第八章第八章 医学研究中医学研究中实验设计动物的物的选择及及应用用 动物实验与动物实验技术动物实验与动物实验技术田枫田枫2010.01“I’m so proud! All of my kids are going into research”田枫田枫 实验动物科学部实验动物科学部 主要内容•动物实验中实验动物的选择动物实验中实验动物的选择•人类疾病动物模型人类疾病动物模型•影响动物实验的因素影响动物实验的因素•动物实验基本技术动物实验基本技术•如何做好动物实验如何做好动物实验 Ø动物实验是根据研究目的，恰当地动物实验是根据研究目的，恰当地选用标准的选用标准的实验动物品种、品系，实验动物品种、品系，进行各种科学实验，观进行各种科学实验，观察和记录动物的反应过程或反应结果，以探讨察和记录动物的反应过程或反应结果，以探讨或检验生命科学中未知因素的一种活动或检验生命科学中未知因素的一种活动Ø是生物研究中的重要方法之一，也是从动物身是生物研究中的重要方法之一，也是从动物身上获得有关情报资料的唯一手段上获得有关情报资料的唯一手段 关于动物实验关于动物实验 动物实验与诺贝尔生理或医学奖动物实验与诺贝尔生理或医学奖时间时间得主得主得奖原因得奖原因所用动物1904巴甫洛夫巴甫洛夫消化生理学研究消化生理学研究犬犬1913查尔斯查尔斯·罗伯特罗伯特·里谢里谢发现机体对某种抗原物发现机体对某种抗原物质的特异反应质的特异反应犬犬1929克里斯蒂安克里斯蒂安·艾克曼艾克曼发现刺激生长的维生素发现刺激生长的维生素鸡鸡1933托马斯托马斯·亨特亨特摩尔根摩尔根发现遗传中染色体所起的作发现遗传中染色体所起的作用用 果蝇果蝇1947何塞何塞发现垂体前叶激素在糖代谢发现垂体前叶激素在糖代谢中的作用中的作用 犬犬1951蒂勒蒂勒黄热病及其治疗方法上的发黄热病及其治疗方法上的发现现 猴子，小鼠猴子，小鼠1960梅达沃梅达沃发现获得性免疫耐受发现获得性免疫耐受 兔，小鼠兔，小鼠 动物实验与诺贝尔生理或医学奖（续）动物实验与诺贝尔生理或医学奖（续）时间时间得主得主得奖原因得奖原因所用动物1966劳斯劳斯发现诱导肿瘤的病毒发现诱导肿瘤的病毒 鸡鸡1973廷伯根廷伯根发现个体与社会性行为模式的组发现个体与社会性行为模式的组织和引发织和引发 动物行为学动物行为学1981休伯休伯发现视觉系统的信息加工发现视觉系统的信息加工 猫，猴猫，猴1995路易斯，路易斯，等等发现早期胚胎发育中的遗传调控发现早期胚胎发育中的遗传调控机理机理 果蝇果蝇1997普鲁西纳普鲁西纳发现朊病毒发现朊病毒——传染的一种新的传染的一种新的生物学原理生物学原理 仓鼠仓鼠2002布雷纳，布雷纳，等等发现器官发育和细胞程序性死亡发现器官发育和细胞程序性死亡的遗传调控机理的遗传调控机理 线虫线虫2007卡佩基，卡佩基，等等在利用胚胎干细胞引入特异性基在利用胚胎干细胞引入特异性基因修饰的原理上的发现因修饰的原理上的发现 小鼠小鼠 动物实验中实验动物选择•相似性原则•特殊性原则•标准化原则•规格化原则•经济性原则原则 相似性原则 利用与人体某些利用与人体某些机能、代谢、结构机能、代谢、结构及及疾病特点疾病特点的的相似性选择实验动物相似性选择实验动物•组织结构组织结构：：猪的皮肤组织结构与人类的相似猪的皮肤组织结构与人类的相似•系统机能：系统机能：犬有发达的血液循环和神经系统，毒理方面反应犬有发达的血液循环和神经系统，毒理方面反应 和人也较接近和人也较接近•繁殖特性繁殖特性：：哺乳动物和人近似，性成熟、妊娠期和寿命一般是哺乳动物和人近似，性成熟、妊娠期和寿命一般是 成比例的成比例的•疾病特点：疾病特点：如旱獭肝炎病毒感染如旱獭肝炎病毒感染•体液成分体液成分：鸟类粪尿混合排出；草食动物尿液呈碱性；肉食动：鸟类粪尿混合排出；草食动物尿液呈碱性；肉食动 物尿液呈酸性。
选择时要注意物尿液呈酸性选择时要注意•解剖特性解剖特性：：有些动物的解剖结构与人类差别较大，要特别注意有些动物的解剖结构与人类差别较大，要特别注意 特殊性原则•发热、解热和检查致热源实验发热、解热和检查致热源实验-----适宜选用兔做适宜选用兔做实验；实验；•开胸和心脏实验开胸和心脏实验----适宜选用兔做实验；适宜选用兔做实验；•观察药物对排卵的影响，进行避孕药研究观察药物对排卵的影响，进行避孕药研究-----适适宜选用兔、猫；宜选用兔、猫；•动脉粥样硬化实验动脉粥样硬化实验-----适宜选用兔、猪、猴；适宜选用兔、猪、猴；•肝外科实验研究肝外科实验研究------适宜选用大鼠；适宜选用大鼠；•胆囊功能研究胆囊功能研究------不能选用大鼠；不能选用大鼠；充分利用不同品种品系实验动物存在的某些特殊反应充分利用不同品种品系实验动物存在的某些特殊反应充分利用不同品种品系实验动物存在的某些特殊反应充分利用不同品种品系实验动物存在的某些特殊反应 供研究用近交系小鼠供研究用近交系小鼠实实 验验 研研 究究 类类 别别 动动 物物 品品 系系心血管疾病心血管疾病 DBA／／2N自身免疫性疾病自身免疫性疾病 NZB／／N、、 脑积水脑积水 C57BLC57BL／／KaLwNKaLwN、、 D2D2／／nSnNnSnN肾盂积水肾盂积水 C57L／／N、、STR／／N 白内障白内障 STAR／／N 牙周病牙周病 DBA／／2N (有抗力有抗力)、、STR／／N (易感易感)多尿症多尿症 STR／／N、、STR／／1N 白血病白血病 L615、、L7212腭腭 裂裂 A／／HeN (自发自发)、、C57BL／／6N (诱发诱发)放射线放射线 有抗力：有抗力：C57BL／／6N 敏感：敏感：BALBBALB／／cAnNcAnN，，LACALACA．． 