人类疾病动物模型

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1、1第九章第九章 人类疾病动物模型人类疾病动物模型第一节第一节 概述概述第二节第二节 诱发性疾病动物模型诱发性疾病动物模型第三节第三节 自发性疾病动物模型自发性疾病动物模型第四节第四节 免疫缺陷动物模型免疫缺陷动物模型第五节第五节 中医证候动物模型与辨证论治中医证候动物模型与辨证论治2第一节第一节 概概 述述一、定义一、定义模型模型ModelModel动物模型动物模型Animal modelsAnimal models人类疾病动物模型人类疾病动物模型(Animal models of human (Animal models of human diseasesdiseases 是指为生物医学研究

2、和说明人类疾病的病因、是指为生物医学研究和说明人类疾病的病因、发病机理，建立预防、诊断和治疗方法而制作的发病机理，建立预防、诊断和治疗方法而制作的具有人类疾病模拟表现的实验动物。具有人类疾病模拟表现的实验动物。3为什么要在动物身上进行试验？为什么要在动物身上进行试验？在人身上进行试验存在的问题在人身上进行试验存在的问题受伦理学的制约，许多实验不能直接在人体上进行受伦理学的制约，许多实验不能直接在人体上进行试验试验 以人本身作为实验对象来推动医学开展是缓慢的以人本身作为实验对象来推动医学开展是缓慢的 临床所积累的经验在时间和空间上都存在着局限性临床所积累的经验在时间和空间上都存在着局限性 4二、

3、疾病动物模型的开展史二、疾病动物模型的开展史 人类用动物进行试验，最初主要是通过观察、比较动物与动人类用动物进行试验，最初主要是通过观察、比较动物与动物之间以及动物与人之间在解剖结构和功能上的共同点和物之间以及动物与人之间在解剖结构和功能上的共同点和差异点来认识人类自身。差异点来认识人类自身。“健康的动物实际上充当了健康的动物实际上充当了“健康的人类模型。健康的人类模型。疾病动物模型的开展可追溯到：疾病动物模型的开展可追溯到：1818世纪，英国医生詹纳世纪，英国医生詹纳Edward JennerEdward Jenner通过实验发现并证通过实验发现并证实了给人接种牛痘可使之获得天花免疫。实了给

4、人接种牛痘可使之获得天花免疫。18761876年，德国医生郭霍年，德国医生郭霍Robert KochRobert Koch从病牛的脾脏中得到从病牛的脾脏中得到了致炭疽病的细菌，并且移种到老鼠身上，使老鼠相互感了致炭疽病的细菌，并且移种到老鼠身上，使老鼠相互感染，最后又重新别离获得相同的杆菌。染，最后又重新别离获得相同的杆菌。18841884年，法国化学家和生物学家巴斯德年，法国化学家和生物学家巴斯德Louis PasteurLouis Pasteur研研制出狂犬病病毒疫苗后成功地在狗身上进行了试验。制出狂犬病病毒疫苗后成功地在狗身上进行了试验。519111911年，美国病理学家劳斯年，美国病理

5、学家劳斯 (F. P. Rous) (F. P. Rous)用鸡肉瘤的无细胞滤液注射用鸡肉瘤的无细胞滤液注射到健康鸡皮下，结果在接种部位出现新生肿瘤，从而发现这种肿瘤具到健康鸡皮下，结果在接种部位出现新生肿瘤，从而发现这种肿瘤具有有“传染性。随后的研究发现这种肿瘤是由病毒引起的，这是病毒传染性。随后的研究发现这种肿瘤是由病毒引起的，这是病毒引起肿瘤理论的最早研究。引起肿瘤理论的最早研究。-1966-1966年诺贝尔生理学或医学奖年诺贝尔生理学或医学奖19141914年，日本科学家山极和市川用沥青长期涂抹家兔耳朵成功诱发皮年，日本科学家山极和市川用沥青长期涂抹家兔耳朵成功诱发皮肤癌，进一步研究发

6、现沥青中的肤癌，进一步研究发现沥青中的3,4-3,4-苯并芘为化学致癌物，从而证实苯并芘为化学致癌物，从而证实了化学物质可以致癌的理论。了化学物质可以致癌的理论。2020世纪世纪5050年代中期，美国科学家加德赛克年代中期，美国科学家加德赛克(Daniel Carleton (Daniel Carleton Gajdusek)Gajdusek)对发生在巴布亚新几内亚土著部落的库鲁对发生在巴布亚新几内亚土著部落的库鲁KuruKuru病进行研病进行研究，发现库鲁病是一种类似于人类克雅氏病的传染病。美国科学家普究，发现库鲁病是一种类似于人类克雅氏病的传染病。美国科学家普鲁西纳鲁西纳(StanleyB

7、.Prusiner)(StanleyB.Prusiner)对库鲁病的病原体作了进一步的研究，发对库鲁病的病原体作了进一步的研究，发现变异的普里昂蛋白现变异的普里昂蛋白(prion protein)(prion protein)才是库鲁病的病原体，从而揭示才是库鲁病的病原体，从而揭示了本病由朊蛋白了本病由朊蛋白prionprion感染因子所引起的本质，这一发现对其他神感染因子所引起的本质，这一发现对其他神经系统疑难杂症的解决提供了新的途径。经系统疑难杂症的解决提供了新的途径。-1976-1976年和年和19971997年诺贝尔生年诺贝尔生理学或医学奖理学或医学奖620世纪世纪60年代，动物模型开

