《实验动物学课7-9》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验动物学课7-9（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章 人类疾病的动物模型,主要介绍了人类疾病动物模型概念、复制模型的意义和原则；常用疾病模型的复制方法和应用；免疫缺陷动物、转基因动物定义及其在生命科学研究中的应用。研究动物模型目的在于揭示人类疾病发病机理，寻找预防疾病的有效措施。,第一节 动物模型概述,人类疾病动物模型: （Animal Model of Human Diseases）是指医学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料。动物模型的研究，实质上是有关实验动物的应用科学。动物模型主要用于实验生理学、实验病理学和实验治疗学（药物筛选和新疫苗开发）。,一、人类疾病动物模型的意义,避免人体实验造成的危害 可复制不易见到
2、的疾病 可复制发病率低、潜伏期和病程长的疾病 严格控制试验条件，增加实验的可比性 样品易得，实验操作简化 有助于全面认识疾病本质,二、人类疾病动物模型的复制原则,相似性 重复性 可靠性 适用性和可控性 易行性和经济性,三、人类疾病动物模型的分类,（一）按产生原因分类 1实验性动物摸型（Experimental Animal Model）又称诱发性动物模型是指研究者通过使用物理性、化学性、生物性和复合性致病因素作用于动物，造成动物组织、器官或全身特定的损害，出现某些类似人类疾病时的功能、代谢或形态结构方面的病变，即人为地诱发动物产生类似人类疾病模型。,2自发性动物模型（Spontaneous A
3、nimal Model） 是指实验动物未经任何人工处置，动物自然发生的疾病，或由于基因突变，通过遗传育种保留下来的动物模型。主要包括突变系的遗传疾病模型和近交系的肿瘤疾病模型。,3抗疾病型动物模型（Negative Animal Model） 是指特定的疾病不会在某种动物身上发生，从而可以用来探讨为何这种动物对该疾病有天然的抵抗力。如哺乳动物均易感染血吸虫病，而居于洞庭湖流域的东方田鼠却不能复制血吸虫病。,4生物医学动物模型（Biomedical Animal Model） 是指利用健康动物生物学特征来提供人类疾病相似表现的疾病模型。兔甲状旁腺分布比较分散，位置不固定，有的附着在主动脉弓附近，
4、摘除甲状腺不影响甲状旁腺功能，是摘除甲状腺实验较理想的动物模型,（二）按系统范围分类,1疾病的基本病理过程动物模型 Animal Model of Fundamental Pathologic Processes of Disease是指各种疾病共有的一些基本病理过程模型。2系统疾病动物模型 Animal Model of Different System Diseases是指与人类各系统疾病相应的动物模型，如消化、呼吸、泌尿、心血管、神经等系统疾病相应的动物模型。,（三）按模型种类分类,疾病模型的种类包括整体动物、离体器官和组织、细胞株和数字模型。整体动物模型是常用的疾病模型，也是研究人类疾
5、病常用的手段。,四、影响动物模型质量的因素,致模因素 动物因素 实验技术因素 1实验季节 2昼夜不同时间的影响 3麻醉深度的影响 4操作技术的 5实验给药的影响 6对照组对造模的影响 环境因素和营养因素,第二节 常用动物模型的复制,一、肿瘤动物模型 自发性动物肿瘤模型 诱发性肿瘤动物模型 1.肝癌 二乙基亚硝胺（DEN）诱发大鼠肝癌，雌雄不限。亚胺基偶氮甲苯（OAAT）诱发小鼠肝癌 黄曲霉素诱发大鼠肝癌 2.胃癌 甲基苄基亚硝胺（MBNA）复制小鼠前胃癌 3.肺癌 二乙基亚硝胺（DEN）诱发小鼠肺癌 移植性肿瘤动物模型,二、消化系统疾病动物模型 幽门螺杆菌感染动物模型 肝硬化动物模型 胃肠渍疡
