实验动物 学基础引 言u实验动物是生命科学研究的基础材料和支撑条件，是重要的科技资源u实验动物为人类作出了巨大牺牲和贡献，医学的发展和进步离不开实验动物u人类健康需要实验动物科学，健康中国的建设需要发展实验动物科学实验动物学是新兴综合性交叉学科 动 物 生 物实验动物学营养学其他学科 动物 科学兽医学药学医学、中医学 生命科学的基础课程 必需掌握的基础知识 实验研究的基本技能 科学探索的有用工具实验动物学学习目的第一章 绪 论第一节 实验动物科学的形成和发展 一、实验动物科学的萌芽期 人类对生命现象的了解和认识是在对生物体的观察、实验、分析过程中逐步积累发展起来的，医学、医药的发现和进步则是伴随着各种动物实验的开展而不断发展 文明被世界公认为“四大古文明”在世界四大古文明中，均有关于生命、疾病等朴素医学知识的记载，如公元前2500年埃及就有外科手术和尸体防腐技术（木乃伊制作），他们的医学文献上也最早记述了消除皱纹和染黑头发的方法中国的神农本草经、黄帝内经素问等也有用人体和动物进行传统医药实验的描述公元前1750年的印度所著吠陀中亦有大量的活体解剖动物的资料 古希腊的阿耳克美翁（Alcmaeon，约公元前500年）是第一个对动物进行系统解剖的学者。
亚里士多德（Aristotle，公元前384-322年）、埃拉西斯特拉塔（Erasistratus，公元前304-258年）和赫洛菲拉斯（Herophilus，公元前335-280年） 等人将动物学体系分为形态描述、器官解剖和动物生殖三部分，也对动物进行了一系列解剖实验，从而对动物器官的结构和功能方面做出了开创性研究 医学家盖伦（Galen，130-200年）通过对猪、山羊、猴子和猿类等活体动物实验，并推广到对人体的认识，在解剖学、生理学及医学方面有许多发现 u在这个解剖学鼎盛的时期，人类利用动物进行观察、探索和实验研究，实验用动物为人类揭开生命之谜作出了巨大贡献 u公元476年，罗马帝国灭亡，基督教思想在欧洲中世纪占统治地位，自然科学研究受到了极大的压制，对动物进行的解剖试验也被禁止 u直到16世纪，比利时解剖学家维萨里（Anddreas Vesalius，1514-1556年）公开对犬和猪进行解剖实验，阐明了解剖学与生理学的关系，并进行活体解剖实验的公开示范教学，为现代解剖学的建立奠定了基础，引发了动物实验的新一轮高潮，人体的构造等相关学术著作纷纷问世 意大利著名解剖学家科伦布（Readus Columbus，1510-1559年）基于临床观察和动物解剖实验发现了肺循环。
英国医生哈维（William Harver，1578-1657年）通过对蛙、蛇、鱼、犬及其他动物进行一系列实验，证实了动物体内的血液循环现象，并阐明了心脏在此过程中的作用18世纪英国医生琴纳（Edward Jenner，1749-1823年）提出牛痘免疫人来预防天花，于1798年首次给人接种牛痘，取得良好的免疫效果，首次把动物实验与人类疾病联系在一起 实验医学之父法国生理学家贝尔纳（Claude Bernard，1813-1878年）率先倡导以活体动物为主要实验材料，探究各种人类疾病发明了很多动物研究的复杂方法，创立的实验室培养了大批优秀的学生基于动物实验的经验与教训，他的学生卡雷尔于1912年因血管缝合与移植的成功而获得诺贝尔医学奖法国科学家巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895年）通过对牛注射弱株炭疽杆菌，对鸡注射减毒霍乱病原菌，用兔子致弱狂犬病毒等实验，最终发现了一种预防疫病的新方法疫苗，奠定了现代微生物学的基础 德国科学家科赫（Robert Koch，1843-1910）通过研究农畜的炭疽病，并在兔和小鼠身上做实验，于1876年分离发现了炭疽杆菌，原创性地证明了炭疽病的细菌性病理学和孢子形成。
