实验动物（生物学术语）

实验动物（生物学术语）生物学术语01实验选择分类实验特点实验结果目录03020405国际规范要求立法基本内容目录0706基本信息尽量选择研究对象的功能、代谢、结构及疾病性质与人类相似的动物。医学研究的根本目的是要探索人类疾病的发病机制，寻找预防及治疗方法，一般来说，动物所处的进化阶段愈高，其功能、结构、反应也愈接近人类，如猩猩、猕猴、狒狒等非人灵长类动物是最类似于人类的。实验选择实验选择动物的物种进化程度在选择实验动物时应该是优先考虑的问题。在可能的条件下，应尽量选择结构、功能、代谢方面与人类相近的动物做试验。由于实验动物和人类的生活环境不同，生物学特性存在许多相同和相异之处，研究者在选择动物用于实验之前，应充分了解各种实验动物的生物学特性。通过实验动物与人类之间特性方面的比较，做出恰当的选择。

实验特点组织结构系统功能生理特性繁殖特性体液成分解剖特性010302040506实验特点实验疾病特点品种品系实验质量一般原则经济性原则12345实验特点组织结构哺乳动物之间，有许多组织结构上的相似点，因而其生命功能基本过程也很相似。如猪的皮肤组织结构与人类相似，其上皮再生、皮下脂肪层、烧伤后的内分泌及代谢等也类似人类，故选用小型猪做烧伤实验研究较为理想。系统功能许多动物各系统的功能与人类是相似的，如犬具有发达的血液循环和神经系统，在毒理方面的反应和人类也比较接近，适于做实验外科学、营养学、药理学、毒理学、行为学等方面的研究。两栖类的蛙和蟾蜍，大脑很不发达，当然不能用于高级神经活动的研究，但在做简单的反射弧实验时，则很合适，因为最简单的反射中枢位于脊髓，而两栖类脊髓已发展到合乎实验要求的程度，且其结构简单明了，易于分析。生理特性许多哺乳类动物与人类一样，其心率、呼吸频率、体温三者成正比关系。发热时，心率和呼吸频率都增加。鸟类的体温比哺乳类的高。恒温动物的体温昼夜有一定变动范围，变动情况与行为类型有关，一般夜间活动的动物凌晨2时至3时是一日的峰值。了解这些与人类的细微差别对具体研究是十分有益的。由于动物的临床生理观察指标随动物种类、年龄以及周围环境变化而有所差异，因此正常参考值有较大的变动范围，实验时应按照实际情况具体考虑。繁殖特性哺乳类动物与人类一样，性成熟、妊娠期和寿命一般是成比例的。寿命越长，妊娠期越长，性成熟越晚。许多实验动物有一定的繁殖季节，但有的在人工饲养条件下已发生改变。单胎动物比多胎动物产仔数少，多胎动物中近交系产仔数比封闭群少。这些都是在选择动物时要予以注意的。体液成分动物血液性状与人类一样，包括形态和功能两个方面。一般来说，与功能有关的各种指标之间都有一定联系，如若红细胞数目高，那么红细胞压积和血红蛋白含量都会高。体内的排出物有粪便、汗和尿液。鸟类粪便和尿液汇合于泄殖腔一同排出体外，而哺乳类有各自的排泄孔道。尿液的排泄量和浓度与水的摄入量有关。饮水多时，尿多而淡；反之，则少而浓。一般来说，淡水中生活的动物尿液是低渗的，海水中生活的动物尿液是等渗的，陆地上生活的动物尿液是高渗的，特别是沙漠中生活的动物，这种倾向性更明显。水分供给少的动物尿液以尿酸为主要成分，水分供给充足的动物尿液以尿素为主要成分，而水中生活的动物尿液则以氨为主。尿液的酸碱度因动物食性不同而有差异。草食类动物尿液呈碱性、粘度高，而肉食类动物尿液呈酸性，且有特殊的臭味。解剖特性1．骨骼构成方面许多动物与人类一样，形成躯干的椎骨有颈椎、胸椎；腰椎、荐椎、尾椎。不同种类动物间椎骨有很大差异。哺乳类动物椎骨以胸椎和尾椎较大。尽管哺乳动物和人类颈部外观有长短之差，但颈椎都是7个。灵长类动物中，原猴类几乎都是在树上生活，椎骨很小。真猿类的椎骨差异很大，从外观体型上即可一目了然。齿式与动物的食性有密切关系，草食类和肉食类差异最为显著。草食类的臼齿上面扁平而且稍有一点凹状，而肉食类与此相反，呈凸状，面积小，这可能与咀嚼方式有关。草食类中，反刍动物没有上颚切齿，而兔的切齿外突，十分独特。杂食类动物，如猪的齿式与人类的情况一致。2．脏器构成方面脑的重量与神经系统的发达程度成正比。消化系统的器官重量各种动物之间以及与人类之间没有很大差异，而呼吸、循环系统的器官重量差异较大，运动量越大的动物越重。