淀粉样变淀粉样变 A／／HeN，， NZW／／N补补 体体 BALB／／c AnN (活性高活性高) ．． DBA／／2N (活性低活性低) 人和实验动物在解剖、生理及代谢方面的比较人和实验动物在解剖、生理及代谢方面的比较 动 物 相 似 点 相 异 点小小 鼠鼠大大 鼠鼠 兔兔 猫猫 狗狗 猪猪 老老龄肝变化龄肝变化脾脏，老龄胰变化，老龄脾变化脾脏，老龄胰变化，老龄脾变化 脾脏血管，脾脏，免疫，神经分布脾脏血管，脾脏，免疫，神经分布脾脾脏脏血血管管，，蝶蝶骨骨窦窦，，表表皮皮，，锁锁骨骨，，硬硬 膜外，脂肪分布，鼓膜张肌膜外，脂肪分布，鼓膜张肌垂垂体体血血管管，，肾肾动动脉脉，，脾脾脏脏，，脾脾脏脏血血管管，，蝶蝶骨骨窦窦，，肾肾表表血血管管，，肝肝脏脏，，表表皮皮核核酸酸代代谢谢，，肾肾上上腺腺神神经经分分布布，，精精神变化神变化心心血血管管分分支支，，红红细细胞胞成成熟熟，，视视网网膜膜血血管管，，胃胃肠肠道道，，肝肝脏脏，，牙牙齿齿，，肾肾上上腺，皮肤，雄性尿道腺，皮肤，雄性尿道 肝脏，脾脏（雄比雌大肝脏，脾脏（雄比雌大50%），无汗腺），无汗腺网膜循环，肝脏循环、无胆囊、汗腺网膜循环，肝脏循环、无胆囊、汗腺 肝脏，汗腺，细支气管，肺肝脏，汗腺，细支气管，肺 脾脏，对异种蛋白的反应，汗腺，喉部中脾脏，对异种蛋白的反应，汗腺，喉部中隔，性索的发育，睡眠，热调节隔，性索的发育，睡眠，热调节肠肠道道循循环环，，网网膜膜循循环环，，肾肾动动脉脉，，胰胰管管，，热热调节，汗腺，膈，喉神经，睡眠调节，汗腺，膈，喉神经，睡眠脾脏，肝脏，汗腺，丙种球蛋白脾脏，肝脏，汗腺，丙种球蛋白(新生新生) 标准化原则l选择与研究内容相匹配的标准化实验选择与研究内容相匹配的标准化实验动物，以保证实验的准确性与可重复动物，以保证实验的准确性与可重复性。
性l标准化动物系指经遗传学、微生物学、标准化动物系指经遗传学、微生物学、环境及营养控制而繁育的动物环境及营养控制而繁育的动物 规格化原则u年龄年龄----年龄不同，其生物学特性往往不同，一年龄不同，其生物学特性往往不同，一般选性成熟后的青壮年动物太小的动物的生理功般选性成熟后的青壮年动物太小的动物的生理功能未达到成年水平太老的动物的各器官老化，代能未达到成年水平太老的动物的各器官老化，代谢功能下降，只在老年医学研究中使用；谢功能下降，只在老年医学研究中使用；u体重体重----在正常营养状态和饲养条件下，体重与在正常营养状态和饲养条件下，体重与年龄有一定的相关性；年龄有一定的相关性；u性别性别----许多实验证明，同一品种（系）不同性许多实验证明，同一品种（系）不同性别的动物对外界刺激的反应不一致别的动物对外界刺激的反应不一致 经济性原则无菌兔无菌兔 人类疾病动物模型 What is the Animal Model?Aan animal model in which normative biology or behavior can be studied, or in which a spontaneous or induced pathological process can be investigated, and in which the phenomenon in one or more respects resembles the same phenomenon in humans or other species of animal.A医学研究中建立的具有人究中建立的具有人类疾病模疾病模拟表表现的的动物物实验对象和相象和相关材料。
材料 Classification of Animal ModelsAccording to cause of the developing¯Spontaneous (genetic) disease models （自发）（自发）¯Induced (experimental) disease models （诱发（诱发/实验）实验）¯Immunodeficiency animal model（免疫缺陷）（免疫缺陷）¯遗传修饰动物模型遗传修饰动物模型¯抗疾病动物模型抗疾病动物模型¯生物医学动物模型生物医学动物模型 Spontaneous (genetic) Disease Models ØThese models of human disease use naturally occurring genetic variants (mutants). Many hundreds of strains and stocks with inherited disorders modeling similar conditions in humans have been characterized and conserved.Ø指指实验动物未物未经任何人工任何人工处置，在自然置，在自然条件件下下动物自然物自然发生、或由于基因突生、或由于基因突变的的异常常表表现通通过遗传育育种保留下保留下来的的动物模型。
物模型 Spontaneously Hypertensive Rats(Coat Color: Albino(Features: used for studies in hypertension and cardiovascular research. Males, twelve weeks of age or older, dependably exhibit average systolic blood pressures greater than 200 mmHg. Progeny are monitored for elevated blood pressure to insure continued phenotypic expression of hypertension.Details of Spontaneous Disease Models 血压测定血压测定 C3H MiceÑCoat Color: Black AgoutiÑFeatures: The C3H is widely used as a model for drug treatments of neurologic disorders with applications in toxicology and oncology. High incidence rate of breast cancer in female mice and liver cancer in male . Non-Obese Diabetic (NOD) MiceCCoat Color: AlbinoCFeatures: The NOD exhibits destructive autoimmune pancreatic insulitis as early as four weeks of age. Insulin-dependent diabetes is seen in females by three months of age. Senescence Accelerated Mouse ۩Established in the Department of Senescence