第九章 实验动物的选择和利用 新 (NXPowerLite)

第九章实验动物的选择和利用第一节实验动物选择基本原则一、根据课题研究的目的、内容、水平，选用相匹配的标准化动物一切动物实验都是为科学研究服务的，选择实验动物，首要的就是要根据研究的内容来选择实验动物。蛙的大脑不发达，不可作为高级神经活动的实验，但蛙的脊髓具有最简单的发射中枢，做神经反射弧实验，简单、直观、明确、容易分析。二、必要的预试验有助于选择与本课题相适应的实验动物动物预试验的作用在于1.初步观察动物是否适宜于本项目的研究2.熟悉动物的生物学特性及饲养管理3.检查与动物实验配套的实验条件、方法是否初步到位三、充分利用与人具有某种相似性的实验动物绝大多数生物学与医学研究的最终目的是要为人类服务的。因此在实际可能的情况下，尽量选择那些生物学特征及解剖生理特点等与人类类似的实验动物。一般来说，实验动物愈高等，进化程度愈高、其机能、代谢、结构愈复杂．反应就愈接近人类，猴、拂拂、猩猩、长臂猿等灵长目动物是最近似于人类的理想动物。但实验动物中，并非仅灵长类动物在生物学特性、解剖生理特点等方面与人具有相似性。1.结构功能的相似性2.时象或年龄状态的相似性3.群体分布的相似性在以群体为对象的研究课题,有时要考虑到选择与人群基因型及表现型分布类型相似的动物类别。主要是一些封闭群动物,如:KM小鼠,Wistar大鼠,毕格犬等。人类封闭群动物群体分布相似4.生态或健康状况的相似性在正常生命过程的研究中，找到与人类生态情况相似的替代模型非常重要。现有的不同微生物学质量级别的普通动物、清洁动物、SPF动物、无菌及悉生动物分别代表着不同的微生态模式并具有不同特点,适用于不同研究目的。5.疾病特点的相似性实验动物有许多自发或诱发性疾病能局部或全部地反映与人类类似的疾病过程及特点，可用于研究相关的人类疾病。6.操作实感的相似性外科手术性的操作模型中或教学示教中,常选择体型较大的动物。1.差异性原则

由于物种之差异，各种动物之间存在基因型、组织型、代谢型、易感性等方面的差别，这种差异有时可作为研究课题所需的一种指标或特殊条件。四、除利用与人具有的相似性以外的实验动物选择原则

如：对毒性或抑制机制的敏感性的差异常被利用于药物尤其是抗菌、抗肿瘤药物的研究，这类差异越大则药物特异性越强。利用这一特点，人们可能找对人类毒性小而对病原微生物或肿瘤细胞杀伤力强的药物。又如，免疫缺陷模型在组织排斥反应上的差异，使得同种异体移植或异种异体移植得以实现。2.易化原则进化程度高或结构机能复杂的动物有时会给实验条件的控制和实验结果的获得带来难以预料的困难。应依据易化原则选择那些结构功能简单而又反映研究指标特质的动物。例如：在遗传研究中，用寿命短、繁殖快的果蝇取得了丰硕的成果，而同样方法若改用灵长目动物其难度是很难设想的。有时为了删除系统作用背景对某器官或某功能进行研究，可用离体方法进行。3.相容或匹配原则所谓“相容”或“匹配”是指所用动物的标准化品质应与实验设计、技术条件、实验方法等条件相适应。在设计实验时不但要了解实验仪器精度和灵敏性能．了解试剂的品质、性能以及试剂和仪器之间的匹配性能，也要了解动物或动物模型对实验手段的反应能力。避免应用高精仪器、试剂和低品位动物或低反应性能匹配，或用低性能测试手段与高反应性动物相匹配的不相协调的配合。4.易获性原则易获性是理想的实验动物条件之一。虽然猫、狗、猪及灵长动物居于较高进化水平．各有其研究价值，尤其是灵长类动物在许多方面有不可替代的优越性。然而这些大动物则往往由于其较长生殖周期，低繁殖率或产仔率等弱点而影响其易获性，因而亦影响其被选用，故通常不作首选。从Little1901年育成第一株近交小鼠至今，已有常用近交系小鼠260多系，近交大鼠100多系，30多系近交地鼠，还有近交系鼠和近交免。此外，还有许多啮齿目封闭群、突变系、杂交系动物可供选择。这些动物因其繁殖周期短，多胎性等特点，使其非常易获，且又是小型哺乳动物，在进化上比其他纲的脊椎动物要优越，而且有丰富而清楚的背景资料、文献索引、价低、分布又广，故为实验的良好选择。••••••5.重现性、均一性原则重现性和均一性为实验结果质量品质所在。若实验结果不能再现或不稳定，则该结果的可靠性便成了问题。理论上说一定的基因型产生一定的表现型和演出型。因此，选择基因型一致或相似是保障重现性和稳定性的重要措施。一般情况下近交系动物的生物反应稳定性、实验重复性都较封闭群好。F1代杂交群在一定程度上兼有近交系和远交群的特点。封闭群动物虽然能较好地代表自然群体．但群与群之间有时存在有差异。因而在重现性上都有一定问题。周围环境与发育环境是影响实验动物表现型、演出型的重要因素。营养因素对胚胎影响、不同微生态环境、动物的疾病状况等等，都会影响实验反应稳定性，故也是选择实验动物的重要指标。genotype基因型发育环境developmentalphenotype表现型周围环境proximatedramatype演出型五、动物实验结果的外推大多数生物学与医学研究的最终目的是要为人类服务的。因此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（extrapolation）。因为动物与人不是同一种生物，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观察比较。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。六、选用与实验要求相适应的实验动物规格1.年龄实验动物的年龄不同，其生物学特性也不同。2.体重实验动物的体重与年龄有一定的相关性，在正常营养状态及饲养条件下，也可根据体重加以选择，发育正常、体重符合要求的实验动物。3.性别许多实验证明，同一品种（系）动物不同性别对许多外界刺激的反应不一致，对实验结果的影响不同。一般来说，无特殊要求宜选用雌雄各半。