6、动物模型 三、呼吸系统疾病动物模型 慢性支气管炎动物模型 支气管哮喘动物模型 急性呼吸窘迫综合征动物模型,四、心血管系统疾病动物模型 动脉粥样硬化 高血压动物模型五、内分泌及营养代谢性疾病动物模型 糖尿病动物模型 营养性肥胖动物模型,六、传染性疾病动物摸型 病毒性肝炎动物模型 流行性出血热动物模型 七、生殖医学动物模型 致畸试验动物模型 前列腺增生症病理实验动物模型,第三节 免疫缺陷动物,免疫缺陷动物 (immunodeficient animal)是指由于先天性遗传突变或用人工诱导的方法建立的一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物。,一、 免疫缺陷动物的分类,1 先天性免疫缺陷动物：a. T淋
7、巴细胞功能缺陷动物：裸小鼠，裸大鼠b. B淋巴细胞功能缺陷动物：CBA/N小鼠c. NK细胞功能缺陷动物：Beige小鼠d. 联合免疫缺陷动物：SCID小鼠等2 获得性免疫缺陷动物：猴、小鼠、猫等AIDS模型,二、免疫缺陷动物的特征及其应用,1裸小鼠 (nude mice) (1)发现与培育：裸鼠(nu/nu)1962年由英国格拉斯哥医院的Grist在非近交系小鼠培育中偶尔发现无毛小鼠。 1966年经英国爱丁堡研究所的Flanagan证实，这种小鼠是由于11号染色体上的等位基因发生突变所致。 1968年Pantelouris研究发现该无毛小鼠没有胸腺。 1969年Rygaard首先将人结肠腺癌
8、移植裸小鼠获得成功,(2)裸小鼠的主要缺陷特征：被毛生长发育异常，表现为全身形似无毛，呈裸体状； 无胸腺，仅有胸腺残迹或异常的上皮细胞，这种上皮细胞不能使T细胞正常的分化，因而免疫力低下； 细胞正常，成年裸小鼠的NK细胞活性较高，但幼鼠的NK细胞活性相对低下。,(3)裸小鼠在生物医学研究中的应用： 在组织移植(人类肿瘤)研究方面 在肿瘤药物治疗和肿瘤免疫研究方面 免疫和遗传研究方面 病毒、细菌、寄生虫感染机制的研究方面 其他方面的研究,2裸大鼠 (nude rat),(1)裸大鼠的发现与培育：1953年由英国的阿伯丁研究所发现，基因符号为rnu； 1975年又发现了纯合子的裸大鼠(nunu)，
9、 1977年在英国的MRC实验动物中心建立了裸大鼠种群。 此后逐步引入美国、日本等。 1983年引人中国。,(2)裸大鼠的一般特征：体毛稀少，裸大鼠并不像裸小鼠一样完全无毛，而是体毛稀少，尾根往往多毛； 发育迟缓与裸小鼠一样发育相对较缓慢，体重为正常大鼠的70左右； 繁育能力差，由于裸大鼠与裸小鼠一样在妊娠期间乳腺发育缺损，故其繁殖方式同裸小鼠相同，即用纯合子的雄鼠与杂合子的雌鼠交配方式进行繁育； 易患呼吸道疾病，由于其无胸腺，免疫力低下，因此易感各种疾病，特别是在环境较差时，易感溃疡性气管炎和化脓性支气管炎等，生存时间约67个月。,(3)裸大鼠的免疫缺陷特征：免疫器官的组织学与裸小鼠相似，幼
10、龄裸大鼠的解剖发现，有胸腺残迹，内有未分化的上皮细胞，但未见淋巴细胞； 先天性无胸腺，无T细胞，T细胞功能缺失，但B细胞功能正常，NK细胞的活力较正常鼠高。,(4)裸大鼠在生物医学上的应用：主要用于人体肿瘤的移植研究。 进行外科手术，为各部位肿瘤移植和肿瘤供血研究提供了方便。,（二）B淋巴细胞缺陷动物,又称为性连锁免疫缺陷小鼠 （X-Linked Immune Deficiency Mice，XID） 起源于CBAN品系，其B细胞功能缺陷，基因xid，位于X性染色体上。纯合子雌鼠（xidxid）和杂合子雄鼠（xidY）对非胸腺依赖型抗原没有体液免疫反应，血清中IgM和IgG含量降低，对B细胞分
11、裂素缺乏反应，B细胞数量减少，T细胞功能正常。其病理与人类Bruton丙种球蛋白缺乏症和Wziskott-Aidsch综合征相似。,（三）NK细胞缺陷Beige小鼠（四）严重联合免疫缺陷小鼠,第四节 转基因动物,一、转基因动物的概念转基因动物是指基因组中稳定地整合有以实验方法所导入的外源基因或特定DNA片段的动物。嵌合体动物（chimeric animal）：只有部分组织细胞的基因组中整合有外源基因。 逆转录病毒感染法、胚胎干细胞介导法制备的动物第一代均为嵌合体。雄原核显微注射法制备的动物第一代中1-10%为嵌合体（延迟整合）。,二、转基因动物的原理方法,转基因动物的制作方法,1、受精卵雄原核
