李善刚《医学实验动物学》9第六章 动物模型和免疫缺陷动物课件

第六章 人类疾病动物模型 免疫缺陷动物 第一节 人类疾病动物模型 定义和意义 一、定 义 人类疾病动物模型是指在医学 研究中，在动物身上建立，或形成 类似人类疾病动物。通过动物模型 直接，或间接反映疾病的发生和发 展过程，在了解疾病的基础上开创 和改进、优化疾病的治疗。 二、使用人类疾病动物模型意义 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。 三、动物疾病模型具有的特点 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类似； 动物能重复产生该疾病，最好能在2种动 物体复制该病； 实验动物合格，动物背景资料完整，生 命周期要满足实验需要； 动物要价廉、来源充足、便于运送； 尽可能选用体型小的动物。 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 (1) 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 人 类 疾 病 动 物 模型的分类 一一. .医学动物模型基本分类医学动物模型基本分类 1诱发性动物疾病模型 是指以物理学、化学、生物学等 致病手段，人为导致动物组织、器官或 整体成为人类疾病动物模型；使其在功 能、代谢、形态结构等方面发生改变， 即人为地诱发动物产生类似人类疾病模 型。 2自发性动物模型 是指不加任何人工诱发，在自然 条件下动物自然产生的疾病，或者由 于基因突变的异常表现，通过遗传育 种保留下来的动物疾病模型。其中包 括近交系的肿瘤疾病模型和突变系的 遗传性疾病模型。 3抗疾病型动物模型 是指特定的疾病不会在某种动物身上 发生。因此，可借以探讨何种动物对该疾病 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 是指以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疾病基本病理过程动物模型 是指致病因素在一定条件下作用 于动物后，所出现的共同性的功能、 代谢和形态结构某些改变的动物模型 。 2各系统疾病动物模型 是指与人类各系统疾病相应 的动物模型，如神经、心血管、 呼吸、消化、泌尿等系统疾病相 应的动物模型。 A.神经系统 1大鼠囊状脑动脉瘤 结扎大鼠 颈总动脉，同时佐以脱氧皮质酮和高渗 盐水处理，饲喂含有氨基丙睛的饲料 ，复制囊状动脉瘤模型，为研究人类脑 动脉瘤与血液动力学的关系、病变的发 展及发病机理提供有益的帮助。 2结扎大鼠中动脉的大鼠卒 中模型 结扎大鼠大脑中动脉， 复制中风模型其优点是能产生非 致命性的孤立性病灶损害，可提 供长期的行为学和生物化学的研 究。 3.维生素A缺乏引起的兔脑积水模 型 选用雌性幼兔，饲以限制维生 素A饲料，诱发兔脑积水。该模型 优点是易复制，易收集胎兔和新生 兔的标本样品，通过血清维生素A 的监测，可控制血清中维生素A的 浓度，有利进行生化和形态学的研 究。 B.心血管系统 1.动脉粥样硬化 长期以来用兔饲 以高脂肪、高胆固醇饲料诱发动脉粥样 硬化的动物模型。给小型猪饲喂高脂肪 、胆固醇饲料诱发动脉粥样硬化病变， 其解剖部位，病理特点均与人类相似， 有时还伴有心肌梗塞，较易饲养管理， 小型猪是一种很好的模型动物。 2心肌缺血和心肌梗塞 电刺激法：雄性成年免麻醉后，用弱、强刺激( 弱为0.81.6毫安，强为46毫安)交替刺激右侧下 丘脑背侧核，复制心肌缺血动物模型； 药物法；给大鼠、兔注射异丙肾上腺素，犬静 脉给予麦角新硷制备冠状动脉痉挛模型； 冠状动脉阻断法：应用大鼠、犬麻醉后,分离冠 状动脉套上自制的冠状动脉压迫环，制备心肌缺血 和心肌梗死模型。 3高血压 目前，应用最广泛的是日本学者 培育的突变系SHR大鼠。该鼠自发性高血压的变 化与人类相似，并且可产生脑血栓、梗塞、出血 、肾硬化、心肌梗死和纤维化等变化。