实验动物学教学课件：第五章 人类疾病动物模型及应用

《实验动物学教学课件：第五章 人类疾病动物模型及应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验动物学教学课件：第五章 人类疾病动物模型及应用（109页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1第五章第五章人类疾病动物模型人类疾病动物模型（animalmodelofhumandisease）2第一节第一节人类疾病动物模型的意义人类疾病动物模型的意义和优越性和优越性3一、人类疾病动物模型意义一、人类疾病动物模型意义v人类疾病动物模型：人类疾病动物模型：是指医学研究中建立的具有人类疾是指医学研究中建立的具有人类疾病表现的动物实验对象和材料。病表现的动物实验对象和材料。应用动物模型是现代医学认识生应用动物模型是现代医学认识生命科学客观规律的实验方法和手段。命科学客观规律的实验方法和手段。4v人类疾病动物模型的研究，本质上是比较医学的人类疾病动物模型的研究，本质上是比较医学的应用科学，研究

2、人员可利用各种动物的生物特征应用科学，研究人员可利用各种动物的生物特征和疾病特点与人类疾病进行比较研究。和疾病特点与人类疾病进行比较研究。v长期以来人们发现，选用人作为实验对象来推动长期以来人们发现，选用人作为实验对象来推动医学的发展是困难的，临床所积累的经验不仅在医学的发展是困难的，临床所积累的经验不仅在时间和空间上存在着局限性，许多实验在道义上时间和空间上存在着局限性，许多实验在道义上和方法学上还受到种种限制。和方法学上还受到种种限制。v动物模型克服了这些不足，其在生物学医学研究动物模型克服了这些不足，其在生物学医学研究中所起到的独特作用，正受到越来越多的重视。中所起到的独特作用，正受到越

3、来越多的重视。一、人类疾病动物模型意义一、人类疾病动物模型意义5二、人类疾病动物模型的优越性二、人类疾病动物模型的优越性v应用动物模型的意义：应用动物模型的意义：1、避免了直接人体实验造成的危害、避免了直接人体实验造成的危害临床上直接研究外伤、中毒、肿瘤病临床上直接研究外伤、中毒、肿瘤病因等研究是有困难的。动物可以作为人因等研究是有困难的。动物可以作为人类的替代者，在人为设计的条件下反复类的替代者，在人为设计的条件下反复观察和研究。观察和研究。可以克服伦理和社会道德的限制，允可以克服伦理和社会道德的限制，允许采用某些不能应用于人类的方法途径，许采用某些不能应用于人类的方法途径，可以方便的获取样

4、品。可以方便的获取样品。6v2 2、临床上平时不易见到的疾病可用动物复制、临床上平时不易见到的疾病可用动物复制出来出来 临床上一些疾病不常见临床上一些疾病不常见, ,如放射病、毒气如放射病、毒气中毒、烈性传染病、外伤、肿瘤等，可以采中毒、烈性传染病、外伤、肿瘤等，可以采用实验性诱发的方法在动物身上复制出来。用实验性诱发的方法在动物身上复制出来。二、人类疾病动物模型的优越性二、人类疾病动物模型的优越性7v3、可提供发病率低，潜伏期和病程长的疾病的动物可提供发病率低，潜伏期和病程长的疾病的动物模型模型 临床上还有一些如遗传性、免疫性、代谢性和内临床上还有一些如遗传性、免疫性、代谢性和内分泌、血液等

5、疾病，发生发展缓慢、潜伏期长，病分泌、血液等疾病，发生发展缓慢、潜伏期长，病程也长，可能几年或几十年程也长，可能几年或几十年, ,在人体很难进行在人体很难进行3 3世代世代以上的连续观察。人们可有意选用动物种群中发病以上的连续观察。人们可有意选用动物种群中发病率高的动物，通过不同手段复制出各种模型，在人率高的动物，通过不同手段复制出各种模型，在人为设计的实验条件下反复观察和研究，甚至可进行为设计的实验条件下反复观察和研究，甚至可进行几十世代的观察，同时也避免了人体实验造成的伤几十世代的观察，同时也避免了人体实验造成的伤害。害。二、人类疾病动物模型的优越性二、人类疾病动物模型的优越性8二、人类疾

6、病动物模型的优越性二、人类疾病动物模型的优越性v4、可以严格控制实验条件，增强实验材料的可比性、可以严格控制实验条件，增强实验材料的可比性一般疾病多为零散发生一般疾病多为零散发生, ,在同一时期内在同一时期内, ,很难获很难获得一定数量的定性材料得一定数量的定性材料, ,而模型动物不仅在群体数量而模型动物不仅在群体数量上容易得到满足，而且可以在方法学上严格控制实上容易得到满足，而且可以在方法学上严格控制实验条件，在对饲养条件及遗传、微生物、营养等因验条件，在对饲养条件及遗传、微生物、营养等因素严格控制的情况下，通过物理、化学或生物因素素严格控制的情况下，通过物理、化学或生物因素的作用，限制实验

7、的可变因子，并排除研究过程中的作用，限制实验的可变因子，并排除研究过程中其它因素的影响，取得条件一致的、数量较大的模其它因素的影响，取得条件一致的、数量较大的模型材料，从而提高实验结果的可比性和重复性，使型材料，从而提高实验结果的可比性和重复性，使所得到的成果更准确更深入。所得到的成果更准确更深入。9v5 5、可以简化实验操作，便于样品收集、可以简化实验操作，便于样品收集 动物模型作为人类疾病的动物模型作为人类疾病的“复制品复制品”, ,可可按研究者的需要随时采集各种样品或分批处按研究者的需要随时采集各种样品或分批处死动物收集标本，以了解疾病全过程，这是死动物收集标本，以了解疾病全过程，这是临

8、床难以办到的。临床难以办到的。 实验动物向小型化的发展趋势更有利于实实验动物向小型化的发展趋势更有利于实验者的日常管理和实验操作。验者的日常管理和实验操作。二、人类疾病动物模型的优越性二、人类疾病动物模型的优越性10二、人类疾病动物模型的优越性二、人类疾病动物模型的优越性v6 6、有助于更全面地认识疾病的本质、有助于更全面地认识疾病的本质 在临床上研究疾病的本质难免带有一定局限性。在临床上研究疾病的本质难免带有一定局限性。许多病原体除人以外也能引起多种动物的感染，其许多病原体除人以外也能引起多种动物的感染，其症状体征表现可能不完全相同。但是通过对人畜共症状体征表现可能不完全相同。但是通过对人畜

9、共患病的比较，则可以充分认识同一病原体给不同机患病的比较，则可以充分认识同一病原体给不同机体带来的各种危害，使研究工作上升到立体的水平体带来的各种危害，使研究工作上升到立体的水平来揭示某种疾病的本质。来揭示某种疾病的本质。 动物模型能够细致观察环境或遗传因素对疾病动物模型能够细致观察环境或遗传因素对疾病发生发展的影响，可以全面地认识疾病的本质。发生发展的影响，可以全面地认识疾病的本质。11因此，一个好的疾病模型应具有因此，一个好的疾病模型应具有以下特点以下特点：1.再现性好，应再现所要研究的人类疾病，动物疾病再现性好，应再现所要研究的人类疾病，动物疾病表现应与人类疾病相似。表现应与人类疾病相似

10、。2.动物背景资料完整，生命周期满足实验需要。动物背景资料完整，生命周期满足实验需要。3.复制率高。复制率高。4.专一性好，即一种方法只能复制出一种模型。专一性好，即一种方法只能复制出一种模型。v应该指出，任何一种动物模型都不能全部复应该指出，任何一种动物模型都不能全部复制出人类疾病的所有表现，动物毕竟不是人体，模制出人类疾病的所有表现，动物毕竟不是人体，模型实验只是一种间接性研究，只可能在一个局部或型实验只是一种间接性研究，只可能在一个局部或一个方面与人类疾病相似。所以，模型实验结论的一个方面与人类疾病相似。所以，模型实验结论的正确性是相对的，最终还必须在人体上得到验证。正确性是相对的，最终

11、还必须在人体上得到验证。复制过程中一旦发现与人类疾病不同的现象，必须复制过程中一旦发现与人类疾病不同的现象，必须分析差异的性质和程度，找出异同点，以正确评估。分析差异的性质和程度，找出异同点，以正确评估。12v举例：举例：1.1.二乙基亚硝胺二乙基亚硝胺(DEN)诱发诱发小鼠肺癌小鼠肺癌： 采采用用小小鼠鼠皮皮下下注注射射1DEN水水溶溶液液，每每周周一一次次，(每每次次剂剂量量为为56mg/kg体体重重，总总剂剂量量为为868mg)。观观察察时时间间为为100d左左右右。此此模模型型诱诱发发率率约约40%。若若将将DEN总总剂剂量量增增到到1176mg时时，半半年年诱诱发发率率可可达达90以

12、上。以上。2.2.亚胺基偶氮甲苯胺基偶氮甲苯(OAAT)(OAAT)诱发小鼠肝癌小鼠肝癌： 用用l lOAATOAAT苯苯溶溶液液涂涂于于动物物两两肩肩胛胛间皮皮肤肤上上，隔隔日日1 1次次，每每次次2 23 3滴、一般涂滴、一般涂100100次。次。7 7个月以上个月以上诱发肝肝肿瘤瘤约5555。3.3.黄曲霉素诱发黄曲霉素诱发大鼠肝癌大鼠肝癌： 在在大大鼠鼠饲饲料料中中加加入入黄黄曲曲霉霉素素，含含0.011-0.015ppm0.011-0.015ppm，喂喂养养6 6个个月月，诱发率达诱发率达8080。 13第二节第二节人类疾病动物模型的人类疾病动物模型的设计原则及分类设计原则及分类14

