人类疾病模型

人类疾病动物模型概述 免疫缺陷动物 肿瘤动物模型 系统疾病动物模型 临床专科疾病动物模型 中医证候动物模型 本章主要内容 第十章 人类疾病动物模型 一、人类疾病动物模型的定义和意义 1定义 人类疾病动物模型(animal model of human diseases) 是指医学研究中建立的具有人类疾病表现的动物实验 对象和相关材料。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。通过动物模型的研 究，进而有意识地改变那些自然条件下不可能或不容 易排除的因素，更能准确地观察模型的实验结果，并 将研究结果推及于人类疾病，从而更有效地认识人类 疾病的发生、发展规律并研究防治措施。 第一节 人类疾病动物模型概述 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。长期以来，生物医学 研究的进展常常依赖于使用动物作为实验假说和临床 假说的基础。人类各种疾病的发生发展是十分复杂的 ，疾病的发病机制和预防、治疗机制是不可能也不允 许在人体上试验研究的，但可以通过应用动物复制出 人类疾病的动物模型，对其生命现象进行研究，进而 推论到人类，以便探索人类生命的奥秘，控制人类的 疾病和衰老，延长人类的寿命。 2应用动物模型的意义 应用动物模型的意义主要表现在如下几个方面： (1) 避免人体实验造成的危害 动物可以作为人类的替难者，可在人为设计的特 定实验条件下反复实验研究。使用动物模型除了能 克服在人类研究中经常遇到的伦理和社会道德限制 外，还能采用某些不能应用于人类研究的方法和途 径，甚至为了实验目的需要还可以损伤动物组织、 器官以至处死。 (2) 应用动物模型可研究平时不易见到的疾病 平时临床很难见到放射病、毒气中毒、烈性传染 病、战伤等疾病，根据实验要求能复制该疾病的动 物模型，供研究使用。 (3) 可提供发病率低，潜伏期和病程长的疾病的 动物模型 有些疾病如免疫性、代谢性、内分泌和血液等疾 病在临床上发病率低，人们可选用动物种群中发病 率高的类似于人的疾病作为动物模型，也可通过不 同方法复制这些疾病的动物模型从事研究工作。还 有些疾病如肿瘤、慢性气管炎、动脉粥样硬化、遗 传病、肺心病、类风湿等疾病发生发展速度缓慢， 潜伏期长，病程也长，短的几年，长的十几年甚至 几十年，有的疾病要隔代或者几代才能显性发病。 大多动物由于生命周期比较短，在短时间内进行一 代或几代的观察就显得十分容易应用动物模型来 研究就克服了以上不足。 (4) 克服复杂因素，增加方法学上的可比性 临床上许多疾病是十分复杂的：病人并非患有一 种疾病，有的几种疾病同时并存，即使某单一疾病 ，由于病人的年龄、性别、体质、遗传以及社会因 素对其疾病发生发展都会有影响，产生不同的效果 。而用动物复制的疾病模型，就可以选择相同品种 、品系、性别、年龄、体重、健康状态以及在相同 的环境因素内进行观察研究，这样对该疾病及其发 展过程的研究就可以排除其他影响因素，使得到的 结果更加准确，也可单一变换某一因素，使实验研 究的结果更加深入，增加了因素的可比性。 (5) 样品收集方便，实验结果易分析 动物模型作为研究人类疾病的“代替品”，便于实 验操作人员按时采集所需各种样品，及时或分批处 死动物收集样本，以便更好地了解疾病过程，完成 实验目的，这点在临床是不易办到的。 (6) 有利于更全面地认识疾病的本质 有些病原体不仅引起人类发生疾病，也可引起动 物感染，其临床表现各有特点，通过对人畜共患病 的比较，可观察到同一病原体在不同的机体引起的 损害，更有利于全面地认识疾病的本质。 综上所述，动物模型在医学科学研究中做出了巨大 的贡献。 二、人类疾病动物模型的设计原则 成功的动物模型常常依赖于最初周密的设计，动 物模型设计一般应遵循下原则。 1相似性 动物模型应尽可能近似人类疾病，最好能找到与 人类疾病相同的动物自发性疾病。如大鼠自发性高 血压就是研究人类原发性高血压的理想动物模型； 小型猪自发性冠状动脉粥样硬化就是研究人类冠心 病的良好动物模型：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相似，同样是理想的 动物模型。与人类疾病完全相同的动物自发性疾病 不易多得，往往需要研究人员加以复制，为了尽量 做到与人类疾病相似，首先要在动物选择上加以注 意；其次是复制动物模型实验方法上不断探索改进 ；另外在观察指标等方面都应加以周密的设计。 2. 重复性 理想的动物模型应该是可重复的，甚至是可以标 准化的。例如用一次定量放血法可百分之百造成出 血性休克，百分之百死亡，这就符合可重复性和达 到了标准化要求。又如用狗做心肌梗死模型照理很 合适，因为它的冠状动脉循环与人相似，而且在实 验动物中它最适宜做暴露心脏的剖胸手术，但狗结 扎冠状动脉的后果差异太大，不同狗同一动脉同一 部位的结扎，其后果很不一致，无法预测，无法标 准化。相反，大小白鼠、地鼠和豚鼠结扎冠脉的后 果就比较稳定一致，可以预测，因而可以标准化。 3可靠性 复制的动物模型应力求可靠地反映人类疾病，即 可特异地、可靠地反映该种疾病代谢、结构变化， 同时应具备该种疾病的主要症状和体征，并经过一 系列检测(如心电图、临床生理、生化指标检验、病 理切片等)得以证实。