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动物模型 动物模型的分类 1 自发性动物模型2 诱发性性动物模型3 抗疾病型模型4 生物医学动物模型 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疾病 或由于给予突变的异常表现通过遗传育种手段保留下来的动物模型 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 代谢或毒使动物患相应的传染病 是指特定的疾病不会在某种动物身上发生 是指利用健康动物的生物血特征来提供与人类疾病相似的表现的疾病模型 1 诱发性动物模型 experimentalanimalmodel 又称为实验性动物模型 指通过使用物理 化学 生物等致病手段 人为制造的疾病模型 优点 制作方法简便 实验条件比较简单 其他因素容易控制 短时间内可大量复制 缺点 诱发的疾病模型与自然产生的疾病在某些方面有所不同 而且有些人类疾病不能用人工方法诱发出来 物理因素诱发 如手术致骨折 放射线致免疫抑制化学因素诱发 如高油脂饲料致兔动脉粥样硬化 化学毒物中毒生物因素诱发 如微生物感染复合因素诱发 如豚鼠慢支用致病菌加寒冷或加SO2生物技术制作的动物模型 如嵌合体动物 转基因动物 克隆动物等 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 以肿瘤遗传性疾病居多 优点 是在一定程度上减少了人为的因素 更接近自然的人类疾病 缺点 种类有限 疾病动物饲养条件要求高 发病率低 发病时间长 自发肿瘤模型因动物种系 品种不同 其肿瘤所发生的类型和发病机制有差异 2 自发性动物模型 spontaneousanimalmodel 自发性动物模型应用价值很高 特别是在遗传性疾病 免疫缺陷病 肿瘤等的研究上得到了广泛应用 近几十年来科学界十分重视自发性动物模型的开发 如与人类疾病相似的心脏病的加拿大犬 与儿童碳水化合物 氨基酸代谢失调相似的猫 自发性高血压和脑中风大鼠 青光眼兔 自发性糖尿病地鼠 肥胖症小鼠 裸鼠 肺癌 淋巴肉瘤 白血病等等 是指特定的疾病不会在某种动物身上发生 因此可借以探讨为何该种动物对该疾病有天然的抵抗力 如哺乳类动物均感染血吸虫病 而洞庭湖流域的东方地鼠却不能复制血吸虫病 故可用于血吸虫感染和抗病的研究 3 抗疾病型动物模型 negativeanimalmodel 是指利用健康正常的动物生物学特征来提供人类疾病相似表现的疾病模型 如沙鼠缺乏完整的脑基底Willis动脉环 动脉环后交通支 可用来结扎一侧颈动脉制备脑梗塞 脑缺血模型鹿的正常红细胞是镰刀形的 多年来一直用于镰刀形红细胞贫血研究 4 生物医学动物模型 biomedicalanimalmodel 按模型对象分 整体动物模型 离体组织器官模型 细胞株模型 数学模型按中医药体系分中医证候动物模型 阴虚 阳虚 气虚 血虚 脾虚 肾虚动物模型 厥脱症动物模型根据中药理论 解表药动物模型 清热药动物模型 泻下药动物模型 动物模型的设计原则 一 相似性 二 重复性 三 可靠性 四 适用性和可控性 五 易行性和经济性 常见自发性疾病动物模型 一 遗传性疾病裸鼠 癫痫小鼠 高血压大鼠 青光眼兔 二 近交系自发性肿瘤乳腺肿瘤 C3H淋巴瘤 AKR 常见诱发性疾病动物模型 一 传染病 二 药物诱发性疾病动物模型糖尿病 四氧嘧啶糖尿病链佐霉素糖尿病 三 化学物质诱发性肿瘤模型 免疫缺陷动物 