动物疾病模型1119课件

2024/5/7人类疾病的动物模型辽宁医学院实验动物教研室2024/5/7本章主要内容人类疾病动物模型概述肿瘤学研究的实验动物模型心血管病研究的实验动物模型呼吸系统研究的实验动物模型消化系统研究的实验动物模型2024/5/7第一节概述1.定义:

人类疾病动物模型(animalmodelofhumandiseases)

指医学研究中建立的具有人类疾病表现的动物实验对象和相关材料2024/5/7

人类疾病动物模型的研究本质:比较医学

研究人员可利用各种动物的生物特征和疾病特点与人类疾病进行比较研究。生物医学研究的进展常常依赖于使用动物作为实验假说和临床假说的基础。

人类各种疾病的发生发展是十分复杂的，疾病的发病机制和预防、治疗机制是不可能也不允许在人体上试验研究的，但可以通过应用动物复制出人类疾病的动物模型，对其生命现象进行研究，进而推论到人类，以便探索人类生命的奥秘，控制人类的疾病和衰老，延长人类的寿命。2024/5/7动物模型是现代医学认识生命科学客观规律的实验方法和手段。通过动物模型的研究，进而有意识地改变那些自然条件下不可能或不容易排除的因素，更能准确地观察模型的实验结果.我们将研究结果推及于人类疾病，从而更有效地认识人类疾病的发生、发展规律并研究防治措施。2024/5/72.应用人类疾病动物模型意义避免人体实验造成的危害

动物可以作为人类的替难者，可在人为设计的特定实验条件下反复实验研究。使用动物模型除了能克服在人类研究中经常遇到的伦理和社会道德限制外，还能采用某些不能应用于人类研究的方法和途径，甚至为了实验目的需要还可以损伤动物组织、器官以至处死。2024/5/7(2)应用动物模型可研究平时不易见到的疾病

平时临床很难见到放射病、毒气中毒、烈性传染病、战伤等疾病，根据实验要求能复制该疾病的动物模型，供研究使用。(3)可提供发病率低，潜伏期和病程长的疾病的动物模型

有些疾病如代谢性、内分泌等疾病在临床上发病率低，肿瘤、动脉粥样硬化、遗传病、类风湿等疾病发生发展速度缓慢，潜伏期长，病程也长，而大多动物由于生命周期比较短，在短时间内进行一代或几代的观察就显得十分容易．应用动物模型来研究就克服了以上不足。

2024/5/7(4)克服复杂因素，增加方法学上的可比性临床上许多疾病是十分复杂的：病人并非患有一种疾病，有的几种疾病同时并存，即使某单一疾病，由于病人的年龄、性别、体质、遗传以及社会因素对其疾病发生发展都会有影响，产生不同的效果。用动物复制的疾病模型，就可以选择相同品种、品系、性别、年龄、体重、健康状态以及在相同的环境因素内进行观察研究，这样对该疾病及其发展过程的研究就可以排除其他影响因素，使得到的结果更加准确，也可单一变换某一因素，使实验研究的结果更加深入，增加了因素的可比性。2024/5/7(5)样品收集方便，实验结果易分析

动物模型作为研究人类疾病的“代替品”，便于实验操作人员按时采集所需各种样品，及时或分批处死动物收集样本，以便更好地了解疾病过程，完成实验目的，这点在临床是不易办到的。(6)有利于更全面地认识疾病的本质

有些病原体不仅引起人类发生疾病，也可引起动物感染，其临床表现各有特点，通过对人畜共患病的比较，可观察到同一病原体在不同的机体引起的损害，更有利于全面地认识疾病的本质。2024/5/73.动物模型的分类人类疾病动物模型经过近30年的开发研究，现已累积2000多个动物模型在医学发展中占有极其重要的地位。为了能更好地应用、开发和研究动物模型，人们将其进行了分类.2024/5/7按照疾病发生原因按系统范围按模型范围按中医药体系诱发性动物模型自发性动物模型抗疾病型动物模型生物医学动物模型疾病基本病理过程模型各系统疾病动物模型整体动物模型离体器官和组织细胞株传统医学▼2024/5/7自发性动物模型(spontaneousanimalmodel)

