小鼠大鼠实验动物生物学特性

常用实验动物的生物学特性及应用,NIH,C57BL/6J,SD大鼠,豚鼠,新西兰兔,比格犬,恒河猴,小型猪,绵羊,第一节 小 鼠,小鼠（Mouse）是野生鼷鼠的变种，来源于野生的小家鼠，在动物分类学上属于哺乳纲、啮齿目、鼠科、小鼠属。,（一）外貌特征和生活习性,饲料消耗量少，一只成年小鼠的食料量为48克/天，饮水量47毫升/天，排粪量1.42.8克/天，排尿量13毫升/天，需要的饲养条件也较简单，因个体小，可节省饲养场地。,一、生物学特性,1.体形小，易于饲养管理。,小鼠是哺乳类实验动物中较小型的动物： 成年体重可达40-50g。体长为9.0-12.5cm。尾与身体等长。出生时1.5克左右，哺乳一月后可达1215克，1.52月即可达20克以上，即可供实验需要（一般18-25g）。可在短时间内提供大量的实验动物。,2.形似梭， 面部尖突，眼鲜红，耳耸立呈半圆形3.乳头5对： 胸部3对、腹部1对、腹股沟1对。4.毛色品型多： 白色，黑色，野生色，褐色， 肉桂色，白斑色5.阴暗群居，昼伏夜动6.性情温驯，胆小怕惊 7.喜欢啃咬，雄性好斗8.杂食性，但以粮食作物为主,(二) 解剖学特性,6.肝脏4叶，有胆囊，胰腺分散,10031003,1.齿式 =16 门齿终生生长,2.下颌骨形态稳定 遗传监测的指标,3.脊椎55-61个，肋骨12-14对，胸骨6块,5.肠道短、盲肠不发达(1cm左右),4.食管细长（约2cm），胃由嵴分隔成前胃和腺胃,胃容量小 (1.0-1.5ml),灌胃时用药量(0.2-0.5ml),(三) 生理学特性, 12-14日龄睁眼。67周龄时性成熟，性成熟雄性：35-40d，雌性45-60d。性周期4-5d，妊娠期19-21d，哺乳期为2022天。年产6-9胎，每胎6-15仔。, 特别有产后发情便于繁殖的特点，一次排卵1023个（视品种而定），属全年、多发情性动物，繁殖率很高，生育期为一年，寿命约2年。,1.生长快、成熟早、繁殖力强,7.淋巴系统发达,8.Y型双子宫 无宫外孕,前胃,腺胃,盲肠,小肠,大肠,卵巢,输卵管,子宫,小鼠的动情期往往开始于晚间，最普遍的是在晚10点到晨1点，偶尔在早晨17点，很少在白天，大鼠也类似，但较小鼠稍早，一般在下午410点。,性周期分四个时期，各期阴道粘膜变化典型根据阴道涂 片的细胞学改变，可以推断卵巢功能的周期性变化。,2.全年多发情，性周期明显,机械刺激宫颈可产生假性妊娠，转基因或克隆动物常利用此特性,产后妊娠，边哺乳、边怀孕，可以提高产量,小鼠动情周期生殖器官变化,返回,没有汗腺，仅耳、尾散热,饮水量4-7ml/d，怕热畏寒。,体小娇嫩，不耐饥饿，不耐冷热，对环境的适应性差,对疾病的抵抗力也差，因而遇到传染病时往往会发生成群死亡。如果饲料中断和饮水中断会发生休克，恢复后对体质会带来严重损害。特别怕热，一出汗就易得病死亡。,3.体温和水调节能力差 对环境变化敏感,（四） 遗传学特性,染色体2n=40 组织相容性抗原（H-2）基因位于第17号染色体上。毛色基因为C/c、A/a、B/b、D/d 基因型c/c时毛色为白色,小鼠的品种和品系很多，是实验动物中培育品系最多的动物。目前世界上常用的近交品系小鼠约有300多个，均具有不同特征。突变品系小鼠约有350多个。