医学实验动物学

医学实验动物学

实验动物与其他动物区别一一基本概念的理解

什么叫实验动物？

所谓实验动物(LaboratoryAnimal)：是经人工饲育、对其携带的微生物实行控制、遗传背

景明确或者来源清楚的，用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。

《实验动物管理条例》&GB14925-2001

实验动物三大特点

遗传背景明确，来源清楚

即实验动物是经人工培育的遗传限定的动物，包括近交系、

封闭群、突变系、杂交群及遗传工程动物等。

对其携带的微生物、寄生虫进行人工控制

即实验动物是在人工控制其微生物、寄生虫等条件下繁育与生长

包括CV级、CL级、SPF级、GF级

用于科学实验

实验动物主要应用目的是为了科学实验，是人类的替身。

什么是实验用动物？

野生动物(WildAnimal):指直接从野外捕获的动物。这种动物未经人工培育，所携带的微

生物和寄生虫受控于其生活的环境及食物，其个体与群体间遗传基因杂合。对实验结果敏感

性、重复性差。

经济动物(EconomicalAnimal):以满足人类社会生活需要而产生的动物。这些动物在遗传

性状、微生物学等方面有一定的控制，但与实验动物相比相差悬殊。

观赏动物(ExhibitingAnimal):指供人类观赏和玩耍的宠物，如鱼类、鸟类、犬、猫等。

实验动物(LaboratoryAnimal):是指一切用于科学实验的动物。

什么是实验动物化？

野生动物或经济动物经过初期的表型分析和筛选，对具有科学实验价值的动物，经过严格的

驯养、微生物净化、遗传及饲养环境等因素的控制，按实验要求进行培育，使之达到实验动

物的标准。我们把这种将野生动物或家畜驯化(Domestication)、培育(breeding)成实验动

物的过程，叫做实验动物化(LaboratoryAnimalization)。

什么是实验动物学？

背景

这一名词最早出现于20世纪的50年代，现在已发展成为一门独立的、综合性的基础科学，

它是融合生物学、动物学、兽医学和医学等学科，并引用了其它自然科学的成就发展起来的。

它所涉及的领域较广，其中不仅要以生物学、医学、药学、兽医学、畜牧学等为对象，以遗

传学、育种学、病理学、生理学、营养学、微生物学等为基础，还要引用机械工程学、环境

卫生学、建筑学、低温生物学等科学，对实验动物和动物实验方法进行开发和研究。随着近

代生物医学研究的快速进展，更多的动物被用于各种实验观察和比较医学研究，对生命科学

的发展起到了巨大的推动作用。

定义:所谓实验动物学(LaboratoryAnimalSciences)是研究有关实验动物和动物实验的一门

科学

研究实验动物:是以实验动物本身为对象，研究实验动物的遗传育种、保种(培育新品种、

保持原有品系的遗传特性)、生物学特性(包括解剖、生理、生化、生殖及生态等特点)、繁

殖生产、饲养管理以及疾病的诊断、治疗和予防，以期达到如何提供标准的实验动物等

研究动物实验:是以标准化的实验动物为材料，采用各种方法在实验动物身上进行实验，研

究动物实验过程中实验动物的反应、表现及其发生发展规律等问题。

简言之，实验动物学是专门研究实验动物的生物学特性、饲养繁殖、遗传育种、质量控制、

疾病防治和开发应用的科学

实验动物学研究内容包括：

实验动物遗传育种学：根据遗传学的原理，研究动物的遗传特性，对实验动物进行人工定

向培育，净化或纯化，实现实验动物化。

实验动物微生物学与寄生虫学：对实验动物进行微生物及寄生虫等级分类，并进行质量监

控。

实验动物环境生态学：研究环境与实验动物之间的相互关系。对实验动物的饲养环境和设施

实行标准化。

实验动物饲养管理：研究实验动物在引种、育种、保种、繁育、扩群生产和实验期间饲育等

过程的科学管理。

实验动物营养学：饲料加工，保存。

实验动物医学：结合兽医学原理，对实验动物疾病进行研究。

