10章人类疾病的动物模型.ppt

第十章人类疾病动物模型第一节人类疾病动物模型的概念1。人类疾病动物模型的概念人类疾病动物模型是在生物医学科学研究中建立的模拟人类疾病表现的动物实验对象和材料。动物模型的使用是现代生物医学研究中一种极其重要的实验方法和手段，有利于更方便有效地了解人类疾病的发生和发展以及预防和控制措施的研究。动物模型是实验假说和临床假说的实验基础。通过对动物各种疾病和生命现象的研究，可以进一步应用于人类探索人类生命的奥秘，从而控制人类疾病和衰老，延长人类寿命。(2)动物模型的意义(1)避免人类实验带来的风险。2.不容易在临床上看到的疾病可以在任何时候被动物复制。3.克服了某些人类疾病潜伏期长、病程长、发病率低的特点。4.实验条件可以严格控制，以提高实验材料的可比性。5.可以简化实验操作和样品收集。6.它有助于更全面地理解疾病的本质。第二节动物模型的分类和设计原则1。动物模型分类1。按原因分类1。自发动物模型的概念：指在没有任何有意识的人工治疗的情况下，在实验动物的自然条件下发生的疾病。方法：自然筛选。例如，突变系的遗传病和近交系的肿瘤疾病模型，有许多突变系的遗传病，可分为代谢性疾病、分子性疾病和特殊的卵子自发合成异常疾病。如无胸腺裸鼠、肌营养不良小鼠、肥胖小鼠、癫痫大鼠、高血压大鼠、无脾小鼠和青光眼兔。优点：它为生物医学研究提供了许多有价值的动物模型。诱导或实验动物模型的概念是指人工诱导特定疾病的动物模型。方法：利用物理、化学和生物致病因子作用于动物，对动物组织、器官或全身造成一定的损伤，并在功能、代谢或形态结构上引起一些与人类疾病相似的疾病。例如，化学致癌物、辐射和致癌病毒被用来诱发动物肿瘤。优点：诱发疾病的动物模型具有能在短时间内复制大量疾病模型，并能严格控制各种条件，使复制的疾病模型适合研究目的的特点。(2)按系统范围1分类。生物医学动物模型(1)生物医学动物模型概念：根据动物生物学特征提供人类疾病相似表现的疾病模型。示例：兔甲状旁腺分散，位置不固定。其中一些附着在主动脉弓附近。甲状腺切除术不影响甲状旁腺的功能。是甲状腺切除术实验的理想动物模型。沙鼠缺乏完整的基底动脉环，左右脑的血液供应相对独立，是研究中风的理想模型。鹿的正常红细胞是镰刀形的，多年来一直用于镰刀形红色地中海贫血的研究。(2)抗病动物模型的概念：指特定的疾病不会发生在某些动物身上，或者用转基因的方法来建立抵抗某些疾病的动物模型。含义：探索哪些动物对疾病有天然抵抗力。例如，哺乳动物都感染了血吸虫病，而洞庭湖流域的东方仓鼠没有感染血吸虫病，因此可以用于血吸虫病感染和疾病抗性的研究。培育抗病动物的新品种。疾病基本病理过程动物模型的概念是指在一定条件下，将致病因子应用于动物后，其共同功能、代谢和形态结构发生一定变化的动物模型。疾病的基本病理过程，如发热、炎症、休克、电解质紊乱等。例如，发热是由各种病原微生物、细菌、病毒和寄生虫感染引起的。例如，注射内毒素或外源蛋白、某些化学物质等。进入动物体内会引起发烧各种系统疾病的动物模型是指与人类各种系统疾病相对应的人类疾病的动物模型，如相应的神经、心血管、呼吸、消化、造血、生殖、内分泌、泌尿、骨骼等系统疾病的动物模型，还包括按科分类的动物模型，如传染病、妇科疾病、儿科疾病、皮肤病、五种官方疾病、外科疾病、外来疾病、地方病、维生素缺乏症、身体伤害疾病、职业病和特殊疾病等。动物模型设计原则(1)设计原则1。通过相似性复制的模型应该尽可能接近人类疾病。2.具有理想重复性的动物模型应该是可重复的，甚至是标准化的。3.可靠复制的动物模型还应努力可靠地反映人类疾病，即具体而可靠地反映某些疾病或某些功能、代谢和结构变化，并应具有疾病的主要症状和体征，这些症状和体征应通过实验室试验或x光照片、心电图、病理切片等进行验证。在复制动物模型进行医学实验研究时，应尽可能考虑其未来的临床应用和疾病的发展，以利于研究的适用性和可控性。5.易实施性和经济性当复制动物模型时，所使用的方法应尽可能容易实施并符合经济原则。第三节设计动物模型的注意事项1。重视模型因子的选择模型因子的选择是动物模型复制的关键步骤。