8、始作为专题进行开年代，动物模型开始作为专题进行开发研究。发研究。目前，疾病动物模型已经成为现代医学特别是药目前，疾病动物模型已经成为现代医学特别是药效学、肿瘤学、免疫学以及临床实验医学深入开效学、肿瘤学、免疫学以及临床实验医学深入开展不可缺少的工具，且有良好的开展前景和很高展不可缺少的工具，且有良好的开展前景和很高的实用价值。的实用价值。可以说，一个好的疾病动物模型的建立可极大地可以说，一个好的疾病动物模型的建立可极大地促进该疾病发病机理、诊断、预防及治疗研究的促进该疾病发病机理、诊断、预防及治疗研究的进展以及相关新药开发的进程；而一种疑难病、进展以及相关新药开发的进程；而一种疑难病、烈性传染

9、病如无相应的动物模型，那么是限制该烈性传染病如无相应的动物模型，那么是限制该病深入研究的瓶颈。病深入研究的瓶颈。7三、应用三、应用疾病动物模型的意义疾病动物模型的意义减少了在人身上进行实验所带来的风险；减少了在人身上进行实验所带来的风险；缩短实验研究周期；缩短实验研究周期；便于实验样品的收集；便于实验样品的收集；便于研究结果分析；便于研究结果分析；可提供稀缺疾病的材料；可提供稀缺疾病的材料；全面认识疾病的本质全面认识疾病的本质8四、疾病动物模型的制作原那么四、疾病动物模型的制作原那么 制作一个好的动物模型除了模拟人的相应疾病表现外，还应掌制作一个好的动物模型除了模拟人的相应疾病表现外，还应掌握

10、以下原那么：握以下原那么：1 1确定性：能通过各种观察指标得到明确诊断；确定性：能通过各种观察指标得到明确诊断；2 2完整性：能显示某种疾病从发病到转归的整个变化过程；完整性：能显示某种疾病从发病到转归的整个变化过程；3 3可重复性：相近条件下，能够复制和再现；最好能在两种以上不可重复性：相近条件下，能够复制和再现；最好能在两种以上不同种属动物上得到证实。同种属动物上得到证实。4 4标准性：在研制与复制过程中有根本同一的操作规程、技术参数标准性：在研制与复制过程中有根本同一的操作规程、技术参数与观察指标等；与观察指标等；5 5实用性：可应用于药物药效学和毒理学检测，对药物疗效和平安实用性：可应

11、用于药物药效学和毒理学检测，对药物疗效和平安性评价有实用价值；或可应用于医学实验研究，对临床诊治工作有性评价有实用价值；或可应用于医学实验研究，对临床诊治工作有理论指导意义等；理论指导意义等；6 6易行性：能充分保障所需动物和试剂的来源，并做到制作方法简易行性：能充分保障所需动物和试剂的来源，并做到制作方法简便，仪器设备普及，造模价格适中。在同等条件下优先使用标准化便，仪器设备普及，造模价格适中。在同等条件下优先使用标准化实验动物。实验动物。9 动物模型评价的注意点动物模型评价的注意点动物体毕竟不是人体的真实摹本，没有一种动物模型能完动物体毕竟不是人体的真实摹本，没有一种动物模型能完全复制人类

12、疾病的状况。模型实验只是一种间接性研究，全复制人类疾病的状况。模型实验只是一种间接性研究，只可能在局部或几个方面与人类疾病相似。只可能在局部或几个方面与人类疾病相似。对动物模型实验结果的评价应是相对的，不可绝对外推的对动物模型实验结果的评价应是相对的，不可绝对外推的人身上。因此，模型实验结论的正确性只是相对的，最终人身上。因此，模型实验结论的正确性只是相对的，最终必须在人体上得到验证，即最标准的终极必须在人体上得到验证，即最标准的终极“模型只能是模型只能是患者本身。所以复制过程中一旦出现与人类疾病不同的情患者本身。所以复制过程中一旦出现与人类疾病不同的情况，必须分析其差异的性质和程度，找出相平

13、行的共同点，况，必须分析其差异的性质和程度，找出相平行的共同点，正确评估哪些是有价值的内容。正确评估哪些是有价值的内容。 10五、人类疾病动物模型的分类五、人类疾病动物模型的分类一按疾病动物模型制作方法的分类一按疾病动物模型制作方法的分类 诱发性疾病动物模型诱发性疾病动物模型 突变系疾病动物模型突变系疾病动物模型1.1.自发性疾病动物模型自发性疾病动物模型2.2.人工致突变疾病动物模型人工致突变疾病动物模型 转基因动物疾病模型转基因动物疾病模型11诱发性疾病动物模型突变系疾病动物模型转基因疾病动物模型制作原理物理、化学、生物因素诱导自发产生或用人工致突变技术转基因技术制作目的性明确不明确明确制

14、作难度容易自发突变不易发现，人工致突变检测建系工作量大难，需有相应设施设备和熟练技术人员大量使用随时可能视种群大小视种群大小稳定遗传不可可可建系保种无需需要需要疾病范围广泛比较局限（遗传病、肿瘤、免疫缺陷、代谢病等）比较广泛（遗传病，肿瘤，免疫缺陷病，代谢病，心血管病，病毒性病等）模型来源自己制作向实验动物公司定购向实验动物公司定购不同人类疾病动物模型的比较不同人类疾病动物模型的比较12二按照各系统疾病动物模型的分类二按照各系统疾病动物模型的分类 可可分分为为呼呼吸吸系系统统疾疾病病动动物物模模型型、消消化化系系统统疾疾病病动动物物模模型型等。等。三按照疾病根本病理过程动物模型的分类三按照疾病