比较医学：通过分析比较人类与实验动物之间基本生命现象的异同，开发建立各种人类疾病

像是的实验动物疾病模型，为研究人类疾病寻求解决办法。

实验动物方法学：设施、设备、技术、统计分析等等。

实验动物伦理与福利：3R原则。

遗传育种学研究

是利用遗传调控原理，研究和控制实验动物的遗传特性，不断开发和改良，培育新的实验动

物品种、品系，以及各种动物模型，使之达到实验动物化的目的。

实验动物遗传育种学的研究课题包括：

实验动物遗传的改良和遗传控制；

家畜和野生动物的实验动物化研究；

实验动物品种、品系的保存方法研究。

遗传改良：

近亲培育：通过近亲交配方式，将某些特殊性状（如产子数、哺育能力、性成熟等）固定下

来。

突变培育：通过回交一互交，或者近交，或者将突变基因导入近交系的方式将某些有用的突

变基因保持下来。

杂交：为了提高某些性状，如产子数、体重等，将两个近交系或近交系与运交群进行杂交。

实验动物医学研究

实验动物医学研究，包括研究实验动物各种疾病（传染性疾病、营养代谢性疾病、遗传性疾

病等）的：发病机理、发病症状、病理特征、诊断方法、疾病治疗、预防措施等。

比较医学研究

比较医学，指对不同物种的某种疾病发生、发展、转归进行比较、以求得该疾病的四维真实

图像，包括：比较解剖学、比较生理学、比较组织学、比较免疫学、比较流行病学、比较药

理学、比较病理学、比较毒理学、比较心理学、比较行为学等。

实验动物生态学研究

主要研究实验动物与所处的环境之间的相互关系。

包括：

研究外界气候因素（温度、湿度、气流、风速、换气等）对实验动物的影响

研究理化因素（包括粉尘、臭气、噪音、照明等）对实验动物的影响；

研究生物因素对实验动物的影响，包括：

同种动物因素，如社会地位、争斗、收容密度、性别、年龄等

异种生物因素，如微生物、人及其他动物。

研究营养因素（饲料、水等）对实验动物的影响；

研究居住因素（如设施、设备、笼具、垫料等）对实验动物的影响

实验动物技术研究

实验动物技术研究，包括动物实验技术、各种检测或测试方法、动物实验中的动物饲养管理

等。具体包括：实验动物的选择、动物实验技术、人类疾病动物模型、免疫缺陷动物、实验

动物胚胎工程、转基因动物

实验动物的重要性

食品、药品安全问题

食品安全问题：如瘦肉精：即盐酸克伦特罗，是一种肾上腺类神经兴奋剂，能够促进蛋白质

合成，加速脂肪的转化和分解，提高猪肉的瘦肉率。但它有很危险的副作用，轻则导致心律

不整，严重一点就会导致心脏病。

药品安全：2008年10月6H,云南省红河州6名患者使用了标示为黑龙江省完达山制药厂

生产的两批刺五加注射液后，出现严重不良反应，其中有3例死亡。10月7日，卫生部和

国家食品药品监督管理局联合发出紧急通知，暂停销售使用该厂生产的刺五加注射液。

实验动物是……人类的替难者；"活"的试剂；医学、生命科学研究的基础和重要支撑条件

生命科学方面

人类的健康和福利研究离不开实验动物。在对人的各种生理现象和病理机制及疾病的防治研

究中，实验动物是人的替难者。60%以上的生物医学研究需要实验动物作为研究材料。

脑研究、营养与健康研究、遗传与•健康研究、不良生活习惯（吸烟、酗酒等）、老年性疾病

的研究（早衰老、AD等）

制药工业和化学工业方面

一种药物从最初的实验室研究到最终的销售平均需要花费12年的时间。进行临床前试验的

5000种化合物中只有5种能进入到后续的临床试验，而仅其中的1种化合物可以得到最终

的上市批准（蚱000）。

药物的有效性和生物活性安全性试验

毒性试验（急性、亚急性、慢性）

三致试验（致畸、致癌、致突变）

药物的副作用和长期使用的不良反应

各种职业性中毒的防治方法

生物制品一疫苗：卡介苗（结核）、麻、腮、风三联苗、行灰糖丸（小儿麻痹症）、乙肝苗、

百（日咳）、白（喉）、破（伤风）三联苗、甲肝苗、乙脑苗、流感苗、狂犬苗......

