常用实验动物的生物学特性及应用

第五章 常用实验动物的生物学特性及应用,第一节 小鼠（Mouse）,一、引言起源与历史,二、生物学特性：（一）一般特性与习性： 1、体型小。 2、性情温顺，胆小怕惊，对环境反应敏感。 3、生长期短、成熟早、繁殖力强。 4、喜欢光线较暗、安静的环境，习惯于昼伏夜动，喜啃咬。,5、成年雌鼠在动情周期不同阶段，阴道粘膜可发生典型变化。 6、小鼠双子宫，有乳头5对，其中胸有3对，腹及腹股沟各1对。染色体20对。 7、小鼠体温38（37-39）。 8、小鼠有多种毛色：白、灰、黑、棕、黄、巧克力、肉桂、淡色白斑等。,（二）解剖学特点：,1、齿式：1003，=16,门齿终生生长2、消化系统： 3对唾液腺；胃容量小、功能差3、呼吸系统：左肺是单叶，右肺分为四叶。气管及腺体不发达4、泌尿系统：肾小球小，但数量多。5、免疫系统：淋巴系统发达；胸腺在性成熟时 最大，后逐渐退化。6、骨髓：红骨髓，终生造血,（三）生理学特点：,1.生长发育： 新生：无毛，闭眼，1.5g 妊娠期：19-21d 离乳：3w 性成熟：雄性：5-6w;雌性：4-5w 成年：20-28g 寿命：1-1.5y,1、消化：小鼠的胃容量小，功能较差，不耐饥饿，肠道短，盲肠不发达，以谷物性饲料为主。共有100多种细菌生活在小鼠的肠道内。它们有选择地定居在消化道地不同部位，构成一个复杂的生态系统，其生理作用有：（1）抑制某些肠道病原菌的生长从而增加对某些致病菌的抗病力。（2）正常菌群可合成某些维生素工小鼠体内生命代谢的需要。（3）维持体内各种重要生理机能的内环境稳定。,2、体温及能量代谢：小鼠体温正常为3739 ，按每克体重计算，小鼠的体表面积相对较大。对环境温度的波动发生的生理学变化相当大。小鼠没有汗腺，小鼠以体温持续升高、代谢率持续下降以及耳血管扩张以增加散热适应中度而持久的环境温度升高。 小鼠在20日龄以前，体温调节尚不发达。温度适中区在19.6-30.5 之间。但最适温度为21-25 。,3、呼吸：成年小鼠的呼吸频率为140-210次/min，平均163次/min，通气量11-36ml/min。在静止状态下，小鼠的基础代谢率高，每小时每克体重约耗氧3.5ml，这大约是一头大象的22倍。为了满足机体对氧的需要，小鼠具有：（1）较高的肺泡氧分压（PO2），（2）快速的呼吸率和短的气道，（3）红细胞含量较高，血液氧容量较大。4、泌尿：小鼠尿量少，一次排尿仅1-2滴，由于肾脏组织结构的特殊使得尿液高度浓缩。,6.生殖： 妊娠期：19-21天，平均19.6天；哺乳期：20-22天；每胎产仔6-15只，年产6-9胎 ；产后发情、血配7.免疫： T细胞胸腺切除nu鼠、SCID小鼠,三、小鼠在医学生物学中的应用： （一）药物研究 1、药物筛选 2、药物安全性评价试验和毒性试验 3、药物效果及其副作用研究 4、生物药品和制剂的效价测定 （二）肿瘤学的研究 1、自发肿瘤 2、诱发性肿瘤 3、人癌细胞移植 4、肿瘤遗传学研究,（三）遗传病和遗传学的研究 1、遗传学分析 2、基因研究 3、遗传性疾病动物模型 (四)、病原体所致疾病的研究 1、病毒性疾病 2、细菌性疾病 3、寄生虫疾病 4、动物模型,(五)、免疫学研究 1、制备单克隆抗体 2、动物模型 3、免疫功能(六)、老年病研究(七)、其他疾病研究 1、神经系统疾病 2、呼吸系统疾病 3、消化系统疾病 4、计划生育,四、常用小鼠的品种和品系： （一）近交系小鼠： 1、A系：于 1921年Strong从Cold Spring Harbor albino和Bagg albino杂交的后代中再行近亲交配培育而成的白色小鼠。主要亚系有A/He，A/J，A/WySN等。毛色基因为aabbcc（白色），组织相容H-2a基因；初生仔鼠7.6%有唇裂，0.5%有后肢多趾症；6个月龄雌鼠44%红斑狼疮和抗核抗体均为阳性，缺乏补体C5，对抗原注射免疫应答良好。