如果易自发地出现某些相应病 变的动物，就不应选用；易产生与复制疾病相混淆 的疾病或临床症状者也不宜选用。例如铝中毒，选 用大鼠复制动物模型时，大鼠本身易患进行性肾病 ，容易与铅中毒所致的肾病相混淆，选用蒙古沙鼠 就比选用大鼠可靠性好，因为蒙古沙鼠只有铅中毒 才会使其出现肾病变。 4适用性和可控性 设计复制人类疾病动物模型，应尽量考虑今后的 临床应用和易于控制其疾病发展过程，以便于开展 研究工作。例如雌激素能中止大鼠和小鼠的早期妊 娠，但不能中止人的妊娠，因此选用雌激素复制大 鼠和小鼠的中止早期妊娠动物模型是不适用的；用 大鼠和小鼠筛选带有雌激素活性的避孕药物时也会 带来错误的结论。又如选用大鼠和小鼠复制实验性 腹膜炎也不适用，因为他们对革兰阴性菌具有较高 的抵抗力，不易形成腹膜炎。 有些动物对某致病因子特别敏感，极易死亡，不 好控制也不适宜复制动物模。 5易行性和经济性 复制动物模型的设计，应尽量做到方法容易执行 和合乎经济原则。除了动物选择上要考虑易行性和 经济性原则外，在选择模型复制方法和指标的检测 观察上也要注意这一原则。 三、动物模型的分类 人类疾病动物模型经过近30年的开发研究，现已 累积2000多个动物模型在医学发展中占有极其重要 的地位。为了能更好地应用、开发和研究动物模型 ，人们将其进行了分类，如按动物模型产生原因进 行分类，按医学系统范围分类，按模型种类分类和 按中医证候动物模型分类。现将各种分类方法分述 如下： （一）按产生原因分类 1诱发性动物模型(experimental animal model)又 称为实验性动物模型。是指研究者通过使用物理的 、化学的、生物的和复合的致病因素作用于动物， 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、代谢或形态结构方面的病 变，即为人工诱发出特定的疾病动物模型。 (1) 物理因素诱发动物模型 常见的物理因素如机械损伤、放射线损伤、气压 、手术等许多因素。使用物理方法复制的动物模型 如外科手术方法复制大鼠急性肝衰竭动物模型，放 射线复制大鼠萎缩性胃炎动物模型，手术方法复制 大鼠肺水肿动物模型，以及放射线复制的大鼠、小 鼠、狗的放射病模型等。采用物理因素复制动物模 型比较直观、简便，是较常见的方法。 (2) 化学因素诱发动物模型 常见的化学因素如化学药致癌、化学毒物中毒、 强酸强碱烧伤、某种有机成分的增加或减少导致营 养性疾病等。应用化学物质复制动物模型，如应用 羟基乙胺复制大鼠急性十二指肠溃疡动物模型、应 用D-氨基半乳糖复制大鼠肝硬化动物模型、以乙基 亚硝基脲复制大鼠神经系统肿瘤动物模型、以缺碘 饲料复制大鼠缺碘性甲状腺肿动物模型和应用胆固 醇、胆盐、甲基巯氧嘧啶及动物脂肪油复制鸡、兔 、大鼠的动脉粥样硬化症动物模型。不同品种、品 系的动物对化学药物耐受量不同，在应用时应引起 注意。有些化学药物代谢易造成许多组织、器官损 伤，有可能影响实验观察，应在预实验中摸索好稳 定的实验条件。 (3) 生物因素诱发动物模型 常见的生物因素如细菌、病毒、寄生虫、生物毒 素等。在人类疾病中，由生物因素导致发生的人畜 共患病(传染性或非传染性)占很大的比例。传染病 、寄生虫病、微生物学和免疫学等研究经常使用生 物因素复制动物模型。如以柯萨奇B族病毒复制小 鼠、大鼠、猪等心肌炎动物模型；以福氏型痢疾 杆菌或志贺杆菌复制猴的细菌性痢疾动物模型；以 锥虫病原体感染小鼠，复制锥虫病小鼠动物模型； 以钩端螺旋体感染豚鼠，复制由钩端螺旋体引起的 肺出血动物模型。 (4) 复合因素诱发动物模型 以上3种诱发动物模型的因素都是单一的，有些疾 病模型应用单一因素诱发难以达到实验的要求，必 须使用多种复合因素诱导才能复制成功，这些动物 模型的复制往往需要时间较长，方法比较繁琐，但 其与人类疾病比较相似。如复制大鼠或豚鼠慢性支 气管炎动物模型可使用细菌加寒冷方法或香烟加寒 冷，也可使用细菌加二氧化硫等方法来复制；以四 氯化碳(40棉籽油溶液)、胆固醇、乙醇等因素复 制大鼠肝硬化动物模型；以二甲基偶氮苯胺和60Co 射线方法复制大鼠肝癌动物模型。 2自发性动物模型(spontaneous animal model) 指实验动物未经任何人工处置，在自然条件下自 发产生或由于基因突变的异常表现通过遗传育种手 段保留下来的动物模型。自发性动物模型以肿瘤和 遗传疾病居多，可分为代谢性疾病、分子性疾病和 特种蛋白合成异常性疾病等。 应用自发性动物模型的最大优点是其完全在自然 条件下发生的疾病，排除了人为的因素，疾病的发 生、发展与人类相应的疾病很相似，其应用价值很 高，如自发性高血压大鼠、肥胖症小鼠、脑中风大 鼠等。 其问题是许多这类动物模型来源比较困难，种类 有限。动物自发性肿瘤模型因实验动物品种、品系 不同，其肿瘤所发生的类型和发病机制也有差异。 由于诱发性动物模型和自发性动物模型有一定差 异，加之有些人类疾病至今尚不能用人工的方法在 动物身上诱发出来，因此近十几年来医学界对自发 性动物模型的应用和开发十分重视。许多学者通过 对不同种动物的疾病进行大量普查，以发现自发性 疾病的动物，然后通过遗传育种将自发性疾病保持 下去，并培育成具有该病表现症状和特定遗传性状 的基因突变动物，供实验研究应用。 