鸟类越是在上空飞翔的，呼吸器官越重。肠道各部分长度与食性有密切关系。由于草食类日粮中粗纤维含量高而肉食类日粮中粗纤维含量很低，所以草食类比肉食类肠道长得多，特别是盲肠。盲肠长度也与肠内菌群有关。同种动物中，无菌动物盲肠较大。3．脏器形态方面消化道各部分不仅大小因动物种类不同而不同，其形状、构造也因动物种类不同而有显著差异。反刍动物有复胃，由多个胃构成。单胃动物之间胃的形状类似，但胃食管部（前胃部）所占比例不同。动物种类不同，肝的分叶方式也存在差异。啮齿类动物肝的构成最为复杂。马和大鼠肝的特征是缺少胆囊。肺的形态因呼吸方式不同也有所不同。哺乳类和鸟类之间差异显著。肺的分叶情况因动物种类不同而有很大差别。脑的形态方面，越是低等动物嗅球所占比例越大，越是高等动物嗅球功能越弱。实验疾病特点实验动物有许多自发或诱发性疾病，能局部或全部地反映人类类似疾病过程与特点，可用于研究相关的人类疾病。如突变系SHR大鼠，其自发性高血压的变化与人类相似，并伴有高血压性心血管病变，如脑血栓、梗死等症状。猫是弓形虫的宿主，是弓形虫研究中是一个很好的材料。同时，在研究白化病、关节炎、骨质疏松症等方面，也较为理想。非人灵长类实验动物，可感染其他动物不可复制的人类传染病，如脊髓灰质炎、脑炎、肝炎、麻疹、痢疾、疟疾等。因此，可作为研究这些疾病发生、发展过程及疫苗研制的理想动物。选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物选用解剖生理特点符合实验目的要求的实验动物做试验，是保证试验成功的关键。实验动物具有的某些解剖生理特点，为实验所要观察的器官或组织等提供了很多便利条件。本书前面已介绍了各种常用实验动物的解剖生理特点，熟悉这些特点，根据这些特点选择实验动物能简化操作，使实验易于成功。狗的甲状旁腺位于两个甲状腺端部的表面，位置比较固定，而兔的甲状旁腺分布得比较散，位置不固定，因此，做甲状旁腺摘除实验选狗而不用兔，而做甲状腺摘除实验则选兔更合适。狗是红绿色盲，不能以红绿色信号作为条件刺激来进行条件反射试验。品种品系不同种系实验动物对同一因素的反应有其共同的一面，但有的也会出现特殊反应。如何充分利用这些特殊反应，选用对实验因素最敏感的动物，对实验研究也十分有价值。如在猪瘟细胞苗的效力检验中，白兔比灰兔敏感，而长毛兔的反应最敏感，发热反应最典型。用仙居鸡作安全检验合格的鸡新城疫I系苗，注射纯种肉鸡、蛋鸡时并不安全，不仅反应重，而且有死亡。值得注意的是不同药物或化合物，在不同种系动物上引起的反应是有很大差异的。如雌激素能终止大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能终止人的妊娠；吗啡对家犬、兔、猴和人的主要作用是中枢抑制，而在小鼠和猫则是中枢兴奋；家兔对阿托品极不敏感；苯胺及其衍生物对犬、猫、豚鼠和人产生相似的变性血红蛋白等病理变化，在兔则不易发生，在大、小鼠等啮齿类则完全不发生等。这些在选择实验动物时必须加以注意。同种但不同品系的动物，对同一刺激的反应差异很大。如C57BL小鼠对肾上腺皮质激素的敏感性比DBA及BALB/c小鼠高12倍；DBA小鼠对音响刺激非常敏感，闻电铃声可出现特殊的阵发性痉挛，甚至死亡，而C57BL小鼠根本不会出现这种反应。DBA/2及C3H小鼠对新城疫病毒（Newcastle病毒）的反应和DBA小鼠完全不同，前者引起肺炎而后者引起脑炎。C57BL小鼠各种肿瘤的发病率低，但A系小鼠80%的繁殖母鼠均患乳腺癌；津白1系小鼠为低癌系而津白2系为高癌系。对仙台病毒的敏感性，DBA系比C57BL/6J系相差百倍。地鼠的一个品系（LHC/LAK系）对慢病毒感染敏感，绵羊痒病、疯牛病、传染性貂脑病和人类的C-J病都能在此系动物群里传播。实验质量现代生命科学研究要求动物实验结果精确可靠，重复性好并具有可比性，即不同的人在不同的时间、不同的空间，做相同的动物实验，能得到完全一样的实验结果。这就要求我们要选用标准化的实验动物，在标准的条件下进行实验。