实验动物在生物医学各领域中的应用

1、实验动物学在生物医学中的地位及作用实验动物学是生命科学研究的基础和重要支撑条件。目前，几乎所有的生命科学领域的科研、教学、生产、检定、安全评价和成果评定都离不开实验动物，实验动物被称为活的仪器，有着不可替代的作用。在现代科学的带动下，实验动物学已发展成为一门综合性的新兴学科，其发展和应用程度被作为衡量一个国家、一个地区、一个部门或行业，特别是生物医学发展水平的重要标志。 21世纪将是高科技激烈竞争的年代，现代医学及生物高科技已成为时代竞争的热点和制高点，因此，实验动物科学倍受重视。发达国家每年都投入大量资金，以促进实验动物学的发展。实验动物在科学研究中占有重要地位，如美国生物科学课题投资的40

2、%涉及实验动物，60%的生物学课题需要实验动物。美国肿瘤研究中心，每年的研究经费为2.2亿美元，而需要利用实验动物进行研究的课题占1.4亿美元。有人统计，我国生物医学科研课题的60%以上需要实验动物。由此可见实验动物在科学研究中所占的重要位置。1.生物医学方面实验动物学与医学、生物学的关系尤为密切，生物医学上的许多重大发现和成就都与实验动物息息相关。正如巴甫洛夫所说：没有对活动物进行的实验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律。对于医学科学来说，探讨危害人类健康的各种疾病的发病、治疗与治愈机制及其生理、生化、病理、免疫等方面的机制，无一不是通过动物实验而阐明或证实的。如在癌症的研究中，由于在肿

3、瘤的移植、免疫、治疗等研究中使用了裸鼠、悉生动物和无菌动物，对各种肿瘤的致癌原因，尤其是化学致癌物质、病毒致癌，肿瘤的病毒、免疫、治疗等方面研究有了极大的进展。计划生育研究中有相当大的工作量是在动物身上完成的。外科中器官的移植，必须先在动物身上反复进行实验。其它疾病，如高血压、动脉硬化、肥胖症、糖尿病、肝炎、老年病、艾滋病等都需运用相应的动物模型来进行实验研究，来阐明各方面的机理，最后达到治疗和预防的目的。目前，对于生物学的研究已进入分子水平，而这一领域大部分研究材料也是来自实验动物。 2.制药和化工方面实验动物在制药工业方面的应用非常广泛，新药的研制，必须通过安全性试验，其中包括动物的急性、

4、亚急性及慢性毒性试验，三致试验(致癌、致畸、致突变)，有的还要利用实验动物模型进行效果试验，证明对机体无毒性或安全可靠、有效后方能申请报批，否则可能会给人类造成不可挽回的恶果。如1962年西德某药厂生产一种反应停(Thalidomide)药物给孕妇使用，结果造成畸胎儿发生率增高，给子孙后代带来灾难。药品出厂前，每批都要用实验动物进行检测，以确保绝对安全。化工产品的毒副作用对生命的影响，都是从动物实验中获得的结果。因此，实验动物在医药、化工领域里被称为有生命的试剂，是各种药理、毒理实验工作的重要条件，成为衡量医药、化工科学技术水平的重要标准。 实验动物也是医药工业上生产疫苗、诊断用血清、某些诊断

5、用抗原、免疫血清等的重要材料，都是将菌毒种等接种于动物体内而制成。例如：从牛体制备牛痘苗，猴肾制备小儿麻痹症疫苗，马体制备白喉、破伤风或气性坏疽等血清，金黄地鼠肾制备乙脑和狂犬病疫苗，小鼠脑内接种脑炎病毒后的脑组织制备血清学检验用的抗原等。 3.在农牧科学方面 农业上大量使用化肥和农药，对残毒的分析检测离不开实验动物。安全性评价居农药研究开发的首位，必须用高质量的实验动物进行三致试验，急性、亚急性、慢性毒性及迟发性毒性，联合毒性，世代繁殖毒性等试验。新农药的研究开发往往因为它对人类健康有危害而告失败，因此，研究的成功率仅占合成化合物的1/30000，研究周期约需78年。没有合格的实验动物来做试