3抗疾病型动物模型(negative animal model) 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抗 力。如哺乳动物均易感染血吸虫病，而居于洞庭湖 流域的东方田鼠却不能复制血吸虫病，因此将之用 于血吸虫病的发病机制和抗病机制的研究。 4. 生物医学动物模型(biomedical animal model) 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脉环， 左右大脑供血相对独立，是研究中风的理想动物模 型；鹿的正常红细胞是镰刀形的，多年来被供作镰 刀形红细胞贫血研究；兔胸腔的特殊结构用于胸外 手术研究比较方便；但这类动物模型与人类疾病存 在着一定的差异，研究人员应加以分析比较。 (二) 按系统范围分类 1疾病的基本病理过程动物模型(animal model of fundamently pathologic processes of disease) 指各种疾病共同性的一些病理变化过程模型。致病 因素在一定条件下作用于动物，使动物组织、器官或 全身造成一定病理损伤，出现功能、代谢和形态结构 的某些变化，其中有的变化是许多疾病都可能共有的 ，不是某种疾病所特有的变化，如发热、缺氧、水肿 、休克、弥散性血管内凝血、电解质紊乱、酸碱平衡 失调等，均可称为疾病的基本病理过程。 2各系统疾病动物模型(animal model of different system disease) 指与人类各系统疾病相应的人类疾病动物模型。 各系统疾病模型分为消化系统疾病动物模型，呼吸 、心血管、泌尿、神经、血液与造血、内分泌、骨 骼等系统的动物模型，还包括按科分类，如传染病 、妇科病、儿科病、皮肤科病、五官科病、外科病 、寄生虫病、地方病、维生素缺乏病、物理损伤疾 病和职业病等动物模型。 (三) 按模型种类分类 疾病模型的种类包括整体动物、离体器官和组织 、细胞株和数学模型。整体动物模型是常用的疾病 模型，也是研究人类疾病常用的手段。 (四) 按中医药体系分类 祖国传统医学源远流长数千年，自1960年有人复 制小鼠阳虚动物模型至今已有30多年，在此期间中 医药动物模型迅猛发展，已形成独特的较完整的体 系，以其独特的理论体系“辨证论治”；独特的评价 标准，证、病、症；独特的处置措施，中药、针灸 、养生；独特的观察指标，舌、脉、汗、神、色； 独特的认识特色，审证求因，形成中医药动物模型 体系，进入了人类疾病动物模型的大家族，成为一 支不可缺少的生力军。 四、影响动物模型质量的因素 1致模因素对动物模型复制的影响 选择好致模因素是复制动物模型的第一步。应明 确研究目的，清楚相应人类疾病的发生、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 状和发病情况，致病因素的剂量。 2动物因素对动物模型复制的影响 复制动物模型的动物种类繁多，如实验动物、家 养动物和野生动物。野生动物属自然生态类型，其 微生物感染复杂，遗传背景不清楚，来源困难，很 难饲养，因此不便使用；家养动物饲养方便，来源 容易，但微生物控制不严，遗传背景不清楚也不提 倡使用；应尽可能使用标准化实验动物。 此外，动物种类、品系、年龄和体重、性别、生 理状态和健康因素等均对动物模型质量有不同程度 的影响。 3实验技术因素对动物模型复制的影响 (2) 实验季节 动物体对外界的反应情况，同样受春、夏、秋、 冬不同季节的影响，不同实验季节，动物的机体反 应性在某些方面有一定的改变，这种影响在进行跨 季节的动物模型实验时应引起重视。 (2) 昼夜不同时间的影响 实验动物的体温、血糖、基础代谢率、内分泌激 素的分泌等随着昼夜的不同发生节律性的变化。在 复制动物模型进行实验研究时，应注意实验中某种 处理的时间顺序对结果的影响。 (3) 麻醉深度的影响 在复制动物模型时往往需要将动物麻醉后才能进 行各种手术，实施某些致模因素。不同麻醉药物和 不同麻醉剂量有不同的药理作用和不良反应，如麻 醉过深动物处于深度抑制状态，甚至濒死状态，动 物各种反应受到抑制，结果的可靠性受影响；麻醉 过浅，在动物身上进行手术或实施某些致模因素， 将造成动物强烈的疼痛刺激，引起动物全身特别是 呼吸、循环、消化等功能发生改变，同样会影响造 模的准确性。 (4) 手术技巧的影响 在实验手术造模时，首先要选择好最佳的手术路 线，以免过大、过繁的手术给机体带来影响。手术 技术熟练与否也是影响因素，技术熟练可以减少对 动物的刺激、创伤和出血，将提高造模的成功率。 (5) 实验给药的影响 在造模过程中给药是常规工作，但对造模也是影 响因素，如给药的途径、剂量、熟练程度等影响。 (6) 对照组对造模的影响 在复制动物模型时常常因忽视或错误应用对照的 问题，而造成动物模型的失败或误导错误结论，应 根据不同要求设置好对照组。 4环境因素和营养因素对复制动物模型的影响 营养因素对复制动物模型，特别是长期实验，影 响显著，应予以重视。如采用国家标准饲料则问题 就会解决。造模过程中应注意给水量充分和给予符 合卫生标准的饮水。 环境因素是影响造模及其实验结果的重要因素， 居住条件、饲料、营养、光照、噪声、氨浓度、温 度、湿度、气流速度等任何一项都不容忽视。 