Biology, Kyoto University, Japan as a novel murine model of senescence acceleration and age-associated disorders. ۩This strain includes nine strains of accelerated senescence-prone, short lived mice (SAMP) and three strains of accelerated senescence-resistant, long lived mice (SAMR). Senescence Accelerated Mouse Each SAMP strain shows relatively strain specific age-associated pathologies. These characteristic pathological phenotypes are similar to age-associated disorders often observed in elder humans. They include senile osteoporosis, osteoarthrosis, age-related deficits in learning and memory with/without forebrain atrophy, presbycusis, senile amyloidosis, age-related impairment of the immune response and so on. SAMP8SAMR1Moris 自发性动物模型•包括包括裸鼠、裸鼠、SCID小鼠、白内障小鼠、癫痫小鼠、白内障小鼠、癫痫模型、肥胖症小鼠、无毛小鼠、高血压大模型、肥胖症小鼠、无毛小鼠、高血压大鼠、青光眼兔鼠、青光眼兔等。
等 Assessment of Spontaneous ModeluAdvantages Spontaneously developing（自然发生）（自然发生） Similar to human diseases （与人类疾病有（与人类疾病有较好的相似性）较好的相似性）uDisadvantage Limited quantity and difficult to apply （数量有限，应用有难度）（数量有限，应用有难度） Induced（（Experimental) Disease ModelsAs the name implies, induced models are healthy animals in which the condition to be investigated is experimentally induced.以物理的、化学的或生物物理的、化学的或生物的致病因素作用的致病因素作用于动物，造成动物组织、器官或全身一定于动物，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功能、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改变，以供研究用。
代谢或形态结构方面的改变，以供研究用 Tumor Animal ModelInduced tumor animal model 使用致癌因素在实验条件下诱发动物发生使用致癌因素在实验条件下诱发动物发生肿瘤的动物模型肿瘤的动物模型Transplant tumor animal model 指将动物或人体肿瘤移植同种或异种动物指将动物或人体肿瘤移植同种或异种动物 连续传代而培养出的模型连续传代而培养出的模型 Details of Induced disease models Cardiovascular Diseases Animal ModelvAtherosclerosis model：：animals fed by high-fat and high cholesterol diet or non-feeding method vHypertension model：：kidney packing、、renal artery coarctation、、noise stimulusvMyocardial ischemia and myocardial infarction model：： electric stimulus、、drugs、、coronary artery blockage Diabetes Model v注注射射致致高高血血糖糖因因子子，，如如生生长长激激素素、、胰胰高高糖糖素素、、糖皮质激素以及儿茶酚胺类激素等。
糖皮质激素以及儿茶酚胺类激素等v注注射射化化学学物物质质引引起起胰胰岛岛ββ细细胞胞的的损损伤伤，，如如链链脲脲佐佐菌菌素素(STZ)(STZ)、、四四氧氧嘧嘧啶啶可可造造成成胰胰岛岛ββ细细胞胞不不可可逆逆损损伤伤；；环环丙丙庚庚哌哌、、天天门门冬冬素素酶酶等等可可引引起起ββ细细胞可逆性损伤胞可逆性损伤v注射生物及生物制品引起注射生物及生物制品引起ββ细胞破坏，如鼠脑细胞破坏，如鼠脑炎、心肌炎病毒炎、心肌炎病毒M M型变异可诱发若干品系的成年型变异可诱发若干品系的成年小鼠糖尿病小鼠糖尿病v手术切除胰腺的大部分或全部，并给予高糖饮手术切除胰腺的大部分或全部，并给予高糖饮食刺激，引起继发性永久性糖尿病食刺激，引起继发性永久性糖尿病 Assessment of Induced ModelvQuantity enough（数量足够）vCondition accord（条件一致）v和自然产生的疾病模型在某些方面存在一定差异 动物模型复制原则•相似性相似性•可重复性可重复性•可靠性可靠性•适用性和可控性适用性和可控性•易行性和经济性易行性和经济性 Immunodeficiency Animal ModelMAnimals is certain or some immunodeficiency because of spontaneous or artificial methods.M由于先天遗传突变或用人工方法造成由于先天遗传突变或用人工方法造成 免疫系统某种或多种成分缺陷的动物。