15、根本病理过程动物模型的分类 可可分分为为发发热热、炎炎症症、休休克克、电电解解质质紊紊乱乱、酸酸碱碱平平衡衡障障碍、呕吐、腹泻动物模型碍、呕吐、腹泻动物模型等。等。四按照所用动物进行分类四按照所用动物进行分类 例如小鼠模型、大鼠模型等。例如小鼠模型、大鼠模型等。 五中医证候动物模型的分类五中医证候动物模型的分类 利利用用中中医医独独特特理理论论体体系系“辨辨证证论论治治，在在实实验验动动物物身身上上复复制制不不同同的的临临床床证证候候，以以不不同同的的证证型型表表现现出出来来，如如八八纲纲辨辨证证、脏脏腑腑辨辨证证、气气血血津津液液辨辨证证、六六经经辨辨证证、六六淫淫辨辨证证、卫气营血辨证动物

16、模型等。卫气营血辨证动物模型等。13第二节第二节 诱发性疾病动物模型诱发性疾病动物模型一、定义一、定义 诱诱发发性性疾疾病病动动物物模模型型experimental experimental animal animal modelmodel又又称称为为实实验验性性动动物物模模型型，指指通通过过运运用用物物理理、化化学学、生生物物等等致致病病因因素素人人为为作作用用于于实实验验动动物物，造造成成其其组组织织、器器官官或或全全身身的的一一定定损损害害，出出现现某某些些类类似似人人类类疾疾病病的的行行为为活活动动、体体表表病病症症、功功能能指指标标、形态结构以及新陈代谢等方面的变化。形态结构以及新陈

17、代谢等方面的变化。141.1.物理因素物理因素 机械力所致颅脑损伤、骨折机械力所致颅脑损伤、骨折 气压变化所致高原病、潜水病气压变化所致高原病、潜水病 温度改变所致烧伤、冻伤、中暑温度改变所致烧伤、冻伤、中暑 放射线所致免疫功能抑制放射线所致免疫功能抑制 手术破坏或切除某些器官脏器手术破坏或切除某些器官脏器p 模型应用前必须预先摸索条件，应用时必须统模型应用前必须预先摸索条件，应用时必须统一实验因素，使模型具有重复性。一实验因素，使模型具有重复性。152.2.化学因素化学因素 强酸强碱、重金属强酸强碱、重金属 有毒药物：环磷酰胺、庆大霉素等有毒药物：环磷酰胺、庆大霉素等 化学致癌剂：二乙基亚硝

18、胺化学致癌剂：二乙基亚硝胺DENDEN、二甲基胆蒽、黄曲、二甲基胆蒽、黄曲霉素等霉素等 营养素的过量或缺乏：营养素的过量或缺乏： 维生素、甘油三脂、胆固醇等维生素、甘油三脂、胆固醇等 注意剂量的选择注意剂量的选择3.3.生物因素生物因素 接种细菌、病毒、寄生虫、肿瘤组织接种细菌、病毒、寄生虫、肿瘤组织 注意动物的易感性和临床表现的差异注意动物的易感性和临床表现的差异16 优优点点：制制作作方方法法简简便便，实实验验条条件件可可人人工工控控制制，且且重重复复性性好好，从从而而可可在在短短期期内内获获得得大大量量疾疾病病模模型型样品。样品。 缺缺点点：这这类类模模型型与与自自然然发发生生的的动动物

19、物疾疾病病以以及及人人类类疾疾病病本本身身仍仍存存在在某某些些差差异异。另另外外，尚尚有有不不少少人人类疾病至今未能用人工方法复制，需进一步研究。类疾病至今未能用人工方法复制，需进一步研究。 应应用用：诱诱发发性性疾疾病病动动物物模模型型在在医医学学研研究究中中应应用用较较广广，适适用用于于对对各各类类疾疾病病病病因因和和发发病病机机制制的的研研究究，候候选选药药物物活活性性的的筛筛选选，特特别别在在药药理理学学、肿肿瘤瘤学学和和临床各学科已广泛被研究者所接受。临床各学科已广泛被研究者所接受。17诱发性疾病动物模型介绍诱发性疾病动物模型介绍1.1.大鼠心肌梗死模型制作：大鼠心肌梗死模型制作：大

20、鼠麻醉后固定，连接人工呼吸机和心电记录装置，开胸暴露心脏及大鼠麻醉后固定，连接人工呼吸机和心电记录装置，开胸暴露心脏及大血管根部，切开心包，挤出心脏，在左冠脉前降支起始部缝针，大血管根部，切开心包，挤出心脏，在左冠脉前降支起始部缝针，回纳心脏入胸廓，收线打结，止血后逐层关胸。分别于开胸后、缝回纳心脏入胸廓，收线打结，止血后逐层关胸。分别于开胸后、缝针后、结扎后和关胸后四个点记录针后、结扎后和关胸后四个点记录导联心电图变化。术后导联心电图变化。术后2 26 6周，周，进行心电图、心功能以及组织病理学检查。进行心电图、心功能以及组织病理学检查。模型特征：模型特征：STST段弓背向上抬高，段弓背向上