第二节 免疫缺陷动物 一、概述 免疫缺陷动物是指由于先天性遗传突变或用人工方 法造成一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物。 1962年，苏格兰医师Issacson等首先发现无胸腺裸小 鼠。1969年，丹麦学者Rygaard首次成功地将人类恶 性肿瘤移植于裸小鼠体内，在裸小鼠体内肿瘤存活并 生长，开创了免疫缺陷动物研究和应用的新局面。从 此，免疫缺陷动物逐渐广泛应用于医学生物学研究， 成为肿瘤学、免疫学、细胞生物学和遗传学研究等的 重要模型动物，受到越来越密切的关注。 二、免疫缺陷动物的分类 目前，世界各国相继培育出一系列免疫缺陷动物 ，从啮齿类扩展到马和牛等大型哺乳类动物，从单 一的T淋巴细胞免疫缺陷到几种免疫细胞联合缺陷， 如T和NK细胞，T和B细胞以及T、B和NK细胞联合 免疫缺陷动物；从自发突变的先天性免疫缺陷到后 天获得性免疫缺陷。本节着重介绍先天性免疫缺陷 小鼠和大鼠。 三、常用免疫缺陷动物的生物学特征 (一) 裸小鼠 指先天性无胸腺、无毛的裸体小鼠，常简称裸小 鼠。导致这种异常状态的裸基因(nu)是一个隐性突 变基因，位于11号染色体上。目前裸基因已经回交 到不同的小鼠品系中，即将其导人不同的遗传背景 。带有裸基因的小鼠品系包括NIH-nu、BALB/c-nu 、C3H-nu和C57BL/6-nu等。各个品系裸小鼠因其遗 传背景不同，所表现的细胞免疫反应和实验检查指 标也不尽相同。 带有纯合裸基因的小鼠具有两个主要的缺陷特征 ：毛发生长发育异常；表现为全身形似无毛。呈 裸体外表；无胸腺，仅有胸腺残迹或仅有异常的 胸腺上皮，这种上皮不能使T细胞正常分化，缺乏成 熟T细胞的辅助、抑制及杀伤功能，因而细胞免疫力 低下，不能执行正常T细胞功能。此外，B细胞功能 基本正常，成年裸小鼠（68周龄）较普通鼠有较 高水平的NK细胞活性，但幼鼠（34周龄）的NK 细胞活性低下。裸小鼠粒细胞数比普通小鼠低。裸 小鼠问世五十多年来，已广泛应用于肿瘤学、微生 物学、免疫学、寄生虫学、毒理学等基础医学和临 床医学的研究中。 (二) 裸大鼠 裸大鼠(nude rat)在1953年由英国Rowett首先发现 ，基因符号为rnu，纯合子裸大鼠(rnurnu)具有与 裸小鼠基本相似的特征，无胸腺，缺乏功能性T淋巴 细胞，B细胞功能基本正常，NK细胞活力增强，抵 抗力差，易患呼吸道疾病，繁殖方法与裸小鼠相同 ，但躯干部仍有稀少被毛而并非像裸小鼠那样完全 无毛，头部及四肢更多。裸大鼠同样能接受人类正 常组织和肿瘤的异种移植，但因其体型大，用一只 裸大鼠可为常规血液学和血清生物化学分析实验提 供足够的血样，也可为各种研究提供足够的瘤组织 ，同时裸大鼠易于进行外科手术，为各种部位肿瘤 移植和肿瘤供血研究提供了方便。 (三) 性连锁免疫缺陷小鼠 （X-linked immune deficiency mouse，XID）起源 于CBA/N品系，又称CBA/N小鼠，其B细胞功能缺 陷，基因符号xid，位于X性染色体上。纯合子雌鼠 (xid/xid)和杂合子雄鼠(xid/Y)对非胸腺依赖性型抗 原没有体液免疫反应，血清中IgM和IgG含量较低， 对B细胞分裂素(B-cell mitogens）缺乏反应，分泌 IgM和IgG亚类的B细胞数量减少，其T细胞功能正常 。如果移植正常鼠的骨髓到xid宿主，B细胞缺损可 得到恢复。相反，把xid鼠的骨髓移植给放射线照射 的同系正常宿主，受体动物仍然表现为不正常的表 型。该模型是研究B淋巴细胞的发生、功能与异质 性理想的动物，其病理与人类Bruton丙种球蛋白缺 乏症和Wzeskott-Aidsch综合征相似。 (四) Beige小鼠 为NK细胞活性缺陷的突变系小鼠，bg是隐性突变 基因，位于13号染色体上。纯合鼠(bg/bg)被毛完整， 但毛色变浅，耳郭和尾尖色素减少，出生时眼睛颜色 很淡。表型特征与人的齐-希氏综合征(Chediak- Higashi syndrome)相似。其内源性NK细胞功能缺乏， 是由于细胞溶解作用的后识别过程受损伤所致。纯合 bg基因同时还损伤细胞毒T细胞功能，降低粒细胞趋 化性和杀菌活性，延迟巨噬细胞调节的抗肿瘤杀伤作 用的发生，还影响溶酶体的发生过程，导致溶酶体膜 缺损，使有关细胞中的溶酶体增大，溶酶体功能缺陷 。由于溶酶体功能缺陷，bg对化脓性细菌感染非常敏 感，对各种病原因子也都较敏感，所以要在SPF或无 菌环境中才能较好地生存。 (五) 严重联合免疫缺陷小鼠 (severe combined immunodeficient mice，SCID小 鼠)，1983年美国学者Bosma发现于C.B-17近交系， 位于16号染色体scid的单个隐性突变基因所致。纯合 scid基因导致控制淋巴细胞抗原受体基因VDJ编码顺 序的重组酶活性异常，使VDJ区域重排，裂端不能 正常连接，重排后抗原受体基因出现缺失和异常， 进而造成T、B细胞自身不能分化成特异性功能淋巴 细胞。C.B-17与BALB/cAnlcr是同源近交系，该品系 小鼠除了携带的来自C57BL/ka的免疫球蛋白重链Igh- 1b等位基因与BALB/cAnlcr不同外，两品系小鼠的 其余基因完全相同，故C.B-17的突变系SCID小鼠 (C.B-17scid/scid)与BALB/cAnlcr的遗传背景基本相 同，其H-2抗原均为H-2d。 