研究目的应明确，相应人类疾病的发生、临床症状和发病机理应明确，动物致病因素的临床症状和发病机理及致病因素的剂量应熟悉。为增加复制动物模型与人类疾病的相似性，应选择合适的致病因子，尽可能选择与人类相似性小的实验动物作为动物模型。应重视动物因素的选择动物模型的繁殖应重视动物的选择标准化和实用价值。动物模型的复制应遵循适合大多数研究者、易于复制、易于操作和收集各种标本的原则。动物来源应注意选择标准化的实验动物、家畜和野生动物来补充模式资源。使用标准化实验动物作为模型资源的优势包括：生活在标准化的环境中，有明确的遗传背景和微生物控制标准，灵敏度高，重复性好，反应一致；饲养管理严格；容易获得大样本实验和观察。缺点：人工控制饲养的动物不同于自然生长饲养的动物，维持标准化环境需要耗费大量资金。(3)注意自交系的应用。自交系的选择应注意遗传背景清晰、反应一致、个体差异小，并广泛应用于动物模型复制。但是，在设计中必须仔细考虑以下原因：自交系的繁殖方法不同于自然状态。例如，自发性糖尿病(BBWistarRat)具有人类糖尿病的临床特征，但在实践中它常常伴有严重的外周神经系统疾病、睾丸萎缩、甲状腺炎、恶性淋巴瘤等。因此，我们应该有目的地选择，而不是盲目地采用自交系。(2)自交系形成的亚系不能视为同一品系。充分了解新品系的特征及相关信息；(3)即使由于育种和环境变化而形成模型系，遗传突变和进化仍可能发生。也就是说，有变异甚至种子切割的危险。国外常用两个自交系的杂种F1作为模型。个体之间的同质性是好的，实验是可以容忍的。尽管封闭群动物(远缘杂交系)个体间的重复性和一致性不如近交系和F1动物，但它们的遗传特征和反应性保持相对稳定。它们生命力强，蟹的定殖率高，抗病性强，可以大量生产，而且特别是在肿瘤侵袭转移规律及其机制的研究、肿瘤细胞与细胞外基质的相互作用、肿瘤细胞与宿主免疫细胞和免疫因子的相互作用、抗肿瘤药物的血管生成和药代动力学等方面，实验动物模型不能被体外实验模型所替代或完全替代。肿瘤有两种大的动物模型：实验动物的自发性肿瘤和实验动物的诱导性肿瘤。实验动物的自发性肿瘤(英文)实验动物的自发性肿瘤是指不经任何有意识的人工治疗而以白色出现的肿瘤。实验动物的自发性肿瘤主要发生在近交系动物中。肿瘤的类型和发病率因实验动物的种类和品系而异。其中，小鼠各种自发性肿瘤在肿瘤发生发展的研究中具有重要意义。目前，有200多种小鼠品系或亚品系可用于肿瘤实验研究。在近交系小鼠中，各种肿瘤的发病率因品系而异。选择自发性肿瘤模型进行肿瘤实验研究具有一定的优势。首先，自发性肿瘤通常比实验方法诱导的肿瘤更类似于人类肿瘤，这有利于将动物实验结果应用于人类。其次，这种肿瘤发生的条件是相对自然的。通过仔细观察和统计分析，有可能发现环境或其他原始资料中没有发现的因素，并观察遗传因素对肿瘤发生的影响。然而，自发肿瘤模型的应用也存在一些缺点：肿瘤的发生可能是不均匀的，不可能在短时间内获得大量的肿瘤学材料，观察时间可能较长，实验成本较大。(2)实验动物自发性肿瘤研究的注意事项。1.实验动物品系与自发性肿瘤发病率的稳定性有关。一般来说，近交动物相对稳定，也有利于移植研究。然而，近交动物的发病率并不像近交动物那样稳定。2.在不同品系的动物中，自发性乳房肿瘤的发生率是非常不同的。例如，C3H雌性小鼠自发性乳腺肿瘤的发生率几乎是100%，而C57BL没有自发性乳腺肿瘤。3.自发性肿瘤的发病率与动物的年龄有关。自发性肿瘤的发生率在6-18个月的小鼠中最高，但是在年轻和年老的动物中自发性肿瘤的发生率非常低。4.自发性肿瘤的发生率与雌性小鼠的生殖状况密切相关：A系小鼠分娩后雌性小鼠乳腺肿瘤的发生率为60-80%，而未分娩的雌性小鼠乳腺肿瘤的发生率仅为5% 。5动物自发性肿瘤的研究应重视动物遗传背景和环境因素，为肿瘤发生的内外原因提供实验数据。(1)实验动物诱导肿瘤的概念是利用化学致病物质诱导实验肿瘤的动物模型，这也是肿瘤实验研究的常用方法。目前，多环碳氢化合物、亚硝胺、偶氮染料等是应用广泛的化学致癌物。由强致癌物诱发的肿瘤具有高度的恶性程度，并且容易成功制造(指可移植的动物肿瘤)。诱导肿瘤的动物实验方法常用1。口服，常用于肿瘤如食道癌、胃癌、大肠痈等。