21、抬高，QRSQRS波群幅度降低；心功能显著下降；波群幅度降低；心功能显著下降；左室前壁形成大量边界清楚的圆形梗死灶，堵塞区心肌大量坏死，左室前壁形成大量边界清楚的圆形梗死灶，堵塞区心肌大量坏死，坏死心肌结构紊乱，局部堵塞区出现肉芽组织。心梗面积在冠脉结坏死心肌结构紊乱，局部堵塞区出现肉芽组织。心梗面积在冠脉结扎后扎后6 6周时较周时较2 2周时明显增加。周时明显增加。模型特点：该模型制作方法简单，成模动物心电图变化与临床相似，模型特点：该模型制作方法简单，成模动物心电图变化与临床相似，可作较长时间观察。但大鼠冠脉侧枝循环丰富，模型变异性较大，可作较长时间观察。但大鼠冠脉侧枝循环丰富，模型变异性

22、较大，实验所需标本量较多。实验所需标本量较多。182. 2. 四氯化碳四氯化碳CCl4CCl4致肝纤维化模型致肝纤维化模型模型制作：成年雄性大鼠，按模型制作：成年雄性大鼠，按3ml/kg3ml/kg体重的剂量体重的剂量sc 60%CCl4 sc 60%CCl4 溶液，首剂加倍，溶液，首剂加倍，每周每周2 2次，共次，共9 9周。造模期间，每日观察动物的一般情况，每周称重一次。造周。造模期间，每日观察动物的一般情况，每周称重一次。造模过程中，动态抽取全血制备血清作生化检测。造模毕，处死动物，摘取肝、模过程中，动态抽取全血制备血清作生化检测。造模毕，处死动物，摘取肝、脾等脏器称重，计算脏器系数，并

23、作组织形态学检查。脾等脏器称重，计算脏器系数，并作组织形态学检查。模型特征：注射模型特征：注射CCl4CCl4后，模型动物活动逐渐减少，精神萎糜，毛发蓬乱无光泽，后，模型动物活动逐渐减少，精神萎糜，毛发蓬乱无光泽，进食量减少，体重增长减慢。在造模进食量减少，体重增长减慢。在造模1 1周时，血清丙氨酸氨基转移酶周时，血清丙氨酸氨基转移酶ALTALT升高；升高；3 3周时，肝脏开始肿大，肝细胞出现大面积的脂肪变性；周时，肝脏开始肿大，肝细胞出现大面积的脂肪变性；5 5周时，周时，ALTALT，天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶ASTAST、透明质酸、透明质酸HAHA同时升高，血清总蛋白同时升高，

24、血清总蛋白TPTP、白蛋白白蛋白ALBALB下降，球蛋白下降，球蛋白GLOGLO增高，肝脏明显肿大，质较硬且脆，油增高，肝脏明显肿大，质较硬且脆，油腻感较重，肝实质内大量炎症细胞浸润，胶原纤维从汇管区升始向实质延伸；腻感较重，肝实质内大量炎症细胞浸润，胶原纤维从汇管区升始向实质延伸；7 7周时，肝细胞约半数细胞发生坏死，小局部视野中出现纤维包裹形成假小叶；周时，肝细胞约半数细胞发生坏死，小局部视野中出现纤维包裹形成假小叶；9 9周时，肝脏仍肿大变硬，但增大程度和肝重指数上升程度稍有下降，肝细胞周时，肝脏仍肿大变硬，但增大程度和肝重指数上升程度稍有下降，肝细胞大局部发生变性坏死，胶原纤维包裹肝组

25、织形成假小叶。大局部发生变性坏死，胶原纤维包裹肝组织形成假小叶。模型特点：首选雄性大鼠作为受试动物。皮下注射法虽成模率有所提高，且受干模型特点：首选雄性大鼠作为受试动物。皮下注射法虽成模率有所提高，且受干扰因素影响相对较少，但成模时间较长。该模型致模机理明确、病变典型、扰因素影响相对较少，但成模时间较长。该模型致模机理明确、病变典型、操作简便，但造模周期过长，动物死亡率较高，且停药后有一定自然恢复趋操作简便，但造模周期过长，动物死亡率较高，且停药后有一定自然恢复趋势。势。19型糖尿病模型型糖尿病模型制作方法：成年大鼠，用含制作方法：成年大鼠，用含20%20%蔗糖和蔗糖和10%10%猪油的高糖高

26、脂猪油的高糖高脂饲料饲养，饲料饲养，4 4周后按周后按30mg/kg30mg/kg体重的剂量一次性体重的剂量一次性ipip或或iviv链链脲佐菌素脲佐菌素STZSTZ溶液。溶液。模型特征：注射模型特征：注射STZSTZ后后7 7、1414、21d21d时，模型动物体重增长曲时，模型动物体重增长曲线、血清胆固醇线、血清胆固醇TCTC、甘油三酯、甘油三酯TGTG、低密度脂蛋、低密度脂蛋白白LDLLDL、空腹和餐后血糖、空腹和餐后血糖GluGlu、糖化血红蛋白、糖化血红蛋白HbAlcHbAlc水平均明显升高，其中空腹血糖均值高于水平均明显升高，其中空腹血糖均值高于6.78mmol/L6.78mmol