此外，目前已有C3H-scid等其他品系小鼠遗传背 景的SCID小鼠出现。SCID小鼠外观与普通小鼠无异 ，体重发育正常，但胸腺、脾、淋巴结的重量一般 均不及正常的30，组织学上表现为淋巴细胞显著 缺乏。其胸腺多为脂肪组织包围，没有皮质结构， 仅残存髓质，主要由类上皮细胞和成纤维细胞构成 ，边缘偶见灶状淋巴细胞群。脾白髓不明显，红髓 正常，脾小体无淋巴细胞聚集，主要由网状细胞构 成。淋巴结无明显皮质区，副皮质区缺失，呈淋巴 细胞脱空状，由网状细胞所占据。小肠黏膜下和支 气管淋巴集结较少见，结构内无淋巴细胞聚集。其 骨髓结构正常。其外周血白细胞较少，淋巴细胞占 白细胞总数的1020，而正常小鼠应占约70 。 SCID小鼠的所有T和B淋巴细胞功能测试均为阴性 ，对外源性抗原无细胞免疫及抗体反应，体内缺乏 携带前B细胞、B细胞和T细胞表面标志的细胞。但 是，其非淋巴性造血细胞分化不受突变基因的影响 ，巨噬细胞、粒细胞、巨核细胞、红细胞等呈正常 状态。自然杀伤(NK)细胞及淋巴因子激活(LAK)细 胞也呈正常状态。值得注意的是少数SCID小鼠可出 现极小程度的免疫功能恢复，此即为SCID小鼠的渗 漏现象。其渗漏特征不遗传，但与小鼠年龄、品系 、饲养环境有关。在SPF环境下，SCID小鼠寿命可 达1年，两性均能生育，但胎仔数只有35个。 (六) Motheaten小鼠 突变基因(me)位于第6对染色体上，出生后2h内 即可出现皮肤脓肿，有严重联合免疫缺陷，表现为 对胸腺依赖和不依赖抗原均无反应，对T、B细胞分 裂素的增殖反应严重受损，细胞毒和NK细胞活性减 低。纯合型(me/me)还伴有自身免疫的倾向，免疫复 合物可沉积在肾、肺、皮肤。该系小鼠对判别生命 早期免疫功能缺陷和某种自身免疫性疾病发生都是 有用的模型。 (七) 人工培育的先天性联合免疫缺陷型小鼠 国外将分布于3种小鼠的3个隐性突变基因即NK细 胞缺陷的beige基因、T细胞缺陷的nu基因以及B细胞 缺陷的xid基因经过杂交、筛选并导入，育成了T、B 、NK细胞三联免疫缺陷的beige-nude-xid小鼠。 (八) 显性半肢畸形小鼠 (dominant hemimelia mice)其基因符号为Dh，是显 性突变基因，位于1号染色体上，现有品系为B6C6- Dh。纯合子（ Dh/+）缺乏脾脏，其泌尿系统、生 殖系统、消化道和骨骼有一定程度的畸形。畸形发 生于早期胚胎的脏壁中胚层。由于缺脾，在一定程 度上损伤了体液免疫反应。这种小鼠无需特殊饲养 条件。如果将nu基因和Dh基因结合在一起，即可培 育出无胸腺和无脾脏的La-sat小鼠。 第三节 肿瘤动物模型 肿瘤动物模型(animal models of tumor)在肿 瘤病因学、发病机制及防治等方面的研究上具 有重要意义。本节介绍诱发性动物肿瘤模型和 动物自发性肿瘤及可移植瘤株。 一、诱发性肿瘤动物模型 (animal model of induced tumor)指使用致癌因素 (carcinogens)在实验条件下诱发动物发生肿瘤的动物 模型，它是进行实验肿瘤学研究的常用方法。常用 于验证可疑致癌因素的作用，也越来越多地应用于 肿瘤发生机理的研究及防治效果的观察上，在肿瘤 病因学、遗传学、生物学等方面的研究中有重要地 位。由于诱发因素和条件可人为控制，诱发率远高 于自然发病率，故在肿瘤实验研究中优于自发瘤。 用于诱发实验性肿瘤的动物种类很多，它们因种 族不同而对相同致癌因素有不同的反应性。常用的 动物以哺乳动物为主，其中啮齿类动物的使用最多 ，应用最广，包括各种大鼠、小鼠、豚鼠等。 诱发性肿瘤模型的原理是利用外源性致癌因素引 起细胞遗传特性异常而呈现出异常生长和高增殖活 性，形成肿瘤。致癌因素主要有化学性、物理性及 生物性致癌物，而化学性致癌物(chemical carcinogens)最常见，已确知的多达一千余种，用于 诱发实验性肿瘤的种类亦很多，如苯并芘、甲基胆 蒽、联苯胺、亚硝胺类、黄曲霉毒素类。各种致癌 物的致癌强度、致癌谱等特性相差较大，同一种致 癌物经不同途径给药所致肿瘤部位或类型可有很大 差异。有些化学性致癌物具有明显的亲器官或组织 特性。因此，实验工作中应根据需要选用适当致癌 物和致癌途径，并确定其他影响因素或实验条件。 (一) 诱发方法 诱发性动物肿瘤的诱发方式包括原位诱发和异位 诱发。原位诱发是指将致癌物直接与动物靶组织或 靶器官接触而诱发该组织或器官发生肿瘤，接触方 法可通过涂抹、灌注、喂养或埋置等；异位诱发是 将与致癌物接触后的动物组织或器官埋置于该动物 或另一正常动物皮下而产生的该组织或器官的肿瘤 。异位诱发肿瘤具有易于观察和取材的优点。 放射性物质致瘤方法主要是用放射线照射或局部 注射同位素。 能诱发动物肿瘤的病毒亦很多，例如用小鼠白血 病病毒(murine leuko virus，MLV)、鸡白血病病毒 (fowl leukosis virus，FLV)和猫白血病病毒(feline leukosis virus ，FeLV)分别诱发小鼠、鸡和猫白血病 ；Rous鸡肉瘤病毒可诱发田鼠、鸡、鸭、鹌鹑、猴 和蛇等动物发生肉瘤；猫肉瘤病毒(feline sarcoma virus，FSV)可使大鼠、猫、犬和猴发生肉瘤；人腺 病毒能诱发小鼠、田鼠发生肉瘤和淋巴瘤。 