13、一、人类疾病动物模型的设计原则一、人类疾病动物模型的设计原则1、相似性、相似性能够找到与人类疾病相同的动物自发性疾病当然最能够找到与人类疾病相同的动物自发性疾病当然最好。例如日本人找到的大白鼠原发性高血压好。例如日本人找到的大白鼠原发性高血压(SHR大鼠大鼠)就是研究人类原发性高血压的理想模型，小型猪自发性就是研究人类原发性高血压的理想模型，小型猪自发性冠状动脉粥样硬化是研究人类冠心病的理想模型；自发冠状动脉粥样硬化是研究人类冠心病的理想模型；自发性狗类风湿性关节炎与人类幼年型类风湿性关节炎十分性狗类风湿性关节炎与人类幼年型类风湿性关节炎十分相似，也是一种理想模型，等等。相似，也是一种理想模型

14、，等等。与人类完全相同的动物自发性疾病模型毕竟不可多与人类完全相同的动物自发性疾病模型毕竟不可多得，往往需要人工加以复制。为了尽量做到与人类疾病得，往往需要人工加以复制。为了尽量做到与人类疾病相似，首先要注意动物的选择。其次，为了尽可能做到相似，首先要注意动物的选择。其次，为了尽可能做到模型与人类相似，还要在实践中对方法不断加以改进。模型与人类相似，还要在实践中对方法不断加以改进。如果动物模型与临床情况不相似，在动物身上有效治疗如果动物模型与临床情况不相似，在动物身上有效治疗方案就不一定能用于临床，反之亦然。方案就不一定能用于临床，反之亦然。15一、人类疾病动物模型的设计原则一、人类疾病动物模

15、型的设计原则2、重复性、重复性v理想的人类疾病动物模型应该是可重复的，应是理想的人类疾病动物模型应该是可重复的，应是可标准化的，不能重复的动物模型是无法进行应可标准化的，不能重复的动物模型是无法进行应用研究的。用研究的。v为了增强动物模型复制时的重复性，必须为了增强动物模型复制时的重复性，必须在动物品种、在动物品种、品系、年龄、性别、体重、健康情况、饲养管理；实验品系、年龄、性别、体重、健康情况、饲养管理；实验及环境条件，季节、昼夜节律、应激、室温、湿度、气及环境条件，季节、昼夜节律、应激、室温、湿度、气压、消毒灭菌；实验方法步骤；药品生产厂家、批号、压、消毒灭菌；实验方法步骤；药品生产厂家、

16、批号、纯度规格、给药剂型、剂量、途径、方法；麻醉、镇静、纯度规格、给药剂型、剂量、途径、方法；麻醉、镇静、镇痛等用药情况；仪器型号、灵敏度、精确度；实验者镇痛等用药情况；仪器型号、灵敏度、精确度；实验者操作技术熟练程度等等方面操作技术熟练程度等等方面保持一致保持一致，因为，因为一致性是重一致性是重复性的可靠保证复性的可靠保证。16一、人类疾病动物模型的设计原则一、人类疾病动物模型的设计原则v3、可靠性、可靠性复制的动物模型应力求可靠的反映人类疾病，复制的动物模型应力求可靠的反映人类疾病，即可特异地可靠地反映该种疾病或某种机能、即可特异地可靠地反映该种疾病或某种机能、代谢、结构变化。同时应具备该

17、种疾病的代谢、结构变化。同时应具备该种疾病的主要主要症状和体征症状和体征，并经受一系列检测，并经受一系列检测 (如心电图、如心电图、临床生理、生化指标检验、病理切片等临床生理、生化指标检验、病理切片等) 加以加以证实。证实。若易自发地出现某些相应病变的动物，若易自发地出现某些相应病变的动物，就不应加以选用，易产生与复制疾病相混淆的就不应加以选用，易产生与复制疾病相混淆的疾病者也不宜选用疾病者也不宜选用。如：大鼠易患进行性肾病，容易与铅中毒所如：大鼠易患进行性肾病，容易与铅中毒所致的肾病相混淆，不适合复制铅中毒模型。致的肾病相混淆，不适合复制铅中毒模型。17一、人类疾病动物模型的设计原则一、人类

18、疾病动物模型的设计原则4适用性和可控性适用性和可控性设计复制人类疾病动物模型，应尽量考虑在今设计复制人类疾病动物模型，应尽量考虑在今后临床能应用和便于控制其疾病的发展，以便于开后临床能应用和便于控制其疾病的发展，以便于开展研究工作。如：雌激素能中止大小鼠的妊娠，不展研究工作。如：雌激素能中止大小鼠的妊娠，不能中止人的妊娠。含有雌激素活性的避孕药无法使能中止人的妊娠。含有雌激素活性的避孕药无法使用大小鼠筛选。用大小鼠筛选。 有些动物对致病因子特别敏感，易死亡，不好控有些动物对致病因子特别敏感，易死亡，不好控制不适宜复制动物模型。如犬腹腔注射粪便滤液而制不适宜复制动物模型。如犬腹腔注射粪便滤液而引

19、起腹膜炎，犬可很快大量死亡，来不及观察和治引起腹膜炎，犬可很快大量死亡，来不及观察和治疗。疗。18一、人类疾病动物模型的设计原则一、人类疾病动物模型的设计原则5 5易行性和经济性易行性和经济性 复制动物模型设计，应尽量做到方法容易执行和合乎复制动物模型设计，应尽量做到方法容易执行和合乎经济原则。经济原则。v小动物如大小鼠、地鼠、豚鼠等也可以复制出十分近似的小动物如大小鼠、地鼠、豚鼠等也可以复制出十分近似的人类疾病模型。它们容易做到遗传背景明确，体内微生物人类疾病模型。它们容易做到遗传背景明确，体内微生物可加控制，模型性状显著且稳定，年龄、性别、体重等可可加控制，模型性状显著且稳定，年龄、性别、

20、体重等可任意选择，而且价廉易得、便于饲养管理，因此可尽量采任意选择，而且价廉易得、便于饲养管理，因此可尽量采用。用。v除非不得已或一些特殊疾病（如痢疾、脊髓灰白质炎等）除非不得已或一些特殊疾病（如痢疾、脊髓灰白质炎等）研究需要外，尽量不用灵长类动物。除了在动物选择上要研究需要外，尽量不用灵长类动物。除了在动物选择上要考虑易行性和经济性原则外，在模型复制的方法上、指标考虑易行性和经济性原则外，在模型复制的方法上、指标的观察上也都要注意这一原则。的观察上也都要注意这一原则。19二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v动物模型的分类动物模型的分类l按产生原因分类按产生原因分类l按系统范

21、围分类按系统范围分类l按模型种类分类按模型种类分类20按产生原因分类：按产生原因分类：1、诱发性或实验性动物模型（、诱发性或实验性动物模型（ExperimentalAnimalModels）2、自发性动物模型（、自发性动物模型（SpontaneousAnimalModels）3、抗疾病型动物模型（、抗疾病型动物模型（NegativeAnimalModel）4、生物医学动物模型（、生物医学动物模型（BiomedicalAnimalModel）21二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v动物模型的分类动物模型的分类按产生原因分类按产生原因分类：1.诱发性动物模型诱发性动物模型：又称为

22、实验性动又称为实验性动物模型，是指研究者通过使用物理的、物模型，是指研究者通过使用物理的、化学的、生物的或复合的致病因素作用化学的、生物的或复合的致病因素作用于动物，造成动物组织、器官或全身一于动物，造成动物组织、器官或全身一定的损害，出现某些类似人类疾病时的定的损害，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。功能、代谢或形态结构方面的病变。22二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v物理因素物理因素：机械损伤、放射线损伤、气压、机械损伤、放射线损伤、气压、手术手术v化学因素化学因素 ：化学药致癌、化学毒物中毒、强：化学药致癌、化学毒物中毒、强酸强碱烧伤、某种有机成

23、分的增加或减少导酸强碱烧伤、某种有机成分的增加或减少导致营养性疾病等。致营养性疾病等。v生物因素生物因素 ：细菌、病毒、寄生虫、生物毒素：细菌、病毒、寄生虫、生物毒素等。等。v复合因素复合因素 ：应用单一因素诱发难以达到实验：应用单一因素诱发难以达到实验的要求时的要求时23v诱发性疾病动物模型具有能在短时间内复制诱发性疾病动物模型具有能在短时间内复制出大量疾病模型，并能严格控制各种条件使出大量疾病模型，并能严格控制各种条件使复制出的疾病模型适合研究目的需要等特点，复制出的疾病模型适合研究目的需要等特点，因而为近代医学研究所常用，特别是药物筛因而为近代医学研究所常用，特别是药物筛选研究工作所首选