6、验，而造成经济上和时间上的损失是十分惊人的。如过去大量使用有机氯农药、杀虫日米、杀蟥剂等都因后来发现有致癌作用而停止使用，但有的已对环境造成了污染。实验动物在畜牧科学方面的应用，主要范围是疫苗制备和鉴定、生理试验、胚胎学研究、饲料营养分析、饲料添加剂、兽药的有害影响等试验，保证畜牧业的健康发展和肉、奶、蛋等畜产品的安全性。 4.轻工业科学方面 人们的吃穿用，包括食品、食品添加剂、皮毛及化学纤维、生活日常用品、各种化妆品等，特别是化学制品有害成分的影响，都要用实验动物进行安全性试验，证明对人体确实无急慢性毒副作用，无致癌、致畸、致突变作用后，方能生产和供应市场。 5.在重工业和环境保护方面 对重

7、工业有害物的鉴定和防治，对整个环境的保护，包括废物的、气体的、光辐射的、声干扰的等方面的研究工作中，实验动物都是重要替代者。 6.在国防和军事科学方面 各种武器杀伤效力，化学、辐射、细菌、激光武器的效果和保护，以及在宇宙、航天科学试验中，实验动物都作为人类的替身提供了大量有价值的科学数据。 7.其他方面 在商品鉴定和国际贸易中，已把实验动物鉴定列为法规，它直接影响着对外贸易的数量、质量和信誉。实验动物还在交通、建筑、海洋、石油等方面具有广泛的应用。实验动物的特点决定了它应用的广泛性，因为它具有微生物和遗传背景明确，模型性状显著且稳定，纯度高，敏感性强，反应性一致，重现性好以及繁殖快、产仔多，价

8、格相对低廉等特点。在科学研究中，它成为活的试剂、活的精密仪器，实验动物科学的发展对科技进步和经济发展起了很大的推动作用，发展实验动物科学具有重大的现实意义和深远的战略意义。 动物模型的意义在生命科学领域中，实验研究是学科发展的基础，尤其是动物实验，是生命科学实验研究中的重要组成部分。对实验动物进行科学的繁育，以及实施严格的质量监测和管理，其目的就是使动物实验研究准确无误而更接近真实，使实验结果具有科学性和重复性。在动物实验中人们发现，动物在生命活动中的生理和病理过程，与人类或异种动物都有很多相似之处，并可互为参照，一种动物的生命活动过程可以成为另一种动物乃至人类的参照物。这样就赋予动物实验更广

9、泛的意义，也使动物模型的建立成为可能。 科学研究是探索未知，实验研究的结果往往会出乎意外，不受人为的控制，所以关乎人类本身的研究，在人体上进行试验，风险很大；对一些数量很少的珍稀动物，或一些因体型庞大，不易实施操作的种类，往往用取材容易，操作简便的另一种动物来进行实验研究，代替人类或原来的目标动物，这就是动物实验。为了保证这些动物实验更科学、准确和重复性好，用各种方法把一些需要研究的生理或病理活动相对稳定地显现在标准化的实验动物身上，供实验研究之用。这就称之为动物实验中的动物模型。生物医学研究的进展常常依赖于使用动物模型作为实验假说和临床假说二者的试验基础。人类各种疾病的发生发展是十分复杂的，

10、要深入探讨其疾病的发病机理及疗效机理不能也不应该在病人身上进行。可以通过对动物各种疾病和生命现象的研究，进而推用到人类，探索人类生命的奥秘，以控制人类的疾病的衰老，延长人类的寿命。人类疾病的动物模型（AnimalModelofHumanDiseases）是生物医学科学研究中所建立的具有人类疾病模似性表现的动物实验对象和材料。使用动物模型是现代生物医学研究中的一个极为重要的实验方法和手段，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、发展规律和研究防治措施。长久以来人们发现，以人本身作为实验对象来推动医学的发展是困难的，临床所积累的经验不仅在时间和空间上存在着局限性，许多实验在道义上和方法学上还受到