Immunodeficientanimal 一定义 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 二分类 1先天性免疫缺陷动物 a T淋巴细胞功能缺陷动物 裸小鼠 裸大鼠b B淋巴细胞功能缺陷动物 CBA N小鼠c NK细胞功能缺陷动物 Beige小鼠d 联合免疫缺陷动物 SCID小鼠等2获得性免疫缺陷动物 猴 小鼠 猫等AIDS模型 三 裸小鼠 NudeMice 1发现与发展 1962年英国格拉斯哥医院Grist在非近交系的小鼠中偶然发现有个别小鼠无毛 1966年证实是由于第11对染色体基因突变所致 1968年 Pantelouris解剖发现裸鼠失去了正常的胸腺 1969年Rygaard首先将人结肠腺癌移植裸小鼠获得成功 由于裸鼠原种抵抗力差 生育力低 寿命短 不能用于实际 和纯系BALB C C3H C57BL 6小鼠交配 不断选育 获得了三种近交系鼠 InbredNudeMice 新种 裸鼠自发现以来 广泛应用于肿瘤学 免疫学和病毒学等多个学科的研究 2生物学特点 1 一般特点纯合子突变裸鼠 nu nu 主要表现为无毛以及胸腺缺陷 杂合子小鼠 nu 各方面表现正常 体重小于同龄普通鼠 发育缓慢 必须养育在SPF环境中 繁殖方式 一般采用隐性纯合子雄性与杂合子雌鼠交配 nu nu nu 2 解剖生理特点 胸腺残留一些上皮样细胞 淋巴组织胸腺依赖区的淋巴细胞消失 外周血淋巴细胞减少 虽然有原始的T细胞 但缺乏成熟的T细胞 T细胞的辅助 抑制及杀伤功能不全 在混合淋巴细胞反应中无有丝分裂反应 对刀豆素A或植物凝集素P亦无促分裂原应答 无接触敏感性 无移植排斥 无移植物抗宿主反应 B细胞数量正常但功能有缺陷 合成的免疫球蛋白主要是IgM 只有少量IgG 粒细胞功能较低 NK细胞活性高 BALB c nu的胸腺 昆明小鼠的胸腺 3 裸鼠的应用 1 裸鼠在肿瘤研究上的应用 制作人类肿瘤移植瘤模型人类肿瘤移植于动物的历史免疫排斥问题眼前房 脑内 地鼠的颊囊等免疫逃避部位免疫抑制剂 射线照射的使用裸鼠作为人类肿瘤受体 肿瘤移植瘤模型在肿瘤基础研究中的意义添加人为因子 致突变剂 癌基因 药物等 观察肿瘤病因及机理和治疗 建立肿瘤细胞株 提供大量肿瘤组织供分析 肿瘤移植瘤模型在临床肿瘤学中的意义诊断和预后 建立平行模型 明确诊断和跟踪预后 个体化疗有效试验 对于晚期和复发肿瘤有重要意义 药物有效的标准 1 肿瘤不生长 2 肿瘤生长缓慢 3 肿瘤长出后又消失 4 肿瘤无转移 5 动物寿命延长 肿瘤移植瘤模型制作方法 肿瘤组织块或肿瘤细胞皮下移植腹腔内或肾包膜下移植原位移植 移植瘤模型成功制作的影响因素 肿瘤组织 恶性程度 恶性和转移复发瘤成功率较高种类 细胞系成功率 活检标本来源 淋巴瘤 骨肿瘤等难获成功部位 肿瘤块的外周部接种易成活裸鼠 遗传背景 胰腺癌接种BALB c成功 NIH系失败性别 雌激素依赖性肿瘤接种雄鼠生长慢鼠龄 4 6周动物健康状态 接种部位 原位移植成功率高 移植肿瘤与人类原发瘤相似 有些肿瘤需要接种在特定的部位 对雌激素依赖的人乳腺癌MCF 7细胞系 接种乳腺脂肪垫才能成活 其他 环境 细菌病毒可以影响NK细胞活性 接种时间越早越好 注意无菌操作 2 裸鼠在医学其他领域的应用 免疫学 研究体液免疫与细胞免疫的关系 研究免疫相关疾病寄生虫 寄生虫感染的动物模型 美洲锥虫 卡氏肺囊虫皮肤 鱼鳞病免疫缺陷模型 麻风 结核 四 严重联合免疫缺陷小鼠 SeverCombinedImmunodeficientMice