24、。选研究工作所首选。v但诱发模型和自然产生的疾病模型在某些方但诱发模型和自然产生的疾病模型在某些方面毕竟存在一定差异。因此在设计诱发性动面毕竟存在一定差异。因此在设计诱发性动物模型要尽量克服其不足，发挥其特点物模型要尽量克服其不足，发挥其特点二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类24二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v2.自发性动物模型：自发性动物模型：指实验动物未经任何指实验动物未经任何人工处置，在自然条件下动物自发产生，人工处置，在自然条件下动物自发产生，或由于基因突变的异常表现通过遗传育种或由于基因突变的异常表现通过遗传育种保留下来的动物模型。保留下来的动

25、物模型。v利用这类动物疾病模型来研究人类疾病的最大优利用这类动物疾病模型来研究人类疾病的最大优点，就是疾病的发生、发展与人类相应的疾病很点，就是疾病的发生、发展与人类相应的疾病很相似，均是在自然条件下发生的疾病，其应用价相似，均是在自然条件下发生的疾病，其应用价值就很高。如自发性高血压大鼠、中国地鼠的自值就很高。如自发性高血压大鼠、中国地鼠的自发性糖尿病、肥胖症小鼠等。发性糖尿病、肥胖症小鼠等。25常用的自发突变模型高血压模型高血压模型（SHR大鼠）大鼠） 肥胖模型肥胖模型（Zucker大鼠）大鼠）糖尿病模型糖尿病模型GK大鼠大鼠肥胖并糖尿病肥胖并糖尿病模型模型（db/db小鼠）小鼠）26二、

26、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v突变系的遗传疾病很多，可分为代谢性疾突变系的遗传疾病很多，可分为代谢性疾病、分子疾病和特种蛋白质合成异常性疾病、分子疾病和特种蛋白质合成异常性疾病。病。v近交系的肿瘤模型随实验动物种属、品系近交系的肿瘤模型随实验动物种属、品系的不同，其肿瘤的发生类型和发病率有很的不同，其肿瘤的发生类型和发病率有很大差异。大差异。27二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v自发性疾病模型的动物饲养条件要求自发性疾病模型的动物饲养条件要求高，繁殖、生产难度大，自然发病率高，繁殖、生产难度大，自然发病率比较低，发病周期也比较长，大量使比较低，发病周期也

27、比较长，大量使用有难度。如山羊家族性甲状腺肿。用有难度。如山羊家族性甲状腺肿。v有些人类疾病至今仍不能用人工的方有些人类疾病至今仍不能用人工的方法在动物身上诱发出来，因此近十几法在动物身上诱发出来，因此近十几年来医学界对自发动物模型的开发和年来医学界对自发动物模型的开发和应用非常重视。应用非常重视。28v一般自发性动物模型的获得是一般自发性动物模型的获得是通过对各种动物的疾通过对各种动物的疾病进行大规模的普查，以发现自发性疾病的病例病进行大规模的普查，以发现自发性疾病的病例，然后通过遗传育种，将这种自发性疾病模型保持下然后通过遗传育种，将这种自发性疾病模型保持下来，并培育成具有特定遗传性状的突

28、变系，以供研来，并培育成具有特定遗传性状的突变系，以供研究。近年来许多动物遗传病的模型就是通过这样的究。近年来许多动物遗传病的模型就是通过这样的方法建立的。在这方面小鼠和大鼠的各种自发性疾方法建立的。在这方面小鼠和大鼠的各种自发性疾病模型开发和应用得最多。如病模型开发和应用得最多。如:自发性高血压大鼠、自发性高血压大鼠、肥胖症小鼠、脑中风大鼠等。这类模型在遗传病、肥胖症小鼠、脑中风大鼠等。这类模型在遗传病、代谢病、免疫缺陷病、内分泌疾病和肿瘤等方面的代谢病、免疫缺陷病、内分泌疾病和肿瘤等方面的应用正日益增多。应用正日益增多。二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类29二、人类疾病动

29、物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v必须指出，以上两种动物模型各有其优缺点。事实必须指出，以上两种动物模型各有其优缺点。事实上很多疾病可用不同方式获得。例如已知有不少自上很多疾病可用不同方式获得。例如已知有不少自发性肿瘤模型，也可用各种致癌剂诱发产生肿瘤模发性肿瘤模型，也可用各种致癌剂诱发产生肿瘤模型。型。值得注意的是它们在发病机理和疾病内在特征值得注意的是它们在发病机理和疾病内在特征方面存在着各自的特点。方面存在着各自的特点。如自发性肿瘤和诱发性肿如自发性肿瘤和诱发性肿瘤对药物的敏感性有明显区别。此外，大部分自发瘤对药物的敏感性有明显区别。此外，大部分自发性动物模型是通过人为定向培育而成

30、的，毕竟不同性动物模型是通过人为定向培育而成的，毕竟不同于人类自然发病情况，因此，自发和诱发模型所具于人类自然发病情况，因此，自发和诱发模型所具有的优缺点只是相对的。对使用者来说，最重要的有的优缺点只是相对的。对使用者来说，最重要的是所选择的模型究竟能否达到研究目的。是所选择的模型究竟能否达到研究目的。30v3.抗病性动物模型抗病性动物模型:是指特定的疾病不会在某种动物身上发生，从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，但居住于洞抗力。如哺乳动物均易感染血吸虫病，但居住于洞

31、庭湖流域的东方田鼠却不能复制血吸虫病。庭湖流域的东方田鼠却不能复制血吸虫病。v4.生物医学动物模型生物医学动物模型:是指利用健康动物生物学特征来提供人类疾病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。如：沙鼠缺乏完整的基底动相似表现的疾病模型。如：沙鼠缺乏完整的基底动脉环，是研究中风的理想动物；兔胸腔的特殊结构。脉环，是研究中风的理想动物；兔胸腔的特殊结构。二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类31二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v按系统范围分类按系统范围分类v1.疾病的基本病理过程动物模型：疾病的基本病理过程动物模型：是指各种是指各种疾病共同

32、性的一些病理变化过程模型。疾病共同性的一些病理变化过程模型。v疾病的基本病理过程疾病的基本病理过程：致病因素在一定条件下作：致病因素在一定条件下作用于动物，使动物组织、器官或全身造成一定病用于动物，使动物组织、器官或全身造成一定病理损伤，出现各种功能、代谢和形成结构的变化，理损伤，出现各种功能、代谢和形成结构的变化，其中有些变化是各种疾病都可能发生的，不是某其中有些变化是各种疾病都可能发生的，不是某种疾病所特有的一些变化，如发热、缺氧、水肿、种疾病所特有的一些变化，如发热、缺氧、水肿、炎症、休克、弥漫性血管内凝血、电解质紊乱、炎症、休克、弥漫性血管内凝血、电解质紊乱、酸碱平衡障碍等。酸碱平衡障

33、碍等。32v2.各系统疾病动物模型：各系统疾病动物模型：是指与人类各是指与人类各系统疾病相应的人类疾病动物模型。系统疾病相应的人类疾病动物模型。v如心血管、呼吸、消化、造血、泌尿、如心血管、呼吸、消化、造血、泌尿、生殖、内分泌、神经、运动等系统疾病生殖、内分泌、神经、运动等系统疾病模型，还包括各种传染病、寄生虫病、模型，还包括各种传染病、寄生虫病、地方病、维生素缺乏病、物理损伤性疾地方病、维生素缺乏病、物理损伤性疾病、职业病和化学中毒性疾病的动物模病、职业病和化学中毒性疾病的动物模型。型。二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类33（三）按模型种类分类（三）按模型种类分类 疾病模型

34、的种类包括疾病模型的种类包括整体动物整体动物、离离体器官和组织体器官和组织、细胞株细胞株等。整体动物模等。整体动物模型是常用的疾病模型之一，也是研究人型是常用的疾病模型之一，也是研究人类疾病的常用手段。类疾病的常用手段。二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类34二、人类疾病动物模型的分类二、人类疾病动物模型的分类v按中医药体系分类按中医药体系分类根据中医证分类，动物模型可分为阴虚、根据中医证分类，动物模型可分为阴虚、阳虚动物模型、气虚动物模型、血虚动物模阳虚动物模型、气虚动物模型、血虚动物模型、脾虚和肾虚动物模型、厥脱证动物模型型、脾虚和肾虚动物模型、厥脱证动物模型等。等。按中药

35、理论分类，人类疾病动物模型包按中药理论分类，人类疾病动物模型包括解表药动物模型，清热药、泻下药、祛风括解表药动物模型，清热药、泻下药、祛风湿药、利水渗湿、温里药、止血药、止咳药、湿药、利水渗湿、温里药、止血药、止咳药、化痰药、平喘药、安神药、平肝息风药、补化痰药、平喘药、安神药、平肝息风药、补益药、理气药、活血化瘀药等动物模型。益药、理气药、活血化瘀药等动物模型。35三、设计动物模型的注意事项三、设计动物模型的注意事项v影响动物模型的因素影响动物模型的因素1、致模因素对动物模型复制的影响、致模因素对动物模型复制的影响应明确研究目的，清楚相应人类疾应明确研究目的，清楚相应人类疾病的发生、临床症状