选择何种遗传群动物，应根据不同的课题内容而定。近交系动物由于遗传纯合度高，个体差异小，特征稳定，对实验反应一致性好，实验结果精确可靠，因而越来越广泛地应用于医学生物学的各个领域。而且，不同品系具有各自独特的特性，适合不同课题的研究需要。以群体为对象的研究课题，如人类遗传研究、药物筛选和毒性试验中，要选择与人群基因型及表现型相似的动物类别，封闭群动物则更为合适。许多基因突变系动物具有与人类相似的疾病模型特征，如自然发生高血压大鼠，青少年型糖尿病大鼠，缺少T细胞的裸大鼠、裸小鼠、裸豚鼠，肌肉萎缩症小鼠等，是研究人类疾病很好的工具。转基因小鼠、可调控基因表达的小鼠、基因敲除小鼠、基因定点整合小鼠、特定组织或器官基因敲除小鼠等遗传工程小鼠是遗传精密度更高的实验动物。随着2l世纪生命科学的发展，这些遗传工程小鼠将会逐渐取代常规实验动物，成为21世纪生物医药研究的首选动物。选择何种微生物等级的实验动物，也应根据各级动物的特点，结合课题研究的水平、内容及目的而定。一般原则1．年龄与体重年龄是一个重要的生物量，动物的解剖生理特征和对实验的反应性随年龄的不同而有明显变化。一般而言，幼龄动物较成年动物敏感，而老龄动物的代谢、各系统功能较为低下，反应不灵敏。因此，一般动物实验应选用成年动物。但不同实验对年龄要求不尽相同，需根据课题的内容而定。一些慢性实验因周期较长，可选择幼龄动物。有些特殊实验如老年病学的研究，则考虑用老龄动物。由于不同种类实验动物的生活周期差别很大，动物实验时还要注意“天文学时间”和“生物学时间”的区别。对不同动物而言，经过相同的天文学时间在生物学上却有不同的意义。例如，用犬做试验经过一年观察期和用大鼠做实验经过相同的观察期，其生物学意义是完全不同的。同样，用犬做试验从1岁到2岁的一年观察期和从12岁到13岁的一年观察期，其生物学意义也不同。考虑生物学时间，特别是在与老化有关的实验研究中很有意义。值得注意的是，不同种属实验动物的寿命与人类具有很大差异。在发育上，有的以日、月计龄，有的以年计龄。所以，选择动物时应注意到各种实验动物之间、实验动物与人类之间的年龄对应，以便进行分析比较。实验动物年龄与体重一般呈正相关，可按体重推算年龄。例如KM小鼠6周龄时雄性约为32g，雌性28g；Wistar大鼠雄性约为180g，雌性160g。但体重大小常受每窝哺育仔数、饲养密度、营养、温度等环境条件所限，有时不一定准确，提供部门应有动物出生日期的记录以备查考。一般来说，选择的实验动物年龄、体重应尽可能一致，相差不得超过10%。若相差悬殊，则易增加动物反应的个体差异，影响实验结果的准确性。经济性原则经济性原则是指尽量选用容易获得、价格便宜和饲养经济的动物。实际工作中，选择实验动物还必须考虑课题经费有限性这一因素。在不影响整个实验质量的前提下，尽量做到方法简便和降低成本。这就涉及选用易于获得、最经济和最易饲养管理的实验动物。许多啮齿类实验动物，如小鼠、大鼠、地鼠、豚鼠等，繁殖周期短，具多胎性，饲养容易，遗传和微生物控制方便。而且这些动物的年龄、性别、体重可任意选择，量大价廉，来源充足。猴、狒狒、猩猩等非人灵长类动物，其进化程度高，与人类最接近，在许多疾病研究方面有着不可替代的优越性。但由于来源稀少，加之繁殖周期长，饲养管理困难，不能得到普及使用。除非不得已或某些特殊的研究需要外，应尽量避免选择此类动物。分类用途微生物学遗传学分类用途1．实验动物（Laboratoryanimals）是专门培育供实验用的动物，主要指作为医学、药学、生物学、兽医学等的科研、教学、医疗、鉴定、诊断、生物制品制造等需要为目的而驯养、繁殖、育成的动物。例如小鼠和大鼠是首先按实验要求，严格进行培育的实验动物，其次如地鼠类、豚鼠、其它啮齿类、鹌鹑等亦已实验动物化。2．经济动物（Economicalanimals）或称家畜家禽（domesticanimalsanddomesticfowl）是指作为人类社会生活需要（如肉用、乳用、蛋用、皮毛用等）而驯养、培育、繁殖生产的动物。