指实验动物未经任何人工处置，在自然条件下自发产生或由于基因突变的异常表现通过遗传育种手段保留下来的动物模型。自发性动物模型以肿瘤和遗传疾病居多，可分为代谢性疾病、分子性疾病和特种蛋白合成异常性疾病等。应用自发性动物模型的最大优点是其完全在自然条件下发生的疾病，排除了人为的因素，疾病的发生、发展与人类相应的疾病很相似，其应用价值很高，如自发性高血压大鼠、肥胖症小鼠、脑中风大鼠等。★2024/5/7诱发性动物模型(experimentalanimalmodel)

又称为实验性动物模型。是指研究者通过使用物理的、化学的、生物的和复合的致病因素作用于动物，造成动物组织、器官或全身一定的损害，出现某些类似人类疾病时的功能、代谢或形态结构方面的病变，即为人工诱发出特定的疾病动物模型。★2024/5/7抗疾病型动物模型(negativeanimalmodel)

是指特定的疾病不会在某种动物身上发生，从而可以用来探讨为何这种动物对该疾病有天然的抵抗力。如哺乳动物均易感染血吸虫病，而居于洞庭湖流域的东方田鼠却不能复制血吸虫病，因此将之用于血吸虫病的发病机制和抗病机制的研究。★2024/5/7生物医学动物模型(biomedicalanimalmodel)★2024/5/74.动物模型的设计原则及注意事项

生物医学科研专业设计中常要考虑如何建立动物模型的问题，因为很多阐明疾病及疗效机制的实验不可能或不应该在病人身上进行。常要依赖于复制动物模型，但一定要进行周密设计，设计时要遵循下列一些原则。2024/5/7(1)相似性

在动物身上复制人类疾病模型。目的在于从中找出可以推广（外推）应用于病人的有关规律。外推法（Extrapolation）要冒风险，因为动物与人到底不是一种生物。例如在动物身上无效的药物不等于临床无效，反之也然。因此，设计动物疾病模型的一个重要原则是，所复制的模型应尽可能近似于人类疾病的情况。大鼠原发性高血压就是研究人类原发性高血压的理想模型猪自发性冠状动脉粥样硬化是研究人类冠心病的理想模型；自发性狗类风湿性关节炎与人类幼年型类风湿性关节炎相似2024/5/7(2)重复性

理想的动物模型是可重复的，甚至是可以标准化的

例如:用一次定量放血法可百分之百造成出血性休克，百分之百死亡，这就符合可重复性和达到了标准化要求。狗的冠状动脉循环与人相似，做心肌梗死模型照理很合适，但狗结扎冠状动脉的后果差异太大，不同狗同一动脉同一部位的结扎，其后果很不一致，无法预测，无法标准化。相反，大小白鼠、地鼠和豚鼠结扎冠脉的后果就比较稳定一致，可以预测，因而可以标准化。2024/5/7（3）可靠性

复制的动物模型应该力求可靠地反映人类疾病即可特异地、可靠地反映某种疾病或某种机能、代谢、结构变化，应具备该种疾病的主要症状和体征，经化验或X光照片、心电图、病理切片等证实。

若易自发地出现某些相应病变的动物，就不应加以选用，易产生与复制疾病相混淆的疾病者也不宜选用。

例如铅中毒可用大白鼠做模型，但有缺点，因为它本身容易患动物地方性肺炎及进行性肾病，后者容易与铅中毒所致的肾病相混淆不易确定该肾病是铅中毒所致还是它本身的疾病所致。用蒙古沙土鼠就比较容易确定，因为一般只有铅中毒才会使它出现相应的肾病变。2024/5/7（4）适用性和可控性

供医学实验研究用的动物模型，在复制时，应尽量考虑到今后临床应用和便于控制其疾病的发展，以利于研究的开展。

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。因此，选用雌激素复制大鼠和小鼠终止早期妊娠的模型是不适用的，因为在大鼠和小鼠筛选带有雌激素活性的药物时，常常会发现这些药物能终止妊娠，似乎可能是有效的避孕药，但一旦用于人则并不成功。所以，如果知道一个化合物具有雌激素活性，用这个化合物在大鼠或小鼠观察终止妊娠的作用是没有意义的。2024/5/7（5）易行性和经济性