,二、常用品种、品系,（一） 常见近交系介绍,BALB/c A系 C3H C57BL DBA,1. BALB/c,起源： H. Bagg 博士获得白化原种（1913年）Little1923年MacDowell近交育成1932（F26）Snell加上/c1947 JaxBALB/CJ遗传： AAbbccDD ，H-2d,生物学特征,乳腺肿瘤发病率较低，但对致癌因子敏感。有一定数量的卵巢、肾上腺和肺肿瘤发生；生育年龄较长，一般不互相侵袭，易群养；易患慢性肺炎，有自发性高血压，老龄鼠心脏有病变；对X-ray极为敏感，对鼠伤寒沙门菌，对麻疹病毒敏感；平均寿命，雄性509d，雌性561d；平均体重28-30g,其它亚系,BALB/cJ： 肾上腺中含CA合成酶较高，有一定程度侵袭习性。BALB/cAnN： Snell1935年 Andervont 1951年 NIH，1985年 IMLAS（F180），用HCG有超速排卵反应。BALB/c/Ola： Snell1947Jax1955LAC1974Ola，1985年 IMLAS。 组织相容性基因：H-2d,A系,起源：1921年strong用Cold Spring Harbor白化原种与Bass白化原种杂交后，通过近交培育而成（F130），有许多亚系，1988年IMLAS。 遗传：aabbccDD， H-2a,生物学特征,乳腺肿瘤发病率中等，3080%；肺肿瘤发病率高；对狂犬病毒有一定的敏感性，对绿脓杆菌敏感；血压较低，收缩压为81mmHg；对X-ray敏感；SPFA平均寿命为400天；,主要亚系,A/J ，928 年Clondman1948年Jax A/J，特征见上。A/He, 1938年 HestonA/He1951年NIHA/HeNA/WySn, Wolley Snell A/WySn,3. C3H,起源：1920年Strong用BassDBA杂交获得。1930Andervont，1941Heston，1948Dickie F135代(1976)。遗传：AABBCC， H-2K,生物学特征,乳腺癌发生率在78月，繁殖雌鼠中为97%，在处雌鼠中为90%，主要是通过乳汁感染，肝癌14月自发率高达85%；RBC、WBC较少；补体活性高；平均体重 34g，32g。,其它亚系,C3H/He/Ola，1978年引到OLAC ； 1985年引到IMLAS。C3H/HeJ-gld ，1984从Heston Jax；gld 1号染色体上隐性基因，自身免疫病。C3H/A，C3Hf/He ，低乳腺癌株小鼠。,4. C57BL,来源：1921年Little从lathrop处得到动物，开始bs，育成数个近交系。57 52C57BL 1937C57BL/61947C57BL/6SC57BL/101947C57BL/10S5852C58 1985IMLAS遗传：aaBBCCDD， H-2b,其它亚系,C57BL/6J/ola：血压正常，117mmHg，有眼缺陷，少量脑积水和后肢多趾症。C57BL/6J：血压低，68mmHg，一些动物可出现腿部骨软化。C57BL/6N：有眼缺陷，新生仔数中，3%，16.8%为小眼或无眼。C57BL/cdJC57BR/cdJN：aabbCCDD ,H-2k 棕色小鼠，乳腺肿瘤发病率低，25%的可患肝癌，对insnlin敏感。