SCIDmice 1983年Bosma首次报告 来源于C B 17小鼠 由于第16对染色体隐性基因突变 纯合突变导致淋巴细胞抗原受体基因VDJ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 从而影响B T细胞的正常功能分化 1988年我国医科院动物所从美国Jackson实验室引进 1 生物学特点 外观体重与普通小鼠相同 繁殖特点 纯合子兄妹交配 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 必须养育在SPF环境中 平均寿命1年以上 2 组织解剖学特点 脾脏 胸腺 淋巴结体积低于普通小鼠的30 淋巴组织缺乏淋巴细胞 胸腺残留上皮样细胞和成纤维细胞 脾脏没有脾小体 白髓缺限 红髓正常 淋巴结由网状细胞构成 外周血白细胞总数减少 淋巴细胞占10 20 非淋巴性造血细胞如粒细胞 巨噬细胞正常 NK LAK细胞正常 3 免疫功能特点 没有B T阳性标志细胞 对外来抗原无细胞和体液免疫 NK LAK细胞功能正常或增高 肥大细胞因缺乏T细胞因子而分化受阻 约2 23 的SCID小鼠在青年期B T细胞功能可以恢复 称为渗漏 Leaky 此时仍带有SCID基因 淋巴细胞不受影响而发育成熟 原因不明 可以用血清学和组织学方法诊断 4 SCID小鼠的应用 用于自然防御细胞如NK LAK 巨噬细胞 粒细胞 及免疫辅助细胞的分化和功能研究 也可以研究这些细胞与输入的B T细胞 淋巴因子的相互作用 能接受人类造血组织的移植 是淋巴细胞分化功能的活体测试系统 可以用于评价人各类淋巴细胞的抗肿瘤活性 肿瘤接种成活率比裸鼠高 何杰金氏淋巴瘤 白血病模型寄生虫 人血丝虫病 转基因动物 世界首只克隆羊多莉 世界首只转基因猴 转基因动物的概念 转基因动物 transgenicanimal 是指以实验方法导入的外源基因在其染色体基因组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物 具备三个条件 1 外源基因必须整合到动物基因中 2 外源基因必须在特定的组织和发育阶段表达 3 所有转移基因必须能遗传给后代 转基因动物的制作方法 1 受精卵雄原核显微注射法2 逆转录病毒感染法3 胚胎干细胞 ES细胞 法 4 体细胞核移植法5 精子载体法6 YAC 酵母人工染色体 法 受精卵雄原核显微注射法 以单细胞受精卵为靶细胞 利用显微注射技术将构建好的载体DNA直接注射入受精卵的原核 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体 步骤 准备假孕母鼠 养母 受精卵的准备 基因导入 胚胎移植 对幼鼠的鉴定 6 建立转基因品系 应用最早 最经典的方法 目前应用较为广泛优点 外源 分子大小基本不受限制 50kb 方法相对简单 导入过程直观 整合率高缺点 设备昂贵 环节较多 对操作人员有较高的技术要求低效率 尤其是大家畜 不利于研究基因的结构 功能及表达调控 转基因动物的应用 1 是功能基因研究的重要的技术平台2 转基因动物在生物医药方面的应用3 在免疫血研究中应用4 在病毒性疾病研究中应用5 在遗传病研究中应用6 在肿瘤学研究中应用7 在心血管疾病研究中应用 基因剔除动物模型 应用一段外源DNA 通过DNA同源重组 使胚胎干细胞 ES 特定的内源性基因被破坏而造成其功能丧失 然后再通过ES细胞介导得到该基因丧失而获得的动物 谢谢大家 后面内容直接删除就行资料可以编辑修改使用资料可以编