在进行诱发动物肿瘤的实验中，应尽量简便可行 ，有较好的重复性，并利于与人肿瘤比较研究；选 择对所用致癌物敏感的方法和种系动物。致癌物的 剂量应能保证动物存活率较高、诱发期较短而又可 诱发较高频率的肿瘤。 常用的给药基本方法和途径有口服、注入、埋藏 和涂抹等方式。 1涂抹法 将致癌物涂抹于动物背侧及耳部皮肤，主要用于 诱发皮肤肿瘤(如乳头状瘤、鳞癌等)。常用的致癌 物有煤焦油、3，4-苯并芘及20-甲基胆蒽等。 2经口给药法 本法是将化学致癌物溶于饮水或以某种方式混合 于动物食物中自然喂养或灌喂动物而使之发生肿瘤 。食管癌、胃癌、大肠癌等肿瘤常用此方法。 3注射法 注射法是将化学致癌物制成溶液或悬浮物，经皮 下、肌肉、静脉或体腔等途径注入体内而诱发肿瘤 。本法亦常用，其中皮下和静脉注射又最常用。 4气管灌注法 常用于诱发肺癌。将颗粒性致癌物制成悬浮液直 接注入或用导液管注入动物气管内。多使用金仓鼠 和大鼠为实验动物。 5穿线法 适用于将多环芳烃类致癌物直接置于某特定部位 或器官，如宫颈、食管和腺胃等。方法是将一定量 的致癌物放置于无菌试管内，加热使致癌物升华， 吸附于预制的线结上；将含有致癌物的线结穿人靶 器官或靶组织而诱发肿瘤。 6埋藏法 将致癌物包埋于皮下或其他组织内，或将经致癌 物作用过的器官、组织移植于同种或同种系动物皮 下进行肿瘤的诱发实验。 (二) 常见肿瘤的动物模型 1肺癌(carcinoma of the lung) 诱发模型较多，方法也很成熟。常用方法有： (1) 二乙基亚硝胺(DEN)诱发小鼠肺癌模型：采用 小白鼠每周皮下注射l%DEN水溶液一次(剂量为 56mg/kg体重，总剂量为868mg)。观察时间100天左 右。此模型诱发率约40。若将DEN总剂量增到 1176mg时，半年诱发率可达90以上。 (2) 乌拉坦诱发肺多发性肿瘤模型 采用A系小鼠(11.5月龄)，每次每只腹腔注射10 乌拉坦生理盐水液0.10.3ml，间隔35天，共注 射23个月，每只动物用量共约100mg。观察3个月 ，诱发率可达100。 (3) 气管内灌注致癌物诱发肺癌模型 向气管内注入苯并芘、硫酸铵气溶胶或甲基胆蒽 等物质。常用的有：猴气管内灌注3,4-苯并芘与氧 化铁的混合液，每周1次，共10次，可诱发肺鳞状细 胞癌。大鼠吸入硫酸铵气溶剂可诱发肺腺癌。 2鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma) (1) 二甲基胆蒽(DMC)诱发大鼠鼻咽癌模型 将结晶DMC置于锥形塑料管中(可用直径23mm 硬质塑料管在酒精灯上拉制)，使塑料管尖端进入并 长期留置鼻咽腔。MC循小孔缓慢溢出，至半年以上 ，取材。诱发率可达60以上。 (2) 二乙基亚硝胺(DEN)滴鼻法诱发大鼠鼻咽癌 用磨平针尖的8号针头从前鼻插入大白鼠(体重 120g左右)鼻咽腔，经注射器灌注1吐温80新配的 33.3DEN混悬液0.02m1，每周1次，共1520次。 3食管癌(carcinoma of the esophagus) (1) 甲基苄基亚硝胺(MBNA)诱发大鼠食管癌模型 将MBNA溶于饮水中，并掺人饲料，喂养Wistar大鼠 (体重100g以上)，使之每日摄入量达0.751.5mg/kg体 重，经3个月左右可诱发食管癌。亦可用0.2或0.005 MBNA水溶液给大鼠经口灌喂，每天1次(1mg/kg体重 )，经11个月可使诱发率达53。 (2) 二烃黄樟素(Dihydrosaforle)诱发大鼠食管癌模型 将二烃黄樟素加入大鼠饲料(浓度250010000mg/kg) 喂养大鼠，诱发率达2075。 4胃癌(carcinoma of the stomach) (1) 甲基胆蒽(MC)诱发小鼠胃癌模型 用细线打结后，使MC加温液化并渗人线结中；小 鼠(体重20g左右)腺胃粘膜面穿挂含MC的线结。埋 线后48个周可成功地诱发胃癌。MC的浓度为0.5 0.1g 20-甲基胆蒽浸入1020根线。 (2)不对称亚硝胺诱发小鼠胃癌模型 用0.25mg/kg体重的不对称亚硝胺，经78个月可 诱发昆明种小鼠前胃癌。 (3) 甲基亚硝基醋酸尿素诱发大鼠胃癌模型 在SD大鼠饮水中按2mg/kg体重加入甲基亚硝基醋 酸尿素，每周5次饮用，经520天可使100大鼠发生 腺胃癌。 (4) 金黄仓鼠胃癌模型 雄性金黄仓鼠口服甲基硝基亚硝基胍(MNNG)（ 83ug/m1）4个月，约1年后3040的仓鼠发生胃 腺癌并出现局部转移。亦可用浓度为91ug/ml的乙基 硝基亚硝基胍(ENNG)口服喂养雄性金黄仓鼠12个 月，可诱发胃腺癌和十二指肠腺癌。 此外，用MNNG（125ug/ml水溶液）经口给药， 亦可使A/Jms、RP/Jms等系小鼠诱发胃癌。 (5) 甲基苄基亚硝胺(MBNA)诱发小鼠前胃癌模型 选用A系、昆明种或615系小鼠，以每天0.25或 1mg/kg体重的剂量用40.07MBNA水溶液灌胃，每 天1次。第78个月可诱发出85100的前胃鳞 状细胞癌。 (6) 肌氨酸乙酯和亚硝酸钠诱发鸡胃癌模型 采用6月龄林县家鸡，喂以肌氨酸乙酯及亚硝酸钠 ，诱发家鸡腺胃腺癌。 5. 大肠癌(carcinoma of the large intestine) (1) 二甲基苄肼（DMH）诱发大肠癌模型 将DMH先配成浓度为100ml中含400mg的溶液，加 入EDTA27mg，用0.1mol/LNaOH将pH值调整至6.5。 