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医学实验动物学—关于小鼠的质量控制、特征及其应用

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医学实验动物学—关于小鼠的质量控制、特征及其应用_第1页
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医学实验动物学一关于小鼠的质量控制、特征及其应用生理学特性小鼠生长发育的快慢与品系、营养状况、健康状况、环境条件、母鼠哺乳只数 和哺乳能以及生产胎次均有密切关系小鼠卵在输卵管壶腹部受精后开始分裂发育,至桑根胚(约3天)进入子宫,形 成囊胚天)开始着床,妊娠期为19~21天,胎儿产出后母鼠撕破羊膜,咬断脐带, 吃掉胎盘新生小鼠赤裸无毛,皮肤肉红色,不开眼,双耳与皮肤粘连初生小 鼠即可发声,嗅觉和味觉敏感3日龄仔鼠脐带脱落,皮肤由红转为白色,有色 品系仔鼠可看出毛色4~6日的双耳张开耸立7~8日龄四肢发育开始爬动游走, 被毛逐渐浓密,下门齿长出9-10日龄有听觉,被毛长齐,12~14日龄睁眼,长 出上门齿,开始采食及饮水3周龄可离乳独立生活,4周龄,雌鼠阴腔张开,5 周龄,雄鼠寨丸降落至阴囊,开始生成精子60日龄体成熟健康小限寿命可 达18~24个月,最长可达3年近交系小鼠与普通小鼠相比,一般生活能力弱, 寿命较短生殖生理1.性成熟 小鼠性成熟早,5周龄雄鼠睾丸出现精子,36~42日的性发育成熟 雕鼠20日龄后阴道皮肤逐渐变薄,阴道开口,其阴道开口与卵巢功能活动相一 致一般雌鼠36~50日龄区有生殖能力。

小鼠的性成熟因品系和饲养条件不同而 有所差异2.发情雌鼠性成熟后,像其他哺乳动物一样,卵巢间断而周期性地产生卵细 胞并分泌雌性激素,包括黄体细胞分泌孕激素在激素的作用下雌鼠出现明显的 动情周期称为性周期,雌鼠全年屡次发情,性周期4~5天,性周期可分为动情前 期、发情期、动情后期、动情间期(休情期)4个阶段每个阶段的阴道黏膜可发 生典型变化根据阴道涂片所观察到的阴道上皮细胞变化,可进一步推测卵巢、 子官功能的周期性变化及激素变化和所处的发情阶段如在发情期可观察到大量 的角化上皮细胞聚集在一起:而在发情间期可观察到散在的白细胞、有核上皮细 胞、少量角化上皮细胞及少量黏液3.交配 小鼠体成熟般多为60-~90天,是适宜的配种日龄近交系小鼠在70天 以上,封闭群小鼠在两个月龄以上配种为宜一般发情后2~3h即可排卵,排卵 期3~4天,但仅在排卵期数小时内才允许公鼠交配雌鼠交配后,在阴道口形成 一个白色的阴道栓,是公鼠的精液、母鼠的阴道分视物和阴道上皮混合遇空气后 变硬的结果,可防止精子倒流,提高受孕率阴道栓常被视为交配成功的标志 阴道栓在交配后12-~24h自动脱落雌鼠产后12~24h可发情,此时交配可造成 产后妊娠边哺乳边怀孕)。

有时,由于延迟着床,此妊娠期要比般妊娠期长,可 达31-35天此外雌鼠与不育堆鼠交配或用机械方法制激官强可产生假性妊娠 (pseudopregnaney),般可维持10^12天,有时长达3周4,妊娠妊娠期19~21天,妊娠期的长矩与小鼠品系及个体、环境因素、排卵数 量、受精卵种植率、胎次等有关5,分娩 小鼠的分娩多在夜间进行产前不安,不停地整理产窝,约4min产仔 一只,Imin后胎盘产出,母鼠将胎盘嚼食整个过程约经lh.有时可出现因受精 卵种植延迟导致的产后3 — 5天又产仔的现象小鼠每胎产仔6~15只,最多达28只,产仔数取决于品系、遗传学特性小鼠共有20对染色体(2n=40),已培育成许多近交系小鼠是遗传学研究中最 常用的哺乳类实验动物之一,也是目前进传学背景知识研究得最详尽的动物之一, 研究最为充分的是组织相容性复合体、毛色基因等毛色基因是识别品系的最简 易的标志小鼠毛色由五个主要的基因位点所决定,即An、Bb、Ce、Dd、Ss,小 鼠的组织相容性复合体调控者细胞外表分子的表达,调节主要免疫功能,其中 H2位点位于第17条染色体上,是决定异体排斥的位点它可以作为小鼠进传检 测的指标,也是排斥外体组织抗原的主要成分。

