《人类疾病动物模型》PPT课件.ppt

2020 2 14 1 实验动物学课程 CQMU Dec 2010 人类疾病动物模型 2020 2 14 2 2020 2 14 3 一 人类疾病动物模型的概念及分类二 人类疾病动物模型的设计原则三 人类疾病动物模型的影响因素四 人类疾病动物模型的意义 2020 2 14 4 一 人类疾病动物模型的概念及分类概念 人类疾病动物模型 Animalmodelsofhumandiseases 是指生物医学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物疾病模型 特征 功能代谢人类疾病结构模拟行为病征 2020 2 14 5 动物模型的分类 一 按产生原因分类自发性疾病动物模型SpontaneousorNaturally抗疾病型动物模型 negativeanimalmodel 生物医学动物模型 biomedicalanimalmodel 诱发性动物模型Experimental ArtificialorInduced转基因动物模型Transgenicanimal 2020 2 14 6 自发性疾病动物模型一 定义自发性疾病动物模型是指实验动物未径任何有意识的人工处置 在自然情况下所发生的疾病 2020 2 14 7 一 遗传性疾病如裸鼠 SCID小鼠 白内障小鼠 癫痫小鼠 肥胖症小鼠 无毛小鼠 高血压大鼠 糖尿病大鼠 糖尿病伴肥胖地鼠 青光眼兔等 2020 2 14 8 35日龄听源性癫痫发作达100 在10周龄后雄鼠血压的收缩压为26 66 46 66kPa 雌鼠为23 99 26 66kPa 健康人 90 120mmHg 12 0Pa 16 0Pa 正常眼压范围为10 21毫米汞柱 用手指触按眼球富有弹性 当眼压上升到25 40毫米汞柱时 用手指触按眼球好似打足气的球 比较硬 当上升到40 70毫米汞柱时 再用手指触按 眼球硬得象石头一样 青光眼兔 2020 2 14 9 无毛小鼠 2020 2 14 10 二 近交系自发性肿瘤 实验动物学基础孙靖主编 2020 2 14 11 2020 2 14 12 A系 2020 2 14 13 2020 2 14 14 F344 N雄鼠睾丸间质细胞瘤为85 Lou CN大鼠免疫细胞瘤 免疫球蛋白分泌瘤 发病率 雄鼠为31 雌鼠16中国地鼠的自发性真性糖尿病 黑线仓鼠 2020 2 14 15 抗疾病型动物模型 negativeanimalmodel 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 2020 2 14 16 2020 2 14 17 2020 2 14 18 2020 2 14 19 2020 2 14 20 生物医学动物模型 biomedicalanimalmodel 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模型 兔胸腔的特殊结构用于胸外手术研究比较方便 2020 2 14 21 沙鼠 鹿 兔胸腔 2020 2 14 22 三 对自发性疾病动物模型的评价很多人类疾病的病因和发病机制远未完全清楚 由于自发性疾病动物模型是动物未经人为因素处理而自然发生的疾病 因此 它与人类疾病有较好的相似性 是一类珍贵的动物模型 如自发性高血压大鼠 肥胖症小鼠 脑中风大鼠等 但是 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 2020 2 14 23 诱发性疾病动物模型一 定义诱发性疾病动物模型是指以物理的 化学的或生物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改变 以供研究用 2020 2 14 24 二 常用诱发性疾病动物模型 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 外科手术方法复制大鼠急性肝衰竭动物模型 大鼠肺水肿动物模型 放射线复制大鼠萎缩性胃炎动物模型 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 2020 2 14 25 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 实验动物学基础孙靖主编 2020 2 14 26 实验动物学基础孙靖主编 2020 2 14 27 3 生物因素诱发动物模型常见的生物因素如病毒 细菌 寄生虫 瘤株等 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 2020 2 14 28 生物因素诱发动物模型 2020 2 14 29 2020 2 14 30 2020 2 14 31 转基因动物 Transgenicanimal 一 定义转基因动物是指用实验方法将外源基因稳定整合到动物基因组中 并能稳定地遗传给下一代动物 由此定义可以看出 转基因动物应具备三个条件 一是外源基因必须整合到动物基因组中 二是外源基因必须在特定的组织和发育阶段表达 三是所有转移基因必须能遗传给后代 二 转基因动物的制备方法 以转基因小鼠为例 1 显微注射法 是直接将重组DNA分子以微注射的方式导入单细胞卵的原核中 再将它植入假孕母鼠 大约20 的微注射胚胎能够将外源基因整合到染色体基因上组上 大多数的转基因的动物能够将整合的基因传给后代 建立起转基因鼠系 2020 2 14 32 2020 2 14 33 2 病毒感染法 是用高滴度的 携带外源基因的重组病毒 感染发育早期的胚胎 再将感染病毒后的胚胎植入假孕母鼠 以产生转基因的动物 3 胚胎干细胞法 是从哺乳动物胚胎中分离出ES细胞 通过转导或转染的方法 将外源基因转入ES细胞 再以微注射的方式将其植入鼠的胚胎 2020 2 14 34 2020 2 14 35 三 