36、和发病机制，熟悉病的发生、临床症状和发病机制，熟悉致病因素对动物所产生的临床症状和发致病因素对动物所产生的临床症状和发病情况，致病因素的剂量。病情况，致病因素的剂量。36三、设计动物模型的注意事项三、设计动物模型的注意事项v2、动物因素对动物模型复制的影响、动物因素对动物模型复制的影响注意选用标准化和有实用价值的动物。复注意选用标准化和有实用价值的动物。复制动物模型时应遵循适于大多数研究者使用、制动物模型时应遵循适于大多数研究者使用、容易复制、便于操作和采集标本的原则。动容易复制、便于操作和采集标本的原则。动物来源应注意选用标准化实验动物，家畜和物来源应注意选用标准化实验动物，家畜和野生动物作

37、为模型资源的补充。野生动物作为模型资源的补充。37三、设计动物模型的注意事项三、设计动物模型的注意事项v标准化实验动物用做模型资源的优点：标准化实验动物用做模型资源的优点：1.生活在标准化的环境内，有清楚的遗传背景生活在标准化的环境内，有清楚的遗传背景和微生物控制标准，具有较强的敏感性、较和微生物控制标准，具有较强的敏感性、较好的重复性和反应均一性好的重复性和反应均一性2.有严格的饲养规程有严格的饲养规程3.易获取大样本实验和观察易获取大样本实验和观察v缺点：缺点：人工控制下培育的动物与自然生长繁人工控制下培育的动物与自然生长繁育的动物有所不同，而且维持代价较大。育的动物有所不同，而且维持代价

38、较大。38三、设计动物模型的注意事项三、设计动物模型的注意事项v家畜生活环境与人类相似，饲养成本比实验家畜生活环境与人类相似，饲养成本比实验动物低，有的已经初步实验化，但标准化程动物低，有的已经初步实验化，但标准化程度低，慎用。度低，慎用。v野生动物适用于疾病自然发生率和死亡率的野生动物适用于疾病自然发生率和死亡率的研究，但在实验条件下维持较困难，且对人、研究，但在实验条件下维持较困难，且对人、家畜构成直接或间接的威胁，同时缺乏模型家畜构成直接或间接的威胁，同时缺乏模型的基本完整信息。的基本完整信息。39v3、注意近交系的应用、注意近交系的应用在设计中必须慎重考虑：在设计中必须慎重考虑：1.近

39、交系的繁殖方法与自然状态不同，不可盲近交系的繁殖方法与自然状态不同，不可盲目使用目使用2.充分了解亚系的特征及有关资料，不同于原充分了解亚系的特征及有关资料，不同于原品系品系3.培育的模型品系由于育种和环境改变，有可培育的模型品系由于育种和环境改变，有可能发生基因突变和遗传漂变，很难长期保持。能发生基因突变和遗传漂变，很难长期保持。4.常用两种近交系的杂交一代作为模型。常用两种近交系的杂交一代作为模型。三、设计动物模型的注意事项三、设计动物模型的注意事项40三、设计动物模型的注意事项三、设计动物模型的注意事项v4、注意环境因素的影响、注意环境因素的影响复制模型的成败往往与环境的改变有密复制模型

40、的成败往往与环境的改变有密切关系。拥挤、饮食改变、过度光照、噪切关系。拥挤、饮食改变、过度光照、噪音、屏障系统的破坏等，任何一项被忽视音、屏障系统的破坏等，任何一项被忽视都可能给模型动物带来严重影响。都可能给模型动物带来严重影响。实验季节、昼夜过程、麻醉深度、手术实验季节、昼夜过程、麻醉深度、手术技巧、实验给药、对照组的影响等。技巧、实验给药、对照组的影响等。41第三节第三节影响比较医学研究中动物实验影响比较医学研究中动物实验效果的动物因素效果的动物因素42v不同种属的哺乳动物的生命现象，特别是一不同种属的哺乳动物的生命现象，特别是一些最基本的生命过程，有一定的共性；在解些最基本的生命过程，有

41、一定的共性；在解剖、生理特征和对各种因素的反应上，又各剖、生理特征和对各种因素的反应上，又各有差异。有差异。v在不同种属动物身上做的实验结果有较大差在不同种属动物身上做的实验结果有较大差异。药物代谢动力学不同，动物对药物反应异。药物代谢动力学不同，动物对药物反应性不同，所以药效就不同。吸收过程、代谢性不同，所以药效就不同。吸收过程、代谢过程都有差异。过程都有差异。一、种属一、种属43一、种属一、种属v不同种属动物对药物的反应也有差异，不同种属动物对药物的反应也有差异，如大小鼠、豚鼠和家兔对催吐药不产生如大小鼠、豚鼠和家兔对催吐药不产生呕吐反应，猫、犬和人则容易产生呕吐呕吐反应，猫、犬和人则容易

42、产生呕吐反应等。反应等。v不同种属动物的基础代谢率相差很大。不同种属动物的基础代谢率相差很大。小鼠小鼠鸽、豚鼠、大鼠鸽、豚鼠、大鼠猪、牛猪、牛44二、品种及品系二、品种及品系v实验动物由于遗传变异和自然选择的作用，实验动物由于遗传变异和自然选择的作用，即使是同一种属动物，也有不同品系，采用即使是同一种属动物，也有不同品系，采用不同遗传育种方法后，可使不同个体之间在不同遗传育种方法后，可使不同个体之间在基因型上和表现型上差别很大。基因型上和表现型上差别很大。v同种但不同品系的动物，对同一刺激的反应同种但不同品系的动物，对同一刺激的反应差异很大。差异很大。如如DBADBA系对音响刺激非常敏感，闻系

43、对音响刺激非常敏感，闻电铃声可出现特殊的阵发性痉挛，甚至死亡，电铃声可出现特殊的阵发性痉挛，甚至死亡，C C5757BL/6JBL/6J不会出现该反应。不会出现该反应。45三、年龄和体重三、年龄和体重v年龄是重要的生物量，动物的解剖生理特征和反应年龄是重要的生物量，动物的解剖生理特征和反应性随年龄增加而发生明显的变化。一般幼年动物比性随年龄增加而发生明显的变化。一般幼年动物比成年动物敏感。老年动物的代谢功能低下，反应不成年动物敏感。老年动物的代谢功能低下，反应不灵敏，一般不选用。灵敏，一般不选用。v对毒物反应的年龄差异，可能与解毒酶活性有关。对毒物反应的年龄差异，可能与解毒酶活性有关。人类胎儿

44、时期缺乏这些酶，对毒物敏感，新生儿人类胎儿时期缺乏这些酶，对毒物敏感，新生儿8周内达到成人水平。周内达到成人水平。v实验动物年龄与体重一般成正相关，大小鼠可根据实验动物年龄与体重一般成正相关，大小鼠可根据体重推算年龄。体重和饲养管理密切相关。体重推算年龄。体重和饲养管理密切相关。46三、年龄和体重三、年龄和体重u动物实验时要注意动物实验时要注意“天文学时间天文学时间”和和“生生物学时间物学时间”的区别。的区别。u不同种属实验动物的寿命与人类具有很大不同种属实验动物的寿命与人类具有很大差异。差异。u一般来说，实验动物年龄、体重应尽可能一般来说，实验动物年龄、体重应尽可能一致，相差不得超过一致，相

45、差不得超过10%。47表表1狗与人的年龄对应狗与人的年龄对应动动物物年龄对应年龄对应/年年狗狗12345678910 11 12 13 14 1516人人152428 34 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 768048表表2成年动物的年龄、体重和寿命成年动物的年龄、体重和寿命小小鼠鼠大大鼠鼠豚豚鼠鼠兔兔犬犬成年日龄成年日龄（天）（天）65-9085-11090-120120-180250-360成年体重成年体重（克）（克）20-28200-280350-6002000-35008000-15000平均寿命平均寿命（年）（年）1-22-325-613-17最高寿命最高

46、寿命（年）（年）346133449四、性别四、性别v不同性别的动物对同一药物的敏感程度是有差不同性别的动物对同一药物的敏感程度是有差异的，对各种刺激的反应也不一致，雌性动物异的，对各种刺激的反应也不一致，雌性动物性周期不同阶段和怀孕、授乳时的机体反应性性周期不同阶段和怀孕、授乳时的机体反应性有较大的改变。有较大的改变。v有人分析有人分析149种毒物对不同性别大小鼠的毒性，种毒物对不同性别大小鼠的毒性，发现雌性的敏感性稍大于雄性。如实验无特殊发现雌性的敏感性稍大于雄性。如实验无特殊要求应选择雌雄各半做实验，以避免因性别差要求应选择雌雄各半做实验，以避免因性别差异所造成的结果误差。异所造成的结果误

47、差。50五、生理状态五、生理状态v除非有特殊实验要求，一般不选用怀孕、除非有特殊实验要求，一般不选用怀孕、哺乳的动物。啮齿类动物在特殊的生理哺乳的动物。啮齿类动物在特殊的生理时期对外界环境因素作用的反应性有较时期对外界环境因素作用的反应性有较大差异。大差异。v动物所处的功能状态不同也常影响对药动物所处的功能状态不同也常影响对药物的反应性，如：体温升高时的动物对物的反应性，如：体温升高时的动物对解热药敏感，体温不高时对解热药不敏解热药敏感，体温不高时对解热药不敏感。感。51六、健康情况六、健康情况v一般情况下，健康动物对药物的耐受量比有病的一般情况下，健康动物对药物的耐受量比有病的动物要强，所以