♂≠♀七、实验动物的选择和应用要注意有关国际规范和动物福利国际上普遍要求动物实验达到实验室操作规范（Goodlaboratorypracitice，GLP）和标准操作程序（Standardoperatingprocedure，SOP）。同时国际上广泛宣传3R原则。第二节论文中动物实验的描述品种、品系的名称微生物质量来源合格证号性别年龄体重数量实验和饲养环境动物实验处理方式第三节医药研究中实验动物的选择和应用药理学研究中的选择

主要药效学一般药理学药物代谢动力学一、主要药效学《新药药效学研究技术指导原则》（一）总的要求：1.方法体内体外两种以上试验方法证明主要药效，其中一种必须是整体的正常动物或模型动物。实验模型必须能反映药理作用的本质。确无法满足上述动物和模型要求时，应予以充分说明理由，改用其它模型。

2.指标应能反映主要药效作用的药理本质客观，能定量或半定量。3.剂量应做出量效关系，尽量求出ED50，或有效剂量范围。量效关系不明确的药物应说明原因。4.给药方法应采用拟推荐临床应用的给药方法。如该法在动物上无法实施时，应予说明，改用他法。5.对照应有空白对照和巳知标准阳性药物或治疗措施对照。（二）有关说明：1.动物选择一般选择的动物应是品系清楚、成年、健康、雌雄各半、符合实验动物管理要求、且对药效学反映敏感的动物。但同时要注意对动物年龄、性别、种属的选择。2.模型的建立3.分组：单组比较设计：同一个体的前后观测指标比较，消除了个体差异配对比较设计：将性质相同的动物为一对，配成若干对，再将一对动物随机分配在两组，取得均衡实验。减少误差和个体差异完全随机设计拉丁方设计：适用于多因素实验正交设计：多因素、多水平的实验。4.剂量(一)最小有效量药物达到开始出现药效的剂量。