实验动物是生物制品的原料，如地鼠、豚鼠的肾制备乙脑和狂犬疫苗，猴肾制备小儿麻痹症

疫苗，SPF鸡胚制备麻疹疫苗等。

轻工业产品，包括食品、食品添加剂、保健品、饮料、化学制品（如化妆品）、玩具等的有

害、有毒成分，必须用实验动物去测试。

农业上包括农药、化肥、重金属等在植物食品中的残留；激素、疫苗、抗生素等在动物食品

中的残留。

工业废水、农业废水对饮水的污染等。

国防建设和军事科学、生化武器、核武器、空间科学

国外实验动物的现状与发展趋势

国外实验动物学发展概况

1.世界各国加大对实验动物的投入

美国生物科学课题投资的40%涉及实验动物；60%的生物学科研课题需要实验动物。美国国

立卫生研究院（NIH）实验动物的支出每年超过4亿美元，占其研究经费总开支的第二位；

美国Jackson研究所于2001年投资1.2亿美金用于实验动物设施的改善；日本于2000年在

熊本大学投资40亿日元建立了实验动物资源中心。日本理化所每年用于实验动物的投入是

20多亿日元。

2.实验动物标准化、专业化与社会化程度高

美国等一些发达国家的啮齿类实验动物在七、八十年代以后基本普及SPF级（无特殊病原

体），部分实验已使用GN级（悉生动物）和GF级（无菌动物）。美国杰克逊（Jackson）实验室和

N1H的遗传资源部已成为实验动物的遗传资源中心，CharlesRiver公司目前已是世界上最大

的实验动物供应商，在世界各地有18个生产基地，年产实验动物600多万只。

3.国际认证

国际实验动物管理认可协会（AAALAC）的认可已成为当今世界实验动物质量认可的重要机

构。取得AAALAC的认可，无疑是取得■张国际"通行证"，目前全世界约有900多家取得认

证。

4.实验动物资源呈现多样化趋势

JAX保存的品系已达3000余种。其中自然突变动物、转基因动物因其针对性强，用量少，

实验结果准确性高等特点而被大量开发和广泛应用。野生动物资源开发利用倍受重视，是实

验动物天然的基因库。随着动物保护运动的兴起，高等动物的使用将日益受到限制，低等动

物将逐渐替代这些动物

5.培育新的小鼠模型和资源的安全保存成为发展重点

自1980年美国科学院院报（PNAS,USA）报导了Dr.Gozdon等人第一个生产转基因小鼠以

来，基因工程技术的应用如雨后春笋般发展起来，人们称之为是一场在实验动物上的"遗传

革命”。随着基因重组、导入（KI,knock-in）及剔除（KO,knock-out）等基因工程技术日臻

完善，外源基因（DNA）可以被随意转入、剔除某个基因或随意将某段基因插入到小鼠基因

组特定位置的已成为可能。通过基因操作生产的特殊小鼠已广泛应用于科研工作，由于研究

结果是可以重复的，也是非常准确的，越来越多的基因被重新排列或克隆，这些小鼠模型具

有巨大的科学价值和商业应用前景。到1997年，全世界就有近2500家实验室完成不同转基

因小鼠的研制、生产和使用。

实验动物法制化管理概括

美国，1866年制定了《禁止残酷对待动物法》；1966年经国会批准颁布了《实验动物福利

法》。以后又相继修改过四次（1970、1976、1985、1990）,其主要内容是：

不得虐待动物，保证实验动物的质量，对实验动物生长发育所需的各种条件必须保证，并对

实验动物疾病的处理、周围环境、工作人员的素质等都做了明确规定。达不到规定的要求者，

不准饲养动物，所做的实验不被承认。在法规颁布后，几乎全部实验动物生产公司、研究单

位、制药厂、大学的有关实验室都进行了改建、翻修，由农业部每两个月检查一次法规执行

情况，对不符合要求的单位，有权作出制裁。如对不符合要求者每天罚款1000美元，如限

期不改，即撤销研究经费或勒令停业。

英国，1822年出台了《禁止虐待家畜法案》；1835年颁布了《禁止残酷对待动物法》；1986

年出台了《科学试验动物法》；1999年制定了《饲养和买卖狗的法律》等。

法国，1850年通过了反对虐待动物的《格拉蒙法案》；2002年颁布了《动物实验伦理宪章》

澳大利亚，1990年颁布了《动物福利保护法》