27、/L。模型特点：该模型表现为胰岛素抵抗、高血糖等模型特点：该模型表现为胰岛素抵抗、高血糖等型糖尿型糖尿病的特征，但有时高胰岛素病的特征，但有时高胰岛素RIRI并不明显，故不适宜并不明显，故不适宜于胰岛素增敏剂的研究。于胰岛素增敏剂的研究。20定义：自发性疾病动物模型是指在自然情况下正常染色体上的基因发生突变，从而出现具有某种遗传缺陷或某种遗传特点的动物，通过合理的遗传育种和检测手段加以定向培育，保持其遗传性状，培育出有研究价值的突变系动物。自发性疾病动物模型是突变系疾病动物模型中的一种，后者还包括人工用物理、化学方法致基因突变，导致动物出现异常疾病表现，通过定向培育而保存下来的疾病模型。 第第

28、三三节节 自自发性疾病动物模型发性疾病动物模型21 优点：优点： 在一定程度上减少了人为的因素，因此更接近于自然发病的人类疾在一定程度上减少了人为的因素，因此更接近于自然发病的人类疾病。病。 缺点缺点: :自发突变自然发生率低，目前所有的自发性疾病动物模型数量有限；自发突变自然发生率低，目前所有的自发性疾病动物模型数量有限；发现和验证基因突变需要专业知识，培育费时，专业性强；发现和验证基因突变需要专业知识，培育费时，专业性强；有的疾病动物难以饲养繁殖。有的疾病动物难以饲养繁殖。有的疾病没有自发性疾病动物模型有的疾病没有自发性疾病动物模型 应该指出，很多自发性疾病动物在饲育过程中往往被当作为患病

29、劣应该指出，很多自发性疾病动物在饲育过程中往往被当作为患病劣质动物而淘汰，这是很可惜的。通过分析和定向培育，保存其疾病特质动物而淘汰，这是很可惜的。通过分析和定向培育，保存其疾病特征，人们可能从中获得更多的疾病材料。征，人们可能从中获得更多的疾病材料。22自发性疾病动物模型介绍自发性疾病动物模型介绍 一、自发性糖尿病一、自发性糖尿病spontaneous diabetes mellitusspontaneous diabetes mellitus动物模型动物模型世界卫生组织世界卫生组织WHOWHO于于19851985年将糖尿病分为胰岛素依赖型年将糖尿病分为胰岛素依赖型insulin depen

30、dent insulin dependent diabetes mellitusdiabetes mellitus，IDDMIDDM和非胰岛素依赖型和非胰岛素依赖型non insulin dependent non insulin dependent diabetes mellitusdiabetes mellitus，NIDDMNIDDM。目前已培育出上述两种类型糖尿病的动物模。目前已培育出上述两种类型糖尿病的动物模型，其中以型，其中以NIDDMNIDDM动物模型居多。动物模型居多。1 1db/dbdb/dbDiabetesDiabetes小鼠小鼠是由近交系是由近交系C57BL/KSC57B

31、L/KS小鼠单隐性基因突变后培育而成，属小鼠单隐性基因突变后培育而成，属NIDDMNIDDM糖尿病模型。该糖尿病模型。该模型具有肥胖、胰岛素抵抗、高血糖、高胰岛素血症、高甘油三酯血症等特模型具有肥胖、胰岛素抵抗、高血糖、高胰岛素血症、高甘油三酯血症等特征，临床病症包括肥胖、高血糖、糖尿、蛋白尿、烦渴、多尿，最后可因酮征，临床病症包括肥胖、高血糖、糖尿、蛋白尿、烦渴、多尿，最后可因酮尿而死亡。尿而死亡。2 2ob/obob/obObeseObese 小鼠小鼠常染色体隐性遗传，纯合子动物，表现肥胖、高血糖和高胰岛素血症，属常染色体隐性遗传，纯合子动物，表现肥胖、高血糖和高胰岛素血症，属NIDDMN

32、IDDM糖尿病模型。该小鼠因糖尿病模型。该小鼠因LeptinLeptinobob基因产物缺乏引起肝脂肪生成和肝糖原基因产物缺乏引起肝脂肪生成和肝糖原异生，高血糖又刺激胰岛素分泌，引起胰岛素抵抗的恶性循环。异生，高血糖又刺激胰岛素分泌，引起胰岛素抵抗的恶性循环。233 3BBBBBiobreedingBiobreeding大鼠大鼠选育自选育自 Wistar Wistar大鼠，是大鼠，是型糖尿病的良好模型。其发病与自身免疫性型糖尿病的良好模型。其发病与自身免疫性毁坏胰岛毁坏胰岛细胞引发胰腺炎和胰岛素缺乏有关。大鼠通常在细胞引发胰腺炎和胰岛素缺乏有关。大鼠通常在6060120120日龄时发病，数天后

33、就出现严重的高血糖、低胰岛素和酮血症。给予日龄时发病，数天后就出现严重的高血糖、低胰岛素和酮血症。给予免疫抑制剂、切除新生鼠胸腺等方法可预防糖尿病的发生，说明自身免疫抑制剂、切除新生鼠胸腺等方法可预防糖尿病的发生，说明自身免疫参与发病过程。免疫参与发病过程。4. GK4. GK大鼠大鼠属通过选择糖耐量处于上限的属通过选择糖耐量处于上限的WistarWistar大鼠近交繁殖重复数代培育而成。大鼠近交繁殖重复数代培育而成。表现为胰岛素分泌不全、胰岛素抵抗、胰岛纤维化等典型的表现为胰岛素分泌不全、胰岛素抵抗、胰岛纤维化等典型的NIDDMNIDDM糖糖尿病特征。大鼠在长期糖尿病后会出现各种并发症，如视