免疫系统某种或多种成分缺陷的动物 Classification of Immunodeficiency Animal ØCongenital Immunodeficiency animal （先天性）（先天性）] T-lymphocyte deficiency animal ：：nude mice,nude rats] B -lymphocyte deficiency animal ：：CBA/N mice ] NK cell deficiency animal ：：Beige mice] Severe combined immunedeficiency：：SCID miceØAcquired immunodeficiency syndrom （（获获得性）得性） primate,mice and cat AIDS model T-lymphocyte Deficiency Animal History of Nude MiceØ1962年年英英国国格格拉拉斯斯哥哥医医院院Grist在在非非近近交交系系的的小小鼠鼠中偶然发现有个别中偶然发现有个别小鼠无毛小鼠无毛。
Ø1966年证实是由于第年证实是由于第11对染色体基因突变所致对染色体基因突变所致Ø1968年年，，Pantelouris解解剖剖发发现现裸裸鼠鼠失失去去了了正正常常的的胸腺胸腺Ø1969年年Rygaard首首先先将将人人结结肠肠腺腺癌癌移移植植裸裸小小鼠鼠获获得得成功 Ø由由于于裸裸鼠鼠原原种种抵抵抗抗力力差差，，生生育育力力低低，，寿寿命命短短，，不不能能用用于于实实际际和和纯纯系系BALB/C，，C3H，，C57BL/6小小鼠鼠 交交 配配 ，， 不不 断断 选选 育育 ，， 获获 得得 了了 三三 种种 近近 交交 系系 鼠鼠（（Inbred Nude Mice）新种Ø裸裸鼠鼠自自发发现现以以来来，，广广泛泛应应用用于于肿肿瘤瘤学学、、免免疫疫学学和和病毒学等多个学科的研究病毒学等多个学科的研究 Anatomy and Physiology Featurev胸胸腺腺残残留留一一些些上上皮皮样样细细胞胞；；淋淋巴巴组组织织胸胸腺腺依依赖赖区区的的淋淋巴巴细细胞消失；外周血淋巴细胞减少胞消失；外周血淋巴细胞减少v虽虽然然有有原原始始的的T细细胞胞，，但但缺缺乏乏成成熟熟的的T细细胞胞。
T细细胞胞的的辅辅助助，，抑制及杀伤功能不全抑制及杀伤功能不全v无接触敏感性，无移植排斥，无移植物抗宿主反应无接触敏感性，无移植排斥，无移植物抗宿主反应vB细细胞胞数数量量正正常常但但功功能能有有缺缺陷陷，，合合成成的的免免疫疫球球蛋蛋白白主主要要是是IgM，只有少量，只有少量IgG v粒细胞功能较低，粒细胞功能较低，NK细胞活性高细胞活性高 裸大鼠裸大鼠 Nude Rats毛色特征：毛色特征：（1）白色，黑色，黑白相间；白色，黑色，黑白相间；（（2）部分个体在发育的不同阶段，会出现有毛和无）部分个体在发育的不同阶段，会出现有毛和无毛现象的交替毛现象的交替品系来源：品系来源： 1979-1980年期间，含有裸基因的年期间，含有裸基因的8个近交系大鼠个近交系大鼠在一系列交配之后育成了在一系列交配之后育成了NIH裸大鼠2001年年Charles River从从NIH引入，进行剖腹产净化，命引入，进行剖腹产净化，命名为名为Crl:NIH-Foxn1rnu2008年年11月维通利华从月维通利华从Charles River引入该品系核心群引入该品系核心群 裸大鼠裸大鼠 Nude Rats繁育信息：繁育信息：•（（1））1：：1比例交配（比例交配（♂rnu/rnu×♀rnu/+））•（（2）妊娠期）妊娠期21-23天，离乳期天，离乳期21天；天；•（（3）产仔数：）产仔数：10-12只只/窝窝品系特征：品系特征： 该品系没有胸腺，缺乏该品系没有胸腺，缺乏T细胞，在胸腺外周淋巴器官的主细胞，在胸腺外周淋巴器官的主要区域表现为细胞群体衰竭特征。
要区域表现为细胞群体衰竭特征主要用途：主要用途： 肿瘤生物学和肿瘤移植研究：皮肤肿瘤与皮肤癌、中枢神肿瘤生物学和肿瘤移植研究：皮肤肿瘤与皮肤癌、中枢神经系统肿瘤；外伤与整形外科面的研究经系统肿瘤；外伤与整形外科面的研究 注意注意•裸鼠并不是真正意义上的无毛，长毛是一裸鼠并不是真正意义上的无毛，长毛是一种正常的生理现象种正常的生理现象•裸鼠出生后大约十天左右，在头面部、颈裸鼠出生后大约十天左右，在头面部、颈部可见稀疏的毛发生长；随着周龄增加，部可见稀疏的毛发生长；随着周龄增加，在躯干的其他部位也可见稀疏毛发的生长在躯干的其他部位也可见稀疏毛发的生长这些穿透了表皮的毛杆也是严重扭曲的，这些穿透了表皮的毛杆也是严重扭曲的，而且经常在长到应有长度前就折断了而且经常在长到应有长度前就折断了 KM Hairless MiceA: Heterozygous mice at 10 months.B, C: Homozygous mice at 10 months.The mutant mouse is covered with sparse hair, and cannot open its eyes normallyScd1ab-Xy mutation B-lymphocyte Deficiency AnimalCBA/N B cell function is low Severe Combined Immune Deficiency AnimalSCID miceuCB-17小鼠小鼠中由于第中由于第16对染色体隐性基对染色体隐性基因突变，纯合突变导致淋巴细胞抗原受因突变，纯合突变导致淋巴细胞抗原受体基因体基因VDJ区域重排的重组酶活性异常，区域重排的重组酶活性异常，基因重排时断裂无法正常连接，从而影基因重排时断裂无法正常连接，从而影响响B、、T细胞的正常功能分化。
细胞的正常功能分化u外观体重与普通小鼠相同外观体重与普通小鼠相同u对鼠肝炎，巴氏杆菌、卡氏肺囊虫极易对鼠肝炎，巴氏杆菌、卡氏肺囊虫极易感染，感染后易发病死亡感染，感染后易发病死亡uSPF环境环境u没有没有B、、T 阳性标志细胞，对外来抗原阳性标志细胞，对外来抗原无细胞和体液免疫无细胞和体液免疫uNK、、LAK细胞功能正常或增高；细胞功能正常或增高； Feature of SCID•The C.B-17-scid does exhibit extremely low levels of Ig in ~20% of the mice at 12 weeks of age. •The incidence of Ig will increase as the mice age. Despite this “leakiness” （渗漏）C.B-17-scid's do not mount an antibody response to challenge by immunogenic material. ( (部分小鼠出现低水平的功能性部分小鼠出现低水平的功能性T T和和B B细胞细胞, ,血清中血清中IgIg含量明显升高含量明显升高) )。
