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1、常用实验动物生物学特性 及其应用1实验动物学教研室孙 伟复 习 概念 实验动物、实验用动物、实验动物科学、比较医学、动物福利、动物伦理学、3R 实验动物科学的研究内容 了解有关法律和法规 实验动物的质量控制 从遗传学角度要求，遗传背景明确，来源清楚。依据其基因纯合的程度， 通常划 分为 近交系（Inbred strain) 封闭群（Closed colony) 杂交群（Hybrid colony) 掌握遗传特性、特点及其及其应用 对实验动物携带的微生物、寄生虫实施人工控制。我国将实验动物分为四 个等级 普通动物（ Conventional animal，CV） 清洁动物（Clean Anima
2、l，CL） 无特定病原菌动物（specific pathogen free，SPF） 无菌动物（Germ free，GF） 掌握各等级动物的特性及其应用 论述实验动物疾病的危害性，并举例说明。常用实验动物小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、猴、猪 本章学习要点：一、生物学特性（一）习性和行为（二）主要解剖学特点（三）主要生理学特点二、在生物医学研究中的应用三、常用品种、品系四、饲养管理要点1. 具有繁殖力强、生殖周期短、个体小、品种、品系和自发型突变模型多等特点，因而被广泛应用于生命科学的各个领域。2. 小鼠的基因组与人类基因组有很高的同源性，小鼠基因总数与目前已知的人类基因数量相近，约为3万个左右；9
3、0%以上的小鼠和人类基因组分布在相应的保守区域里，80%的人类基因组的核苷酸序列与小鼠相对应。一些基因的功能可类推到人类，因而基因的突变导致表型的改变和病理变化也可作为极好的人类疾病动物模型，用来阐明人类基因的功能。3. 胚胎干细胞（ES细胞）在体外培养实验中，小鼠是使用量最多的哺乳动物，而ES细胞是进行基因修饰和遗传操作的最重要的手段之一。 2008年Science杂志首次发布从大鼠胚胎中成功地提取干细胞。小鼠广泛使用的理由小鼠广泛使用的理由第一节 小 鼠概 述7500万1.25亿年前 - 人鼠始祖图片上显示的是1.25亿年前的Eomaia Scansoria ,是已知的最早的哺乳动物纲代表
4、物种，从它进化出了所有现代的胎生哺乳动物。（参见Q. Ji et al. Nature 416, 816-822; 2002）约六百万年前形成了小家鼠种（Mus Musculus）19世纪宠物鼠在20世纪初，科学家们也开始意识到可以用这些不同颜色的老鼠进行一些遗传学实验，这些宠物鼠成了实验鼠的“先驱”。小鼠(Mouse)动物分类学 哺乳纲(Classis Mammalia) 啮齿目(Order Rodentia) 鼠科(Familia Murinae) 小鼠属(Genus Mus musculus) 小家鼠种(Species musculus) 染色体数2n = 40。一、生物学特性（一）习性
5、和行为1.外貌特征：体型小2.胆小怕惊,行动敏捷3.昼伏夜动4.喜群居5.适应性差6.喜啃咬新生乳鼠5 日龄乳鼠和母鼠不同日龄乳鼠刚断奶小鼠与成年小鼠（二）主要解剖学特点 1.骨骼系统 下颌骨形态：用于近交系小鼠的遗传检测下颌骨喙状突较小，髁状突发达2.消化系统消化管 小鼠的胃属单胃，分为前胃和腺胃； 胃容量小，约1.01.5ml 食管内壁与胃的头侧有一层角质化鳞状上皮. 盲肠不发达。 消化腺 唾液腺3对 肝脏4叶 胰腺3.呼吸系统和皮肤 肺：右肺4叶，左肺1叶 气管：气管和支气管腺不发达 皮肤：无汗腺4.免疫器官和淋巴系统 胸腺 脾脏 淋巴系统发达，咽部无扁桃体 5.泌尿生殖系统 肾脏：小鼠