欧盟，1986年制定了《保护实验用途和其他科学用途动物》的第8的09法令。

到目前为止，世界上共有100多个国家和地区出台了有关反虐待动物的法律或法规。

研究热点

基因治疗通过分子生物学技术如重组DNA技术等，合成正常序列基因，通过载体导入靶

器官，可纠正或治疗人类及动物的一些先天性代谢疾病、遗传病、肿瘤等。因此，相应疾病

的动物模型研发正蓬勃开展。

异种器官移植如小型猪、灵长类动物的器官移植到人类。

基因工程动物研究用于研究基因的表达调控、建立人类疾病的动物模型、生产生物活性物

质与药物（干扰素、白细胞介素、EPO、TPA、抗胰蛋白酶等）及药效评价等。

3RS研究其目的是在生命科学研究中，采用其他实验手段代替动物实验，通过改进和完善

实验程序，减少动物的使用，减轻或减少给动物造成的疼痛和不安。

国内实验动物的现状与存在的问题

我国实验动物科学的发展概况

朦胧阶段：（40-70年代）

起步于40年代

50-70年代，少数单位饲养，资源少，由于运动多、经济落后，各单位重视不够，管理也不

规范，整体水平较低。

起步阶段：（80年代）

1982年，第一届全国实验动物工作会议（云南）-我国实验动物的第一个春天；

1985年，第二届全国实验动物工作会议（北京）。制定了发展规划，批准建立四个省级实验

动物中心（北京、天津、上海、云南）。

1987年，成立中国实验动物学会。

1988年经国务院批准，国家科委颁发了《实验动物管理条例》，即2号令。

法制化和标准化建设阶段：（90年代）

1994年，国家标准颁布（2001年进行了修订）；

1996年，北京市立法；

1997年，建立国家啮齿类实验动物种子中心（北京、上海）；

1998年

颁发了《国家实验动物种子中心管理办法》和《种子中心引种、供种管理条例》；

制定颁布了《实验动物质量管理办法》及其配套法规；

建立全国实验动物质量监测体系；出台了《省级实验动物质量检测机构技术审察准则》和《省

级实验动物质量检测机构技术审察细则》；

设立了24个项目108个子项目的九五攻关课题；

快速发展阶段：（2000年一）

2001年，颁布《实验动物许可证管理办法》；

2002年，立项建立国家遗传工程小鼠资源库；

2003—2006年，立项建立国家实验小型猪、兔、禽、犬、猴种子中心或种源基地

2006年设立了十一五科技支撑重点项目，开展大规模的基因剔除小鼠的制作和胚胎库建设

工作；

2007年，颁布"关于在动物实验中善待实验动物的指导性意见"；

部分省市设立了实验动物科研专项。

我国主要实验动物设施的分布情况

主要的实验动物设施集中在我国东部的沿海城市：如上海、北京、广东、江苏、浙江、山东、

辽宁等地。中部地区主要集中在陕西、四川、湖北、云南

实验动物的发展与当地的经济、文化、教育，尤其是生命科学和生物医药的发展水平有关。

我国的实验动物管理体系

中央政府的管理部门：中华人民共和国科学技术部

地方政府管理部门：科学技术委员会或科学技术厅

各生产和使用单位：实验动物管理与使用委员会（IACUC）

实验动物标准化建设

内容：实验动物的微生物及寄生虫学质量控制、遗传学质量、环境和营养学控制

实施：实验动物管理法规的建立完善、实验动物质量标准和管理规范的建立、合格证或许可

证制度的实施。

我国部分省市实验动物许可证情况

省市生产使用省南生产使用

北京市31123云南省1221

上海附25103河北省745

江苏省34142重庆市922

浙江省2384福建省733

山东省1842广西2

广东省1872江西省3

湖南823甘南省24

湖北840新福26

实验动物设施和质量方面

设施建设“九五"末期，全国实验动物清洁级及SPF级设施分别占33%及15%以匕至U2002

年底已分别达到了45%和25%以匕特别是发达地区，如上海、北京等地已基本普及清洁

级以上大鼠和小鼠的饲养与使用。

动物质量2001年新版的"实验动物国家标准”取消了普通级实验大小鼠，2002年《实验动