C3H SCID小鼠•scid突变基因引入C3H小鼠中而育成C3H SCID重组近交系•C3H SCID小鼠与CB-17 SCID小鼠的不同除背景基因不同外，发现在三月龄时C3H SCID小鼠仅有15%可测到血清免疫球蛋白，而CB-17 SCID小鼠则达79%•C3H SCID小鼠并不因年龄的增长而增加血清免疫球蛋白阳性的比例，也不会随年龄增加血清中免疫球蛋白浓度 SCID.BG小鼠•利用BALB/c- beige/beige同源近交系（congenic strain）小鼠将beige基因引入CB-17 SCID小鼠•beige基因突变小鼠降低体内NK细胞（Natural killer cells）活性 NOD/Lt-SCID小鼠•用非肥胖糖尿病小鼠NOD/Lt与SCID小鼠杂交，降低了Nk细胞活性 SHO（SCID Hairless Outbred）•人们一直想让人们一直想让SCID小鼠拥有裸鼠无毛的优点小鼠拥有裸鼠无毛的优点•Charles River Lab的研究人员自的研究人员自2007年开始就年开始就着手培育无毛的着手培育无毛的SCID小鼠，他们通过小鼠，他们通过Crl:HA-Prkdcscid和和Crl:SKH1-Hrhr这两个品系杂交，最这两个品系杂交，最终在终在2008年得到了两条染色体上均带有年得到了两条染色体上均带有SCID基因基因的的无毛封闭群小鼠模型无毛封闭群小鼠模型SHO（（SCID Hairless Outbred））.•2008年年6月，实验人员通过对比的方法将人前列月，实验人员通过对比的方法将人前列腺癌细胞株腺癌细胞株PC-3分别接种到分别接种到SCID和和SHO身上，身上，研究发现，研究发现，SHO除去具有与除去具有与SCID小鼠相同的肿瘤小鼠相同的肿瘤生长特性之外，还摒除了生长特性之外，还摒除了Nu/Nu裸鼠接种裸鼠接种PC-3时时出现的皮肤溃疡现象。
出现的皮肤溃疡现象 免疫系统人源化小鼠•将人的胚胎胸腺造血干细胞等移植到免疫缺陷小鼠，可有效地建立人类天然与适应性免疫系统•免疫系统相关疾病研究及免疫药物研发提供了良好实验模型•未来人源化小鼠模型的发展趋势是为免疫缺陷小鼠敲入多种人的基因，使小鼠体内表达人的细胞因子或其他受体，从而获得更好的人来源的细胞重建 Other Immune Deficiency AnimalNZBW F1 野生色 WBB6F1—W/WV （WB—W/+♀XC5TBL/6—WV/+）F1Anaemia, gastric ulcer，，bone marrow failure modelWhite,black eye 疾病动物模型的注意事项•没有一种动物模型能完全复制人类疾病，模型实验没有一种动物模型能完全复制人类疾病，模型实验结论的正确性只是相对的，最终必须在人体身上得结论的正确性只是相对的，最终必须在人体身上得到验证•尽可能使模型动物处于最小的变动和最少的干扰之尽可能使模型动物处于最小的变动和最少的干扰之中；中；•动物进化的高级程度并不意味着所有器官和功能接动物进化的高级程度并不意味着所有器官和功能接近于人的程度；不能盲目使用近交系动物；近于人的程度；不能盲目使用近交系动物；•查找文献并咨询动物实验所需动物和条件是查找文献并咨询动物实验所需动物和条件是 否可否可行，了解前人所积累的经验，避免低水平的重复或行，了解前人所积累的经验，避免低水平的重复或缺乏科学依据的盲动所造成人力缺乏科学依据的盲动所造成人力 物力的浪费。
物力的浪费 影响动物实验的因素影响动物实验的因素 öR=(A+B+C) ×D + EöR:实验动物的总反应实验动物的总反应öA:动物种间的共同反应动物种间的共同反应öB:动物品种，品系特有的反应动物品种，品系特有的反应öC:动物的个体反应动物的个体反应öD:环境因素（包括实验处理）环境因素（包括实验处理）öE:实验误差实验误差öA,B,C是由实验动物本身的遗传因素决定的，是由实验动物本身的遗传因素决定的，被选择的实验动物，被选择的实验动物，在严格控制环境因素在严格控制环境因素D或或改变其中某一条件后就可能得到一个理想的实改变其中某一条件后就可能得到一个理想的实验结果验结果R动物对实验处理的反应可用以下公式表示：动物对实验处理的反应可用以下公式表示： 小鼠肝炎病毒感染裸鼠的肝脏病变裸鼠的肝脏病变waste syndromewaste syndrome出现消耗性疾病，给肿瘤免出现消耗性疾病，给肿瘤免疫学研究造成严重干扰疫学研究造成严重干扰实验动物方面 仙台病毒感染仙台病毒感染仙台病毒感染肺病变仙台病毒感染肺病变对麻醉实验和吸入毒理学研究等产对麻醉实验和吸入毒理学研究等产生严重干扰生严重干扰实验动物因素方面 C最适宜温度最适宜温度20-24℃℃，温差：，温差：3或或4℃℃温温 度度不同种类动物不同种类动物“热平衡热平衡”区的范围不同。
在热平衡区，动物呈基础代谢率区的范围不同在热平衡区，动物呈基础代谢率如果环境温度降至低于热平衡区温度的下限，动物的代谢率将呈线性增长如果环境温度降至低于热平衡区温度的下限，动物的代谢率将呈线性增长如果环境温度高于热平衡区温度的上限，代谢率也将增长，这不是防御机制，如果环境温度高于热平衡区温度的上限，代谢率也将增长，这不是防御机制，而是由于环境温度导致体温升高，升高的体温提高了代谢率而是由于环境温度导致体温升高，升高的体温提高了代谢率因此，环境温度高于热平衡区比低于它使动物的应激反应更强烈因此，环境温度高于热平衡区比低于它使动物的应激反应更强烈 环境因素方面 湿度Ringtail: Low environmental humidity, high temperatures, and drafts predispose young rats and mice to develop annular constrictions of the tail and occasionally feet or digits. Localized edema can lead to dry gangrene and tissue sloughing. 环境因素方面 噪声（噪声（Noise）） 噪音是实验动物发生应激反应的常见原因。