在复制动物模型时，所采用的方法应尽量做到容易执行和合乎经济原则。

灵长类动物与人最近似，复制的疾病模型相似性好，但稀少昂贵，即使猕猴也不可多得。而大小鼠、地鼠、豚鼠等也可以复制出十分近似的人类疾病模型。除非不得已或一些特殊疾病（如痢疾、脊髓灰白质炎等）研究需要外，尽量不用灵长类动物。2024/5/7

动物疾病模型这门新兴的科学正吸引着各个领域专业人员投身于这项开发工作。无论医学家、兽医学家还是生物学家，要复制动物模型还必须学习有关知识，精于选用已知的各种模型和开发新的模型，这也应该是研究者的一项基本技能。2024/5/7第二节肿瘤学研究的实验动物模型肿瘤动物模型(animalmodelsoftumor)在肿瘤病因学、发病机制及防治等方面的研究上具有重要意义自发性动物肿瘤诱发性动物肿瘤可移植肿瘤人体肿瘤的异种移植性肿瘤模型2024/5/7一、自发性肿瘤模型

是一类不经有意识的人工处置而自然发生的肿瘤模型,其发病类型、发病率均随着实验动物的品种、品系等不同而不同。优点：从肿瘤发生率看，与人类肿瘤相比更相似，实验结果更易推用于人，更有可能被发现影响肿瘤发生、发展的原因。缺点：肿瘤发生时间参差不齐，实验时间长，所需动物较多，耗费大。2024/5/7二、诱发性肿瘤动物模型

指使用致癌因素(carcinogens)在实验条件下诱发动物发生肿瘤的动物模型，它是进行实验肿瘤学研究的常用方法。优点：用化学致癌物质、物理因子，如射线、病毒等均可在某种动物中诱发出不同种类的肿瘤，因此作为病因学研究或者作为预防性药物的研究具有独特的价值。缺点：诱发癌的过程通常很长，个体潜伏期差异大，成功率不能达到100％。肿瘤细胞的形态特征变化也比较大。2024/5/71.诱发肿瘤的原理利用外源性致癌因素引起细胞遗传特性异常而呈现出异常生长和高增殖活性，形成肿瘤。致癌因素主要有化学性、物理性及生物性致癌物。而化学性致癌物(chemicalcarcinogens)最常见，已确知的多达一千余种2024/5/72.诱发方法：原位诱发——指将致癌物直接与动物靶组织或靶器官接触而诱发该组织或器官发生肿瘤，接触方法可通过涂抹、灌注、喂养或埋置等；异位诱发——将与致癌物接触后的动物组织或器官埋置于该动物或另一正常动物皮下而产生的该组织或器官的肿瘤，具有易于观察和取材的优点。2024/5/73.给药的基本途径（1）涂抹法将致癌物涂抹于动物背侧及耳部皮肤，主要用于诱发皮肤肿瘤(如乳头状瘤、鳞癌等)。常用的致癌物有煤焦油、3，4-苯并芘及20-甲基胆蒽等。（2）经口给药法本法是将化学致癌物溶于饮水或以某种方式混合于动物食物中自然喂养或灌喂动物而使之发生肿瘤。食管癌、胃癌、大肠癌等肿瘤常用此方法。2024/5/7（3）注射法注射法是将化学致癌物制成溶液或悬浮物，经皮下、肌肉、静脉或体腔等途径注入体内而诱发肿瘤。本法亦常用，其中皮下和静脉注射又最常用。（4）气管灌注法常用于诱发肺癌。将颗粒性致癌物制成悬浮液直接注入或用导液管注入动物气管内。多使用金仓鼠和大鼠为实验动物。2024/5/7（6）埋藏法将致癌物包埋于皮下或其他组织内，或将经致癌物作用过的器官、组织移植于同种或同种系动物皮下进行肿瘤的诱发实验。2024/5/74常见的几种肿瘤模型的制作（1）肺癌(carcinomaofthelung)2024/5/7（2）鼻咽癌(nasopharyngeal

carcinoma)

★二甲基胆蒽(DMC)诱发大鼠鼻咽癌模型将结晶DMC置于锥形塑料管中，使塑料管尖端进入并长期留置鼻咽腔。DMC循小孔缓慢溢出，至半年以上，取材。诱发率可达60％以上。2024/5/7（3）食管癌(carcinomaoftheesophagus)

2024/5/7（4）胃癌(carcinomaofthestomach)