1882年科赫又证明结核病由结核杆菌引起，并提出了可能的治疗方案 德国细菌学家莱夫勒（Friedrich Loffler，1852-1915年）发现了预防白喉的免疫方法 ；在此基础上，1890年德国科学家贝林（Emil Von Berhring，1854-1917年）首创血清疗法，开启了抗毒素治疗的新时代 俄国生理学家巴甫洛夫（1849-1937年）以犬为实验研究对象，从1891年开始研究消化生理，创造了一系列研究消化生理的慢性实验方法，揭示了消化系统的一些基本活动规律1904年获得诺贝尔生理学奖；巴甫洛夫指出：“整个医学，只有经过实验的火焰，才能成为它所应当成为的东西只有通过实验，医学才能获得最后的胜利 二、实验动物科学的诞生期 通过动物观察、解剖和动物实验获得的医学发现和发明的例子很多，举不胜举 随着遗传学的兴起，人们开始关注研究所用动物的种类和质量，关注实验结果的可靠性、可重复性 进入20世纪之后，生物医学开始进入实验性研究阶段，人们开始重视实验动物的饲养和培育1902年，哺乳动物遗传学之父、美国哈佛大学Bussey研究所的卡斯特（William E.Castal,1867-1962）购买宠物鼠用于孟德尔遗传定律研究。
卡斯特的学生，近交系小鼠培育的先驱之一，莱托（Clarence Cook Little,1888-1971）于1909年培育出了第一个近交系小鼠，命名为DBA近交系小鼠，其分支DBA/1和DBA/2一直沿用至今 1929年，莱托在美国的缅因州的Bar Harbor建立了杰克逊实验室（Jackson Laboratory），开始进行大规模的近交系小鼠的育种、繁育工作，并以此对肿瘤遗传学和辐射生物学等领域进行研究 1941年，杰克逊实验室出版了第一部小鼠专著实验小鼠生物学80多年来，杰克逊实验室逐渐发展壮大，培育出上千种近交系小鼠，保存有3000多个小鼠品系，占世界已知小鼠品系的3/4，已成为世界最大的实验动物供应商，每年向世界各地实验室输送约250万近交系小鼠同时，杰克逊实验室科学家利用丰富的小鼠资源，对肿瘤、免疫学、遗传学等领域深入进行研究，为人类生命科学做出了巨大贡献 费城威斯塔研究所（Wistar Institute）是美国历史上第一家独立的研究所，研究所的首届学术委员会主任唐纳德（Herry Herbert Donaldson，1857-1938）为了给神经生长发育研究提供可靠的大鼠，从1906年开始对白化大鼠进行繁育，1907年建立了较为稳定的Wistar大鼠种群。
1895年，Nuttall和Thierfelder经剖宫产获得豚鼠，饲养于玻璃罩内，饲喂无菌牛奶和饲料，动物外观健康将此动物于第8天处死，其肠内容物没有检出细菌，标志着世界上首只无菌动物的诞生1932年，Glimstedt才把无菌豚鼠养活到1945年，美国圣母大学Lobund实验室成功研制出金属隔离器，并率先培育成无菌大鼠，并建立了繁殖种群1948年，该实验室又孵化出无菌鸡，且使无菌鸡的培育和繁殖技术有了长足的进步1955年，无菌小鼠、兔、犬也相继培育成功 1957年，Treyler研制出塑料薄膜隔离器，使得无菌动物的饲养更加方便此后，猫、猴、猪、山羊、绵羊和牛等大动物也都培育出了无菌动物1959年，Reyniers在其所著无菌脊椎动物现状中，首次明确了无菌动物的概念、特征与应用价值，建立了悉生动物学，对其后全面控制实验动物的微生物学质量起到重要作用 20世纪初至20世纪中叶，是实验动物物种和品系资源的重点发展阶段，各种近交系、封闭群的大、小鼠品系，以及兔、比格犬等实验动物品种被相继培育出来，不同种类的无菌动物得以培育和应用，上述资源的产生和应用，使科学家们充分认识到了实验动物在科学研究、生物医学进步中的独特优势和作用。