6、尿液的浓度高，尿中含有较多蛋白质，同时也含有肌酸酐，这是小鼠不同其他哺乳动物的特征。 雌性生殖器官：小鼠有5对乳头，雌性小鼠为“Y”形双子宫型肾脏雌性生殖器官 雄性生殖器官6.循环系统特性 小鼠的心脏收缩压介于84105毫米汞柱，体温升高并不引起血压升高。 心尖位于胸骨端第4肋间，此位置往往是心脏采血进针的部位。（三）主要生理学特点 1.生长发育指标生长期短、成熟早、繁殖力强0日龄：出生时1.5g，体长20mm，赤裸无毛，身体成半透明，眼紧闭，两耳贴皮肤，嗅觉、味觉敏感。3日龄：皮肤出现毛色4-6日龄：双耳张开耸立，7-8日龄：开始爬动9-11日龄：听觉发育，被毛长齐12-14日龄：睁眼，开始
7、采食饮水，四处活动21日龄：离乳 812g寿命：2-3年 KM小鼠生长曲线2.生殖生理 性成熟：45-60日龄，35-45日龄体成熟：70-80日龄，65-75日龄 性周期：45天 妊娠期：19-21天 哺乳期：20-22天 生育期：1年3.主要生理指标（实验参数） 体温：3739 呼吸：140210次/min 心率：310840次/min 日增重：0.5g 胃容量：1.0-1.5ml 日摄食量：2.8-7.0g 日饮水量:4-7ml 排粪量:1.4-2.8g/d 排尿量：13ml/d 采血量：0.5ml二、在生物医学中的应用 （一）药物研究1.药物安全性评价：用于急性毒性、亚慢性毒性试验，半
8、数致死量测定，生殖毒性试验等。2.药效学评价试验3.生物制品的检定（二）肿瘤学研究进行肿瘤病因、发病机理、防治及抗癌药物筛选的研究。1.自发肿瘤模型:-AKR白血病发病率90-C3H 乳腺癌发病率901.人体肿瘤研究诱发性肿瘤模型乌拉坦（氨基甲酸乙酯，CHO-CONH）、二乙基亚硝胺小鼠肺癌四氯化碳、氯仿-小鼠肝癌移植性肿瘤模型（三）遗传学研究1.遗传学分析2.基因研究：利用重组近交系、同源突变近交系和遗传工程小鼠进行基因功能、表达和调节的研究3.突变系疾病动物模型（四）传染性疾病的研究小鼠对多种病原体特别是病毒极为敏感，常用于研究这些病原的发病的机理。（五）免疫学研究1.制备单克隆抗体2.用
9、免疫缺陷小鼠研究淋巴细胞的功能（六）老年病研究在老年病实验研究中的使用仅次于大鼠。用于老年病的发病机理、表现以及防治研究。（七）其他疾病研究1.神经系统疾病如亚急性坏死性脑脊髓病、癫痫可用小鼠进行。2.呼吸系统疾病小鼠是研究镇咳药的首选动物。3.计划生育（八）不宜采用小鼠的试验 研究体温变化的试验：因为小鼠体温变化不稳定 慢性支气管炎的试验：因为小鼠气管及支气管腺不发达 催吐试验：因为小鼠无呕吐反应三、常用的品种、品系 （一）近交系1.BALB/c(C)：白化小鼠毛色基因AAbbcc组织相容性基因H2d主要生物学特征：乳腺癌发病率低对放射线敏感有自发性心血管病变主要用于免疫学、肿瘤学研究和单克
10、隆抗体的制备。2. C57BL/6(B6)：黑色毛色基因aaBBCC组织相容性基因H2b主要生物学特性：乳腺癌自然发病率低对放射线中度抵抗嗜酒精性高 对结核杆菌、百日咳组织胺易感因子敏感雌性经超排后，排卵数多遗传背景清楚，基因组测序完成常用于转基因小鼠的制备和肿瘤学、遗传学、生理学的研究。3. C3H(C3):野鼠色（agouti）毛色基因AABBCC组织相容性基因H2k主要生物学特性：1.9-10 月龄雌鼠中乳腺癌自发率97-100%2.雄性鼠对氯仿、松节油、狂犬病毒敏感3.补体活性高，干扰素产量低4.老年鼠常见膀胱扩张、肝癌和自发形成骨肉瘤主要用于肿瘤学、生理学、核医学和免疫学的研究。 4