物许可证管理办法（试行）》在全国范围内开始实施，促进了高品质实验动物的使用和屏障

设施的建设，确保了科学研究结果的准确性和可靠性，保证了从业人员的身体健康和安全。

上海、北京、广东等地已基本普及清洁级以上大鼠、小鼠，全国清洁级动物（大鼠、小鼠）

的普及率约在60%以上。

实验动物规模化、产业化概况

年实验动物生产量：1300万只，使用量约1000—1100万只，仅次于美国。其中小鼠占55%

左右，大鼠占30%左右，其他动物占15%左右。

实验动物品种与品系：主要品种为小鼠、大鼠、兔、地鼠、豚鼠、狗、舜猴、食蟹猴、小型

猪、沙鼠、非洲爪蟾、红尾箭鱼、斑马鱼、线虫、果蝇等。总品系数约为500个。

主要规模化生产单位

上海斯莱克（中科院实验动物中心）：130-150万只/年，主要品种：SPF级兔、豚鼠、地鼠、

大鼠和小鼠。

军科院实验动物中心：40—50万只/年，生产品种包括SPF级大鼠、小鼠和普通级狗、猴、

豚鼠、兔等。

上海BK公司：30—40万只/年，包括SPF级和清洁级大鼠、小鼠。新建的平台，设计生产

量可达到80-100万只/年。

北京维通利华（包括北医大）：主要以SPF鸡胚生产为主，实验动物的年生产量40-50万只，

主要生产清洁级大鼠、小鼠；

广东省医学实验动物中心：15万只/年，主要品种：SPF级兔、豚鼠、地鼠、大鼠和小鼠。

实验动物的教育和培训：

建立实验动物情报咨询、图书出版与信息网络系统。

加强实验动物的科学教育与专业训练工作。

现有实验动物从业人员的继续教育和培训。

上岗证制度。

存在的问题

地域发展不平衡，部门或系统之间的差距明显沿海城市快于中西部地区，经济发达城市高

于不发达地区；长三角地区由于其独特的地理位置和强大的经济支撑，已成为国内实验动物

发展最快的地区；从行业来看，卫生、教育、科技、制药系统实验动物的使用量占全国的

70%以上，实验设施的整体水平也高于其他行业：

实验动物新资源的匮乏全球共有近万个实验动物品系，中国只占其中的5%。尤其是近几

年，如SARS和禽流感等重大传染病的暴发和国民生活水平的提高，已凸现出相关人类疾病

动物模型资源的严重假乏

人员整体水平和再教育程度不一发达城市高于中西部地区，沿海城市，尤其是上海已基本

形成从业人员再教育体系（专业培训、管理培训、技术工人培训、上岗证书培训等），实验

动物从业人员的整体素质有了较大的提高。但高级专业实验动物管理人员和有特殊专长的动

物实验人员奇缺

国家的相关法规和标准尚不完善如知识产权的保护、资源的国际、国内间的共享利用尚没

有制定相关的法规，实验动物的标准有些尚难在实际中真正得到应用，一些标准（垫料•、运

输、饮水、笼器具等）尚未制定；

各级管理部门或主管单位对实验动物的重视程度不-高等院校、科研单位、大型医药企业、

独资或外资企业、卫生系统相对较好：

实验动物生产的市场化和动物实验设施的社会化服务程度仍较低国内目前除少部分市场

化运作的生产单位外，大部分单位还是自繁自用、小而全的小作坊模式，重复建设、资源浪

费现象严重。

措施和发展重点

实验动物新资源的开发与利用

家畜（禽）、水生和野生动物的实验动物化研究。

模式动物和动物替代研究

基因工程动物的开发

人类疾病动物模型的研发

血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病、免疫缺陷疾病、肿瘤、营养性疾病、人兽共患疾病等

动物模型的研发

疾病动物模型的鉴定标准和评价体系

重大疾病的数字化动物模型库，并开展比较医学研究

实验动物支撑条件的建设

实验动物遗传、微生物检测方法的国际标准化，以及快速准确检测试剂盒及检测技术研究和

商业化供应

饲料和垫料的生产、供应及其质量监控技术

笼、器具和专用动物实验设备的研制生产

实验动物从业人员队伍的建设

实验动物从业人员分类、分级考核

高级管理人员的培训

动物实验的发展趋势

动物伦理和动物保护观念将进一步提升

1865年出版的《实验医学研究导论》中指出："人类是否有权力对动物进行实验和活体解剖