引起动物紧噪音是实验动物发生应激反应的常见原因引起动物紧张，导致不安和骚动国家标准张，导致不安和骚动国家标准≤≤60 dB60 dBn超过超过100dB100dB的噪声，能够引起某些品系的小鼠、大鼠和仓的噪声，能够引起某些品系的小鼠、大鼠和仓鼠发生抽搐；鼠发生抽搐；n能够引起动物心跳、呼吸次数增加，引起大鼠血液甘油三能够引起动物心跳、呼吸次数增加，引起大鼠血液甘油三酯水平升高和血压升高，而血糖降低；酯水平升高和血压升高，而血糖降低；环境因素方面 一个笼子中可以放多少只动物？一个笼子中可以放多少只动物？ 经验告诉我们是每笼经验告诉我们是每笼2-52-5只动只动物变异最低，物变异最低，动物单笼饲养变异动物单笼饲养变异高，当每笼动物数量超过高，当每笼动物数量超过5 5只时只时变异同样迅速攀升变异同样迅速攀升饲养密度饲养密度————每笼动物数每笼动物数（（Number of animals per cage））环境因素方面 饲养密度饲养密度环境因素方面 饲养密度饲养密度•身处狭小笼中，实验小鼠精神失常 •英国和瑞士的研究人员曾安装一台24小时监控的摄像机，记录了实验小鼠的一举一动。
老鼠们反复地做着同一动作其中有些老鼠沿着笼子的不锈钢毫不费力地爬到顶部，前腿挂在天花板上，嘴则咬住笼栏，而后又跳到笼子底部而另一只老鼠则在不停地翻跟斗，每秒钟一个，一口气能翻40分钟它们每一个动作的目的就是为了不停它们每一个动作的目的就是为了不停地重复整套动作，而且做得那么认真执著，与精地重复整套动作，而且做得那么认真执著，与精神病人的表现一模一样，毫无二致神病人的表现一模一样，毫无二致 环境因素方面 势力范围势力范围 Male mice will fight when first co-mingled in a cage, and they need to be observed very closely during this time of establishing a social dominance hierarchy within the group. Weak and non-aggressive animals might be injured or killed if not removed from the cage.环境因素方面 大大多多数数动动物物已已经经形形成成了了对对人人类类的的不不信信任任，，倾倾向向于于逃逃离离人人类类。
经经过过小小心心的的捉捉拿拿操操作作和和逐逐渐渐的的适适应应，，动动物物能能够够在在某某种种程程度度上上学学会会调调整整其其逃逃走走的的本本能能粗粗暴暴的的捉捉拿拿操操作作和和新新的的员员工工可可再再激激活活动动物物逃逃跑跑的的本本能能，，并并可可能能影响到实验结果影响到实验结果环境因素方面 Factors influence animal experiment sensitivity and reproducibility 动物实验基本技术 主要内容•抓取与固定抓取与固定•编号方法编号方法•给药方法给药方法•采血方法采血方法•麻醉方法麻醉方法•处死方法处死方法•职业安全职业安全•无害化处理无害化处理 Animal Restraint•Mouse-Avoid grasping and pulling the tip of the tail Rat•Tail should be lifted only at the base and for short period,tail skin may tear Restrainer of Mice and Rat Guinea pig•Hold with two hands Rabbit•Use two hands for lifting and should not be restrained by the ears Restrainer of Rabbit Dog 性性别别鉴鉴定定 Fur coloring-picric acid•染色法：一般适用于短期实验，大小鼠常用。
染色法：一般适用于短期实验，大小鼠常用•原则：原则：¤动物背部朝上动物背部朝上 头顶头顶 1 1、右前肢、右前肢2 2、、 右侧腰部右侧腰部3 3、右后肢、右后肢4 4 、、 尾跟部尾跟部5 5、左后肢、左后肢6 6、、 左侧腰部左侧腰部7 7、左前肢、左前肢8 8、、 背部背部9 9、不标号、不标号0 0或或1010 ¤后面的数字永远大于前后面的数字永远大于前 面的数字，如面的数字，如1212、、2323、、5656、、 8989、、123123、、345345等等；而等等；而 没有没有1111、、2121、、4343、、6565等等 Ear punching152 金属耳号 玻璃管动物标记(微芯片microchip)）1、可以标记的动物种类多、可以标记的动物种类多2、体内标签，不易破坏、体内标签，不易破坏3、使用寿命长，达到、使用寿命长，达到20年年,可循环使用可循环使用4、准确率高，读错率为、准确率高，读错率为10万分之一万分之一5、可以准确标记每一个动物、可以准确标记每一个动物 动物标签编码规则•3位国家代码位国家代码+3位地区代码位地区代码 +12位动物标签编码位动物标签编码•如：如： 国码：国码：720 区域：区域：899 序号：序号：075733300002 玻璃管动物标签 玻璃管动物标签注射器က注射（植入）标签前一定要保证消毒到位，以避免不必要的感染注射（植入）标签前一定要保证消毒到位，以避免不必要的感染 玻璃管动物标签阅读器注射（植入）标签时应注射（植入）标签时应15-45度角注射，方便阅读器以之发生电磁感应，度角注射，方便阅读器以之发生电磁感应，敏捷地读出数据。
玻璃管动物标签阅读器的最佳阅读距离为敏捷地读出数据玻璃管动物标签阅读器的最佳阅读距离为7-12CM，，不要太近或太远不要太近或太远 纹身 皮下注射 腹腔注射 肌肉注射 Vein Injection of Mouse Vein Injection of Rabbit Vein Injection of Dog Gavaging Method of Mouse Gavaging Method of Rabbit Injection volume in millilitersAnimal SC IM IV IP Rat 5-8 0.3 0.5 5-10Mouse 2-3 0.2 0.05 2-3Hamster 3-4 0.1 0.3 3-4G. P. 5-10 0.5 0.5 5-8Rabbit 30-50 0.5-1 1-5 50-100 人与动物的给药量换算方法•人与动物对同一药物的耐受性相差很大。