11、种种限制。而动物模型的吸引力就在于它克服了这些不足点，其在生物医学研究中所起到的独特作用，正受到越来越多的科技工作者的重视。动物模型的优越性主要表现在以下几下方面。（一）避免了在人身上进行实验所带来的风险临床上对外伤、中毒、肿痛病因等研究是有一定困难的，甚至是不可能的，如急性和慢性呼吸系统疾病研究进很难重复环境污染的作用。辐射对机体的损伤也不可能在人身上反复实验。而动物可以作为人类的替难者，在人为设计的实验条件下反复观察和研究。因此，应用动物模型，除了能克服在人类研究中经常会遇到的理论和社会限制外，还容许采用某些不能应用于人类的方法学途径，甚至为了研究需要可以损伤动物组织、器官或处死动物。（二

12、）临床上平时不易见到的疾病可用动物随时复制出来临床上平时很难收集到放射病、毒气中毒、烈性传染病等病人，而实验室可以根据研究目的要求随时采用实验性诱发的方法在动物身上复制出来。（三）可以克服人类某些疾病潜伏期长，病程长和发病率低的缺点一般遗传性、免疫性、代谢性和内分泌等疾病在临床上发病率很低，例如急性白血病的发病率较降，研究人员可以有意识地提高其在动物种群的中发生频率，从而推进研究。同样的途径已成功地应用于其他疾病的研究，如血友病、周期性中性白细胞减少症和自身免疫介导性疾病等。临床上某些疾病潜伏期很长，很难进行研究，如肿瘤、慢性气管炎、肺心病、高血压等疾病，这些疾病发生发展很缓慢，有的可能要几年

13、、十几年、甚至几十年。有些致病因素需要隔代或者几代才能显示出来，人类的寿命期相对来说是很长的，但一个科学家很难有幸进行三代以上的观察，而许多动物由于生命的周期很短，在实验室观察几十代是容易的，如果使用微生物甚至可以观察几百代。（四）可以严格控制实验条件，增强实验材料的可比性一般说来，临床上很多疾病是十分复杂的，各种因素均起作用，患有心脏病的病人，可能同时又患有肺脏疾病或肾脏疾病等其他疾病，即使疾病完全相同的病人，因病人的年龄、性别、体质、遗传等各不相同，对疾病的发性发展均有影响。采用动物来复制疾病模型，可以选择相同品种、品系、性别、年龄、体重、活动性、健康状态、甚至遗传和微生物等方面严加控制的

14、各种等级的标准实验动物，用单一的病因作用复制成各种疾病。温度、湿度、光照、噪音、饲料等实验条件也可以严格控制。无论营养学、肿瘤学和环境卫生学等方面，同一时期内很难在人身上取得一定数量的定性疾病材料。动物模型不仅在群体的数量上容易得到满足，而且可以通过投服一定剂量的药物或移植一定数量的肿瘤等方式，限定可变性，取得条件一致的模型材料。（五）可以简化实验操作和样品收集动物模型作为人类疾病的“缩影”，便于研究者按实验目的需要随时采取各种样品，甚至及时处死动物收集样本，这在临床是难以办到的。实验动物向小型化的发展趋势更有利于实验者的日常管理和实验操作。（六）有助于更全面地认识疾病的本质临床研究未免带有一定的局限性。已知很多病身体除人以外也能引起多种动物感染，其表现可能各有特点。通过对人畜共患病的比较研究，可以充分认识同一病原体（或病因）对不同机体带来的各种损害。因此从某种意义上说，可以使研究工作升毕到立体的水平来揭示某种疾病的本质，从而更有利于解释在人体上所发生的一切病理变化。动物疾病模型的另一个富有成效的