呢？我认为人类完全且绝对拥有这一权力。"这一人本主义的时代已经一去不复返了。法国

于2002年颁布的《动物实验伦理宪章》规定：动物是具备敏感性和情感认知能力的生命，

实验人员有义务保证其健康和安全不会受到无意义的损害。

继续寻求抵制者与力挺者之间的平衡点

即更好地遵循"3Rs"原则。首选是用非生命测试方法替代动物实验；其次是在无法找到替代

方法时，必须至少做到在保证统计数据最低标准，以使实验结果能说明问题的前提下，尽量

减少参与实验的动物数量；第三就是通过麻醉剂和镇痛剂减少实验对动物造成的痛苦，或在

疾病发展到一定程度之后停止实验。

研究和实施动物实验新的替代方法

细胞活体外试验：部分药理学研究已能够完全采用活体外方法进行，如药物固着于某种细胞

蛋白质的能力；又如对药物在体内转变后的产物（代谢物）进行鉴别；再如LD50的毒性测

试由细胞测试方法（CI50：抑制半数细胞生长的药剂浓度）代替；而新发展起来的毒物基因

组学则旨在通过细胞内受化学物质损害的基因进行鉴定来推出可能存在的毒性等。但细胞测

试无法再现由多种细胞构成的生命体的复杂性。如药物在整个生命体内扩散的方式是无法通

过简单的细胞培养来获得准确的结果的。

重组器官活体外试验：由欧莱雅公司推出的胶原材料重组人体皮肤试验模型，能够取代以兔

为对象的皮肤试验。

计算机模拟测试方法：数字模拟和统计分析能够在相似药物的数据和活体内、活体外测试数

据的基础上对•药物特性进行预测，随后通过动物实验来验证。

物理-化学测试方法：利用度量工具和非生物物质，如Eytex（豆类制成）半透明胶体，在遇

到刺激性物质后会变成透明，再利用分光光度计对透明度进行衡量，能得知刺激物质的毒性

程度。

动物实验的审核将越来越严格：

欧盟有关动物实验的法规是1986年颁布的《有关保护实验用途和其他科学研究用动物》的

第8的09号法令。该法令旨在尽可能减少实验用动物的数量，并尽可能避免其所遭受的痛

苦。法令第七条规定：只有在必须而且没有任何开行的替代方法的情况下，才能进行动物实

验。且动物实验必须符合三项条件：

实验用动物必须通过合法饲养获得（第15条），且不得属于受保护动物的种类（第4幼；

动物实验必须由经许可的专业人员进行（第7条）（在法国，动物实验的许可证由农业部授

予科学研究的直接负责人）；

实验必须保证动物恰当的生存条件，尽可能减少实验动物的数量，以及动物所遭受的伤害（第

19条）

该法案于2006年进行公众意见调查，修订后已重新颁布。

实验动物方面的书籍

《实验动物教程》-上海科学即使出版社

《实验动物管理与使用手册》-中国农业大学出版社

《实验动物学》-人民卫生出版社

《实验动物饲养管理和使用手册》-上海科学技术出版社

GuideforCareandUseofLaboratoryAnimals（eighthedition）-theNationalAcademiesPress

RecognitionandAlleviationofDistressinLaboratoryAnimals-theNationalAcademiesPress

实验动物遗传质量控制

实验动物遗传控制基本概念：

1、实验动物的遗传背景是影响实验动物实验结果发生变异的主要因素

2、同基因型动物：品系内所有个体的遗传背景相同或相近。

不同基因型动物：品系内所有个体的遗传背景具有较大的差异。

3、实验动物遗传学质量控制是实验动物标准化的主要内容之一。从遗传学角度讲，实验动

物是具有明确遗传背景并受严格遗传控制的遗传限定动物。根据其遗传特点不同，实验动物

分为近交系、封闭群(远交群)和杂交一代动物。

4、在动物分类学中，"种"(spcies)是动物分类的基本单位。而实验动物学品种(stock)、品系

(strain)的概念超出了一般动物学分类的概念，把同一种动物中具有不同遗传特性的动物分成

不同的品种、品系，它们各自有其品种品系的特征。品种、品系才是实验动物分类的基本单

位。

电传限定的动，

表2-1相同基因型与不同茁因型动物特性的比较

相同丛因刖不同基因型

特性.