34、网膜病、微尿病特征。大鼠在长期糖尿病后会出现各种并发症，如视网膜病、微血管病、神经病、肾病等。和其它啮齿类血管病、神经病、肾病等。和其它啮齿类IIII型糖尿病动物模型相反，型糖尿病动物模型相反，GKGK大鼠是非肥胖的。大鼠是非肥胖的。24二、自发性高血压二、自发性高血压spontaneous hypertensionspontaneous hypertension动物模型动物模型目前已培育出兔、大鼠和小鼠自发性高血压模型目前已培育出兔、大鼠和小鼠自发性高血压模型自发性高血压大鼠自发性高血压大鼠SHRSHR: :由具有显著高血压病症的远交由具有显著高血压病症的远交WistarWistar雄性鼠与

35、带有轻微高血压病症的雌雄性鼠与带有轻微高血压病症的雌性鼠交配选育而成。该鼠毛色为白色，其后代患有高血压，一般在出性鼠交配选育而成。该鼠毛色为白色，其后代患有高血压，一般在出生后血压会随着年龄的增长而升高。生后血压会随着年龄的增长而升高。1010周龄雄鼠平均血压为周龄雄鼠平均血压为18417 18417 mmHgmmHg，雌鼠平均血压为，雌鼠平均血压为17814mmHg17814mmHg23.71.9kPa23.71.9kPa最高可超过最高可超过200mmHg200mmHg。该鼠高血压形成机制与人类有许多相似之处，如血压的升。该鼠高血压形成机制与人类有许多相似之处，如血压的升高与外周血管阻力的增

36、加有关，高血压性心血管病变多发，无明显原高与外周血管阻力的增加有关，高血压性心血管病变多发，无明显原发性肾脏或肾上腺损伤，对抗高血压药物有反响等，因此，它是目前发性肾脏或肾上腺损伤，对抗高血压药物有反响等，因此，它是目前国际公认的最接近于人类高血压病的动物模型，亦是目前最为成熟、国际公认的最接近于人类高血压病的动物模型，亦是目前最为成熟、使用最多的自发性高血压动物模型，适用于人类原发性高血压研究及使用最多的自发性高血压动物模型，适用于人类原发性高血压研究及高血压药物活性筛选。高血压药物活性筛选。25三、自发性快速老化senescence accelerated mouse，SAM小鼠 日本京都

37、大学胸部疾患研究所老化生物研究室竹田俊男教授，在美国引进的AKR/J小鼠胸腺肿瘤模型小鼠中发现突变小鼠，用20年时间精心培育成功快速老化模型小鼠SAM。主要特性 SAM系列中的一个品系在4-6月龄以前与普通小鼠的生长一样，4-6月龄以后那么迅速出现老化诸特征。如免疫功能紊乱，肺泡扩张，听力损伤，退行性骨关节炎，骨质疏松，老化淀粉样变，伴有或不伴有脑萎缩的学习记忆功能障碍等。该小鼠是研究老年病的理想动物模型。26 免疫缺陷动物模型在肿瘤学、免疫学、遗传学研究中的免疫缺陷动物模型在肿瘤学、免疫学、遗传学研究中的重要性重要性 免疫缺陷动物发现前研究移植肿瘤模型的方法免疫缺陷动物发现前研究移植肿瘤模型

38、的方法接种接种1.1.直接接种动物体内：直接接种动物体内：2.2.移植到动物某些免疫反响较弱的器官，如眼球前房或脑移植到动物某些免疫反响较弱的器官，如眼球前房或脑组织、仓鼠颊囊以及鸡胚等。组织、仓鼠颊囊以及鸡胚等。免疫抑制剂免疫抑制剂全身射线照射全身射线照射切除新生动物的胸腺、脾脏切除新生动物的胸腺、脾脏第四节第四节 免疫缺陷动物模型免疫缺陷动物模型27免疫缺陷动物的发现历史免疫缺陷动物的发现历史19621962年苏格兰医师首先发现无毛裸小鼠，后来发现是基因年苏格兰医师首先发现无毛裸小鼠，后来发现是基因突变导致胸腺发育不良。突变导致胸腺发育不良。19661966年确定裸基因位于第年确定裸基因位

39、于第1111条染条染色体上；色体上；19691969年丹麦年丹麦RygaardRygaard教授将人结肠癌移植到裸小教授将人结肠癌移植到裸小鼠获得成功。鼠获得成功。19531953年英国年英国RowettRowett研究所发现裸大鼠，在普通环境下仅维研究所发现裸大鼠，在普通环境下仅维持持15-1615-16代。代。19751975年再次发现裸大鼠，并证明是常染色体年再次发现裸大鼠，并证明是常染色体隐性遗传。隐性遗传。19781978年用于人癌移植。年用于人癌移植。19831983年美国年美国BosmaBosma发现发现ScidScid小鼠。小鼠。通过回交通过回交- -互交人工培育的联合免疫缺陷

40、小鼠。互交人工培育的联合免疫缺陷小鼠。28一、免疫缺陷动物的分类一、免疫缺陷动物的分类一先天性免疫缺陷动物一先天性免疫缺陷动物T T淋巴细胞功能缺陷动物：裸小鼠、裸大鼠、裸豚鼠淋巴细胞功能缺陷动物：裸小鼠、裸大鼠、裸豚鼠B B淋巴细胞功能缺陷动物：淋巴细胞功能缺陷动物：CBA/NCBA/N小鼠小鼠NKNK细胞功能缺陷动物：细胞功能缺陷动物：BeigeBeige小鼠小鼠联合免疫缺陷动物：联合免疫缺陷动物：ScidScid小鼠、人工培育的联合免疫缺小鼠、人工培育的联合免疫缺陷动物陷动物29二获得性免疫缺陷动物：二获得性免疫缺陷动物：1 1小鼠小鼠AIDSAIDS模型：模型：SCIDSCID小鼠的小