1942年，英国病理学会向医学研究会和农业研究会提出建议，重视培育健康的实验动物，并与1947年成立了实验动物局（后改称实验动物中心） 1944年美国科学院首次正式讨论实验动物标准化问题，1950年美国成立了美国实验动物学会日本、法国、荷兰、联邦德国、英国、加拿大等国也先后成立了实验动物学会或类似组织 1956年，联合国教科文组织(UNESCO)、国际医学组织联合会(CIOMS)、国际生物学协会(IUBS)共同发起成立了国际实验动物科学理事会(ICLA)这是一个以促进实验动物质量、健康和应用达到高标准的非官方组织1961年，ICLA的活动得到世界卫生组织(WHO)的合作，并于1979年改名为国际实验动物科学协会(ICLAS)（网址：http:/iclas.org）国际实验动物科学理事会的成立，标志着实验动物科学已经成为一门新兴的独立学科！ 三、实验动物科学的发展期 20世纪下半叶开始，实验动物科学充分依托相关学科的理论、技术与研究成果，结合生物医药发展的实际需要开展研究，极大的推动了实验动物科学的快速发展突变系动物、转基因动物、克隆动物、免疫缺陷动物的培育与应用极大地推动了生命科学的研究，促进了医学的进步和发展，促进了新药的研究与开发应用。
各种实验室技术的创新和进步、仪器设备的发明和创造更是加速了实验动物科学的发展，促进了医疗技术的进步和新药研发的进程1962年，苏格兰医生Issacson首次报道无毛小鼠1966年，Flanagan证实了这种无毛小鼠是由于小鼠第11号染色体上基因突变引起的，命名为“裸体”（Nude）小鼠，用（nu） 表示裸基因符号1968年，Pantelouris发现裸小鼠没有胸腺1969年，Rygaard首先将人类结肠癌移植裸小鼠成功，为免缺陷动物研究和应用开创了新局面，迅速推动了肿瘤学、免疫学、遗传学、病原生物学和细胞生物学等学科的发展免缺陷动物的发现、培育和在生物医学研究中的应用，成为实验动物科学发展新的里程碑 美国科学家Jaenisch（1974年）最早把猿猴病毒40（SV40）注入小鼠囊胚腔，得到了部分体组织中含有SV40DNA的嵌合体小鼠1976年，利用反转录病毒与小鼠卵裂球共培养，把莫氏白血病病毒基因插入小鼠基因组，建立了世界上第一个转基因小鼠系 1982年，Palmiter和Brinster用显微注射法把大鼠的生长激素基因导入小鼠受精卵中，获得了体质量是对照组小鼠2倍的“超级鼠”此后，转基因动物技术不断成熟和发展，至今已制备出转基因小鼠、大鼠、兔、鸡、鱼、牛、猪、羊等多种动物不同的转基因品系。
用小鼠ES细胞进行基因敲除的研究日渐完善和发展，现已成为研究基因结构功能和建立人类遗传性疾病模型的一种常规实验方法CRISPR/Cas9基因编辑技术表现出可同时敲除多个基因、构建简单等优越性，已经广泛应用于果蝇、斑马鱼、小鼠、大鼠、猪、牛、猴等动物的基因敲出模型的建立 1997年, Wilmut等将成年绵羊乳腺上皮细胞的核移植到去核的卵母细胞中，重构胚胎，经融合、激活等技术步骤，移植到同期假孕动物中，成功获得了体细胞克隆绵羊“多莉” 克隆动物即遗传物质完全相同的个体，利用该技术研究者们相继获得了体细胞克隆牛、猪、兔等 免疫缺陷动物培育技术、基因工程动物模型技术在人类疾病动物模型的开发和利用过程中发挥了巨大作用，使得实验动物科学的对生命科学研究的基础支撑作用更加凸显，对医学、药学的贡献更加突现动物实验的合理设计，实验技术方法的正确运用，实验过程的精准控制，实验结果的科学分析等都是实验动物科学发展的题中应有之意进入21世纪后，分子生物学、人类基因组学、干细胞工程学、再生医学、生物净化等新技术不断发展，日益成熟，正推动着实验动物科学的进一步发展因此，实验动物科学已经被推到了现代科学技术的前沿！ 第二节 实验动物科学的概念 一、实验动物科学的定义 实验动物科学(Laboratory Animal Science)是研究实验动物和动物实验的一门新兴学科。
第二节 实验动物科学的概念 研究实验动物：以实验动物本身为对象，专门研究其育种、繁殖生产、饲养管理、质量监测、疾病诊治和预防以及支撑条件的建立等等，以满足实验研究、产品质量检验检测的需要。