,生物学特征,低发乳腺癌，对放射性耐受强；适于穴居，非地面生活的小鼠，对逃避侵袭反应性不敏感；血压是117mmHg；SPFA 500-700天，寿命最长达1200天。,5. DBA,起源：1909年Little建立1930（DBA/12）、DBA/1、DBA/2、（DBA/212）1947 Hummel1948 Jax( ?+117)1965Hoffman，1967NIH，1986IMLAS。遗传：aabbCCdd ，淡棕色，H-2q(DBA/1) ， H-2d(DBA/2),生物学特征,老年雌鼠有乳腺癌发生，61.5%，白血病 8.4%；RBC增多；SPFA 400600天；几乎全部繁殖后的雌鼠可见心脏钙质沉着。,其它亚系,DBA/1JN H-2qDBA/2JN H-2d 听源性癫痫发作率在 35日龄为100%。DBA/2/Ola H-2d 同上。,我国培育的近交系,(二) 突变系,裸小鼠SCID小鼠SAM小鼠,1 裸小鼠和无毛小鼠,裸小鼠特征,60年代发现,是8号染色体上的隐性基因突变所致。当nu基因纯合时，小鼠表皮无毛，胸腺先天性缺陷，发育不全，T 淋巴细胞缺损，缺乏免疫应答性，致使免疫机能低下，易受外界细菌和病毒的侵染而发生疾病。纯合的新生仔鼠无鼻毛或有少量卷曲鼻毛，其寿命与环境控制密切相关，普通环境下存活1430d，SPF及无菌条件下寿命达1年以上，最长2年。,2 SCID小鼠,SCID(severe combined immune deficiency）严重联合免疫缺陷小鼠。1983年由美国的波斯玛M.J首先从C.B-17近交系小鼠中发现，位于16号染色体，认为是SCID的单个隐性基因发生突变所致，SCID小鼠是C.B-17/IcrJ的同源近交系。1988年从美国Jax实验室引人我国。,SCID小鼠,外观与普通小鼠无异，体重发育正常。惟胸腺、脾、淋巴结的重量不足正常小鼠重量的1/3。胸腺、脾、淋巴结中的T淋巴细胞和B淋巴细胞大大减少，细胞免疫和体液免疫功能缺陷；容易死于感染性疾病，必须饲养在屏障环境中。广泛应用于免疫细胞分化和功能的研究，异种免疫功能重建，单克隆抗体制备，人类自身免疫性疾病和免疫缺陷性疾病的研究、病毒学和肿瘤学研究等。,3 SAM小鼠,日本京都大学胸部疾患研究所老化生物研究室，在美国引进的AKR/J小鼠(胸腺肿瘤模型小鼠)中发现突变小鼠，用20年时间精心培育成功快速老化模型小鼠(senescence accelerated mouse，SAM)。,SAM小鼠,SAM系列中在4-6月龄以前与普通小鼠的生长一样，4-6月龄以后则迅速出现老化诸特征。如脑、视器、心、肺、肾、皮肤等器官老化。血液、免疫和抗氧化等系统老化，出现骨质疏松和老化淀粉样变。该小鼠是研究老年病的理想动物模型，也是研究老化肾虚的自发性动物模型。,4 dwdw小鼠,dwdw小鼠, dwarf mice矮小畸形鼠或称侏儒症鼠因其缺乏脑下垂体前叶的生长素和促甲状腺素，故生长发育障碍该鼠两性均不育，所以只能用杂合子将其基因保留下来该鼠广泛用于内分泌研究,5 dydy小鼠,dydy小鼠, 常见品系有REJ129-dy。肌萎缩症小鼠或肌失营养症。该鼠表现型为后肢瘫痪，与人类肌萎缩症相似。 dydy小鼠出生后周可见后肢拖地。基本不育，一般保留杂合子，可人工授精或卵巢移植。