在SHR的 基础上，又培育了两个亚系SHRSP和SHRSR，前者 出生后，除出现严重高血压外,90以上患脑卒 中(脑出血和脑栓塞)；SHRSR则是抗脑卒个的自 发性高血压大鼠。 C.呼吸系统 1用异性蛋白注射致豚鼠过敏症动物模型，包 括支气管痉挛、哮喘和过敏性休克。1974年 Petterson和Kelly发现狗可以对空气中过敏原(草、 树、灰尘和猫抗原)引起过敏症的模型。主要表现为 豚草花粉病、患犬出现眼结膜炎、鼻炎、重度搔痒 性皮炎，血液内有抗豚草抗原的循环抗体，相当于 人体免疫球蛋白IgE。这些是临床研究和生产检定过 敏症的动物模型。 2慢性支气管炎和肺炎 70年代初学者应用SO2、烟雾、甲醛蒸气、辣 性气体等制备诱发性猴、免、大鼠、小鼠的慢性支 气管炎动物模型。 3.肺气肿： 1978年Kartinsky和Snider曾总结自发的和 诱发的肺气肿动物模型，在马、兔、大鼠、小鼠 中发现肺气肿。其中特别是花斑小鼠，自发性进 行性全小叶肺气肿的模型，检到有遗传性弹力纤 维合成障碍，把肺气肿的发生机制与弹力组织网 遗传性结合成缺陷联系起来，为研究人类肺气肿 的病因开拓了思路。 D.消化系统 1先天性高胆红素血症模型：已发 现非洲啮齿类胃溃疡、地鼠的肝淀粉样 变、羊和大鼠的先天性高胆红素血症动 物模型。尤其是South-downe变种羊，因 其先天性肝脏摄取有机阴离子缺陷(胆红 素)，造成血中未结合的胆红素增高。 2小牛轮状病毒性肠炎模型： 轮状病毒性肠炎对人类及许多动物都能引起感 染，如小鼠、兔、羊、猪等。在实验中发现人类与 动物可交叉感染，小牛轮状病毒性模型有利于生产 大量血清与抗原，便于手术、粪便特征容易监测， 是传染病学、生理学研究较好模型。 3豚鼠溃疡性结肠炎模型： 豚鼠口服变质角叉菜(从红海藻中提取)溶液， 产生溃疡性结肠炎、临床表现与人类溃疡性结肠炎 相似，是研究溃疡性的发病机理、综合症对全身影 响，和治疗方法的模型。 E.泌尿系统 1.诱发性肾小球肾炎模型： 给兔、猫、狗注射异种抗肾血清、细菌抗原与 肾组织复合抗原，以及抗原抗体诱发动物肾小球肾 炎模型。 2.自发性肾脏疾患模型： 如芬兰的Landrace羊羔中有一 种发展迅速致死的肾小球肾炎，伴 有肾小球免疫荧光复合物的沉积。 狗、猫自发的免疫介导肾小球肾炎 动物模型。 3.继发性肾炎模型： 小鼠淋巴脉络膜炎、乳酸脱氢酶、鼠类的 白血病病毒感染等均能复制继发性肾炎。 F.内分泌与代谢 (1)手术糖尿病模型 ： 自从德国的Won Mening将犬作胰腺全切 除术，造成糖尿病后，陆续报道猫、大鼠、 兔、猪、猴等切除80一90胰腺，并受到 高糖饮食刺激后，引起永久性糖尿病。 (2)化学物质损伤胰岛细胞： 链脲佐菌素(STZ)一次腹腔或静脉注射30一 100mgkg几天后可使狗、大鼠等动物产生永 久性高血糖。 四氧嘧啶(A11oxan)一次静脉或腹腔注射30 150mgkg，可复制糖尿病模型，但可造成 肝、肾组织的损害，而且较多的资料证明， 它在生理上不同于人类所患的糖尿病。 环丙庚哌,给大鼠连续给药4周后，可见高 血糖症状。 鼠脑炎、心肌炎(EMC)病毒M型变异可诱发 若干品系的成年小鼠糖尿病，如DBA2、CD- l、C3H、C57BL、BALBcj。 (3)遗传性及自发性糖尿病： kk小鼠由日本杂种小鼠交配得来的遗 传性糖尿病小鼠，其生物特性类似ob小 鼠，属先天遗传缺陷性小鼠。 C57BLks小鼠是一种具有db基因的近 交小鼠，其表现多食肥胖及血糖升高， 类似人类中年肥胖合并糖尿病。 中国地鼠(黑线仓鼠)有50自发产生 糖尿病，属多基因遗传，病鼠耐糖曲线 类似人类型非胰岛素依赖性)糖尿病。 BB Wistar系大鼠：是一种典型自发遗 传 I型(胰岛素依赖性)糖尿病的动物模 型。其临床表现为多饮、多食、体重下 降、高血糖及酮尿。 三、中医证候动物模型 中医动物模型经30余年的研究， 已形成独特的体系。为中医基础 病理学、基础药理学研究提供了 重要依据。 n1960年发现,过量使用肾上腺皮质激素的 小鼠表现为阳虚征象：体重下降、萎靡 、耐寒力低。 