川应用(一)遗传学和遭传性疾病的研究由于小鼠生长繁殖周期短,已培育成许多近交系及突变系,对进传学研究 提供了十分方便的条件小鼠的毛色基因已研究得比拟清楚,因此毛色常作为小鼠遗传学分析中的 造传标记和品系鉴定的依据之一具有遗传性疾病的突变系为研究人类遗 传性疾病的病图、发病机制和治疗提供了自然的模型动物如家族性肥胖、 白化病、全身性红斑狼疮、依情症等都有相应的突变系小鼠可供研究使用转基因小鼠可用于研究基因的功能、表达和调节,探索疾病的分子遗传学 基础和基因治疗的可能性和方法小鼠品系多,并存在遗传上相关的许多同源近交系、重组近交系等重组 近交系小限是将双亲品系的基因自由组合和重组产生一系列的子系,这些 子系是小鼠遗传学分析的重要工具,主要用于研究基因定位及其连锁关系 同源近交系小鼠常用来研究多态性基因位点的多效性、基因的效应和功能 以及发现新的等位基因二)肿瘤学研究由于小鼠有许多近交系局部近交系有其特定的自发性肿瘤,可利用其自 发肿者与人体肿瘤的相似之处作为动物模型进行肿瘤发生、开展和治疗的 研究同时,胸腺严重缺陷的裸小鼠可接受人类各种肿瘤细胞的植人,成 为活的癌瘤细胞〃试管〃,是研究人类肿痛生长发育、转移和治疗的绝佳动 物。

目前,小鼠已成为肿瘤研究中的主要动物,用于原病毒基因组学说和 癌基因假说的研究AKR小鼠的白血病被证明是遗传因素影响下,由病毒 诱发的传染病,(三)传染性疾病的研究小鼠对多种微生物易感,如沙门菌、日本血吸虫病、脊髓灰质炎和钩端螺 旋体等,常用小鼠感染诱发出类似于人类的传染性疾病,制造出相应的动 物模型,从而对病原体的致病力、宿主抵抗的机制、病理和治疗进行研究四)药物研究小鼠常用于药物平安性评价、治疗效果评价、效价测定及生物制品检定 小鼠特别适合于药物急性毒性实验,测定药物或化学制剂的半数致死量 (LDa)和药物致癌性试验小鼠广泛用于血清、疫苗等生物制品的检定还 可用小鼠热板技术引起的后爪运动或机械压尾评价止痛药、(五)免疫学研究利用免疫功能缺陷的小鼠进行免疫机制的研究20世纪80年代培育出的 Scid小鼠是种先天性T和B细胞联合免疫缺陷的突变系动物,可用于研究 LAK细胞、巨噬细胞等自然防御细胞和免疫辅助细胞的分化和功能使BALB/c、AKR、C57BL等小鼠免疫后的脾细胞与骨髓瘤细胞融合,进行 单克隆抗体的制备和研究单克隆抗体广泛用于疾病诊断、治疗和分子生 物学研究六)内分泌疾病的研究小鼠自发或诱发的内分泌腺结构的缺陷常引起类似人类的内分泌疾病,是 内分泌研究领域的很好的动物模型。

如胰岛发育不全造成的肥胖症、垂体 性侏儒症以及生长激素缺乏造成的侏儒症七)老年学研究由于小鼠寿命短,常用于研究衰老的起因和机制如用老年C57BL/6J雄 性小鼠研究说明,鼠脑纹状体多巴胺含量降低,酪氨酸转化率下降,一些 物质在下丘脑和纹状体中分解代谢减慢等垂体功能低下,生长激素缺乏 的侏儒小鼠,其寿命只有45个月,表现为灰发,说明生长激索与老化有关八)其他小鼠还用于其他许多方面的研究,如计划生育、物理损伤性疾病、营养学、 悉生学等另外,烧伤、冻伤、放射病、肝硬化、胰腺炎等疾病均可用小 鼠复制质量控制实验动物的遗传背景、推带的微生物状况以及营养、环境和设施等,是影响实验 动物生产繁殖和动物实验结果极其重要的因素,质量控制便是研究如何对这些因 素进行控制,以实现实验动物和动物标准化第一节遗传控制标准化一、小鼠的几种交配方式1 .近亲交配近亲交配简称近交,指有血缘关系的个体之同的交配常用的近交方式有表兄 妹交配、兄妹交配、父女交配、母子交配等近交对动物的影响是多方面的从 遗传上看,近交主要有以下作用:①减少杂合率、增加纯合度②通过连续近交 可以建立纯合度不等的各类近交系③降低缓冲和自动调节能力。