48、有病动物比较易于中毒死亡。如：动物要强，所以有病动物比较易于中毒死亡。如：犬食量不足体重减轻犬食量不足体重减轻10%-20%后，麻醉时间显著后，麻醉时间显著延长。延长。v动物潜在性感染，对实验结果的影响也很大。如：动物潜在性感染，对实验结果的影响也很大。如：感染了球虫的家兔，肝功能必然发生变化，观测感染了球虫的家兔，肝功能必然发生变化，观测实验前后家兔肝功能的变化结果波动很大。实验前后家兔肝功能的变化结果波动很大。v健康动物对各种刺激的耐受性一般比不健康、有健康动物对各种刺激的耐受性一般比不健康、有病的动物要强，实验结果稳定，因此，病的动物要强，实验结果稳定，因此，除特殊情除特殊情况况一定要选

49、用健康动物进行实验，患有疾病或出一定要选用健康动物进行实验，患有疾病或出于衰竭、饥饿、寒冷、炎热等条件下的动物，均于衰竭、饥饿、寒冷、炎热等条件下的动物，均会影响实验结果。会影响实验结果。52七、潜在感染七、潜在感染v动物发生微生物、寄生虫潜在感染，极易造成疾病的动物发生微生物、寄生虫潜在感染，极易造成疾病的爆发和流行，有的虽然不发生急性疾病，但由于潜在爆发和流行，有的虽然不发生急性疾病，但由于潜在的感染对实验研究产生的严重干扰，会使实验结果不的感染对实验研究产生的严重干扰，会使实验结果不稳定，甚至造成实验失败。稳定，甚至造成实验失败。v实验动物的潜在病毒感染：实验动物的潜在病毒感染：鼠痘病毒

50、鼠痘病毒隐性感染隐性感染，无临，无临床症状，许多应激因素均可使病毒激活而使本病流行。床症状，许多应激因素均可使病毒激活而使本病流行。仙台病毒仙台病毒多数情况下呈多数情况下呈隐性感染隐性感染，可对实验研究产生，可对实验研究产生严重的干扰。对严重的干扰。对免疫系统免疫系统的干扰，可严重影响体液和的干扰，可严重影响体液和细胞介导的免疫应答；对细胞介导的免疫应答；对致瘤作用致瘤作用研究的干扰，其遗研究的干扰，其遗留的组织学改变易与浸润性肺癌相混淆，能抑制诱发留的组织学改变易与浸润性肺癌相混淆，能抑制诱发肺腺癌；对肺腺癌；对鼠类生殖繁育鼠类生殖繁育有较大影响，可影响胎儿的有较大影响，可影响胎儿的发育，增

51、加新生鼠的死亡率。发育，增加新生鼠的死亡率。53七、潜在感染七、潜在感染v实验动物的潜在细菌感染：多种细菌可不实验动物的潜在细菌感染：多种细菌可不发病，动物在诱因作用下，机体抵抗力下发病，动物在诱因作用下，机体抵抗力下降，导致疾病发生，甚至流行。这些细菌降，导致疾病发生，甚至流行。这些细菌可严重干扰动物实验的结果。可严重干扰动物实验的结果。v实验动物的潜在寄生虫感染：可使宿主发实验动物的潜在寄生虫感染：可使宿主发生内部组织结构的病变，而影响实验结果。生内部组织结构的病变，而影响实验结果。54第四节第四节影响比较医学研究中动物实验影响比较医学研究中动物实验的饲养环境和营养因素的饲养环境和营养因素

52、55一、影响动物实验效果的环境因素一、影响动物实验效果的环境因素v实验动物多被限制在一个极其特定的实验动物多被限制在一个极其特定的环境中，它的生活和它对环境的自主环境中，它的生活和它对环境的自主选择要受到限制，因而对实验动物环选择要受到限制，因而对实验动物环境要进行控制。境要进行控制。v动物性状的表现受到环境因素的影响动物性状的表现受到环境因素的影响56周围环境周围环境发育环境发育环境反应型反应型表现型表现型基因型基因型1、动物性状的表现受到环境因素的、动物性状的表现受到环境因素的影响影响生物的遗生物的遗传组成传组成外在表外在表现的个现的个体特征体特征动物实动物实验时所验时所表现的表现的性状性

53、状57572、动物实验公式、动物实验公式R=(A+B+C)D+E式中：式中：R实验动物的总反应实验动物的总反应A动物种的共同反应动物种的共同反应B品种及品系特有的反应品种及品系特有的反应C个体反应（个体差异）个体反应（个体差异）D环境影响环境影响E实验误差实验误差5858v3、行为和生理反应影响动物实验的结果、行为和生理反应影响动物实验的结果动物有适应环境变化并作出反应的能力，这动物有适应环境变化并作出反应的能力，这种能力可以是行为性的、生理性的，或两者兼种能力可以是行为性的、生理性的，或两者兼有。有。各种动物对环境的适应能力是不同的。一定各种动物对环境的适应能力是不同的。一定范围内的范围内的

54、“有害有害”环境动物可以耐受。环境动物可以耐受。l实验动物环境控制的原则是，充分利用和创造实验动物环境控制的原则是，充分利用和创造那些对实验动物有利的因素，消除和防止那些那些对实验动物有利的因素，消除和防止那些有害因素，以保证实验动物的健康和达到实验有害因素，以保证实验动物的健康和达到实验利用的目的。利用的目的。59二、各种环境因素及其控制要求二、各种环境因素及其控制要求1、气候因素：、气候因素：温度、湿度、气流、风速等温度、湿度、气流、风速等2、物理、化学因素：、物理、化学因素：氧、二氧化碳、粉尘、氧、二氧化碳、粉尘、臭味、噪音、照明、杀虫剂、消毒剂、有害化学臭味、噪音、照明、杀虫剂、消毒剂

55、、有害化学物质等物质等3、居住因素：、居住因素：房屋、饲养笼具、垫料、给食房屋、饲养笼具、垫料、给食器、供水器等器、供水器等4、营养因素：、营养因素：饲料、水饲料、水5、生物因素：、生物因素：同种生物因素：社会地位、势力范围等同种生物因素：社会地位、势力范围等异种生物因素：微生物、人、其他动物异种生物因素：微生物、人、其他动物60设施的环境指标设施的环境指标(饲养设施）饲养设施）项项目目普通环境普通环境屏障环境屏障环境隔离环境隔离环境温度温度18292026日温差日温差=44相对湿度相对湿度(%)4070换气次数换气次数(次次/h)81010202050气流速度气流速度(m/s)0.20压强梯

56、度压强梯度Pa-10100-150空气洁净度（级）空气洁净度（级）-75落下菌数落下菌数(个个/皿皿)=-3无检出无检出氨浓度氨浓度(mg/m3)143噪声噪声(dB)=60工作照度工作照度Lux200动物照度动物照度Lux100-200/15-20明暗交替时间明暗交替时间h12/12或或10/1461设施的环境指标（动物实验设施）设施的环境指标（动物实验设施）项项目目普通环境普通环境屏障环境屏障环境隔离环境隔离环境温度温度19262025日温差日温差=44相对湿度相对湿度(%)4070换气次数换气次数(次次/h)81010202050气流速度气流速度(m/s)0.20压强梯度压强梯度Pa-1

57、0100-150空气洁净度空气洁净度-75落下菌数落下菌数(个个/皿皿)=-3无检出无检出氨浓度氨浓度(mg/m3)14噪声噪声(dB)室外压力，空气单向流动，不同设施要求不同。室外压力，空气单向流动，不同设施要求不同。2、风速对动物的影响、风速对动物的影响气流的大小与气流的大小与体热的发体热的发散散有关。实验动物单位体重与有关。实验动物单位体重与体表面积体表面积比值较比值较大，对气流速度的增加更加敏感。气流速度过大，对气流速度的增加更加敏感。气流速度过小，空气流通不良，动物缺氧，室内臭气充斥，小，空气流通不良，动物缺氧，室内臭气充斥，散热困难，会造成不适感，甚至发生疾病和窒散热困难，会造成不

58、适感，甚至发生疾病和窒息死亡。息死亡。74v空气洁净度空气洁净度1、气体污染、气体污染除动物呼吸排出的二氧化碳外，主要的除动物呼吸排出的二氧化碳外，主要的污染物是动物粪便和尿等排泄物发酵分解污染物是动物粪便和尿等排泄物发酵分解产生的恶臭物质，包括氨气、甲基硫醇、产生的恶臭物质，包括氨气、甲基硫醇、硫化氢等。其中浓度最高的是氨气，可刺硫化氢等。其中浓度最高的是氨气，可刺激上呼吸道粘膜，引发上呼吸道炎症。激上呼吸道粘膜，引发上呼吸道炎症。75v动物室的空气中还有动物释放的性信动物室的空气中还有动物释放的性信息素。息素。性信息素性信息素对小鼠的繁殖有三个对小鼠的繁殖有三个方面的效应：方面的效应：Le