,6 dbdb小鼠,糖尿病小鼠，有单隐性突变基因引起。表现型为年龄时血糖浓度平均31.3mmol/L，雌鼠无生殖能力。临床症状：肥胖、高血压、蛋白尿、多尿，最后可因酮尿而死亡。常见品系有:C57BL/ksJ-db。,7 obob小鼠,肥胖症小鼠。肥胖小鼠体重可达克，无生育能力表现为单纯肥胖而无糖尿病。与人类肥胖很相似。利用obob小鼠可以进行许多肥胖症的生理、生化、激素及药物治疗等研究。常见品系有:C57BL/6J-ob。fafa小鼠，肥胖，同时伴随有糖尿病，受孕率较低,obob小鼠,8 W/Wv小鼠,W/Wv贫血小鼠来自两个品系。C57BL/6J-Wv/+ WB/ReJ-W/+ WWv ，Wv/+， W/+ ， +/+ 这些突变体均无生育能力,W/WV：骨髓衰竭性贫血，可以遗传，不育，显性白班。RBC减少，能活到成年。是研究人类再生不良性贫血的模型。常见品系有，WBB6F1/J-W/WV。WV/WV ,WV/+：可存活到成年，有白班，黑眼，不育，RBC数目减半。(v- Viable可存活)。,W/WV小鼠,W/W小鼠,W/W ，W/+：出生后只能存活几天，一般表现为白班，造血干细胞正常，RBC数目减半，是造血微环境发生缺陷的小鼠。 +/+，w/w：正常小鼠，非贫血小鼠。RBC数目正常。,其它突变系小鼠,N:NIH(s)-nuBALB/c-nu/JclB6C3F1-a/a-Dh：突变基因为显性，纯合致死615/PBI-Beige：T细胞免疫功能缺陷裸鼠,Table1,Table2,Table3,Table4,（三）常见的封闭群,KM小鼠NIH小鼠ICR小鼠LACA小鼠,1 KM,来源:1926美国-培育成瑞士小鼠-1946引入昆明-1952引入北京生物制品所.易繁殖,成活率高,适应性强.广泛应用于药理病理和毒理.,2 NIH小鼠,特点：体型小，产仔多，生长繁殖快，饲养管理方便，对环境的适应性和对疾病的抵抗力强。广泛应用于药理毒力病理和细菌学研究，以及生物制品和、药品的鉴定。,ICR小鼠,来源:美国1973由日本引入我国特点:繁殖力强,4 LACA 小鼠,来源: 1935年英国曾为CFW-后引入英国实验动物中心1973年由英国引入我国,（四）杂种一代,遗传型是杂合的，但具有相同的遗传型与表现型，属于遗传均一、基因型相同、表型一致的动物，克服了近交系的某些缺点，具杂交优势，生活大大提高。,国际上常用的杂交一代,三、在生物医学中的选择应用,1.各种药物筛选性试验； 2.药物效果及其副作用研究,如： 利用声源性惊厥小鼠来评价抗痉挛药物； 利用小鼠角膜和耳廓反射评价镇定药物； 小鼠常用于药物对疾病疗效试验。 3.毒性试验和安全分析,如： 急毒、慢毒、半数致死量的测定等试验,（一）药理学及药物临床前评价研究,1.近交系小鼠自发性肿瘤进行研究，如AKR小鼠白血病发生率可达90，C3H小鼠乳腺癌发病率达97。而C57BL小鼠乳腺癌发病率极低。结果表明C3H体内有一种乳汁因子会传给雌性子代，在该乳汁因子与激素的共同作用下易产生乳腺癌。,（二）肿瘤学研究,2.进行肿瘤模型的复制：小鼠对致癌物质、射线及某些病毒敏感，可诱发各种肿瘤，如： 二乙基亚硝胺可诱发小鼠肺癌； 甲基胆葸可诱发小鼠胃癌和宫颈癌等； 感染小鼠白血病病毒可诱发白血病； 感染人类腺病毒可诱发小鼠肉瘤及淋巴瘤。