诱发动物模型的评价诱发性动物疾病动物模型不仅在群体上容易达到要求 且可通过投服一定剂量药物或移植一定数量肿瘤等方法 取得条件一致的 数量较大的模型材料 可以克服人类疾病发生 发展缓慢 潜伏期长 病因多样 以及其它疾病等因素的干扰 并可采用单一病因 在短时间内复制出典型的动物模型 对于研究人类疾病的发生 发展规律和防治疾病的疗效机理等是极为重要的手段的工具 但应该注意的是 没有任何一种动物模型能复制出人类疾病的所有表现 动物毕竟还不是人体 模型实验结论只是一种外延法的间接研究 只可能在一个局部或几个方面与人类相似 因此 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 复制过程中一旦出现与人类疾病不同的情况 必须分析其差异的性质和程度 找出平行的共同点 正确评估其价值 2020 2 14 36 二 按系统范围分类1 疾病的基本病理过程动物模型 animalmodeloffundamentlypathologicprocessesofdisease 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 形态结构和代谢的某些变化 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 2020 2 14 37 2 各系统疾病动物模型 animalmodelofdifferentsystemdisease 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 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 2020 2 14 38 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 2020 2 14 39 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 2020 2 14 40 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 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 2020 2 14 41 2020 2 14 42 比格犬 2020 2 14 43 2 重复性和标准化理想的动物模型应该是可重复的 甚至是可以的 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标准化要求 心肌梗死模型 狗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 其结果很不一致 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 2020 2 14 44 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 如果动物易自发地出现与复制疾病相混淆的疾病或临床症状者不宜选用 例如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 而沙鼠则只有铅中毒才会使其出现肾病变 故在复制铝中毒动物模型时 选用沙鼠就比选用大鼠可靠性好 2020 2 14 45 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 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 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 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 大鼠和小鼠对革兰阴性菌具有较高的抵抗力 不易形成腹膜炎 选用大鼠和小鼠复制实验性腹膜炎则不适用 2020 2 14 46 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 如灵长类动物 2020 2 14 47 三 影响动物模型质量的因素 2 动物因素 3 实验技术因素 4 环境因素和营养因素 1 致模因素 2020 2 14 48 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 2020 2 14 49 2 动物因素对动物模型复制的影响动物品种品系年龄和体重性别生理状态和健康因素 2020 2 14 50 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 2020 2 14 51 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 2020 2 14 52 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 2020 2 14 53 4 营养因素和环境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 2020 2 14 54 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 IVC笼盒 2020 2 14 55 2020 2 14 56 垫料 2020 2 14 57 四 人类疾病动物模型建立的意义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 2020 2 14 58 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