12、显微注射法 2、胚胎干细胞（ES细胞）法 3、逆转录病毒感染法 4、体细胞核移植法 5、精子载体法 6、YAC法（YAC：酵母人工染色体）,三、转基因动物的制备,实验程序如下： （1）准备假孕母鼠（养母） （2）受精卵的准备 （3）基因导入 （4）胚胎移植 （5）对幼鼠的鉴定,人类已获得转基因鱼、鼠、羊、猪、兔、牛等等大小动物。,四、转基因动物的应用,1、动物乳腺生物反应器 1987年，世界上第一只商业化转基因绵羊在英国著名的罗斯林研究所诞生。这只转基因母羊的乳汁中可以分泌-抗胰蛋白酶，含量高达30毫克/升。 “生物反应器”的概念也由此产生。,目前已在下列动物的乳汁中生产出一些人类蛋白质药物：
13、 牛：抗凝血酶、纤维蛋白原、人血清白蛋白、胶原蛋白、乳铁蛋白、糖基转移酶、蛋白C等； 山羊：抗凝血酶原、抗胰蛋白酶、血清白蛋白、组织纤溶原激活因子、单克隆抗体等； 绵羊：抗胰蛋白酶、凝血因子、蛋白C； 猪：凝血因子、蛋白C、纤维蛋白原、血红蛋白。,2、建立疾病模型，用于疾病研究和药物筛选等 目前已建立的疾病模型有：癌症、动脉粥样硬化、镰状细胞性贫血、囊状纤维化、红细胞增多症、肝炎、免疫缺陷、自发性高血压等。 3、用于育种，提高育种效率转基因技术用于育种，不仅可以加快改良遗传性状的进程，使选择的效率提高，改良的机会更多，而且不会受到有性繁殖的局限。,目前转基因动物研究领域尚存在：1）制备的效率低
14、制备一只转基因小鼠，需40个注射过的受精卵，而绵羊、山羊、猪、牛分别为110、90、110和1600。而转基因个体的后代中只有50%表达基因） 2）转入的基因不能表达或表达混乱 3）不能遗传给后代等。,第五节 胚胎工程技术,胚胎工程技术主要是指从雌、雄生殖细胞至囊胚的体外操作技术，包括人工授精、同期发情、超数排卵、胚胎培养、胚胎保存、胚胎移植、胚胎分割、胚胎嵌合、体外授精、显微授精、性别控制、基因转移、胚胎干细胞、细胞核移植、卵母细胞激活与孤雌发育等等。,(一)胚胎分割,用显微术将未着床的早期胚胎一分为二，四或更多，然后分别移植给受体，妊娠产仔。一枚胚胎可克隆出两个或两个以上的后代。 Mula
15、r等于1968年将兔的28细胞期胚胎一分为二，移植给受体获得成功。 70年代，利用胚胎分割先后得到小鼠、牛、山羊、马和猪的同胚双生后代。 1986年，西北农业大学张涌、窦忠英等分别获得胚胎二分割的同胚双鼠和半胚犊牛。 1987年，谭丽玲等，奶牛，张涌等，山羊获得同胎双生后代。 1988年，杜森等，获得同胚双生后代兔。1992年，徐宁等得同胚三鼠6组。 1996年陶涛等得胚胎单细胞(分裂球)移植仔猪。 目前，小鼠、家兔、山羊、绵羊、猪等实验动物均可用胚胎分割技术获得同卵孪生后代。,(二)胚胎嵌合,将两枚或多枚胚胎细胞聚合共同发育成一个胚胎，称为嵌合体(chimera)。两种以上不同基因型(如A和
16、B)的变精卵，复合而发育成的个体也称为嵌合体，又称异表型体(allophenics)。 小鼠、大鼠、兔、牛、猪、山羊嵌合体以及大鼠小鼠、绵羊-山羊、马-斑马和牛-水牛等属间嵌合体,嵌合体小鼠,(三)胚胎干细胞,胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES)来源于胚胎的内细胞团(innercellmass，ICM)和原始生殖细胞(primordialgerm，PGC), 具有发育全能性(具有分化发育成三个胚层细胞的潜力)的细胞,是动物多种组织细胞的祖细胞。能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。,（四）细胞核移植,（五）卵母细胞激活与孤雌发育,思考题：,1、什么是疾病动物模型？ 2、使用人类疾病动物模型的意义？ 3、免疫缺陷动物？祼小鼠、裸大鼠的生物学特性？ 4、转基因动物、原理、方法和应用？ 5、胚胎工程技术包括哪些？ 6、什么是ES细胞？,第八章 动物实验技术,第一节 实验动物的选择基本原则,