用上述DMH经皮下注射给4周龄雄性Wistar大鼠，每 次剂量21mg/kg体重，每周1次，连续21周；最后一次 给药后l4周处死动物。 (2) 甲基硝基亚硝基胍(MNNG)诱发大鼠大肠癌模型 用MNNG在Wistar大鼠采用直肠灌人法诱发大肠癌。 6肝癌(carcinoma of the liver) (1) 二乙基亚硝胺(DEN)诱发大白鼠肝癌模型 0.25DEN水溶液灌胃(按10mg/kg体重)，每周剩 余6d用0.025DEN水溶液让其自由饮用。共约4个 月即可诱发出肝癌，56个月诱癌率达80以上。 亦可用0.005DEN的饮水喂养8个月诱发。 (2) 4-二甲基氨基偶氮苯(DAB)诱发大鼠肝癌模型 使用含有0.06DAB的饲料喂养大鼠，同时控制 饲料中维生素B2含量(不超过1.52mg/kg体重)。经4 6个月可诱发成功。 (3) 2-乙酰氨基芴(2AAF)诱发动物肝癌 给成年大鼠含0.032AAF标准饲料，每日每只2 3mg2AAF，经34个月即可诱发成功。此方法也 可用于诱发小鼠、狗、猫、鸡、兔等动物肝癌。 (4) 亚胺基偶氮甲苯(OAAT)诱发小鼠肝癌 用1OAAT苯溶液涂于动物两肩胛间皮肤上，隔 日1次，每次23滴，一般涂100次。7个月以上诱发 肝肿瘤率55。亦可用2.5mgOAAT溶于葵花籽油中 ，皮下注射C3H小鼠，每10天一次。 (5) 黄曲霉素诱发大鼠肝癌 在大鼠饲料中加入黄曲霉素，含0.011 0.015mg/kg，喂养6个月，诱发率达80。 (6) 二甲氨诱发肝癌模型 将二甲氨用食用菜油配制成3的溶液，按98g精 白碎米加2ml 3%二甲氨溶液的比例配制饲料(相当于 每克碎米含0.06mg二甲氨)，喂养雄性大白鼠(体重 150200g)46周，停药1周(以精白碎米代替)，后 改用基础饲料加0.12二甲氨继续喂养1213周， 即可诱发出肝癌。 (7) 黄曲霉素B2诱发麻鸭肝癌模型 采用半月龄雏鸭，自由食取肝癌高发区启东霉玉 米配合饲料(内含黄曲霉素B1)，同时饮高发区浅井 水，直至动物自然死亡，可见麻鸭发生肝细胞癌。 7脑肿瘤(brain tumor) (1) 乙基亚硝基脲(ENU)诱发大鼠胶质瘤 用0.51ENU按60mg/kg体重给药于Wistar大 鼠。给药途径有两种，即经孕鼠胎盘给药致其子代 鼠成瘤和经新生幼鼠皮下给药致瘤。前者是选用正 常妊娠的健康Wistar大鼠(体重340g左右)，在妊娠晚 期(距预产期前7天)经尾静脉一次性缓慢注射1 ENU溶液；后者是选用3日龄健康Wistar大鼠(体重约 4g)，于肩胛部或腰骶部一次性皮下注射0.5ENU 溶液。观察12个月，诱发出脑、脊髓胶质瘤。用此 方法诱发的胶质瘤在组织学上以混合性少突星形细 胞瘤为主，偶伴发肾纤维肉瘤和肺癌。 (2) 甲基胆蒽(MC)诱发脑肿瘤 藏旭等用20MC的胆固醇小块埋入A系、C3HA 系或昆明种小鼠大脑顶部皮层内，诱发出大脑胶质 瘤和纤维肉瘤。 8. 宫颈癌(cervical carcinoma) 用穿线法将附有0.1mgMC的棉纱线结穿入雌性小 白鼠的宫颈部，并固定缝线。观察半年左右处死动 物，取宫颈组织。 二、动物自发性肿瘤及移植瘤株 人类肿瘤在实验动物中几乎都能找到相似的肿瘤 性疾病。利用高发病率品系动物研究自发性肿瘤性 疾病，更能接近人群发病情况，对研究人体肿瘤的 防治有重要意义。 动物自发性肿瘤(spontaneous tumors in animals)是 指实验动物未经任何有意识的人工处置，在自然情 况下所发生的肿瘤。动物自发瘤发生于近交系动物 ，随实验动物种属、品系的不同，肿瘤发生类型和 发病率有很大差异。其中，小鼠的各种自发性肿瘤 在肿瘤发生、发展的研究中具有重要意义。自发性 肿瘤模型与诱发性肿瘤模型具有一定差异(如对药 物的敏感性是不同的)，但大部分自发性肿瘤动物 模型是通过人为定向培养而成的，毕竟不同于人类 自然发病情况，因此自发瘤模型和诱发瘤模型之间 优缺点是相对的。 目前研究自发瘤的动物主要为哺乳类和鸟类。 (一) 动物移植瘤瘤株 肿瘤移植实验在肿瘤研究中具有重要作用。动物 自发瘤可移植性肿瘤就是将动物自发性肿瘤移植到 同系、同种或异种动物体内生长并经传代后组织学 类型稳定，生长特性(包括接种成活率、生长速度、 自动消退率、宿主寿命与宿主反应等)已趋稳定；其 侵袭和转移的生物学特性，以及对化疗药物的敏感 程度均已确定；能在同种或异种动物体内继续传代 ，形成可移植性肿瘤即瘤株。 移植瘤株的稳定性至关重要。为了达到可靠的稳 定性，通常需连续传代1520代。但即使已建立的 瘤株再传代后，其生物学特性亦可发生一定程度的 改变，如形态学上的改变、恶性程度以及转移特性 的变化等。 移植瘤的建立方法一般是选择自发瘤或诱发瘤组 织块，无菌条件下放人组织培养皿内，按1（35 ）的比例加入灭菌生理盐水，制成瘤细胞悬液。取 浓度约为106107/ml的细胞悬液0.2ml接种于同系雌 性小鼠皮下。如此传代，使其移植成功率、生物学 特性等趋于稳定。亦可采用组织块接种法。 腹水瘤的移植方法为直接将抽取的含瘤细胞的腹 水(0.10.2ml）接种于动物腹腔。 (二) 常用动物自发瘤移植瘤株 1小鼠可移植性乳腺癌 黄华漳等于1973年采用TA2系小鼠自发乳腺癌， 接种同系雌性小鼠皮下，建立移植瘤成功。