,2、BALB/c系：Dowell将Bagg于1913年开始维持的白化小鼠，从1923年开始近亲交配，1932年Snell获得其26代近交系。毛色基因Aabbcc（白色），组织相容性基因H-2d。6个月龄以后大多数个体出现免疫球蛋白过多症，主要是IgG1和IgA量增加，免疫球蛋白的量因饲养条件而异：雌鼠肺癌率21%，网状细胞瘤8%，血管瘤6%，淋巴肉瘤4.5%，乳腺瘤3%。对癌因子敏感，常发生肾上腺癌和肺癌。血压较高，大部分雄性小鼠在20个月龄前出现脾脏淀粉样变性，对X线照射极为敏感。对鼠伤寒沙门菌C5敏感，对麻疹病毒中度敏感。老龄小鼠易患心脏病、动脉硬化症。本品系生育期较长，容易饲养繁殖，最适温度为26-27，易患肺炎，因此避免和其他近交系小鼠同室饲养。,3、C57BL/6：1921年Little由Abby Lathrop获取动物后开始近亲交配，育成数个近交系动物，后以其中57号雌鼠与52号雄鼠交配为起源者，标为C57，而C77中毛色固定为巧克力色者称为C57BR，固定为黑色者为C57BL。其亚系有C57BL/6，C57BL/6J，C57BL/6N等。 毛色基因为aaBBCC（黑色）； 新生仔鼠中患小眠或无眠症的发生率雄性为3%，雌性为6.8%；0.6%出现后肢多趾症。 由于雄性小鼠组织相容性抗原中存在雄性抗原，因此将雄性小鼠皮肤移植至同系雌鼠，20天后出现排斥反应。 注射酪蛋白后易引起淀粉样变症，用考地松可诱发出20%腭裂，对结核杆菌敏感，对鼠痘病毒有一定抵抗力；乳腺癌发生率低，用致癌剂难易致癌。老龄小鼠淋巴瘤自发率为20-25%，雌性小鼠白血病为7-16%，经照射后肝癌发生率增高。,4、DBA系：于1907-1909年，从有色小鼠群中选出，再经近亲交配而成。1977年从英国实验动物中心引入我国。它是历史上最早育成的近交系，并首次用于毛色遗传研究的小鼠。毛色为淡灰色，常用的亚系为DBA/1、DBA/2两种。其中DBA/1抗DBA/2所生长的肿瘤。12月龄以上的雌鼠乳腺癌发病率为75%。对结核杆菌、鼠伤寒沙门杆菌敏感。老龄雄鼠易发生体钙质沉着。DBA/2系的乳腺癌发病率：雌性为66%，育成雄鼠30%。白血病发病率：雌鼠为6%，雄鼠8%。,5、国内培育的近交系小鼠,（二）突变系小鼠 现已培育出400多个突变系小鼠，常见的有： 1、侏儒症（dwarf mice，dw）小鼠或矮小畸形鼠缺乏脑下垂体前叶的生长素和促甲状腺激素，生长发育受阻。用于生长素等内分泌研究。 2、肥胖症（obese，ob）鼠：体重可达60g ，出生6周就显示肥胖症，无糖尿病，无生育能力。 小鼠的肥胖症与人类很相似，利用该小鼠进行肥胖症的生化、病理、激素及药物治疗等方面的研究。 3、糖尿病小鼠（db）：于3-4周龄时，腋下和腹股皮下组织出现胎脂异常沉积。此时血糖升高，可达682mg/100ml。雌鼠无生殖力，临床上出现肥胖、高血糖、糖尿、蛋白尿。,三、远交群小鼠： 1、昆明小鼠（KM），白色，1926年美国Rockfeller研究所从瑞士引入白化小鼠培育成瑞士种小鼠。1946年从印度Haffkine研究所引入我国云南昆明，1952年由昆明引入北京生物制品所，1954年推广到全国，该鼠特点是抗病力和适应力很强，繁殖率和成活率高。常见肿瘤为乳腺癌发病率25%，是我国应用最多的实验小鼠，其广泛用于药理、毒理、病毒和细菌引起的传染病的研究，以及生物制品的检定。,2、ICR小鼠，白色，是美国Hauschka研究所饲养的小鼠。以后由美国肿瘤研究协会分送给各研究所命名为ICR小鼠，该品系生育能力高。我国于1973年从日本国立肿瘤研究所引进。 3、NIH小鼠，白色，美国国立卫生研究院培育而成的。特点是繁殖力强，产仔成活率高，雄性好斗，容易打伤致残，常用于药理毒理研究和生物制品的检定。