甲基胆蒽(MC)诱发小鼠胃癌模型用细线打结后，使MC加温液化并渗入线结中；小鼠(体重20g左右)腺胃粘膜面穿挂含MC的线结。埋线后4～8个周可成功地诱发胃癌。MC的浓度为0.5～0.1g20-甲基胆蒽浸入10～20根线。

（5）大肠癌(carcinomaofthelargeintestine)二甲基苄肼（DMH）诱发大肠癌模型经皮下注射给4周龄雄性Wistar大鼠，每次剂量21mg/kg体重，每周1次，连续21周；最后一次给药后l～4周处死动物。2024/5/7（6）肝癌(carcinomaoftheliver)

2024/5/7三、移植性肿瘤模型目前抗癌药物研制中实用最多的一类肿瘤模型是用于筛选和药效学研究的主要类型该类肿瘤最初是诱发或者自发肿瘤，经过不断的移植而形成特定的动物模型，通常是接种一定数量的肿瘤细胞（如皮下、腹腔、静脉、颅内等），甚至是无细胞滤液（病毒性肿瘤）优点：使一群动物在几乎相同的时间内患同样的肿瘤，其成功率接近100％。肿瘤形态、生长率、对药物的敏感性、死亡时间等非常相近，作为药物筛选的模型非常合适。2024/5/7第三节心血管病研究的实验动物模型（一）动脉粥样硬化模型

动脉粥样硬化可能是人类最常见、最重要的动脉疾患，它侵害大动脉和中等动脉。冠状动脉受累而导致心肌梗死。血脂代谢的紊乱与动脉粥样硬化是关系密切的两类疾病，防治动脉粥样硬化，常从调节血脂代谢着手，而调节血脂的药物对预防动脉粥样硬化也有明显的效果。

常选用兔、猪、大鼠、犬等动物。除田鼠和地鼠外，一般温血动物只要用适当的方法，都能形成动脉粥样硬化的斑块病变。

2024/5/71．高胆固醇、高脂肪饲料喂养法(最常用)

特点：死亡率低，可长期观察。缺点：但费时久。

在饲料种添加蛋黄、胆酸和猪油有促进作用。

一般在家兔，经数周喂养就可产生明显的高脂血症，经数月就能形成早期的动脉粥样硬化病变。但家兔为草食性动物，其代谢与人不同，在实验及结果评价时要慎重。

猪是最为理想的动脉粥样硬化模型，猪的心血管解剖和生理类似于人，与人类疾病及其相似。

大鼠对动脉粥样硬化有天然的抵抗力，但是增加饲料种的胆固醇，胆酸能获得较理想的病理模型，其病例改变类似人的早期病变，而不易形成后期病变。2024/5/72.其他方法诱发动脉粥样硬化2024/5/7高血压的定义是血压持续高于正常值。原发性高血压：病因尚未明确继发性高血压：于许多原因有关，包括肾脏、内分泌、神经性和血管性疾患。遗传和环境也于高血压的发病机理有关。（二）高血压模型2024/5/7类型复制方法优缺点急性实验性高血压模型常选用狗、猫、大鼠直接刺激中枢神经系统，通过神经反射、外源性儿茶酚胺类或其它体液加压物质注射等。造成的高血压时间短，不适于长时间的研究。适用于筛选迅速降压的药物慢性实验性高血压模型神经原型、肾型、内分泌型和饮食型常用大白鼠和狗。需要一定的手术、药物或其他附加因素处理，与人类高血压病的临床不完全一致，但可用于筛选降压药2024/5/72024/5/7（三）心肌缺血和心肌埂塞模型

复制心肌梗塞模型所选用的动物，大多用哺乳动物，其中最常用的是犬。近年报导，猪冠状循环系统结构酷似人类，故提倡用家猪或小猪作心肌梗塞的实验研究，但国内尚未见到报告。急性心肌梗死是由于冠状动脉粥样硬化伴有粥样斑块出血、血栓形成和冠状痉挛导致管腔的急性闭塞、血液中断、局部心肌缺血坏死。2024/5/7国内目前报道的心肌缺血和心肌梗死模型的制作方法（1）电刺激法