n1963年又发现用助阳药(附子、肉桂、淡 众蓉、仙灵脾)能治疗这种状态。 n1964年，易宁育用六昧地黄汤治疗类似 阴虚的肾性高血压大鼠。 n1977年，上海中医学院用肾上腺皮质激 素和甲状腺，加利血平复制小鼠阳虚、 阴虚模型并用助阳药、滋阴药治疗。 n1979年，张启元尝试用灌喂大 黄煎剂“泻下伤脾”，建立小 鼠脾虚证模型 。 n1988年，由杨云主持研究的“ 劳倦和饥饱所致大鼠脾虚证模 型”获得国家中医药管理局科 技进步二等奖。 四、设计动物模型的注意事项 1尽可能重视所要的人类疾病的模型 。 2注意选用标准化和实用价值高的动物。 生活在标准化的环境内，有清楚的遗传背景 和微生物学质量控制标准，具有较强的敏感 性、较好的重复性和反应均一性的特点。 有严格的饲养规程。 易获取大样本实验和观察。 3慎重选用近交系 。 4注意环境因素对模型动物的影响。 第三节 免疫缺陷动物模型 一、免疫缺陷动物的定义 免疫缺陷动物是指由于先天性遗 传突变，或用人工方法，培育一种 或多种免疫功能缺陷的动物。 免疫缺陷动物开创了肿瘤学、免 疫学、细胞生物学的新的里程碑。 二、免疫功能缺陷动物的分类 按免疫功能缺陷的种类常分为: 1.T-淋巴细胞功能缺陷动物：裸小鼠、裸 大鼠、裸牛、裸豚鼠等。 2.B-淋巴细胞功能缺陷动物：CBA/N小鼠、 Arabin马和Quarter马等马属动物。 3.NK细胞功能缺陷动物：Beige小鼠。 4.联合免疫缺陷动物：Scid小鼠等其他人 工定向培育的多种免疫功能缺陷动物。 三、免疫缺陷动物历史 n裸小鼠： 19世纪50年代先后发现无毛小鼠，并 知其后代也属无毛遗传； 1907年Campbell证实无毛性状为隐性 突变； 1962年Flanagan用全同胞BS近交（ Nu/+ Nu/+ ）繁殖后代，形成了 最早的裸鼠群体； 1968年Pantelouris首次报告无胸腺， 即先天缺陷T淋巴细胞。至此受到广泛重视 ； 1975年首台无菌隔离器问世，裸小鼠能 够正常生长和繁殖； 同年，丹麦人Rygaard首次将人结肠癌移 植到裸鼠获得成功； 1973年起，每隔三年举行一次裸鼠国际 会议。后改名为“免疫缺陷动物实验国际 会议”。 四、常见的免疫缺陷动物 1.裸小鼠 是指先天性无胸腺，且无被毛的小鼠, 简称为裸小鼠。其突变基因为裸基因,符号 为:nu,是一个隐性突变基因,位于小鼠的第 11号染色体上。目前，此基因已导入到不 同品系的小鼠中,常见的有BALB/c-nu、C3H -nu、C57BL/6-nu等。 裸鼠的解剖生理特点： 毛囊发育不良，外观上看几乎没有被毛 ，故称“裸鼠”； 无胸腺，仅有胸像残迹或异常的胸腺上 皮。故不能分泌胸腺素，不能使T细胞正常 分化，而T细胞是移植排异的主要细胞。有 较高的NK细胞数量和活性。 因为IgG的产生需要T细胞和巨噬细胞的 参与，其免疫球蛋白主要是IgM，只有极少 量的IgG。 自发肿瘤现象罕见，可能与NK细胞 的活性高有关。 裸鼠易患鼠肝炎和病毒性肺炎。 纯合裸鼠母性极差，且受孕率低， 乳房发育不良。通常以纯合雄鼠与带 有nu基因的杂合雌鼠（ nu/+nu/nu）可获1/2裸鼠。 裸鼠需饲养在屏障环境中。 裸鼠的应用 （1）肿瘤学。 （2）微生物学。 （3）免疫学。 （4）寄生虫学。 （5）遗传学。 （6）临床医学。 裸鼠的繁育 （1）Nu/NuNu/Nu？ （2）Nu/+Nu/+？ （3）Nu/+ Nu/Nu？ （4）Nu/NuNu/+！ 2.裸大鼠 1953年，英国科学家首次在大鼠中 发现一种外观与裸小鼠相似，只是被 毛不像裸小鼠那样全无，通过解剖和 免疫学检查发现其也是无胸腺、缺乏T 细胞功能，T细胞功能正常，细胞活力 增强，繁殖方式与裸小鼠相同，且能 接受异种组织和细胞移植。 3.Beige（bg）小鼠 为NK细胞活性缺陷的突变系小鼠，bg是 隐性突变基因，位于第13号染色体上。纯 合的小鼠（bg/bg）被毛完整，但毛色变浅 ，耳廓和尾尖色素很淡。这种小鼠其内源 性NK细胞功能缺陷。