41、鼠的AIDSAIDS模型，转基模型，转基因小鼠的因小鼠的AIDSAIDS模型；模型；2 2猴猴AIDSAIDS模型：猴免疫缺陷病毒模型：猴免疫缺陷病毒SIVSIV急性感急性感染模型，染模型， SIV SIV慢性感染模型，慢性感染模型，D D型离转录病毒型离转录病毒感染模型；感染模型；3 3黑猩猩黑猩猩AIDSAIDS模型：黑猩猩人免疫缺陷病毒模型：黑猩猩人免疫缺陷病毒HIVHIV感染模型。感染模型。30二、免疫缺陷动物模型介绍二、免疫缺陷动物模型介绍T T淋巴细胞缺陷动物：裸小鼠淋巴细胞缺陷动物：裸小鼠基因突变符号及定位：基因突变符号及定位：nunu，第，第1111对染色体对染色体主要特性：主

42、要特性： 体表：被毛生长异常，呈裸体外表。随着年龄增长，皮体表：被毛生长异常，呈裸体外表。随着年龄增长，皮肤逐渐变薄、头颈部皮肤出现皱折、生长发育缓慢。其肤逐渐变薄、头颈部皮肤出现皱折、生长发育缓慢。其中，中，BALB/cBALB/c裸小鼠为浅红色、白眼睛，裸小鼠为浅红色、白眼睛，C3HC3H裸小鼠为灰裸小鼠为灰白色，黑眼睛，白色，黑眼睛，C57BLC57BL裸小鼠为黑灰色或黑色；裸小鼠为黑灰色或黑色； 免疫：免疫： T T淋巴细胞功能缺陷，淋巴细胞转化试验为阴性；淋巴细胞功能缺陷，淋巴细胞转化试验为阴性；B B淋巴细胞功能一般正常，但分泌的免疫球蛋白以淋巴细胞功能一般正常，但分泌的免疫球蛋白

43、以IgMIgM为为主，仅含少量的主，仅含少量的IgGIgG；NKNK细胞活力正常，细胞活力正常，6-86-8周龄时细胞周龄时细胞活性还高于一般小鼠；活性还高于一般小鼠；31 生理：无胸腺，仅有胸腺残迹或异常胸腺上皮，不能使生理：无胸腺，仅有胸腺残迹或异常胸腺上皮，不能使T T淋巴细胞正常分化，缺乏成熟的淋巴细胞正常分化，缺乏成熟的T T淋巴细胞；抵抗力差，淋巴细胞；抵抗力差，容易患病毒性肝炎和肺炎，必须饲养在屏障系统内。容易患病毒性肝炎和肺炎，必须饲养在屏障系统内。32 生生殖殖：一一般般采采用用纯纯合合子子雄雄性性小小鼠鼠与与杂杂合合子子雌雌性性小小鼠鼠交交配配繁繁育，可以获得育，可以获得1

44、/2 1/2 纯合型仔鼠。纯合型仔鼠。nu/nu nu/nu +/nu +/nu nu/nu(+) nu/nu(+) + + +/nu(+)+/nu(+) 寿命：在寿命：在SPFSPF环境下可活环境下可活15-2615-26个月；个月； T T细细胞胞缺缺陷陷可可通通过过移移植植成成熟熟T T细细胞胞、胸胸腺腺细细胞胞或或正正常常胸胸腺腺上上皮得到校正。皮得到校正。 常常用用裸裸小小鼠鼠品品系系：BALB/c-nuBALB/c-nu、NIH-nuNIH-nu、NC-nuNC-nu、Swiss-nuSwiss-nu、C3H-nuC3H-nu、C57BL-nuC57BL-nu等。等。 主要用途：主

45、要用途：广泛应用于肿瘤学、免疫学、毒理学等广泛应用于肿瘤学、免疫学、毒理学等根底医学和临床医学的实验研究。根底医学和临床医学的实验研究。332. B2. B淋巴细胞功能缺陷动物：淋巴细胞功能缺陷动物：CBA/NCBA/N基因突变符号及定位：基因突变符号及定位：xidxid，X X性染色体性染色体品系特征：品系特征：免疫：免疫：B B细胞发育先天性缺陷，细胞发育先天性缺陷， B B细胞功能缺乏，对非胸腺依赖性细胞功能缺乏，对非胸腺依赖性型型抗原没有体液免疫反响，血清抗原没有体液免疫反响，血清IgGIgG、IgMIgM含量低；含量低；生理：有生理：有x-x-连锁免疫缺陷连锁免疫缺陷x-linked

46、 immune defectx-linked immune defect，其病理改变与，其病理改变与人类人类BrutonBruton氏丙种球蛋白缺乏症及氏丙种球蛋白缺乏症及Wiskott-AidschWiskott-Aidsch氏综合征等相似；氏综合征等相似；移植正常鼠骨髓到移植正常鼠骨髓到xid xid 宿主，宿主，B B淋巴细胞缺损可得到恢复。淋巴细胞缺损可得到恢复。用途：适用于研究用途：适用于研究x-x-染色体对免疫功能的影响，是研究染色体对免疫功能的影响，是研究B B淋巴细胞的发生、淋巴细胞的发生、功能与异质性的理想动物模型。功能与异质性的理想动物模型。343. NK3. NK细胞功能