59、e-Boot效应，指小鼠效应，指小鼠群养时常发生假孕和发情周期混乱现群养时常发生假孕和发情周期混乱现象；象；Whitten效应，雄性动物分泌的性效应，雄性动物分泌的性信息促使雌性动物的发情周期出现有信息促使雌性动物的发情周期出现有规律的现象；规律的现象；Bruce效应，怀孕初期效应，怀孕初期的雌性动物与交配对象以外的雄性接的雌性动物与交配对象以外的雄性接近或同居时产生的中止妊娠反应。近或同居时产生的中止妊娠反应。762、粉尘、粉尘空气中的灰尘、动物的皮毛、皮屑、空气中的灰尘、动物的皮毛、皮屑、饲料、垫料等的细小颗粒均可与空气组饲料、垫料等的细小颗粒均可与空气组合成气溶胶。合成气溶胶。粉尘可刺激

60、机体产生不良反应，也粉尘可刺激机体产生不良反应，也是各种病原微生物的载体。粉尘可造成是各种病原微生物的载体。粉尘可造成动物的变态反应，也是人类变态反应的动物的变态反应，也是人类变态反应的变应原变应原77其他因素其他因素1、营养因素：饲料和饮水、营养因素：饲料和饮水2、居住因素：动物设施的建筑和设备，以及、居住因素：动物设施的建筑和设备，以及与动物有直接关系的笼具、垫料、饮水器等。与动物有直接关系的笼具、垫料、饮水器等。3、生物因素：、生物因素：同种动物：社会地位和势力范围、饲养密同种动物：社会地位和势力范围、饲养密度度异种动物间：病原微生物、其他动物、人异种动物间：病原微生物、其他动物、人类类

61、78第五节第五节影响比较医学研究中动物实验影响比较医学研究中动物实验的技术因素的技术因素79一、动物选择一、动物选择v正确选择实验动物是获得正确实验结果正确选择实验动物是获得正确实验结果和实验成功的重要环节。应根据不同实和实验成功的重要环节。应根据不同实验动物的生物学特性，按照不同实验的验动物的生物学特性，按照不同实验的要求选择合适的动物。要求选择合适的动物。80二、实验季节二、实验季节v生物体的许多功能随季节产生规律性的变动。生物体的许多功能随季节产生规律性的变动。目前已目前已有大量资料表明，动物对化学物作用的反应也受到季有大量资料表明，动物对化学物作用的反应也受到季节的影响。如：给节的影响

62、。如：给10只大鼠注射一定剂量的巴比妥钠，只大鼠注射一定剂量的巴比妥钠，入睡时间春季最短，秋季最长，睡眠时间则相反。入睡时间春季最短，秋季最长，睡眠时间则相反。v不同季节，动物的机体反应性有一定的改变。不同季节，动物的机体反应性有一定的改变。如：不如：不同季节对辐射效应有影响，家兔的放射敏感性在春、同季节对辐射效应有影响，家兔的放射敏感性在春、夏两季升高，秋、冬两季降低。小鼠的放射敏感性在夏两季升高，秋、冬两季降低。小鼠的放射敏感性在冬季、初夏显著升高，初秋和夏季则降低。大鼠没有冬季、初夏显著升高，初秋和夏季则降低。大鼠没有明显的季节波动。明显的季节波动。这种季节的波动在进行跨季度的慢这种季节

63、的波动在进行跨季度的慢性实验时是必须注意的。性实验时是必须注意的。81三、昼夜过程三、昼夜过程v机体的有些功能有昼夜规律性的变化。机体的有些功能有昼夜规律性的变化。如小鼠皮下重复注如小鼠皮下重复注入入40%四氯化碳溶液四氯化碳溶液0.2ml后，不同的时间观察肝细胞的有后，不同的时间观察肝细胞的有丝分裂状态，以了解肝细胞变性的修复情况，结果表明，丝分裂状态，以了解肝细胞变性的修复情况，结果表明，小鼠肝细胞有丝分裂的昼夜变动十分明显。小鼠肝细胞有丝分裂的昼夜变动十分明显。v动物对照射的敏感性在昼夜间有不同的变化，这种变化见动物对照射的敏感性在昼夜间有不同的变化，这种变化见于不同性别、种系和年龄的小

64、鼠和大鼠。于不同性别、种系和年龄的小鼠和大鼠。白天放射敏感性白天放射敏感性降低（死亡较少，降低（死亡较少，LD50较高，体重下降较少，肝脏损伤较较高，体重下降较少，肝脏损伤较轻），夜间升高。轻），夜间升高。v经实验证明，动物的体温、血糖、基础代谢率、内分泌激经实验证明，动物的体温、血糖、基础代谢率、内分泌激素的分泌均发生昼夜节律性变化。素的分泌均发生昼夜节律性变化。v这类实验观察必须设有相应的对照，注意处理的时间对结这类实验观察必须设有相应的对照，注意处理的时间对结果的影响。果的影响。v为了得到可比性的实验结果，所有实验组动物应在同一时为了得到可比性的实验结果，所有实验组动物应在同一时间内进行

65、照射或其他的实验处理。间内进行照射或其他的实验处理。82四、麻醉深度四、麻醉深度v动物实验中的麻醉要求深度适合，在整个实验过程中动物实验中的麻醉要求深度适合，在整个实验过程中要保持始终恒定。不同的麻醉剂有不同的药理作用和要保持始终恒定。不同的麻醉剂有不同的药理作用和副作用，应根据实验要求和动物种类加以选择。副作用，应根据实验要求和动物种类加以选择。v麻醉过深，动物处于深度抑制，甚至濒死状态，动物麻醉过深，动物处于深度抑制，甚至濒死状态，动物各种正常反应受到抑制，很难得到可靠的实验结果；各种正常反应受到抑制，很难得到可靠的实验结果；麻醉过浅，在动物身上进行手术或实验，将会引起强麻醉过浅，在动物身

66、上进行手术或实验，将会引起强烈的疼痛刺激，使动物全身，特别是呼吸、循环功能烈的疼痛刺激，使动物全身，特别是呼吸、循环功能发生改变，消化功能也会发生改变，如疼痛刺激会反发生改变，消化功能也会发生改变，如疼痛刺激会反射性的长时间中止胰腺的分泌，所以麻醉深度必须合射性的长时间中止胰腺的分泌，所以麻醉深度必须合适。适。83五、手术技巧五、手术技巧v必须注意手术技巧和操作技术的熟练程度。必须注意手术技巧和操作技术的熟练程度。v手术熟练可以减少对动物的刺激，手术熟练可以减少对动物的刺激，动物受的创动物受的创伤、出血等就少，将会提高实验成功概率和实伤、出血等就少，将会提高实验成功概率和实验结果的正确性验结果

67、的正确性。要达到动物手术操作熟练，。要达到动物手术操作熟练，必须要了解各种动物的特征，组织、器官的位必须要了解各种动物的特征，组织、器官的位置，神经、血管的走行特点，并在动物身上反置，神经、血管的走行特点，并在动物身上反复实践。复实践。84六、实验药物六、实验药物v在动物实验中，常需要给动物诸如各种药物以在动物实验中，常需要给动物诸如各种药物以观察其作用和变化。观察其作用和变化。给药的途径、剂型和剂量给药的途径、剂型和剂量是影响实验结果很重要的问题。是影响实验结果很重要的问题。v根据药物的成分，作用时间，作用器官选择合根据药物的成分，作用时间，作用器官选择合适的给药途径；浓度和剂量也是一个重要

68、的问适的给药途径；浓度和剂量也是一个重要的问题，太高的浓度、太大的计量都会得出错误结题，太高的浓度、太大的计量都会得出错误结果。如：用果。如：用1/2LD50剂量腹腔注射某药物后动剂量腹腔注射某药物后动物活动减少，就认为该药有镇静作用，实际上物活动减少，就认为该药有镇静作用，实际上1/2LD50已接近中毒量，这时动物活动量减少已接近中毒量，这时动物活动量减少不能认为是镇静的作用。不能认为是镇静的作用。85六、实验药物六、实验药物v给药的途径给药的途径v含有中药含有中药成分成分v给药的给药的次数次数v给药的剂量和浓度给药的剂量和浓度86七、对照问题七、对照问题v实验动物分组时应特别注意建立对照组

69、。一般对照的实验动物分组时应特别注意建立对照组。一般对照的原则是原则是“齐同对比齐同对比”。对照方法很多：。对照方法很多：1.空白对照是在不给任何措施情况下观察自发变化的规空白对照是在不给任何措施情况下观察自发变化的规律；律；2.实验对照是采用与实验相同操作条件的对照，如给药实验对照是采用与实验相同操作条件的对照，如给药实验中的溶媒、手术、注射以及观察抚触都可以对动实验中的溶媒、手术、注射以及观察抚触都可以对动物发生影响；物发生影响；3.标准（或有效）对照常用于药物研究。对新药的疗效标准（或有效）对照常用于药物研究。对新药的疗效可以用已知的有效药物或能引起标准反应的药物做对可以用已知的有效药物

70、或能引起标准反应的药物做对照，既可考核实验方法的可靠性，又可通过比较了解照，既可考核实验方法的可靠性，又可通过比较了解新药的疗效和特点。新药的疗效和特点。87七、对照问题七、对照问题4.配对对照是同一个体在前后不同时间比较对配对对照是同一个体在前后不同时间比较对照其和实验期的差异，或同一个体的左右两照其和实验期的差异，或同一个体的左右两部分作对照处理和实验处理的差异，可大大部分作对照处理和实验处理的差异，可大大减少抽样误差；减少抽样误差；5.组间对照是将实验对象分成两组或几组比较组间对照是将实验对象分成两组或几组比较其差异。检查的指标和条件要等同；其差异。检查的指标和条件要等同；6.历史对照与