2.涂片法，主要用于诱发皮肤肿瘤。3.注射法：将化学致癌物制成溶液或悬浮液，通过皮下、肌肉、静脉或体腔注射入动物体内，诱发肿瘤。4.气管灌注通常用于诱发肺癌。5.穿线法，将一定量的致癌物放入无菌试管中，加热使致癌物升华，吸附在预制好的线结上；含有致癌物质的线结渗入靶器官或靶组织，诱发肿瘤。6.埋藏方法：将致痛物质埋在皮肤或其他组织下，或将受致癌物影响的器官和组织移植到同种动物皮肤下进行肿瘤诱导实验。(3)诱发肿瘤的基本要求。1.诱导肿瘤的方法简单易行也有必要在更短的时间内诱发更高比例的肿瘤。6.诱发癌症的动物应该得到适当喂养条件的补充。7.为了研究肿瘤的发病机制，肿瘤的诱导过程应伴有明显的癌前病变。(4)诱发肿瘤的预防措施。1.应建立严格的阳性和阴性控制。2.为了成功诱发癌症，一些实验除了致癌物外，还需要补充致癌物。3.动物实验的结果往往不能与人类相提并论。在解释实验的意义时，我们应该注意物种和属之间的区别。4.在癌症诱导实验中，应重视实验室人员和环境的保护。5.肿瘤诱导实验应注意肿瘤发生的内外因结合。(5)诱导性肝癌动物模型。1.该模型简要描述了由外源性化学致癌因子引起的细胞遗传特征的异常，表现出异常生长和高增殖活性以形成肿瘤。引起肝癌的常用口服物质包括乙基亚硝胺(DEN)、4-二甲氨基偶氮苯(DBA)、2-乙酰氨基酸(2AAF)、亚氨基偶氮苯(OAAT)和黄曲霉毒素。2.建模方法(1)用0.25-1毫升0.25%DEN水溶液喂养DEN诱导的大鼠肝癌，或稀释10倍并置于饮料瓶中免费饮用。剂量为每天2-10毫升/千克，喂养约半年。(2)用0.06%DBA饲料喂养DBA诱导的肝癌大鼠4-6个月。(3)2AAF诱发大鼠肝癌成年大鼠饲喂含0.03%2AAF的标准饲料3-4个月。(4)用1% OAAT苯溶液(0.1毫升含1毫克)将OAAT诱发的小鼠肝癌涂于动物两个肩部肿胀处的皮肤上，每隔一天一次，每次2-3滴。一般情况下，7-8周内使用100次。(5)用含0.0010.015PPm黄曲霉毒素的饲料喂养大鼠6个月。(6)小鼠诱发皮肤癌的动物模型。1.模型简介诱发皮肤癌的常用方法是使用强致癌物，如甲基胆蒽。虽然实验间隔较长，但成功率较高。2.造型方法：取小鼠24-30g，雌雄不限，用硫化钠溶液脱毛，在脱毛部位涂0.5%甲基胆蒽蓖麻油溶液，每周3次，每次2滴，滴完后用小刷子均匀涂抹。每天观察小鼠的一般情况和背部皮肤的变化，如背部毛发生长，仍然使用硫化钠脱毛或剪毛，以便应用甲基胆蒽。每天称一次肿瘤，取肿瘤组织进行病理检查并拍照。之后，对肿瘤和器官进行显微镜检查。模型的特征和施用中胆总管后150-200天(平均178天)，存活的小鼠均有鳞状上皮癌，单个或多个，在乳头状瘤部位癌变，在其它部位突然出现。当鳞状细胞癌发生时，停止使用甲基胆蒽。癌症发展迅速。老鼠通常在1-2周内死亡，但有些活得更久。第4节心血管疾病的动物模型第1部分高血压的动物模型研究第1部分高血压的概念高血压是一种系统性疾病，其动脉收缩压和/或舒张压升高，并经常伴有心脏、脑、肾和外周血管的功能性或器质性变化。高血压已成为欧美等发达国家的主要致命疾病，占所有死亡人数的40%。因此，培育高血压模型动物和诱导高血压动物模型是开展高血压疾病及其继发疾病研究的重要手段。(2)高血压研究实验动物的选择。尽管猪、猴子和羊有时被用于高血压研究，但狗和老鼠经常被使用。狗和人类高血压有许多相似之处：1。高血压早期血压波动较大，然后逐渐升高并维持在较高水平；2.由于环境和强烈刺激，血压明显升高；(3)高血压发展中出现较高的神经活动障碍；部分动物血液中儿茶酚胺含量增加。特别是对于神经精神性高血压，狗是非常合适的。在喂养和管理、操作和血压测量以及它们对药物的反应方面，大鼠比其他动物更方便实验性高血压通常是通过刺激中枢神经系统的反射，或通过注射加压物质和在几次手术中结扎肾动脉而诱发的。然而，应该根据实验的目的做出选择。(3)自发性高血压大鼠。自发性高血压大鼠的病理表现与人类原发性高血压非常相似，高血压发病率接近100%。自发性高血压大鼠广泛应用于高血压的发病机制、预防、治疗和诊断。(4)实验性