人与动物对同一药物的耐受性相差很大一般情况下，动物的耐受性比人大，也就一般情况下，动物的耐受性比人大，也就是单位体重动物的用药量比人要大是单位体重动物的用药量比人要大•一般可按下列比例换算：人用药量为一般可按下列比例换算：人用药量为1；小；小鼠、大鼠为鼠、大鼠为25-50；豚鼠、家兔为；豚鼠、家兔为15-20；；犬、猫为犬、猫为5-10 Bleeding•Requiring anesthesia–Cardiac puncture–Jugular vein–Posterior vena cava–Lateral saphenous vein (GP)•Not requiring anesthesia–Ophthalmic venous plexus–Tail vein–Ear vein–Cephalic vein (rabbit, dogs, cat)–Lateral saphenous vein–Toe & tail cliping Bleeding (cont.)•Maximum amount of blood that can be safely removed for blood collection = 1% of body weight.Total blood volume is approximately 6% of body weight–e.g.5 kg rabbit X 1% = 50 ml blood•Animal produce 0.75-1.0 ml/kg/day of blood–5 kg rabbit, 1ml/kg = X ml/5kg, X = 5 ml/day–It will takes 10 days for the animals to replace the 50 ml that were with drawn Ophthalmic venous plexusOphthalmic venous plexus Cardiac punctureCardiac puncture 实验动物的采尿方法实验动物的采尿方法•代谢笼法：能将尿液代谢笼法：能将尿液和粪便分开而达到收和粪便分开而达到收集动物尿液目的的特集动物尿液目的的特殊装置。
适用于大、殊装置适用于大、小鼠•导尿法：适用于雄性导尿法：适用于雄性兔、犬等兔、犬等 实验动物的麻醉实验动物的麻醉(Anaesthesia)动物麻醉目的：消除动物手术疼痛，便于实验操作，保证动物安全，为手术创造良好的条件麻醉的意义：第一是善待动物，第二是提高动物实验的 效率全身麻醉： 局部麻醉：（普鲁卡因、利多卡因等）挥发性麻醉剂：挥发性麻醉剂：吸入给药——乙醚、氯仿等非挥发性麻醉剂：非挥发性麻醉剂：静脉、皮下、肌肉、腹腔给药——氯胺酮、戊巴比妥钠等 Anaesthesia Apparatus 实验动物的安乐死实验动物的安乐死(euthanasia) 指以人道的方法处死动物的过程处死过程中尽量减少指以人道的方法处死动物的过程处死过程中尽量减少其惊恐和焦虑，使其安静地无痛苦的死亡其惊恐和焦虑，使其安静地无痛苦的死亡 安乐死必须符合的标准：安乐死必须符合的标准： 1.死亡时尽可能减少惊恐、疼痛 2.使其在最短时间内失去意识迅速死亡 3.方法可靠且可重复 4.对操作人员安全 5.采用的方法要与研究的要求和目的一致。
6.对观察者和操作者的情绪影响最小 7.对环境污染的影响最小 8.需要的机械设备 简单，价廉，易操作 9.处死动物的地点应远离并与动物房分开 Euthanasia (cont.)-Rodents•Acceptable–Inhalant anesthetic overdose–CO–CO2–Barbiturate overdose–Microwave irraditation•Conditionally acceptable–N2 (sedated or anesthetized) –Argon–Cervical dislocation (BW<200g)–Decapitation Euthanasia (cont.)-Unacceptable•Humane concerns–Decompression–Drowning–Strychnine•For use in conscious animals–Exsanguination–Rapid freezing–Air embolism•Sole method–Nicotine–Magnesium sulfate–Potassium chloride–All curariform agents–Stunning•Hazardous to humans–Chloroform–Cyanide 常用脊椎动物安乐死方法小于125g啮齿动物125g—1kg啮齿动物/兔1-5kg啮齿动物/兔狗猫非人灵长类反刍动物、马、猪二氧化碳 O O O N N N NXBarbiturate 注射液，静脉注射 O O O O O O OBarbiturate 注射液，腹腔注射 O O O N O N O先麻醉，之后放血致死先麻醉，之后放血致死 O O O O O O O先麻醉，之后静脉注射先麻醉，之后静脉注射KCl(2mmol/kg)KCl(2mmol/kg) O O O O O O O先麻醉，之后断先麻醉，之后断头 O O M N N N N先麻醉，之后先麻醉，之后颈椎脱臼椎脱臼 O O N N N N N动物清醒中直接断物清醒中直接断头 M M M N N N N动物清醒中直接物清醒中直接颈椎脱臼椎脱臼 M N N N N N N电昏后放血致死昏后放血致死 N N N N N N O说明：O:建议使用方法；N:不得使用方法；M:一般情况不推荐使用，除非实验需要。