71、正常值对照要十分谨慎，必须要历史对照与正常值对照要十分谨慎，必须要条件、背景、指标、技术方法相同才可进行条件、背景、指标、技术方法相同才可进行对比，否则将会得出不恰当的甚至错误的结对比，否则将会得出不恰当的甚至错误的结论。论。88v实验重复和肯定。选用动物要数量合适，不造成浪费；实验重复和肯定。选用动物要数量合适，不造成浪费；也应该做必要的重复实验。也应该做必要的重复实验。v有些实验单作一种动物还不够，应重复做几种动物。有些实验单作一种动物还不够，应重复做几种动物。可以比较不同动物的反应差异，同时发现新问题，提可以比较不同动物的反应差异，同时发现新问题，提供使用不同观察指标的线索。供使用不同观

72、察指标的线索。v把一种动物的实验结果外推到其他动物甚至推广应用把一种动物的实验结果外推到其他动物甚至推广应用到临床是不正确的，有时候是非常危险的。在肯定一到临床是不正确的，有时候是非常危险的。在肯定一个实验结果时最好采用两种以上的动物进行比较观察，个实验结果时最好采用两种以上的动物进行比较观察，其中一种应该是非啮齿类动物。其中一种应该是非啮齿类动物。v外推到人的实验，动物品种应不少于外推到人的实验，动物品种应不少于3种，而且其中之种，而且其中之一不应是啮齿类动物。常用的生物序列是小鼠一不应是啮齿类动物。常用的生物序列是小鼠-大鼠大鼠-犬犬（或猴）。（或猴）。89第六节第六节遗传工程动物模型遗传

73、工程动物模型2024/7/2990遗传工程动物模型遗传工程动物模型v定义：随着现代生物技术方法的不断进步，定义：随着现代生物技术方法的不断进步，人们可以人为的运用各种技术手段有目的人们可以人为的运用各种技术手段有目的的干预动物的遗传组成，导致动物新的性的干预动物的遗传组成，导致动物新的性状的出现，并使其能有效的遗传下去，形状的出现，并使其能有效的遗传下去，形成新的可供生命科学研究和其他目的所用成新的可供生命科学研究和其他目的所用的动物模型，这类动物可被称为的动物模型，这类动物可被称为遗传工程遗传工程动物模型动物模型。2024/7/2991v目前获得遗传工程动物模型的技术手段：目前获得遗传工程动

74、物模型的技术手段：1.1.显微注射转基因技术显微注射转基因技术将外源性基因或将外源性基因或DNADNA片片段插入动物基因组获得转基因动物的方法。段插入动物基因组获得转基因动物的方法。2.2.基因定位突变技术基因定位突变技术是是2020世纪世纪8080年代中期结年代中期结合胚胎干细胞和同源重组技术发展而来的一种合胚胎干细胞和同源重组技术发展而来的一种在基因组特定位点改造在基因组特定位点改造DNADNA（包括基因剔除、基（包括基因剔除、基因插入和其他一些操作）的技术，是在整体动因插入和其他一些操作）的技术，是在整体动物水平上研究特定基因功能的最佳方法。物水平上研究特定基因功能的最佳方法。3.3.化

75、学诱变技术化学诱变技术造成造成DNADNA序列碱基改变并可通序列碱基改变并可通过复制而遗传的化学方法。过复制而遗传的化学方法。遗传工程动物模型遗传工程动物模型2024/7/2992一、转基因动物模型一、转基因动物模型v转基因动物的出现是重组转基因动物的出现是重组DNADNA技术和胚胎技技术和胚胎技术发展的必然结果。术发展的必然结果。v转基因动物自转基因动物自1980-19811980-1981年产生后，迅速年产生后，迅速发展。它克服了物种之间的生殖隔离，实发展。它克服了物种之间的生殖隔离，实现了动物物种之间遗传物质的交换和重组，现了动物物种之间遗传物质的交换和重组，这不仅为遗传物质的研究提供了

76、新的手段，这不仅为遗传物质的研究提供了新的手段，丰富了物种的基因库，也扩大了生命科学丰富了物种的基因库，也扩大了生命科学的视野，现已广泛应用于医药、农业及生的视野，现已广泛应用于医药、农业及生物学领域。物学领域。2024/7/2993显微注射转基因动物的产生显微注射转基因动物的产生v19801980年年GordonGordon等将猿猴病毒（等将猿猴病毒（SV40SV40）和人单纯疮）和人单纯疮疹病毒（疹病毒（HSVHSV）的）的tktk（thgmidinethgmidinekinasekinase）基因）基因整合后的质粒直接注入到小鼠受精卵原核中，首整合后的质粒直接注入到小鼠受精卵原核中，首次

77、成功地培养出转基因小鼠次成功地培养出转基因小鼠（transgenictransgenicmice,TGMmice,TGM）。v19821982年年PalmiterPalmiter等将等将MrfMrf启动子和大鼠生长激素启动子和大鼠生长激素基因拼接成的融合基因转入小鼠的受精卵基因拼接成的融合基因转入小鼠的受精卵, ,在得在得到的到的7 7只转基因鼠中只转基因鼠中, ,有有6 6只生长加快只生长加快, ,超级鼠比正超级鼠比正常的大一倍，常的大一倍，“超级巨鼠超级巨鼠”, ,曾引起整个生物学曾引起整个生物学界的轰动。界的轰动。v到目前为止到目前为止, ,人类已获得转基因兔人类已获得转基因兔, ,羊羊

78、, ,猪猪, ,鱼鱼, ,鼠鼠, ,牛等等大小动物。牛等等大小动物。2024/7/2994v转基因动物的概念：通过实验手段将外源遗传物转基因动物的概念：通过实验手段将外源遗传物质导入到动物胚细胞中，并能稳定遗传，由此获质导入到动物胚细胞中，并能稳定遗传，由此获得的动物称为得的动物称为转基因动物转基因动物。v导入外源导入外源DNADNA，动物基因组产生可以遗传的改变包括：，动物基因组产生可以遗传的改变包括：1.1.外源外源DNADNA片段至少整合到一条染色体的一个位点上；片段至少整合到一条染色体的一个位点上；2.2.外源外源DNADNA片段的插入使基因组中任何一个基因的结构片段的插入使基因组中任

79、何一个基因的结构发生改变；发生改变；3.3.外源外源DNADNA片段的插入使染色体发生重排；片段的插入使染色体发生重排；4.4.导入可以持久存在的遗传实体。导入可以持久存在的遗传实体。显微注射转基因动物显微注射转基因动物2024/7/2995转基因动物的命名转基因动物的命名v例：例：vC C5757BL/6J-TgN(CD8Ge)23JwgBL/6J-TgN(CD8Ge)23Jwgv表示：来源于美国杰克逊研究所（表示：来源于美国杰克逊研究所（J J）的）的C C5757BL/6JBL/6J品系小鼠被转入（品系小鼠被转入（TgNTgN）CD8CD8基因基因（GeGe）；转基因在）；转基因在Jon

80、W.GordonJonW.Gordon（JwgJwg）实）实验室完成，获取于一系列显微注射后得到验室完成，获取于一系列显微注射后得到的序号为的序号为2323的小鼠。的小鼠。2024/7/2996显微转基因注射基本方法显微转基因注射基本方法v以单细胞受精卵为靶细胞以单细胞受精卵为靶细胞, ,利用显微注射利用显微注射技术将构建好的载体技术将构建好的载体DNADNA直接注射入受精直接注射入受精卵的原核，再将接受注射的受精卵移入假卵的原核，再将接受注射的受精卵移入假孕母体输卵管继续发育获得转基因动物个孕母体输卵管继续发育获得转基因动物个体。体。v受精卵雄原核的显微注射是目前应用最为受精卵雄原核的显微注

81、射是目前应用最为广泛、常用、有效的方法。广泛、常用、有效的方法。2024/7/29972024/7/2998转基因动物在医学研究中转基因动物在医学研究中的应用的应用1.1.转基因动物是对多种生命现象本质深入了解的转基因动物是对多种生命现象本质深入了解的工具，如研究基因结构与功能的关系，细胞核工具，如研究基因结构与功能的关系，细胞核与细胞质的相互关系，胚胎发育调控以及肿瘤与细胞质的相互关系，胚胎发育调控以及肿瘤等；等；2.2.可以用来建立多种疾病的动物模型，进而研究可以用来建立多种疾病的动物模型，进而研究这些疾病的发病机理及治疗方法；这些疾病的发病机理及治疗方法；3.3.转基因动物可作为医用或食

82、用蛋白的生物反应转基因动物可作为医用或食用蛋白的生物反应器。器。 2024/7/2999转基因动物在医学研究中转基因动物在医学研究中的局限性的局限性v外源基因整合到基因组后可能会破坏一个或外源基因整合到基因组后可能会破坏一个或一组内源基因，表现出来的生理异常很难确一组内源基因，表现出来的生理异常很难确定是转入基因的效应还是破坏内源基因的结定是转入基因的效应还是破坏内源基因的结果。果。v外源基因的表达往往脱离原来表达的组织类外源基因的表达往往脱离原来表达的组织类型，可能会出现全身各种组织的广泛表达，型，可能会出现全身各种组织的广泛表达，还会失去正常生理调控的制约，故基因产物还会失去正常生理调控的