47、缺陷动物：细胞功能缺陷动物：BeigeBeige小鼠小鼠基因突变符号及定位：基因突变符号及定位：bgbg，1313号染色体号染色体品系特征：品系特征： 体表：毛色变浅，耳朵和尾巴色素减少，尤其是出生时眼睛色淡，体表：毛色变浅，耳朵和尾巴色素减少，尤其是出生时眼睛色淡，表型特征与人色素缺乏易感性增高综合症即齐表型特征与人色素缺乏易感性增高综合症即齐- -希二氏综合征希二氏综合征Chedian-Higashi syndromeChedian-Higashi syndrome相似；相似； 免疫：免疫：NKNK细胞发育和功能缺陷，细胞毒细胞发育和功能缺陷，细胞毒T T细胞功能损伤，粒细胞趋化细胞功能损

48、伤，粒细胞趋化性和杀菌活性降低，巨噬细胞抗肿瘤活性、移植物抗宿主性和杀菌活性降低，巨噬细胞抗肿瘤活性、移植物抗宿主GVHGVH反反响欠缺；响欠缺； 生理：溶酶体功能缺陷，对化脓性细菌敏感，必须饲养于生理：溶酶体功能缺陷，对化脓性细菌敏感，必须饲养于SPFSPF环境中；环境中； 假设将假设将bgbg和和nunu非等位基因的小鼠非等位基因的小鼠(C57BL/6J)(C57BL/6J)，通过杂交，通过杂交- -互交，即可互交，即可培育出培育出T T与与NKNK细胞功能联合缺陷的细胞功能联合缺陷的Beige/nudeBeige/nude小鼠。小鼠。用途：用途：BeigeBeige小鼠适用于作为色素缺乏

49、易感性增高综合征动物模型进行小鼠适用于作为色素缺乏易感性增高综合征动物模型进行实验研究。实验研究。Beige/nudeBeige/nude小鼠特别适用于对肿瘤转移因素的研究。小鼠特别适用于对肿瘤转移因素的研究。354. 4. 重症联合免疫缺陷动物：重症联合免疫缺陷动物：ScidScid小鼠小鼠基因突变符号及定位：基因突变符号及定位：scidscid，第，第1616对染色体对染色体品系特征：品系特征： 免疫：免疫：T T淋巴细胞和淋巴细胞和B B淋巴细胞数目大大减少，细胞免疫和体液免疫功能缺陷；淋巴细胞数目大大减少，细胞免疫和体液免疫功能缺陷；骨髓结构、巨噬细胞和骨髓结构、巨噬细胞和NKNK细胞

50、功能正常；细胞功能正常； 生理：胸腺、脾脏、淋巴结重量下降；外周血白细胞和淋巴细胞减少，丧失生理：胸腺、脾脏、淋巴结重量下降；外周血白细胞和淋巴细胞减少，丧失T T和和B B淋巴细胞免疫功能，容易死于感染性疾病，必须饲养在屏障环境中；淋巴细胞免疫功能，容易死于感染性疾病，必须饲养在屏障环境中；2 223%23%出现淋巴细胞功能恢复即渗漏现象；出现淋巴细胞功能恢复即渗漏现象； 寿命：寿命：1 1年以上；年以上； 通过移植人免疫组织或免疫细胞，可使通过移植人免疫组织或免疫细胞，可使SCIDSCID小鼠具有人类局部免疫系统，称小鼠具有人类局部免疫系统，称为为SCID-huSCID-hu小鼠；小鼠；

51、与非肥胖糖尿病小鼠与非肥胖糖尿病小鼠NOD/LtNOD/Lt杂交可培育出杂交双突变杂交可培育出杂交双突变NOD-SCIDNOD-SCID小鼠，后者除小鼠，后者除保存了保存了scidscid小鼠小鼠T T、B B细胞缺陷的特点外，同时还具有低细胞活性的特性，细胞缺陷的特点外，同时还具有低细胞活性的特性，属属T T、B B、NKNK细胞缺陷的严重联合免疫缺陷动物模型。细胞缺陷的严重联合免疫缺陷动物模型。用途：常用于肿瘤、免疫学、胚胎干细胞、人类自身免疫性疾病和免疫缺陷性疾用途：常用于肿瘤、免疫学、胚胎干细胞、人类自身免疫性疾病和免疫缺陷性疾病的研究病的研究36复习题复习题1.1.什么叫人类疾病动物模型？使用疾病动物模型的意义是什么叫人类疾病动物模型？使用疾病动物模型的意义是什么？什么？2.2.一个好的动物模型应该包括哪些特点？一个好的动物模型应该包括哪些特点？3.3.试比较不同方法制作的动物模型的优缺点。试比较不同方法制作的动物模型的优缺点。4.4.自发性动物模型，诱发性动物模型的根本概念。自发性动物模型，诱发性动物模型的根本概念。5.5.免疫缺陷动物模型的分类。免疫缺陷动物模型的分类。6.6.裸小鼠、裸小鼠、CBA/NCBA/N，beigebeige和和ScidScid小鼠的主要生物学特性是小鼠的主要生物学特性是什么？什么？