实验动物与动物实验

实验动物与动物实验第一节实验动物实验动物（LaboratoryAnimal）:是指经人工饲育，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确或来源清楚的，用于科研、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。一、实验动物定义

KM小鼠C57小鼠裸鼠SD大鼠新西兰兔Hartely豚鼠实验动物学（LaboratoryAnimalScience）

：是一个综合性学科，主要研究实验动物生物学特点及动物实验的普遍规律，包括：驯化、育种、生理、解剖、生化、兽医、营养及环境生态等。实验用动物（Animalforresearch）：以研究、实验、教育、药品生产等为目的而使用的动物。包括实验动物、野生动物、经济动物。如牛、羊、猫、未实验动物化的土种狗等。一、实验动物定义

实验动物是动物实验中的试剂，必须实施标准化（质量控制）才能得到正确的实验结果。质量控制包括环境、微生物、遗传、营养四方面。实验动物分类：按照国标中实验动物所携带的病原微生物及寄生虫1）普通级动物2）清洁级动物3）无特定病原体动物4）无菌级动物按照遗传背景1）近交系动物2）突变系动物3）杂交群动物4）封闭群动物二、实验动物的质量控制与分级

实验动物的类型及作用二、实验动物的质量控制与分级

疾病模型动物：研究阿兹海默、糖尿病、癌症等基因敲除动物：研究心血管疾病、神经退化性疾病等转基因动物：研究动物基因表达调控、癌症动物模型、基因治疗与肿瘤学等图为由嵌合体得到基因敲除的纯合体小鼠一级为普通系统(Conventional)：能进行普通级实验动物的生产与实验。它不需进行严格的环境控制和微生物控制，但仍需维持对环境条件的基本要求二级为屏障系统(BarrierSystem)：是清洁级、SPF级动物生产或实验的设施。人、实验动物、饲料、饮水、垫料、空气及其它物品均需进行严格的微生物控制。隔离系统(Insulationsystem)

：是以隔离器为主体及其附属装置组成的饲养系统。用作饲养无菌动物和已知菌动物。工作人员通过隔离器上组装的无菌手套进行操作，不直接接触动物。三、实验动物设施分类

三、实验动物设施分类

屏障环境屏障环境动物实验设施设备三、实验动物设施分类

隔离器实验动物生物安全是避免由实验动物造成的各种危害的综合防护措施。由实验动物造成的各种危害包括：1.生产和使用实验动物中的各个环节，如实验动物的引种、保种、繁育、运输、进出口。2.使用实验动物(包括感染和非感染动物实验)进行动物实验、从事科研活动等过程中实验动物造成的各种危害。四、实验动物生物安全2024/5/14实验动物的不安全因素实验动物的不安全因素：生物因素物理因素化学因素动物的尸体、血液、体液或其他分泌物直接接触或呼入动物性气溶胶人兽共患病实验室获得性疾病动物抓咬伤、针刺伤、锐器伤血源性传播疾病消毒剂、臭氧、麻醉废气保存组织的化学剂等咽炎、职业性哮喘等实验动物生产许可证，适用于从事实验动物生产繁育和商业性经营的单位。未取得实验动物生产许可证的单位，一律不准饲养、繁育和经营实验动物。实验动物使用许可证，适用于从事动物实验和利用实验动物生产药品、生物制品的单位。未取得实验动物使用许可证的单位，进行动物实验、生产药品和生物制品所使用的实验动物，一律视为不合格。实验动物生产和使用许可证制度是实验动物生物安全的重要保障。五、实验动物生产和使用许可证制度五、实验动物生产和使用许可证制度完善实验动物环境，严格使用合格实验动物。所有动物实验必须在有使用许可证的设施环境中进行。14第二节动物实验动物实验:是以科学实验研究为目的，以实验动物为研究对象，在动物福利得到保障的前提下，对动物进行各种处理，获得可靠、科学的实验数据的实验研究。医学研究常用的方法和手段解决医学科研中许多以往不能解决的实验问题和重大理论问题的科学基础。在人类疾病的调查和防治研究等诸多方面发挥着巨大作用。生命科学、药物研发与评价和生物医药技术产业的重要支撑条件。衡量一个国家、一个地区科学技术水平的重要标志之一。培养高水平科研人才的关键基础之一。一、动物实验的意义