纯合bg基因降低杀菌 活性。 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， bg小鼠必须在 屏障环境中才能较好的生存。繁殖时可采 用纯合子的亲本。 4.SCID小鼠 SCID小鼠的全称为“重症联合免 疫缺陷”小鼠。其突变点在16号染色 体上，为单基因突变，突变符号为scid ，当其纯合时，性状表现为淋巴细胞 抗原受体基因编码顺序异常，造成T、 B淋巴细胞不能分化为特异性的淋巴细 胞，目前已有多种不同品系的SCID小 鼠。 SCID小鼠的生物学特征： 外观与普通小鼠无异样，但 其胸腺、脾、淋巴结等免役器官 的重量不到正常小鼠的30%。其 胸腺多为脂肪组织包围，没有皮 质结构，仅残存的髓质。外周白 细胞较少，淋巴细胞仅占总数的 10-20%（正常小鼠为70%）。 SCID小鼠需在屏障环境（ 空气洁净度万级 以下）中，方能存活一年以上。其繁殖生产 ，以近交系繁殖方式进行，产子率和离乳率 均低于正常小鼠。 5.Motheaten小鼠 突变基因（me）位于第6号染色体上， 出生后两天内即可有病变现象，表现为皮 肤脓肿，有严重的联合免疫缺陷现象。对 胸腺依赖和不依赖抗原均无反应，细胞毒 和自然杀伤细胞活性低下。此小鼠对于先 天性早期免疫缺陷和某些自身免疫疾病的 研究有着重要的价值。 6.人工定向培育的多联免疫缺陷型小鼠 目前，常见的三种小鼠的三个隐性 免疫基因，即 NK细胞缺陷的Beige基 因、T细胞缺陷的nu基因和B细胞缺陷 的Xid基因。可将它们杂交- 回交，筛 选出T、B、NK细胞三联免疫缺陷小鼠 。这种小鼠对于实验性的肿瘤移植和 免疫功能的研究有着极其重要的作用 。 NIH肥胖大鼠品系(SHRN-cp)是新培 育的一种用于肥胖症和糖尿病研究的遗 传动物模型，其特征主要是脂肪聚积层 ，脂肪细胞的体积和数量增加，并有损 伤发热作用。雄性肥胖大鼠有轻度高血 压，当饲喂高糖类饮食时表现出与人 非胰岛素依赖性糖尿病相似的代谢改变 ，包括胰岛素分泌过多、高血脂不耐葡 萄糖和糖尿病。 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2 3mm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2500 10000mg/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4 8个周可成功地诱发胃癌。MC的浓度为0.50.1g 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。 (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150 200g)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1ENU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)。 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的L1及其腹水瘤、钱振超等 建立的L797及其腹水瘤、孙慧等建立的L-TA2等，白血 病瘤株有陈妙兰等建立的L、李敏民建立的L615等。 值得一提的是，由于人的恶性淋巴瘤的分类方法进展较 快，动物淋巴瘤的一些名称显得陈旧、混乱，亟待统一 。 第四节 系统疾病动物模型 一、消化系统疾病动物模型 (一) 肝、胆、胰腺疾病动物模型 1肝纤维化动物模型(animal model of liver fibrosis) 任何可引起肝损伤的因素长期、反复作用于肝脏，均可产 生肝细胞变性、坏死，继而肝细胞再生和纤维组织增生，导 致肝纤维化，严重时发展为肝硬化、肝癌等。基于此原理建 立了许多肝纤维化模型、化学性损伤模型、免疫性模型、生 物学模型、乙醇性模型和营养性模型。 (1) 免疫性肝纤维化模型 免疫性肝纤维化的产生机制是由型变态反应引起的 ，白蛋白和血清的大分子物质，作为异种抗原进入大鼠 体内后，刺激其产生相应的抗体，当抗原再次进入机体 后抗原抗体结合，形成抗原-抗体免疫复合物(IC)，IC可 激活(或结合)补体，由于抗原的反复、长期刺激，过量 的免疫复合物来不及被清除，沉积于肝脏的血管壁内外 ，引起血管炎和血管周围炎，造成肝损伤，形成广泛的 进行性慢性炎症病变。如此反复导致肝细胞变性、坏死 ，肝细胞再生，纤维增生等变化，最后发展为肝纤维化 、肝硬化。 动物选用雄性Wistar大鼠，体重130g左右。取猪血 清0.5ml，腹腔内注射。每周2次，共8次(猪血清的制 备：取新鲜猪血，离心制血清，滤过除菌，分装放低温 冰箱备用)。大鼠于第3周出现较多的肝细胞变性、坏死 ，第4周增生的胶原纤维形成纤维束，呈侵袭性生长， 从中央静脉到门管区之间相互伸延，发生肝纤维化。该 模型的特点：肝纤维化出现得早，出现率高达86.7 ；对动物整体损伤轻微，动物毛发光泽、生长、发育 情况与正常无区别；肝纤维化组织中大量胶原增生， 故、型前胶原的mRNA增多。 (2) 化学损伤性肝纤维化动物模型 雄性Wistar大鼠，体重130g左右，用硫代乙酰胺腹 腔内注射，第一次20mg/100g体重，从第二次起 12mg/100g体重，每周注射2次，共8周。硫代乙酰胺 腹腔内注射第3周，在肝小叶间中间带出现大片的肝细 胞变性坏死和炎细胞浸润，变性、坏死的细胞数和严重 程度明显超过猪血清模型，炎细胞浸润也超过猪血模型 。6周后出现增生的纤维束，纤维增生明显晚于和少于 猪血清肝纤维化模型。化学损伤性肝纤维化模型中肝细 胞变性坏死，比免疫性肝纤维化模型严重且炎症细胞浸 润明显，在其大鼠肝纤维组织中有I型胶原的mRNA增 多，转化生长因子1排明显增多。 (3) 四氯化碳肝硬化动物模型 Wistar或SD大鼠，体重180200g，皮下注射 4050四氯化碳油溶液(0.3ml/100g体重)，每 周2次，第2周始，隔日以2030乙醇1ml灌胃( 或作为唯一饮料)，饲以单纯玉米面(混以0.5胆固醇 )，共10周。实验中大鼠成活率6080。四氯化 碳所致高胆固醇饮食大鼠肝硬化是目前国内外常采用 的动物模型，该模型可靠且复制时间短，肝纤维化进 展稳定，适合于肝硬化发生发展过程的动态研究。 2胆石症动物模型(animal model of cholelithiasis) 我国人群中胆结石疾病，特别是原发性胆管结石发 病率高，手术后复发又非常普遍，最后常因反复感染发 生胆汁性肝硬化而死亡。因此是医学领域中极为重要的 课题之一。近年来对胆结石病的研究和诊断水平有了很 大的提高和发展，但临床上开展胆石症的治疗研究仍然 存在着一定的局限性，因此临床研究不易获取符合研究 需要的，系统性和可比性的病理标本。而胆结石动物模 型的建立为临床研究胆石症开辟了一条新的研究途径。 自从1952年Dam及Christensen以仓鼠成功地复制成 胆固醇结石的实验动物模型以来，各国学者广泛地开展 了这方面的研究。 动物可用叙利亚仓鼠、健康成年家兔、大鼠、家犬 或猴等，具体方法有： (1) 食饵法：选用叙利亚仓鼠，5060g左右， 基本食饵的特点为高糖，不含不饱和脂肪酸。食饵配制 方法：蔗糖74，酪蛋白2l，食盐4.4，胆碱0.1 ，浓缩鱼肝油0.5。按每只仓鼠每日59g，分两 次喂养，同时每周喂青菜、麦芽12次，以补充维生素 等，维持动物生命。1421d仓鼠胆囊内形成明显结石 ，22d后成石率高达100。选用雌性豚鼠，体重 250300g。成石饲料的配制：在基础食物中加入酪 蛋白1，蔗糖1.5，猪油1，纤维素1，胆酸 0.02，胆固醇0.05。2个月后在90的豚鼠胆囊 中可产生以胆色素为主的结石，其成分和结构与人类的 胆色素结石相似。 选用成年家犬，成石饲料成分：50蔗糖、10 酪蛋白、20玉米淀粉、5动物油、1胆固醇， 辅以矿物质和维生素，特点为高蛋白、高碳水化合物， 其中胆固醇为关键成分。12周后结石成石率达100， 结石为胆色素结