孙文义 等亦建立了TA2系小鼠自发B型乳腺癌瘤株MA-737 ，该移植瘤具有肺转移和侵袭腹腔特性。此后又相 继在615系小鼠自发B型乳腺癌建立瘤株(如郑升等建 立的Ca615，张鸿翔等建立的MC-615，刘金友等建 立的Ca759和Ca763，刘世叶等建立的Ma782/5S，张 众等建立的B0和B9。中国医学科学院建立的 MAC887和MAC-891，还建立了为数不多的小鼠自 发型乳腺癌可移植性瘤株(如钱振超等建立的Ca761 及中国医学科学院建立的MAC-8712等)。 魏泓等于1989年用BALB/c雌性小鼠自发乳腺梭形 细胞癌，建立了可移植性乳腺梭形细胞癌株SCC- 891，生物学特性稳定，不出现肿瘤自然消退现象； 对抗癌药的敏感性广泛。这一特殊类型的乳腺肿瘤 瘤株的建立为实验肿瘤药及抗癌药筛选提供了有用 的研究工具，同时由于使用了应用最广泛的近交系 BALB/c小鼠而方便了该瘤株的研究和使用。 除上述品系的小鼠外，沈德钧等于1990年用12月 龄NIH雌性种小鼠自发B型乳腺癌在同系小鼠皮下移 植，传代建立了ZMB-902瘤株。 2小鼠可移植性肺腺癌 吴德全等于1976年用18月龄雄性615系小鼠自发肺 乳头状腺癌组织采取埋块法在同系成年小鼠皮下移 植及传代，建立P615瘤株。该瘤株可在CFWX615系 小鼠皮下移植，成功率达100，腹腔内移植成功率 达100。钱振超等于1978年也建立了615近交系小 鼠肺腺癌瘤株HP615，马克韶等采用615系雄性小鼠 与昆明种雌性小鼠培养出的T739近交系小鼠自发乳头 型肺腺癌建立移植瘤株LA-795，具有高侵袭性转移 率。 3小鼠可移植性肝癌 小鼠肝癌瘤株的建立可通过动物自发瘤或化学诱 发瘤。钱振超等用10月龄第5l代经产雌615系小鼠自 发性肝细胞癌，在同系小鼠建立了H615瘤株；强家 模等用二乙基亚硝胺(DENA)喂Wistar大鼠诱发肝细 胞癌，移植到经免疫抑制Wistar幼大鼠腹腔内并传 代。亦可皮下或肝内移植，建株各代宿主血清甲胎 蛋白(a-fetoprotein，AFP)均阳性。 4小鼠可移植性宫颈癌 小鼠宫颈癌瘤株多用诱发瘤移植建立。杨滋等于 1958年采用含20-甲基胆蒽的线结穿入KM幼鼠宫颈 诱发出鳞状细胞癌后，接种KM雌小鼠皮下移植及传 代，建立小鼠宫颈未分化癌瘤株U14，移植成功率 达96.7。薛克勋等于1986年用U14瘤株复苏后移植 于615雌小鼠皮下并传代，仍保持原生物学特性，移 植率达100。 5小鼠可移植性食管癌 国内建立的小鼠可移植性食管癌瘤株较少，主要 是丁瑞等建立的SGA-73食管鳞癌瘤株。该瘤株是由 甲基胆蒽异位诱发津白1系小鼠食管鳞癌在同系小鼠 皮下移植，传代而建立，已传40代以上。 6小鼠可移植性胃肿瘤 20世纪70年代国内先后建立了几个胃肿瘤瘤株。 林柄水等用甲基亚硝基脲灌胃法诱发津白1系小鼠前 胃鳞状细胞癌，在同系小鼠皮下移植、传代，建立 GS-741瘤株。李宝贵等利用甲基苄基亚硝胺灌喂615 系小鼠胃鳞癌，同系小鼠皮下移植后传代，建立FC 瘤株。之后，林炳水等又用甲基胆蒽原位挂线法在 津白2系小鼠诱发胃纤维肉瘤并建株S-784。该瘤株 传百多代，生物学特性稳定。FC瘤株还具有侵袭肌 组织能力和很高的肺转移率（8690)。 7小鼠可移植性脑胶质母细胞瘤 早在1957年，中央卫生研究院(现中国医学科学院 )病理室就采用20-甲基胆蒽溶于胆固醇中，埋置于 KM小鼠大脑皮层诱法的未分化神经胶质瘤(即胶质 母细胞瘤)在同系小鼠皮下移植及传代建立B22瘤株 。移植成功率达100，已传数百代，平均生存时间 为24周。陈炳恒等于1964年用上述相似方法也建 立KM小鼠可移植性胶质母细胞瘤株G422，可在同 系小鼠皮下、肌肉、脑内移植(成功率均为100)， 已传350余代，无自发消退。尚未见采用动物自发脑 瘤建株的报道。 8. 动物可移植性肉瘤 刘家勇等于1978年TA1系小鼠自发性纤维肉瘤同 系雄小鼠皮下移植并传代，建立小鼠可移植性纤维 肉瘤瘤株，移植成功率100，已传86代。李殿俊等 用3，4-苯并芘诱发的WKA大鼠皮下纤维肉瘤移植 于经免疫抑制的同系大鼠皮下，建立WBT-2大鼠可 移植性纤维肉瘤瘤株，移植成功率达100（包括肌 肉、腹腔移植），无自然消退现象。以此瘤株经 WKA大鼠静脉接种，多次连续移植，又建立了可移 植性肺转移肉瘤瘤株WBT-2M，其肺转移率可达100 。此后于1981年国内又建立615系小鼠纤维肉瘤瘤 株FSC。它是由甲基胆蒽碘油皮下注射诱发的纤维 肉瘤经移植传代而建立的。 滑膜肉瘤是动物的一种少见肿瘤，钱振超等利用 615系小鼠自发性滑膜肉瘤在同系小鼠皮下移植和传 代，建立ZM755瘤株，并已传200多代。 除大鼠和小鼠外的其他动物可移植性肉瘤报道很 少。章魁华等于1982年应用二甲基苯并蒽丙酮液在 叙利亚金黄地鼠采取涂抹颊囊粘膜的方法诱发颊肉 瘤（组织起源不明），并在同种封闭群小鼠颊粘膜 下、皮下或腹腔内移植或传代，成功率均为100。 移植后具有侵袭周围组织能力和肺及淋巴结转移性( 转移率分别为9和12)。 9小鼠可移植性淋巴造血系肿瘤 国内已建立的动物淋巴造血系肿瘤(主要包括恶性 淋巴瘤和白血病)可移植瘤株几乎均建立于小鼠，其 中恶性淋巴瘤瘤株有杨简等建立