一、动物实验的意义

动物实验被广泛用于以下几个方面：基础研究：生物医学研究：我国生物医学科研课题有60%以上需要实验动物基因工程：用基因工程与实验动物追溯人类进化产品试验：食品、日用品、化妆品的毒性检测教学与训练：医学院生理机能实验17动物因素：包括遗传因素、性别、年龄、疾病因素环境因素：包括理化因素（温度、湿度、通风、光照、噪声、有害气体等）、营养因素（饲料、饮水等）、微环境（房舍、笼具、垫料、饮食器具等）、生物因素（饲养密度、微生物、寄生虫等）人为因素：包括动物的饲养管理，动物实验的设计、操作技术及结果的处理等

二、影响动物实验结果的因素实验动物环境控制的重要性genotype基因型发育环境

developmentalphenotype表现型周围环境

proximatedramatype演出型

实验动物环境控制与动物实验结果的关系

实验动物环境的人工控制程度越高，生活在该环境中的实验动物就越具有一致性，即使不同时间、地点及人员，只要按相同的规范操作，均能获得一致实验结果。实验动物环境控制的意义1、严格监控实验动物环境可保证实验动物健康和质量标准化。

2、环境控制可保障实验研究获得正确的结果。

3、符合标准的环境，尚为实验动物及动物实验工作者提供适宜的条件，并保障人们身体健康，不受危害因素的伤害。1、气候因素：温度、湿度、气流、风速；

2、理化因素：光照、噪声、粉尘、辐射和有害气体；

3、生物因素：空气中的微生物（空气落下菌数）、社会因素、动物饲养密度。影响实验动物环境的因素(一)温度：不同动物适应的环境温度不同：雏鸡的最适环境温度为35-37℃

马为10-15℃

啮齿类动物为18-29℃。环境温度变化过大、过急，动物就不能适应，就会出现生殖、泌乳，机体抵抗力、生长、形态、实验反应等方面的改变。

气候因素（温度、湿度、气流、风速）

1、影响代谢

2、影响生长发育和繁殖

3、影响生理功能

4、影响健康与抗感染能力

5、影响实验结果温度对实验动物的影响

不同种类动物“热平衡”区的范围不同。在热平衡区，动物呈基础代谢率。如果环境温度降至低于热平衡区温度的下限，动物的代谢率将呈线性增长。如果环境温度高于热平衡区温度的上限，代谢率也将增长，这不是防御机制，而是由于环境温度导致体温升高，升高的体温提高了代谢率。温度对生殖的影响对表型的影响对基因表达的影响对机体抵抗力的影响

对生理机能和行为的影响(二)湿度

实验动物湿度要求：相对湿度为40-70%，并以50±5%为最佳。高温高湿：动物代谢紊乱、抵抗力下降，发病率、死亡率增加，病原微生物存活和传播、饲料霉变等。湿度过低：（1）室内干燥、灰尘飞扬，容易引起实验动物呼吸系统疾病。（2）大鼠发生环尾病（温度27℃，相对湿度低于40%）（3）某些母鼠拒绝哺乳，甚至吃仔鼠。