转为实验用的有：产业家畜（猪、马、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鸽、兔、鱼类等）和社会家畜（犬、猫、金鱼等），其中一部分虽已培育成能达到作为实验动物的目标，但同具有高标准水平的鼠类相比，其品质还不能说是很高的。3．野生动物（Wildamimals）是指作为人类需要，从自然界捕获的动物，没有进行人工繁殖、饲养的动物。例如两栖类、爬虫类（青蛙、蟾蜍、蝾螈、水龟等）；鱼类（鲫鱼、泥鳅等）；无脊椎动物（蛤蜊类、墨鱼类、蟹类、海胆类、蝇类、蚊类、蟑螂等）鸟类；啮齿类（如黑线仓鼠、长爪砂鼠、黑线姬鼠等野鼠）；灵长类（猿猴）等，这些野生动物，除少数外，一般均不能进行人工繁殖生产。4．观赏动物（Exihibitinganimals）是指作为人类玩赏和公园里供人观赏而饲养的动物，如踏车小白鼠、玩赏犬和猫等。遗传学1、近交系（inbredstrain）动物：是指至少连续20代的全同胞兄弟姐妹或亲子交配培育而成的动物。近交系数高达99.6%。特征是：遗传基因位点纯合性、同基因性、长期遗传稳定性，表现型一致性、独特性、可分辨性，分布广泛性、资料可查性。2、突变系（mutationgallery）动物：由自然突变，或经人工诱导，使动物正常染色体上的基因发生突变，动物表现出某种遗传缺陷，且这种特异的遗传性状能够维持稳定的遗传品质。这种变化了的能保持遗传基因特性的品系，称之为突变系。如侏儒、无毛、肥胖症、肌萎缩、白内障、视网膜退化等。已成为人类疾病模型的有贫血（anemia）、白内障（cataract）、侏儒（dwarf）、无毛（hair-less）、色素性视网膜炎（retinitispigmentosa）、各种神经麻痹（paralysis）、先天性畸形（congenitalmalformations）、肾异常（kidneyanomalies）、椎骨脱臼症（slippeddisease）、上腭裂（Harelipandcleftpalate）等突变系。3、杂交群（HybridColony）动物（杂交一代）：两个没有关系的近交系动物之间，进行有计划的交配，其繁殖的第一代，称系统杂交动物或杂交一代。4、封闭群（closedcolony）动物：在不从外部引入新种的条件下，以非近亲交配的方式，至少连续繁殖4代以上（小鼠要求15代，5年）的一个种群动物，可称之为封闭群动物。封闭群要求不以近交形式，也不与群外动物杂交。既保持其遗传性状的相对稳定，又避免近交衰退的出现。微生物学1.无菌动物：这种动物无论体表或肠道中均无微生物存在，并且体内不含任何抗体。2.悉生动物：是给无菌动物引入已知5～17种正常肠道菌丛培育而成的动物。3.无特殊病原体动物：又称屏障系统动物。4.清洁动物或最低限度疾病动物：该种动物是饲养在设有清洁走廊和不清洁走廓的设施中，其种群均来自剖腹产。5.常规动物：指一般在自然环境中饲养的带菌动物。实验结果实验结果医学研究中，动物模型、动物实验都是为人服务的，一切动物模型和动物实验结果都要外推到人身上去，这就是动物实验结果的外推。因为动物和人毕竟不是同一种属，在动物身上无效的药物不等于临床无效，而在动物身上有效的药物也不等于临床有效。加之不同的动物有不同的功能和代谢特点，所以，肯定一个实验结果最好采用两种以上的动物进行比较观察。所选的实验动物中，一种为啮齿类动物，另一种为非啮齿类动物。常用的实验序列是小鼠、大鼠、狗、猴或小型猪。用近交系动物做实验研究，结果易于重复并能进行定量比较，但不同品系具有各自不同的敏感特性，在近交系育成过程中所造成的近交衰退与人体的正常生理条件差异很大，所以对近交系动物的使用更要慎重，避免因滥用动物而导致在人体上的失误，从而造成难以想象的后果。国际规范国际规范国际上普遍要求动物实验达到实验室操作规范（goodlaboratorypractice，GLP）和标准操作规程（standardoperatingprocedure，SOP），这些规范对实验动物的选择和应用、实验室条件、工作人员素质、技术水平和操作方法都要求标准化。所有药物的安全评价试验都必须按规范进行，这是实验动物选择和应用总的要求。国际上广泛宣传“3R”原则，美国政府每年拿出1/4～1/2的科研经费用于动物替代的研