,3.移植性肿瘤模型 将各种实体瘤、腹水瘤、白血病等一定数量的瘤细胞或无细胞的滤液（病毒性肿瘤）接种于相关品系的小鼠，就可以使该品系的一群小鼠带有相同的肿瘤，其生长速度一致，个体差异小，接种存活率可达100%。这种肿瘤模型经常用在筛选抗肿瘤新药的研究。,小鼠对多种病原体特别是病毒极为敏感，常用于研究传染病的发病机理、临床症状及治疗。例如狂犬病、脊髓灰质炎、流感、脑炎、血吸虫病、疟疾、破伤风等的研究。,(三)传染性疾病研究,许多小鼠具有遗传疾病：如小鼠黑色素瘤、糖尿病肥胖、遗传性贫血、尿崩症、肌肉萎缩症、骨骼硬化症、自身免疫缺陷症等。这些疾病与人类发病相似，可用作人类遗传疾病的动物模型。 转基因小鼠：将人类基因导入小鼠基因组中，研究导入基因的作用，寻求目前还无法了解的遗传性疾病的遗传因子。,(四)遗传学和遗传性疾病的研究,新西兰黑色小鼠（NZB）其自身免疫缺陷的病因是由于感染C型致瘤RNA病毒与引起人的红斑狼疮的病因一样，病症特征与人类很相似，所以是研究红斑狼疮的极好的动物模型。 近交系在小鼠在单克隆抗体生产中的应用：单克隆抗体最早通过BALB/C小鼠生产。其方法是将BALB/C小鼠的骨髓瘤细胞和经过免疫的脾细胞融合，形成杂交细胞，再经克隆技术产生单一纯化的无性繁殖的细胞系，生产单克隆抗体。,小鼠繁殖力强，性周期和妊娠期短，生长快，适合计划生育研究。如常用小鼠做抗生育、抗着床、抗早孕、抗排卵等实验应用上的首选动物。,（五）老年病学的研究,小鼠寿命短，传代时间短，随着鼠龄的增加，机体内的一些生理生化指标不断发生变化，特别是高龄鼠中老年病明显增多，是老年学研究的极好材料。多用于糖质、脂质、胶原和免疫等方面的研究。,（六）计划生育研究,裸小鼠是无胸腺属于免疫缺陷小鼠，可进行异体肿瘤移植。目前已移植人体肿瘤达40种以上。 SCID小鼠生理特征为既缺少T细胞、也缺少B细胞，血清中缺少免疫球蛋白，属于严重联合免疫缺陷小鼠，可进行异体肿瘤移植。单克隆抗体最早通过BALB/C小鼠生产。,（七）免疫学研究：免疫缺陷小鼠的作用,研究体温变化的试验：因为小鼠体温变化不稳定慢性支气管炎的试验：因为小鼠气管及支气管腺不发达催吐试验：因为小鼠无呕吐反应 动脉粥样硬化试验：因为小鼠不易形成动脉粥样硬化,（八）不宜采用小鼠的试验,身为最小的哺乳动物之一，小鼠的繁殖和发育速度特别快，对它实施“基因手术”，远比在猿、猴等动物身上做实验来得方便。基因组测序表明，人类99%的基因存在于小鼠，80%的小鼠基因在人类基因组中有最为匹配的同源基因，93%的区域基因排列顺序与人类相同。,第二节 大 鼠,大鼠（Rat）是野生褐家鼠的变种 ，在动物分类学上属于哺乳纲、啮齿目、鼠科、大鼠属。,一 、生 物 学 特 性,（一）外貌特征和生活习性 1.体型小 体长18-20cm ，初生时5.5-10g ，成年个体重300-600g，实验一般选用150-200g的大鼠 2.形似小鼠 唯个体较大 3.乳头6对 胸腹部各3对 4.毛色品型多 白色，野生色，淡黑色，银色，沙色，黄色等颜色 5.性情温驯（但比小鼠凶猛） 行动迟缓 6.群居（不如小鼠合群） 7.喜啃咬 雄性不如小鼠好斗 8.杂食性 更喜肉食，对维生素缺乏敏感。 9.新环境适应能力较强 对刺激敏感,（二）解剖学特性,1.