湿度Relativeairhumidity湿度：相对湿度是指空气中含水量占同等温度下饱和含水量的百分比。而空气中每立方米水的含量称为绝对湿度。湿度对动物机体热调节有很大影响，当环境温度与体温接近时，动物体可通过蒸发作用来排出热量，而当环境湿度接近或达到饱和状态时（即高温、高湿的情况下），动物体的蒸发受到抑制，不利于动物的散热。高湿：80%-85%，动物将停止生长；高湿容易引起代谢紊乱；利于微生物滋生；氨易溶于水，湿度高，室内氨浓度增加。空气相对湿度（Relativeairhumidity）低湿：至40%，小鼠、大鼠和仓鼠繁殖力下降；低于30%停止繁殖，出现疾病症状，湿度低于40%时，大鼠会出现一种特殊的疾病---环尾病；此时，动物的上呼吸道承受干燥和刺激，可能会出现一系列临床症状；垫料可比正常情况下产生更多的灰尘，堵塞鼻孔；增加静电产生，泌乳动物在幼仔允吸时会有电击感，这会导致她们将幼子咬死。(三)气流和风速

换气次数，气流速度，压强梯度气流速度和散热正相关，实验动物体表面积与体重的比值较大，对气流速度更敏感。气流速度过大或气流直吹，动物体表散热过大。气流速度小，散热慢。标准：≤0.2m/s换气次数，洁净程度越高，要求换气次数越多。屏障环境：≥15次/h隔离环境：≥20次/h压强梯度：洁净区高于污染区合理组织气流和风速可调节室内温度和湿度，又可降低室内粉尘和有害气体污染，控制传染病的流行。（四）季节和昼夜研究表明，动物对化学物作用的反应受到季节的影响啮齿类动物昼夜性节律变化理化因素影响实验动物的理化因素包括：光照、噪声、粉尘、有害气体和杀虫剂、消毒剂等。

1.光照（1）影响视力:出现视网膜障碍。（2）影响生理及生殖机能:

光照控制：工作照度要求离地1米，照度150～300Lx。人工照明应采用12h：12h或10h：14h明暗交替照明方式。光照强度照度超过60lux就可造成白化动物视网膜损伤。强光可使雄性大鼠肾上腺的重量增加，给小鼠超过500lux的光照，会导致哺乳母鼠忽视其新生幼仔和它们的死亡。相反，一些草食动物，例如，山羊如果没有阳光的照射，将会发生VitaminD3的缺乏。黑暗时即使短暂的曝光也对动物产生显著的影响。2.噪音噪声控制:60分贝（dB）以下。音域，人1000~2000Hz,小鼠1000~5000Hz。噪声对实验动物的影响

1、影响神经及心血管等系统功能，

引起动物呼吸、心跳、血压、肾上腺皮质激素等生理指标变化，引起小鼠听源性痉挛。

2、影响消化及内分泌系统功能。

3、影响繁殖及幼小动物生存。噪音是实验动物发生应激反应的常见原因。引起动物紧张，导致不安和骚动。国家标准≤60dB超过100dB的噪声，能够引起某些品系的小鼠、大鼠和仓鼠发生抽搐；能够引起动物心跳、呼吸次数增加，引起大鼠血液甘油三酯水平升高和血压升高，而血糖降低；37“3R”优化：优化实验设计、规范条件、规范操作减少：利用已有数据、动物的重复使用、实验数据的共享、使用高质量的标准动物、合理设计实验、规范实验的管理替代：人群资料、低等动物代替高等动物、体外培养、理化技术应用、数学与计算机模型的应用三、动物实验与动物福利动物实验设计

四、

动物实验设计动物实验设计：是指研究者根据实验目的和要求，运用有关科学知识和原理，结合统计分析及伦理学的要求而制定的在动物身上进行试验的实施计划和方案，并用文字记录或流程图表述的实验方案和技术路线。动物实验设计具备的条件

（一）动物实验设计具备的条件1、相关学科的专业知识。

2、实验对象：实验动物的选择。

3、处理因素：实验因素、统计学分析、环境因素控制。

4、实验效应：预期结果。例如：研究某个终止早孕药物的作用:

实验对象：早孕大鼠

处理因素：终止妊娠药物的使用、统计学处理及实验条件的质量控制

实验效应：早孕终止及相关的科学分析。（二）动物实验设计基本原则对照原则：消除和减少随机化原则所不能控制的抽样误差及实验者误差。阳性对照、阴性对照、空白对照、自身对照、历史性对照随机原则：使样本具有极好的代表性

重复原则：显示随机变量的统计规律性

均衡原则：保证各组的非处理因素一致

盲法原则：避免用主观指标判断的偏倚

福利原则：3R原则，IACUC的批准

例：

对照性原则阴性对照组：空白组、正常组、假手术组阳性对照组：模型组：标准对照组：另：自体对照组（三）动物实验设计的内容1.动物实验设计前应考虑的问题

（1）动物福利和动物实验伦理问题（2）实验条件问题（3）经费预算问题实验动物使用和伦理审查申请表实验动物使用和伦理审查申请表实验动物使用和伦理审查申请表2.实验方案的制定1）实验动物种属、品种品系、性别、年龄（体重）的选择2）实验组数的确定3）动物实验分组设计的基本类型A.单组比较设计：B.完全随机化设计：C.随机区组设计：D.配对设计：4)每组样本量的确定实际使用的动物数量应比理论计算的样本量要适当增加。5)实验处理方法和指标的选定动物实验指标一般包括两部分：试验期间活体观察指标和实验结束处死解剖观察取材测试指标。6)实验周期的确定在实验设计中需参照文献报道或根据相关实验室的经验，或通过预试验摸索。例：心脉康降压实验的设计原方案：大鼠分为假手术组、模型组、贝那普利组、中药低剂量组、中药高剂量组，每组14只，雌雄各7只。用二肾二夹法建立高血压模型，假手术组不上银夹，其他操作同模型组。尾套法测量大鼠血压及心率，每次重复测量3次取平均值。术后第7周开始分别灌胃给予贝那普利、心脉康低剂量、心脉康高剂量。模型组和假手术组给予等量生理盐水。评价指标：1、左室重量指数2、心肌组织形态学观察(HE和VG染色)3、Elisa法测定大鼠血清MMP-1(大鼠基质金属蛋白酶1),TIMP-1(大鼠基质金属蛋白酶抑制因子1)4、RT-PCR法测定大鼠左室心肌组织MMP-1mRNA，TIMP-1mRNA的表达水平5、SP免疫组化测量心肌组织原癌基因C-myc和C-fos表达平均积分吸光度的阳性面积，并计算表达指数。新方案：40只SPF级SHR大鼠，6周龄，雌雄各半。适应性喂养1周后，于第2周每只SHR行实验前血压测定(3次／d×3d)，然后随机分成四组(n=14)将大鼠随机分为模型组、贝那普利组、中药高剂量组、中药高剂量+贝那普利组，每组10只，雌雄各5只，连续治疗12周。评价指标及预算：1、动物费：9800元SHR大鼠40只×200元/只=8000元，空运：1800元2、Elisa法测定大鼠血清MMP-1,TIMP-1水平武汉华美USCABIO，报价为3900，×2。3、测定血清Ш型胶原前体（PCШ）水平(Elisa法或放射免疫法）RatprocollagentypeШ(HPCШ)ELISAKit(96T)，约3600元。4、血清NO、NOS测定（硝酸还原酶法）约2500元。5、病理费用：6400元HE染色：40只×1张片×60元/张=2400元VG染色：40只×1张片×100元/张=4000元6、SP免疫组化测量心肌组织原癌基因C-myc和C-fos表达的平均积分吸光度的阳性面积，并计算表达指数。