,第二节 大 鼠(Rat),一、引言 起源与历史,二、生物学特性（一）习性和行为 1、昼伏夜动 2、胆小怕惊 3、喜欢啃咬 4、抗病力较强 5、汗腺不发达，敏感性强 6、寿命短 7、对营养缺乏敏感 8、对湿度要求严格 9、肝脏再生能力强，无胆囊,（二）主要解剖学特点 1、齿式2（1003）=16 2、消化系统：肝分6叶，再生能力强；无胆囊；胃容量小 3、呼吸系统：气管及其腺体不发达 4、循环系统：心脏血液供给来自冠脉和冠脉外 5、内分泌系统：垂体脆弱的附着与漏斗下部 6、无汗腺,（三）主要生理学特点 1、生长发育： 2、生殖生理：妊娠期平均21d,哺乳期21d 2、营养学：营养缺乏敏感 3、心电图,三、医学生物学中的应用（一）内分泌研究 1、内分泌学研究 2、内分泌疾病模型（二）营养、代谢性疾病研究（三）药物研究 1、药物安全评价试验 2、药效学研究,（四）行为学研究 1、迷宫试验 2、奖励和惩罚试验 3、成瘾性药物的行为学研究 4、高级神经活动（五）老年病学研究（六）肿瘤研究（七）感染性疾病研究（八）心血管疾病研究,四、常用大鼠的品系 1、Wistar大鼠：封闭群大鼠，被毛白色，1970年的美国Wistar研究所育成，是我国引进早、使用广泛、数量最多的品种。 特点：头部较宽，耳朵较长，尾巴的长度小于身长。性周期稳定，繁殖力强，产仔多，平均每胎产仔在10只左右，生长发育快，性格温顺，对传染病的抵抗力较强，自发性肿瘤发生率低。 2、SD大鼠：封闭群大鼠，被毛白色，1975年美国由Sprague Dowley农场用Wistar大鼠育成。 特点：头部狭长，尾长度近于身长，产仔多，生长发育较Wistar大鼠快，对疾病抵抗力尤以呼吸道疾病的抵抗力强。自发肿瘤率较低，对性激素感受性高。,第三节 豚鼠,一、引言（一）分类学和概述,二、生物学特性：（一）一般行为特性 1、采食行为: 草食性；拒苦、咸、辣及过甜饲料 2、居住行为：群居；干燥清洁环境、普赖厄反射 3、性情温顺、胆小怕惊；听、嗅觉发达且敏感 4、身材紧凑，耐冷不耐热；毛色多样,（二）解剖学特性,1、齿式：2（1013）=20 2、脑：平滑脑组织，较其他啮齿动物发达；听觉灵敏，耳蜗发达 3、消化系统：肠管长，盲肠发达 4、呼吸系统：气管支气管及其腺体不发达， 5、免疫系统：淋巴系统发达， 6、染色体32对,（三）主要生理学特点 1、生长发育：胚胎发育完善动物；出生两月内平均日增重2.5-3.5g,寿命4-5年。 2、生殖生理：非季节性的连续多次发情，性成熟：雄性，70d;雌性，30-45d.妊娠期59-72天、哺乳期15-21天，每胎产仔1-8只，产后发情 3、体温调节差，对青霉素、四环素、红霉素等抗生素特别敏感,4、红细胞、血红蛋白低、淋巴细胞中有独特的Kupffers细胞,含嗜酸性包涵体，妊娠时明显增多。 5、有速发型和迟发型超敏反应 6、呼吸系统和消化系统抗病能力差 7、缺乏左旋葡萄糖内酯氧化酶，不能合成VC 8、对结核杆菌异常敏感，是结核病及抗结核药研究的首选。,三、在医学生物学上的应用 （一）免疫学研究 1、过敏反应 实验动物对致敏原的敏感程度： 豚鼠兔犬小鼠猫 2、提取补体 3、皮肤刺激试验,（二）药物学研究 1、平喘药研究 2、镇咳药研究 3、局部麻醉药研究 （三） 传染病学研究 （四）耳科学研究： （五）其他研究,四、常用豚鼠品系 1、近交系2号：是由美国培育出的近交系；1950年后由美国国立卫生研究院（NIH）分赠至世界各地。 其毛色为三色（黑、白、红），其成年体重小于近交系13号，但是脾脏、肾脏和肾上腺大于近交系13号。 老龄近交系2号豚鼠的胃大弯、直肠、肾脏、腹壁横纹肌、肺脏和主动脉等都有钙质沉着。 对结核杆菌抵抗力强，并具有纯合的GPL-A（豚鼠主要组织相容性复合体）、B.1抗原，血清中缺