11、.DBA/2（D2)：淡棕色毛色基因aabbCCdd组织相容性基因H2d主要生物学特性：a 雌性鼠乳腺癌发病率为31-66%b 白血病发病率6-8%c 35日龄听源性癫痫发作达100，d 对鼠伤寒沙门氏菌C5有抵抗力，e 对酒精过敏f 雄性鼠接触氯仿和乙二醇的氧化产物时以及维生素K缺乏时死亡率高。常用于肿瘤学、遗传学和免疫学的研究。 （二）封闭群1.昆明种（KM)：白化小鼠主要生物学特征： 繁殖率和存活率高 抗病率和适应性强 雌性小鼠乳腺肿瘤发病率25%广泛用于药理、毒理、病毒和细菌学研究，以及药品、生物制品的检定。2.ICR：白化小鼠主要生物学特征：繁殖力强，母性好体型较昆明种小鼠大广泛用于
12、药理、毒理、病毒和细菌学研究，以及药品、生物制品的检定，转基因小鼠的胚胎移植。 3.NIH小鼠 ：白化小鼠起源于美国NIH研究所，许多生长性状与KM小鼠相似，但免疫反应敏感性比较好，也是国际上较通用的封闭群小鼠，已被公认为许多生物制品检定实验的法规动物。四、小鼠的饲养管理（一）日常管理1.保持饲养室内温湿度稳定。2.给料给水：提供足够的饲料和饮水，自由摄取。3.定期更换垫料和清洁卫生。4.观察记录：小鼠外观健康标准：1）食欲旺盛2）眼睛有神，反应敏捷3）被毛光滑，肌肉丰满，活动有力4）眼、耳、鼻、肛门等处无分泌物5）粪便呈颗粒状小鼠饲养盒小鼠饲养室小鼠的饲料小（大）鼠的饮水瓶（二）繁殖和保种：
13、乳鼠雌雄比较成年鼠雌雄比较 大鼠(Rat)属于哺乳纲、啮齿目、鼠科、大家鼠属(Genus rattus )、大家鼠种(Species rattus norvegicus )的动物，学名褐家鼠（大家鼠）（Rattus Norvegicus），染色体数2n=42。 大鼠与人类有90的基因相同，大鼠染色体上有27.5亿个碱基对，与人类染色体上的29亿个碱基对相当接近，因此了解大鼠非常有助于了解人类自身。 广泛应用于药理学、毒理学、营养学、内分泌学、肿瘤学、生物化学、医药、农药毒性等诸方面的研究之中。 第二节第二节 大大 鼠鼠（一）习性和行为1.外观与体型：体型较大，体重约是小鼠的10倍。新生仔鼠体重
14、约5.5-10g, 1.5-2月龄达到180-220g，其体长不小于18-20cm。雄性大鼠最大体重达300-800g，雌性大鼠250-400g。2.性情温顺，喜安静3.昼伏夜动4.胆小怕惊5.杂食5. 寿命2.5-3年一、主要生物学特性（二）主要解剖学特点1. 骨骼系统牙齿和齿式：上下颌各有2个门齿和6个臼齿生长发育期长，长骨长期有骨垢线存在，不骨化；2.消化系统消化管单胃同小鼠无胆囊，胆管直接与十二指肠相连。大鼠食管与胃交接处有皱褶，能阻止胃内容物返流到食管，故不会呕吐。大鼠肠道较短，盲肠较大，但功能不发达。消化腺唾液腺发达肝脏：分为6叶，再生能力强3.呼吸系统和皮肤 肺：右肺4叶，左肺1
15、叶。 气管：气管和支气管腺不发达 皮肤：汗腺不发达，仅在爪垫上有汗腺。尾巴是散热器官。在高温下靠流出大量唾液调节体温。4心血管系统：心脏血液的供给既来自冠状动脉,也来自冠状外动脉5泌尿生殖系统：结构和功能同小鼠相似大鼠的肾与其他啮齿动物、兔型动物一样，是 单乳头的。由于大鼠的肾只有一个乳头和一个 肾盏，使其可用于肾管插入的研究，是研究肾 单位运转的理想模型。6 神经系统和内分泌脑分为大脑、间脑、中脑、小脑和延脑。大脑半球很发达。脑神经13对。垂体肾上腺系统功能发达，应激反应灵敏。大鼠对噪声敏感，噪声易引起内分泌紊乱，吃仔或死亡。（三）主要生理学特点1.生长发育指标：生长期短、成熟早、繁殖力强0日龄：出生时5-7g，赤裸无毛，眼紧闭，两耳贴皮肤，嗅觉、味觉敏感。21日龄：离乳 体重5070g成年体重：180200g寿命：2.5-3年 大鼠体重增长表大鼠体重增长表 （单位：（单位：g g）日龄（d）体重21 28 35 42 49 56 63 70Wistar 56 97 134 187 233 297 325 370 54 91 134 166 209 214 232 246SD 52 101 150 206 262 318 365 399 5