83、制约，故基因产物的功能往往会发生改变。的功能往往会发生改变。2024/7/29100二、基因定位突变动物模型二、基因定位突变动物模型v基因定位突变基因定位突变又称基因敲除、基因剔除或基因打又称基因敲除、基因剔除或基因打靶，它是应用一段外源靶，它是应用一段外源DNADNA，通过，通过DNADNA同源重组，同源重组，使得使得ESES细胞特定的内源基因被破坏而造成其功能细胞特定的内源基因被破坏而造成其功能丧失，然后再通过丧失，然后再通过ESES细胞介导得到该基因丧失的细胞介导得到该基因丧失的动物模型动物模型的过程。的过程。v目前研究最多、最深入的是基因敲除小鼠。通过目前研究最多、最深入的是基因敲除小

84、鼠。通过建立基因剔除小鼠来观察与外源建立基因剔除小鼠来观察与外源DNADNA相对应的正相对应的正常基因失活、不表达的情况下会对动物个体产生常基因失活、不表达的情况下会对动物个体产生哪些影响。哪些影响。2024/7/29101基因定位突变动物的应用基因定位突变动物的应用1.1.它可提供遗传病和其他疾病的诊断的遗它可提供遗传病和其他疾病的诊断的遗传信息，可以指导对这些疾病的致病基传信息，可以指导对这些疾病的致病基因和对病症病因的分析与认识；因和对病症病因的分析与认识；2.2.在人类器官移植方面具有重大的意义；在人类器官移植方面具有重大的意义；3.3.免疫分子基因敲除动物模型将免疫学研免疫分子基因敲

85、除动物模型将免疫学研究特别是免疫耐受的研究推进到一个新究特别是免疫耐受的研究推进到一个新的阶段。的阶段。2024/7/29102基因驱动法与表型驱动法基因驱动法与表型驱动法v对已知序列的基因进行操作，研究已知序列的功对已知序列的基因进行操作，研究已知序列的功能，这类研究方法被称作能，这类研究方法被称作“基因驱动法基因驱动法”v表型驱动法表型驱动法研究者用乙酰基亚硝基脲研究者用乙酰基亚硝基脲（ENU）在相对短的时间内诱导小鼠产生大量随）在相对短的时间内诱导小鼠产生大量随机突变表型，通过筛选及遗传试验获得具有特殊机突变表型，通过筛选及遗传试验获得具有特殊表型的突变系动物，再鉴定突变动物特殊表型的表

86、型的突变系动物，再鉴定突变动物特殊表型的相关基因，从而获得相关基因的功能。相关基因，从而获得相关基因的功能。vENU诱变是基因敲除之后研究功能基因的又一重诱变是基因敲除之后研究功能基因的又一重要而且是必要的补充。要而且是必要的补充。2024/7/29103vENU(ENU(乙乙酰酰基基亚亚硝硝基基脲脲) )是是公公认认的的最最强强的的小小鼠鼠诱诱变变剂剂，由由于于雄雄鼠鼠生生殖殖细细胞胞的的突突变变率率远远远远大大于于母母鼠鼠，故故一一般般用用ENUENU处处理理雄雄鼠鼠。ENUENU进进入入雄雄鼠鼠体体内内，导导致致精精原原细细胞胞大大量量死死亡亡，剩剩余余精精原原细细胞胞通通过过分分裂裂重

87、重建建睾睾丸丸结结构构，ENUENU不不借借助助任任何何代代谢谢过过程程，直直接接渗渗入入精精原原细细胞胞的的细细胞胞核核与与碱碱基基结结合合，影影响响生生殖殖细细胞胞的的DNADNA复复制制，导导致致精精子子的的碱碱基基发发生生点点突突变变，突突变变的的种类包括碱基间的颠换、转换或移码突变。种类包括碱基间的颠换、转换或移码突变。三、三、ENU诱变小鼠诱变小鼠2024/7/29104ENU ENU ( (乙酰基亚硝基脲乙酰基亚硝基脲) )诱变小鼠诱变小鼠vENUENU诱诱变变是是近近三三十十年年来来发发展展起起来来的的研研究究功功能能基基因因的的新新手手段段。由由于于ENUENU处处理理后后雄

88、雄鼠鼠精精子子基基因因组组发发生生点点突突变变，使使得得后后代代小小鼠鼠有有可可能能出出现现突突变变表表型型，经经筛筛选选及及遗遗传传试试验验能能够够得得到到突突变变系系小小鼠鼠。通通过过对对突突变变小小鼠鼠的的深深入入研研究究、对对突突变变基基因因定定位位及及位位置置候候选选法法克克隆隆突突变变碱碱基基就就会会得得到到突变基因的功能信息。突变基因的功能信息。2024/7/29105ENUENU诱变小鼠诱变小鼠vENUENU诱诱变变开开始始于于上上个个世世纪纪7070年年代代，初初期期主主要要集集中中于于突突变变机机制制的的研研究究。目目前前全全世世界界的的研研究究机机构构总总数数在在1010

89、个个左左右右，集集中中在在西西方方发发达达国国家家。在在美美国国、英英国国、德德国国、澳澳大大利利亚亚及及日日本本等等发发达达国国家家，已已得得到到数数千千种种突突变变系系小小鼠鼠，有有近近百百种种突突变变基基因因在在染染色色体体上上定定位位，部部分分已已经经找找到到发发生生点点突突变变的的碱碱基基并并克克隆隆了了相应的基因。相应的基因。2024/7/29106ENUENU诱变小鼠的应用诱变小鼠的应用vENUENU诱变小鼠的研究诱变小鼠的研究利用基因组研究的最新利用基因组研究的最新成果成果, ,不仅能促进分子遗传学的发展不仅能促进分子遗传学的发展, ,为人为人类疾病的发病机制类疾病的发病机制,

90、 ,功能基因及相关学科研功能基因及相关学科研究究提供大量不同表型的动物模型提供大量不同表型的动物模型, ,而且而且,ENU,ENU诱变是近年来被公认的最有潜力的制造突诱变是近年来被公认的最有潜力的制造突变型动物的手段变型动物的手段, ,新的动物模型的建立有可新的动物模型的建立有可能导致新的疾病基因的发现和克隆能导致新的疾病基因的发现和克隆, ,对开发对开发具有独立知识产权的药物标靶和相应药物具有独立知识产权的药物标靶和相应药物至关重要至关重要, ,具有潜在的商业价值具有潜在的商业价值. .2024/7/29107ENUENU诱变小鼠的应用诱变小鼠的应用v转基因动物转基因动物, ,基因定点突变动

91、物都是有计划基因定点突变动物都是有计划, ,有目有目的地研究已知基因的表达的地研究已知基因的表达, ,功能及互作效应功能及互作效应, ,而而ENUENU诱变小鼠出发点不是任何特定的基因诱变小鼠出发点不是任何特定的基因, ,而是从而是从大量的随机突变中筛选感兴趣的表型大量的随机突变中筛选感兴趣的表型, ,或获得与或获得与人类疾病临床症状相似的模型动物人类疾病临床症状相似的模型动物, ,再利用此模再利用此模型动物进行定位型动物进行定位, ,克隆克隆, ,鉴定新的基因鉴定新的基因。在此基础。在此基础上上, ,还可以再通过转基因技术和基因敲除技术来还可以再通过转基因技术和基因敲除技术来验证该基因的功能

92、验证该基因的功能, ,作用以及在个体发育中的表作用以及在个体发育中的表达达, ,从而揭开模型性状的形成机制。因此从而揭开模型性状的形成机制。因此, ,遗传工遗传工程动物模型制作技术的交互运用程动物模型制作技术的交互运用, ,将极大地推进将极大地推进基因组学研究的进程。基因组学研究的进程。2024/7/29108vENUENU诱诱变变能能够够获获得得功功能能基基因因研研究究的的新新材材料料，同同时时又又可可以以带带来来一一个个非非常常有有价价值值的的副副产产品品，即即获获得得人人类类遗遗传传性性疾疾病病的的新新模模型型。新新模模型型的的研研究究开开发发能能够够导导致致新新的的药药物物作作用用靶靶

93、点点的的发发现现，为为开开发发新新型型药药物物打打开开了了希希望望之之门门。正正是是由由于于突突变变小小鼠鼠的的潜潜在在价价值值，美美国国JacksonJackson实实验验室室、田田纳纳西西州州的的研研究究机机构构及及欧欧洲洲的的EMMAEMMA都都致致力力于于收收集集世世界界范范围围内内的的各各种突变型小鼠。种突变型小鼠。ENU诱变小鼠诱变小鼠2024/7/29109v值值得得一一提提的的是是，这这些些机机构构的的小小鼠鼠资资源源免免费费对对全全世世界界的的研研究究者者提提供供( (需需要要自自己己负负担担运运输输费费用用) )，国国内内有有兴兴趣趣的的研研究究者者可可以以尝尝试试这这方方面面的的工工作作。我我国国正正在在建建设设遗遗传传工工程程小小鼠鼠资资源源库库，其其技技术术平平台台之之一一就就是是通通过过诱诱变变获获得得新新的的突突变变系系小小鼠鼠。新新突突变变系系动动物物会会使使我我们们得得到到新新的的生生命命信息。信息。