SP免疫组化测量原癌基因C-myc

100ul

1500.00和C-fos100ul

1500.00免疫组化试剂盒

1盒600.00

实验费每张切片一个标本为20元，照相5元，分析结果15元，看片10元。不含一抗费用。

80样（两基因）×50元/样+1500元试剂盒+600元试剂盒=6100元，如加一抗预计7000元左右。

以上还未包括做实验的动物寄养费。3.药物剂量的设计和换算研究表明，药物的等效剂量并不是与动物的体重成正比，而是与单位体重体表面积成正比，因此实验动物的等效剂量往往是人的数倍。由于不同种属动物对同一种药物的敏感性存在差异，实际应用中可能出现剂量过高或过低的现象，需要进行调整。例：中药雄黄的人临床用量为0.1g，换算成小鼠用量计算：按人的0.1g/60kg=1.7mg/kg,查表人a行、小鼠b列的换算系数为12.33,小鼠的等效剂量是1.7mg/kg×12.33=21.0mg/kg五、实验动物选择的基本原则相似性重复性可靠性可控性经济性3R标准的实验动物标准、公认的模型解剖、组织结构、机能、代谢标准化的实验动物严格控制各项实验条件生物安全是重中之重实验过程可控量入为出Reduction

ReplacementRefine六、影响动物实验效果因素的控制自然因素（动物本身和环境）动物实验技术因素实验误差因素动物实验设施环境指标

（GB14925-2010静态）项目指标小鼠、大鼠豚鼠、地鼠犬、猴、猫、兔、小型猪鸡屏障环境隔离环境普通环境屏障环境隔离环境普通环境屏障环境隔离环境屏障环境温度/℃20~2618~2920~2616~2620~2616~26最大日温差/℃≤4相对湿度/%40~70最小换气次数/（次/h）≥15a208b15a208b15a20－动物笼具处气流速度/（m/s）≤0.20相通区域的最小静压差/Pa≥1050c－1050c－1050c50c空气洁净度/级75或7d－75或7d－75或7d5沉降菌最大平均浓度/（CFU/0.5h·Φ90mm平皿）≤3无检出－3无检出－3无检出无检出氨浓度/（mg/m3）≤14噪声/dB（A）≤60照度最低工作照度≥200动物照度15~20100~2005~10昼夜明暗交替时间/h12/12或10/14适当的实验环境精确的仪器设备可靠的实验系统可靠而完整的实验记录科学设计实验研究方案准确而可靠的研究结果合格的试验材料客观而完整的总结报告合理的设施正确的实验操作七、动物实验研究报告-指南标题尽可能对文章内容提供一个精确和简明的描述摘要对研究背景、目的、所用动物的种系、关键方法、主要结果和结论提供一个准确的摘要前言背景1）包括充分、科学的背景(既往工作的相关参考文献),以明确研究目的和内容,并解释实验方法和基本原理；2）解释所用动物种类和模型的选择依据,阐述科学目的、适用范围,该研究与人体生物学的关联程度目的清楚地描述研究的主要和次要目的，或者将被验证的具体研究假设动物实验研究报告

方法

伦理声明伦理审查权限的性质，相关证书，与研究相关的国家或机构的动物管理和使用指南研究设计：对于每个实验，给出简明扼要的研究设计细节：1）实验组和对照组的数量；2）旨在减少主观性偏倚影响而采取的任何步骤；分配实验动物(如随机化分组程序)，评估结果(如是否施盲并描述被施盲对象和时机)；3）实验单位：如以单个动物、群组或以一笼动物为单位等；4）用时线图或流程图来解释复杂的研究设计是如何实施的。动物实验研究报告

实验步骤：对于每个实验或每个实验组(包括对照组)，应提供所有实施过程中准确的详细资料。如：1）何法(药物配方和剂量，给药部位和途径，麻醉镇痛药物的应用和监测，手术步骤，动物处死方法)，提供所使用的任何专业设备的详细信息，包括供应商；2）何时(实验日期)；3）何处(饲养笼、实验室和水迷宫)；4）何因(特定麻醉药的选择缘由、给药途径和药物剂量)。实验动物1）提供研究动物的详细资料，包括种类、品系、雌雄、发育阶段(年龄均值或中位数)和体重(均值或中位数及其范围)；2）提供进