(二)极量是指安全用药的极限剂量。

(三)治疗量(常用量:)治疗量是指临床常用有效剂量范围。它比最小有效量要高，又比药物极限量要低。

(四)最小中毒量最小中毒量是指药物已超过极量，使机体开始出现中毒的剂量。

(五)中毒量中毒量是指大于最小中毒量，使机体中毒的剂量。

(六)致死量致死量是引起机体死亡的剂量。

(七)药物的安全范围是指最小有效量与极量之间的范围。安全范围广的药物，其安全性大；安全范围窄的药物，其安全性小。以上是临床应用的各种剂量。此外，在实验研究中，还要引用统计学计算的两种剂量：半数致死量(LD50)及半数有效量(ED50)。（1）给药量的确定参考结构和作用相似的药物剂量作为应用剂量或者以小鼠中毒剂量或致死剂量的1/5或1/10作为应用剂量按等比关系设立至少3个剂量组进行动物实验考虑动物种属，年龄，给药途径调整给药剂量。（2）人与动物及各类动物间药物剂量的换算按体表面积计算A=K×(W2/3/10000)A：体表面积（m2）；W：体重(g);K：体表面积系数小鼠大鼠豚鼠家兔猫犬猴人K9.19.19.810.111.211.810.5例如：某药大鼠剂量为250mg/kg，问犬的给药剂量？（假设一般实验大鼠0.2kg，实验犬10kg）①算大鼠体表面积：A=0.031m2②将mg/kg剂量换算为mg/m2剂量：（250mg/kg×0.2kg）/0.031m2=1608mg/m2③算犬体表面积：A=0.5198m2④算犬给药剂量：1608mg/m2×0.5198m2/10kg=84mg/kg按体型系数换算

dA=dB×RA/RB×（wA/wB）1/3

dA和dB分别是A、B两种动物的每kg体重剂量（mg/kg)RA和RB分别是A、B两种动物的体型系数

wA和wB分别是A、B两种动物的体重小鼠大鼠豚鼠兔猫猴犬人R5990999382111104100二、药物代谢动力学目的：了解新药在动物体内动态变化的规律及特点，为临床合理用药提供参考。内容：药时曲线、吸收速率、清除速率、分布情况等等。健康成年动物首选动物种类及性别尽量和药效学或毒理学一致。药物动力参数测定以大动物为好。药物分布实验以大鼠或小鼠为好。三、一般药理学研究目的：了解新药的全面药理作用，补充毒性观察之不足，为长期毒性的试验设计提供参考。内容：至少观察3个系统，神经系统、心血管系统、呼吸系统。尽量选择和主要药效学一致的动物对心血管系统和呼吸系统，一般用犬，而不用小鼠和兔对性别要求不严。对神经系统，多用小鼠、大鼠（一）抗肿瘤药物研究抗肿瘤药物的研究中常选择以下3种类型的动物模型。1.自发性肿瘤模型2.诱发性肿瘤模型3.移植性肿瘤模型四、一些常用药物研究中的动物选择自发性肿瘤模型如：AKR的自发性白血病，C3H的自发性乳腺癌诱发性肿瘤模型用γ射线、二甲基苯蒽（DMBA）、黄曲霉素等诱发大小鼠、兔等发生癌症。移植性肿瘤模型通常是接种一定数量的肿瘤细胞，或者是一些可致癌的病毒滤液，成功率接近100％，是最常用的抗肿瘤药筛选模型。早期的抗癌药物研究均已动物肿瘤为筛选模型，随着T细胞免疫缺陷的裸鼠以及T、B细胞均缺陷的Scid鼠的发现，人体肿瘤异种移植动物模型得到了极大的发展，为抗癌药物的寻找提供了更好的动物模型。（二）心血管系统疾病研究1、动脉粥样硬化症研究：早期选用鸟类（鸡和鸽）和兔。但兔病变的局部解剖学与人类不同。兔是草食动物，胆固醇代谢与人不完全一致。目前常用大鼠、小型猪、狗、鸽、非人灵长类。恒河猴可以广泛的主动脉和各个动脉的粥样硬化。猪在高脂饲料诱导下形成的动脉粥样硬化病变和分布与人很相似，又较猴便宜。2、高血压研究：常用狗和大鼠试验性高血压模型常对动物给予加压物质或进行手术结扎肾动脉制备自发性高血压动物模型有ＳＨＲＨ，ＤＳ，ＳＴＲ，ＬＨ等大鼠品系．

