点介绍实验动物的遗传育种，品系维持和遗传质量监测。二、 实验动物育种的概念 通过选择，杂交，近交和诱变等方法，改变生物群体的遗传组成，使生物具有人类所需要的特征。在育种过程中，动物的遗传组成将经历重新组合，纯化和稳定的变化过程。就实验动物而言，经过育种之后而产生的一群具有稳定的遗传组成和特征的动物被称为品系。实验动物不同品系的成功培育，为一些生命科学特定的研究提供了可能
8、。所以，实验动物不同品系的育种，应重点注意以下方面：1有研究价值的遗传特征 目标是明确的遗传组成和特征。2有足够的时间过程 遗传稳定需要多代繁殖。3及时隔离并实验室化 育种培育的过程要防止外界遗传侵入污染和野生化。4育种培育过程的选择 选择带有所需遗传特征的个体进行交配繁殖，淘汰不明个体。5动物的个体数量 足够的个体数量是培育谱系成功的保障。6杂交和近交 杂交使遗传保持杂合性和多样性；近交使遗传保持纯合性和统一性。7明确交配类型 基因型决定表现型，一对等位基因，如 A 和 a 通过不同交配类型，会预知其后代出现的基因型(AA, Aa, aa)。交配类型包括：纯交相同纯合子之间的交配；杂交不同纯
9、合子之间的交配；回交杂合子和纯合子之间的交配；互交-杂合子之间的交配。三、 实验动物的遗传分类 实验动物品系依遗传学主要分二大类：远交类型和近交类型。1远交类型实验动物品系包括：1）远交原种(Outbred stock)：又称非近交系(Noninbred strain)，封闭群(Closed colony)和随机交配原种(Random-bredstock)。长期隔离的一个群体中，个体之间随机交配繁育。常见的有：NIH, ICR, (Kunming)KM 小鼠；Wistar, SD 大鼠；Dunkin Harley 豚鼠；New Zealand 兔。2）突变原种(Mutant stock)：远交
10、原种中的基因突变，或导入单个或数个突变基因。2近交类型实验动物品系包括：1）近交系(Inbred strain)：兄妹交配 20 代以上而培育的具有极高的遗传纯合性的实验动物。每个个体有 98.6%的遗传位点是纯合的。常见的近交系实验动物有：BALB/ c, C3H, C57BL,TA1, TA2,615, DBA/2 小鼠；F344, SHR, LEW, ACI 大鼠。2）杂种一代(F1 hybrid)：两个近交系杂交后的第一代动物，遗传组成均等来自两个亲本近交系。3）重组近交系(Recombinant inbred strain)：两个近交系杂交后的第二代杂种动物随机进行个体近交繁殖，兄妹
11、交配 20 代以上而培育的实验动物。4）突变同源近交系(Coisogenic inbred strain)：近交系中某位点基因突变而成为另类近交系。5）同源近交系(Congenic inbred strain)：将一特定基因导入某个近交系。6）分离近交系(Segregating inbred strain)：用特定的交配方法使一个或几个已知位点上的基因呈杂合状态而育成的近交系。综合以上实验动物的遗传学分类及其遗传学控制或遗传限定(Genetic defined animal)标准，依个体之间遗传背景及基因型，分为相同基因型（包括近交系动物）和不同基因型（指封闭群动物）二类实验动物。习惯上将近交
12、系实验动物的某一种类称为品系(Strain)；而封闭群实验动物的某一种类称为品种(Stock)。四、 实验动物品系维持 一种实验动物品系建立后，应保证其遗传特征长期传代不变，即实验动物品系的维持，这个过程也称为保种。在保种过程中，应重点注意：1影响远交系保种的可能因素 这些因素可能导致一种品系遗传组成发生改变，包括：1）遗传污染 指一品种实验动物与外来个体发生杂交。2）遗传飘变 少量动物群内保种过程中因抽样交配发生遗传歧变(Genetic divergence)。3）近交现象 少量动物群内保种过程中增加近交机会，纯合子增加，也可能发生基因丢失。4）基因突变 动物群内保种过程中发生单个或多个基因
13、突变。5）人工选择 人为的选择遗传特征而交配繁殖。2影响近交系保种的可能因素1）遗传污染 与外来个体发生交配完全改变原有的遗传特征。2）基因突变 基因突变导致近交系的个别位点上形成差异。3）残余杂合性 残存的杂合基因近交后，在不同群体中变成纯合状态，与原品系出现差异。3亚系分化(Substrain differentiation) 保种过程中，一个品系因长期处于分离 状态而发生遗传组成的歧异(Genetic divergence)改变，依这种改变程度不同而表现出新的品系特征，视为亚系分化。五、 实验动物遗传学监测 通过实验室工作检测实验动物品系的遗传组成及其变化，而使每种实验动物品系保持遗传特
14、征稳定不变。1通过遗传特征进行遗传学监测 选定某些分布于各染色体，而且能代表整个动物基因组情况的特定遗传特征进行遗传学监测，达到实验动物遗传质量控制(Genetic quality control) 的目的。1）质量形状的遗传特性 这些特征符合孟德尔遗传定律。 常用于遗传学监测的基因位点已绘出连锁图。具体方法有：1-1） 形态学遗传标记：如小鼠的 5 个毛色基因位点，每个位点至少有二个以上等位基因。1-2） 生物化学标记： 小鼠和大鼠的很多同工酶和同种异构蛋白具有遗传多态性(Genetic polymorphism)。一些易于用电泳方法区分遗传差异明显的同工酶和同种异构蛋白被称为生化标记(Bi
15、ochemical marker)，其基因在染色体上的位置被称为生化位点(Biochemical loci)。1-3） 遗传免疫学标记：在近交系小鼠中有许多的遗传免疫学标记(Immunological marker) 。主要为细胞膜异体抗原(Alloantigen)和组织相容性抗原 (Histocompatibility antigen)。可用免疫学技术识别。2）数量性状遗传特性 其基因和数目尚不清楚，通过测量骨骼（如下颌骨）或生理，繁殖指数比较不同品系之间的差异。2. 遗传监测的方法1） 免疫学的方法2） 生化电泳方法3） 形态学的方法4） 分子生物学技术4-1） 限制性片段长度多态技术(R
16、estriction fragment length polymorphism, RFLP)：利用实验动物基因组 DNA 经限制性内切酶消化切断后的长度在动物群体中存在差异，造成多态现象，通过电泳和 DNA 探针分子杂交技术，显示不同带型而鉴别实验动物品系。4-2） 简单序列长度多态技术(Simple sequence length polymorphism, SSLP)：实验动物基因组 DNA 内广泛存在串联的由 14 个核甘酸“ 核心序列”组成的重复序列，即微卫星 DNA(Microsatellite DNA)，其长度在动物群体不同品系中存在差异，用 PCR 扩增其产物，通过电泳，显示出位点的差异而鉴别实验动物品系。4-3） DNA 指纹(DNA fingerprinting)技术：实验动物基因组内同其它多种生物一样散在分布着许多呈高度多态性的串联的重复序列(Tandem repeat, TR)，一般由 1