④近交衰退. 主要表现在适应性差,生活力下降、繁殖力、降低、有害基因暴露、遗传病增加、 发育生长受阻等2 .近交系数近交系数是街量动物近交程度的一个指数有个体和群体之分3 .杂交育种中的杂交通常分简单杂交(二元杂交)、回交、三元杂交、轮回杂交、四元杂 交、终端杂交等多应用元杂交培育F代小鼠杂交的后代具有杂种优势,主要是由于优良显性基因的互补和群体中杂合子频 率的增加,从而抑制或减弱了更多的不良基因的作用,提高了整个群体的平均显 性和上位效应,表现为生活力、繁殖力提高,畸形、致死现象减少4 .远缘交配指不同物种间、不同属间或更远关系间的个体交配5 ,随机交配随机交配是指所有的雌性小鼠与雄性小鼠完全不作选择的交配随机交配时可 依照随机表,无选择地作雌雄配对进行繁殖随机交配方式不同,群体基因组成可能发生不同变化:如果实验动物群体内个体数较多,那么可以认为近似地遵从哈迪温伯格定律,忽略不计群体基因组成的 变化;如果群体内个体数量少时,即使进行随机交配,少数配子选择所产生的决 差(漂变)也会对子代的基因组成有很大影响二.同基因型同基因型主要指近交系和F1代动物⑴近交系.近交系概念也称纯系,指连续兄妹交配20代以上培育的品系。

采用近亲交配,不但能使 基因纯合度上声,而且能固定优良性状1 .亚系和支系培育近交系动物时由于剩余杂合性和突变而导致局部遗传组成的改变,形成一 些亚系或支系2 .近交系的培育和维持近交系动物一般从一个基本繁殖群(非近交群或野生动物)开泊,采用近亲交配 方式培育选择近交系动物繁殖方法的原那么是,保持近交系动物的同基因性及 基因纯合性近交系动物生产繁殖系统,通常分为祖先,基础群,血缘扩展 群和生产群生产群繁殖的动物用于实验研究4近交系动物的表型特性因为近交系内所有个体具有相同基因型,而近交系之间不具有同基因型的特征, 很多小鼠有特殊的表型如快速衰老型小鼠衰老速度快:C57BL/6对酒精和麻 醉品不敏感:有些近交系小鼠在转基因和胚胎干细胞在技术研究中有优势:FVB 小鼠受精市地原核比拟大,适宜DNA显微注射;129小鼠ES细胞在配子传递 中最容易成功BALB/c和C3H小鼠在N乙基N亚硝基胭(1\14由丫1- N-nitrosourea’ENU)作用下容易发生突变近交系动物特征变化与实验研究中动物的表型可能不相关,影响实验结果 如C3H小鼠有遗传缺陷,可以导致视网膜病变,成年期失明,应用其研究与视 力有关的实验是不合适的。

近交系动物产仔数少、繁殖困难杂交时双亲近交系的遗传差异越大,后 代杂交优势越明显,如选择Mus spretus种小鼠最理想)因为该种在进化过程中, 大约在100万年以前与现有实验小鼠分开如果与现有实验小鼠杂交,F代的雄 鼠是没有生有能力的,只有雌鼠能够传种接代⑵杂交一代杂交一代又称为F代,是指根据需要在两个品系动物之间有计划地进行交配所 获得的第一代动物用于生产F代的两个近交系为父系(paternal strain)和母系(maternal strain)父系和母系的生物学特性必须有差异,F代特性:①同基因性像近交系的所有个体一样,F代所有个体遗传上是相 同的,通过检查一个动物就能测定所有个体的基因型②长期遗传稳定性F 代至少像近交系一样稳定,如果积累起来的突变是隐性的会更加稳定因为如果 在两个亲本发生相同的突变时F;代才会发生变化因此,一般地说,F:代比它们 的亲本近交系变化更慢③F代跟近交系一样具有表型一致性F代与近交系的差异:①F代所有个体基因型都是杂合型的面不是纯合型的, 意味着F代不会真实遗传,因此每次需要时必须通过亲本品系杂交而生产②F 代有杂种优势,更能适应环境变化三不同基因型在生物的进化过程中,单个生物个体是无法遗传进化的,生物只有以群体 的方式生存,这个物种才能存在和开展。

生物个体之间遗传差异来源于等位基因 的不同群体由群可以相互交配繁殖的个体构成,群体之间的遗传差异那么取决于 其基因位点上各等位基因频率不同。

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