齿式 =16 ,门齿终身生长。 2.胃： 由嵴隔开为前胃和胃体，嵴接近食管，因收缩时堵住贲门，故不会呕吐(小鼠也不会呕吐)，盲肠发达（68cm）。肝分6叶，无胆囊，胰腺分散。3.左肺1叶，右肺4叶支气管以下无器官腺4.心脏重为体重的1/30-1/205.无扁桃体（同小鼠）6.右肾上位 左肾下位7.“Y”形双子宫,10031003,（三）生理学特性,1.生长发育快，成熟早，繁殖力强 1月龄可达100g，3月龄达300g以上。7-10日龄全身长满毛。性成熟6-8周龄，性周期4-5d，妊娠期19-23d，哺乳期25-28d，年产5-8胎，6-12仔/胎2.全年多发情 具产后发情、产后妊娠3.汗腺不发达 仅爪垫有汗腺，靠尾和流唾液散热,4行为表现多样，对外界刺激敏感,（四）遗传学特性,染色体2n=42毛色基因有A/a、C/c、D/d、E/e、S/s基因型为c/c时毛色为白色,二、常用品种、品系,（一）近交系ACI 黑色（腹部和脚白色），1926年由哥伦比亚大学肿瘤研究所培育。28%雄鼠、 20%雌鼠为单侧缺肾，睾丸肿瘤自发率为46%。,ACI大鼠,二、常用品种、品系,（一）近交系F344 白色，1920年由哥伦比亚大学肿瘤研究所培育。乳腺肿瘤自发率为41%，睾丸间质细胞瘤自发率为85%。SHR 白化，源于东京远交系Wistar大鼠，1960年由Okamoto培育。严重自发性高血压(26.6 kPa)，心血管疾病发生率高。,SKY 白化，为SHR的正常血压对照鼠，动脉收缩压18.6-19.9kPa，为17.3kPa。,(二)突变系,癫痫大鼠 用铃声刺激，癫痫发作裸大鼠 体毛稀少，雄性繁殖能力低 缺少T细胞其它突变基因 Ca为白内障 Cb为丰满 Cr为后肢瘫痪 di为糖尿病 fa为肥胖 hd为缺趾,（三）封闭群,Wistar 白色，1920年由美国Wistar研究所育成，使用遍及世界各地。繁殖力强，产仔数多，生长 发育快，抗病力强，自发性肿瘤发 病率低。头部较宽，耳朵比其他品 系的稍长，尾长短于身长。 我国从日本及前苏联引进，是 引进最早、使用最广泛、数量最多 的大鼠品系之一,Sprague-Dawley (SD) 白色，1925年由美国Sprague Dawley农场育成。对性激素刺激性高，比Wistar大鼠生长发育快，抗病力强。头部狭长，尾长近于身长。,（一）内分泌研究,大鼠垂体-肾上腺系统发达，应激反应灵敏，适宜作应激模型。内分泌疾病研究上，可找到相应的自发或诱发模型，如尿崩症、糖尿病、甲状腺机能衰退和甲状旁腺功能低下造成的新生儿强直性痉挛等,三、在生物医学研究中的应用,（二）营养、代谢性疾病研究,大鼠对营养物质缺乏敏感，可发生典型缺乏症，是营养研究最早、最多的动物。大鼠体温调节不稳定，实验时应予以注意。,（三）药物学研究,1、药物毒理学：大鼠常作为药物亚急性实验的动物，评价和确定最大给药量、药物排泄速率和蓄积倾向。用于药物致畸试验。在评价药物对副交感神经-神经效应研究中，药物刺激和抑制效应都通过大鼠的一些体征表现进行判断。,评价药物对肾功能的影响及药物副作用的研究。2、药物药效研究神经病药物的评价，利血平、阿朴吗啡心血管疾病药物的评价治疗炎症药物的筛选评价,（四）肿瘤学,大鼠对化学致癌物质敏感，可复制成各种肿瘤模型，是肿瘤实验研究最常用的实验动