SHR(spontaneouslyhypertensionrat)是日本人okamoto用Wistar交配逐代选育而成。其发病表现与人原发性高血压极为相似，是高血压研究的最佳模型。1.5~2月龄就开始出现病变。血压高、心脏肥大、出现脑梗死、心肌梗死、动脉肥厚等。繁殖正常。它和人类自发性高血压有很多相近之。如：都是遗传因素占主要地位；病程相似，血压随年龄增加而增加；高血压早期有高血流特征；刺激和大量摄入食盐加重病情；发生继发性心血管损害．3、心肌缺血试验研究：狗、猪、兔、大鼠、猫。狗心脏解剖和人类似，冠状血管容易操作，心脏抗紊乱能力强，狗容易驯服。猪的冠状循环和血液动力学和人类似，侧枝循环比狗少，容易造成心肌缺血兔开胸手术不需要人工呼吸4、心率失常试验研究：豚鼠、狗、猪、猴、兔、大鼠、猫。需要注意：小型动物因心脏小，冲动传递通路比较短，心室失常的震颤自发恢复较快。大鼠对强心甙不敏感。大小鼠心电图无S~T段。若做开胸和心脏实验，兔是首选动物。（三）消化系统疾病研究:1、狗有发达的消化系统，而且有与人相似的消化过程，适宜作消化系统的慢性实验。2、猕猴适合做人痢疾杆菌病，3、大鼠肝再生能力强，适合肝切除术，4、维生素C缺乏症选择豚鼠。5、胃溃疡多选择大小鼠给以寒冷刺激、醋酸烧灼、幽门螺旋杆菌感染等方法5、乙肝病毒的研究黑猩猩最适合，但不易获得。雏鸭DHBV感染，土拨鼠WHBV感染和人HBV感染有一定差别。树鼩HBV感染表现为一过性，复制和表达水平不高。近年来HBV转基因小鼠受到重视。（四）呼吸系统疾病研究:１.镇咳药首选动物是豚鼠．豚鼠对化学刺激或机械刺激都很敏感。狗也是咳嗽的良好动物模型．狗的咳嗽在反复刺激时变异小，故特别适合观察镇咳作用持续时间．一般不用大小鼠，因为它们喷嚏和咳嗽动作很难区别。也不用兔。2、支气管哮喘最常用的是大鼠、豚鼠、狗。豚鼠的支气管平滑肌对致痉剂和药物反应敏感3、祛痰药研究选用雄性小鼠、兔或猫。4、大鼠可以用做实验性肺纤维化、矽肺、肺水肿研究5、豚鼠可用做结核杆菌、白喉杆菌研究（五）神经系统疾病研究：1、镇痛药一般用大鼠或小鼠，但热板法一般不用于雄性动物，因为雄性动物阴囊对热敏感2、研究神经传导首选猫3、沙鼠因为Willis动脉环不完整，结扎一侧总动脉，沙鼠出现脑梗塞。沙鼠还可以作为自发性癫痫模型。4、家兔颈部减压神经、、迷走神经、交感神经独立行走，可以用来研究减压神经对心脏的作用5、DBA/2N小鼠（35日龄）听源性癫痫发生率为100%。C3H/eN小鼠对脊髓灰质炎病毒Lan-sing株敏感。C57BL/KalWN小鼠有先天性脑积水。6、研究吗啡的时候注意，吗啡对小鼠和猫表现为中枢兴奋作用，而对犬、兔、猴、大鼠、人表现为中枢抑制。7、灵长目用于行为学研究8、树鼩的神经系统有特色，对它进行脑外科手术，无须麻醉树鼩也可以忍受切割皮肤、肌肉、硬脑膜等引起的疼痛。表现仅为流口水，而不挣扎。9、抗焦虑药研究一般选用成年健康小鼠、大鼠、兔等。长期实验应选用雄性动物为好，因为雄性动物耐受性强。抗抑郁药可选用小鼠、大鼠，其次为狗、猪。（六）内分泌系统疾病研究：有多种基因突变动物1、db：糖尿病基因（diabetes),为4号染色体隐性突变基因。发现于C57BL/KsJ小鼠。纯合子糖尿病伴有肥胖症。多食、多饮、多尿，高血糖，尿糖，胰岛素分泌过多。短寿，纯合子一般不孕。2、ob：肥胖基因（obese),为6号染色体隐性突变基因。纯合子单纯肥胖，或伴有轻度糖尿病。4周龄就表现肥胖。8~9月龄可达峰值70g。一度有中高血糖，但随后自行消失。免疫反应水平降低。3、NOD/LtJ小鼠NOD小鼠由日本Aburahi的Shionogi研究实验室培育而成。NOD小鼠在糖尿病形成中所产生的胰岛炎(insulitis)症状，是指胰脏小岛中产生白血球的浸润物。约１２周龄的母鼠有明显的胰岛素含量降低的现象；而雄鼠则于稍后几周也发生此现象。糖尿病开始时有明显的中度糖尿病症，非禁食期的葡萄糖含量高于250mg/dl。主要用于糖尿病和免疫学方面的研究。4、dw：矮小基因(dwarf)1929年Snell发现。纯合子脑下垂体前叶缺损，几乎不分泌生长激素，肾上腺素分泌水平很低，睾丸和卵巢发育不正常，雌雄都无繁殖能