Occupational Health and Safety Program for Personnel with Laboratory Animal ContactRisk Assessment:•Allergies•Bites and Scratches•Sharps injuries (punctures, cuts, etc.)•Chemical Exposure•Zoonotic Disease Respiratory Protection SHARPS•If needles are used, needles are not to be purposely bent or broken by hand, removed from disposable syringes or otherwise manipulated by hand.•Needles should not be recapped unless absolutely necessary. If needles must be recapped, a single-handed technique should be used. SHARPS•For sharps that pose a definite puncture potential, an approved sharps container is a puncture and leak resistant container (i.e., a red sharps container). Memorial Tower for Memorial Tower for Laboratory animalLaboratory animal 如何做好动物实验？1 1、、 明确目的及必要性明确目的及必要性 首先首先要弄清其目的是什么,动物实验也不例外。
只有明确动物实验的目的,才能避免实验的盲目性,真正做到有的放矢,少走弯路,节约经费和时间,从而达到科学、节俭和高效2 2、、 确认必要性确认必要性 “3R”原则 动物实验伦理和动物福利3 3、作好实验设计、作好实验设计 对照原则对照原则 随机化原则随机化原则 重复原则重复原则 均衡性原则均衡性原则 如何做好动物实验？4、选择适宜的实验动物、选择适宜的实验动物 5、做好实验操作和实验条件保障工作、做好实验操作和实验条件保障工作6、作好动物实验结果的统计、分析和资料的、作好动物实验结果的统计、分析和资料的 整理、归档工作整理、归档工作 研究论文中有关实验动物的描述(1)品种、品系描述清楚；品种、品系描述清楚；(2)(2)来源明确；来源明确；(3)(3)体重明确；体重明确；(4)(4)等级明确；等级明确；(5)(5)饲养环境和实验环境明确；饲养环境和实验环境明确；(6)(6)性别明确；性别明确；(7)(7)有对饲养方式的描述有对饲养方式的描述( (如饲料类型、营养水平、如饲料类型、营养水平、 照明方式、温度、湿度要求照明方式、温度、湿度要求) )；；(8)(8)所用动物数量准确；所用动物数量准确；(9)(9)对动物的健康状况的描述详细；对动物的健康状况的描述详细；(10)(10)对动物实验的处理方式有单独清楚的交代；对动物实验的处理方式有单独清楚的交代；(11)(11)动物福利伦理审查情况。
动物福利伦理审查情况 例：材料和方法例：材料和方法 实验动物实验动物：：BALB/c（（nu-nu）裸鼠）裸鼠20只，只，18-22g，雌雄各半，，雌雄各半， 由北京大学医学部实验动物科学部动物质量许可证：由北京大学医学部实验动物科学部动物质量许可证： 京京SCXK 2011-0012实验鼠在实验鼠在SPF条件下饲养，饲喂条件下饲养，饲喂 全价小鼠颗粒饲料，自由采食和饮水全价小鼠颗粒饲料，自由采食和饮水实验方法：实验方法：**************************************** 实验第实验第7天，颈椎脱臼处死动物，天，颈椎脱臼处死动物，***动物名称动物名称遗传背景遗传背景动物数量和体重动物数量和体重性别性别动物来源动物来源实验饲养条件实验饲养条件处死方法处死方法动物质量资料动物质量资料论文中关于动物描述举例论文中关于动物描述举例 Materials and methods2.1. AnimalsMale and female breeder mice of SAMP and SAMR strains were a gift from the Biologic Laboratory of Takeda Chemical Industries (Osaka, Japan). The offspring of these breeders were used in the current study. Because of the low yield of pups (average of 5.6 and 5.8 pups/litter for SAMP8 and SAMR1, respectively) from each mating, both males and females were included in the experiments. A total of 164 mice were used in these studies. The Animal Research Committee of the Kochi Medical School approved all research protocols. Mice were housed under conditions free of specific pathogens at a temperature of 24 1.5°C and exposed to a daily cycle of 14 h of light and 10 h of darkness (dark from 11.00 to 21.00h). A solid diet (CE-2, Clea, Tokyo, Japan) and water were provided ad libitum. Animals were killed by decapitation under red light in the middle of the dark period (0.400h) at 3, 6, or 12 months of age.Neurobiology of Aging 23 (2002) 639–644Example of Paper 课堂问题•自发性疾病动物模型的概念自发性疾病动物模型的概念•举出至少三种免疫缺陷动物举出至少三种免疫缺陷动物•安乐死的概念；并举出至少三种动物安乐安乐死的概念；并举出至少三种动物安乐死的方法死的方法 。