近年建立的一种造成动物实验性心肌缺血的较新方法。实验一般用成年雄性家兔，麻醉后用定向仪插入两支涂绝缘漆的不锈钢针，以弱、强刺激（弱刺激为0.8～1.6mA，强刺激为4～8mA）交替刺激右侧下丘脑背内侧核，每次刺激5分钟，间隔1～3分钟。本方法在新药的研究中，目前使用较少2024/5/7（2）药物法药物所造成的心肌缺血方法较多，如：4%异丙基肾上腺素，给大鼠皮下注射或将药物加入500ml盐水中从家兔耳静脉匀速（4小时）滴入，或直接将药物注入腹腔均可造模。（3）冠脉阻断法

结扎冠状动脉是制作心肌梗塞模型的最常用方法。一般选用成年健康犬或家兔，麻醉后开胸，多结扎其冠状动脉前降支阻断心肌供血，引起病变；也可以用塑料微粒导致动脉阻塞。2024/5/7第四节呼吸系统研究的实验动物模型

呼吸系统疾病很复杂，但是作为呼吸系统疾病的对症药物，常用的仍然是镇咳、祛痰、平喘、解痉等药物。呼吸系统的模型通常是化学药物诱导而成的，但是各种实验动物对化学药品的敏感性不同，并决定诱导药物的种类和剂量。2024/5/71镇咳药动物模型作为镇咳药的动物模型必须具备以下条件：（1）在需要时能确实而容易引起咳嗽（2）引起咳嗽的强度和次数的刺激强度可调，而且稳定（3）所得的结果药与临床疗效相一致（4）在非麻醉条件进行实验，以便消除麻醉的影响（5）操作简单，实验过程可以记录。常用的方法：机械刺激、电刺激、化学刺激法2024/5/7★豚鼠是镇咳药的药效学研究中最常用的模型动物。豚鼠对化学和机械刺激敏感，刺激喉上神经亦能引起咳嗽，但是作为初筛，耗资仍然较大。

★大小鼠作为初筛模型亦常被考虑，大、小鼠能被化学刺激诱发咳嗽，但咳嗽和喷嚏很难区别及变异很大是缺点，但是有经验的实验室仍然可取。

★小鼠的氨水和二氧化硫引咳法，是作为初筛镇咳药的常用模型，而豚鼠的枸橼酸法或丙烯酸引咳法及豚鼠电刺激喉上神经法皆是常用的药效学模型2024/5/72.支气管痉挛和哮喘动物模型

造成支气管痉挛进而引起哮喘的原因可以是过敏，也可以是器官的炎症造成的，用于解痉平喘药的研究。因此药根据药物的性质应用两种不同的模型，是用于解痉药，还是用于抗过敏。豚鼠的支气管较其他动物敏感，而且与人的气管类似，常用豚鼠气管或者肺作离体动物模型。2024/5/73、肺气肿动物模型

肺气肿是以终末细支气管远端气腔异常，持久扩张且伴有肺泡壁破坏性变化为特征的肺部疾患。★诱发兔的肺气肿可用木瓜蛋白酶、败血酶、胰蛋白酶、致热溶解酶,以及由脓性痰和白细胞分离出来的蛋白溶解酶等，可复制成实验性肺气肿。★以木瓜蛋白酶形成的实验性肺气肿病变明显而且典型，或用瓜蛋白酶基础上再加用气管狭窄方法复制成肺气肿和肺心病模型，其优点是病因病变更接近于人2024/5/7第五节消化系统研究的实验动物模型

消化系统疾病的病种很多，而且各种疾病之间，其病因、发病机制、临床表现均无必然的联系。介绍几种常见的消化系统的动物模型的制作。2024/5/7（一）胃溃疡模型

在实验中常使用小鼠和大鼠，复制胃黏膜溃疡的模型，方法较多，但是这些方法并不能真正的反映人的溃疡病的发病机制及病理过程，所以在抗溃疡病的药物研制中，应使用多种方法复制动物模型，才能比较正确的反映该药物在临床上的应用前景。2024/5/72024/5/7在复制溃疡模型时，通常均需要禁食，禁食时间不仅各模型不一样，而且同一类模型需要根据用药情况而不完全相同。禁食不理想，或者同笼动物由于在饥饿的时候咬毛、吃粪等，均可影响溃疡的进程程度。2024/5/7（二）肝炎

肝炎在我国发病率较高，乙型肝炎表面抗原阳性者为数甚重。目前，临床上对肝炎