近交系杂交Fi代动物封用昨非遗传限定动物

同基因性高高不高低

纯合性高低低(可变性)低

氏期遗传自定性高高低低

可检定的客观指标高商中等低

表型一致性高较高中等低

独特性高较高中等低

生活力.低中等/

国际分布偎广很广极有限

背嬉资料多中等中新少

5、实验动物品种品系应具备的四个基本条件：

A:相似的外貌特征；

B：独特的生物学特性；

C：稳定的遗传性能；

D：具有共同的遗传来源和一定的遗传结构

交配制度和交配型

交配制度是动物不同代之间以某种特定的交配方式相互发生联系，其预期的基因传递结果是

通过遗传学和概率的知识来分析表达。

交配型是不同基因型之间通过动物交配实现交流的方式。分为：近交(Incross)、杂交(Cross)、

互交(Intercross)和回交(Backcross)

纯合子交配(Incrosses)：为亲代相同的显性纯合子交配，如A/AxA/A和a/axa/a。

杂交(Crosses):为亲代不相同的纯合子交配，如A/Axa/a和a/axA/A

建(backcross)：为亲代显性纯合子与杂合子交配。如A/Axa/A；a/AxA/A；a/Axa/a和a/axa/A

自交或称互交(Intercrosses)：亲代为两个杂合子交配：如a/Axa/A

1.纯合子：同源染色体的相对位点上具有两个相同的基因称为纯合子(Homozygote),如

AA(显性纯合子),aa(隐性纯合子)。

2.杂合子：两个基因不相同时，即由一个显性基因和一隐性基因结合而成的杂

合子交(Heterozygote),如Aa。

(1)纯合子交配(Incrosses)：为亲代相同的显性纯合子交配，如A/AxA/A和a/axa/a。

亲代：&AAX早AA

子代：基因型AA,表现型A。

(2)杂交(Crosses):为亲代不相同的纯合子交配，如A/Axa/a和a/axA/A。

亲代：6AAX¥aa子代：

基因型Aa,表现型A。

(3)何I交(Backcrosses)：为亲代显性纯合子与杂合子交配。如A/Axa/A；a/AxA/A；a/Axa/a

和a/axa/A

亲代：6Aax辛AA子代：

基因型：1AA,lAa表现型：A

(4)自交或称互交(Intercrosses)：亲代为两个杂合子交配：如a/AXa/A。

亲代：&AaX早Aa子代：

基因型：1/4AA,2/4Aa,l/4aa。表现型：3/4A,l/4ao

TableII

MatingTypesattherLocus

MatingtypeAutosomalXlinkedMatingsof

Likehomozygotes

Unlikehomozygotes

Homozygoteandheterozygotc

Heterozygotes

近交系Inbredstrain

概念：近交系动物也叫纯系动物，是相同基因类型动物中最主要的一种。它是经连续20代

以上的全同胞兄妹或亲子交配培育而成，且品系内所有个体都可追溯到起源于20代或以后

的一对共同祖先的遗传群体。

从遗传上来说，近交系的培育是从群体多态杂合的遗传组成中，选择保留一小部分，淘汰其

它大部分的一个过程。经过20代近交后，近交系的个体有98.6%的遗传位点是纯合的，因

此个体间的遗传差异很小。然而，不同近交系之间由于近交而固定的基因不同，遗传差异很

大。

通常禽类和兔类等实验动物的血缘系数达到80%以上时(相当于亲兄妹交配4代),即可称为

近交系个h寸J心幸叫己白勺近女奉娄攵

世代户%IL上代F%

125119C).8

237.51292.5

3501394

459.41495.1

567.21596.1

673.41696.8

778.51797.4

882.61897.9

985.91998.3

1O6206

近交系数(CoefficientofInbreeding,F):即动物个体的基因组成中，纯合子基因的出现率。又

可称为后代个体基因位点固定同一祖先基因的比率。

血缘系数(CoefficientofRelationship,R)：是两个个体间的遗传学相似性。

优点：纯合性；同源性；均一•性；长期的遗传稳定性；可分辩性；个体性；分布的广泛性;

背景资料和数据较为完整

缺点：近交系的主要缺点在于近交形成的近交衰退现象，表现在其生活力和生育力降低，对

外界环境的变化较为敏感，抗病和适应环境等能力减退。这就增加了近交系动物饲养繁殖的

难度。

一般以大写英文字母命名，亦可以用大写英文字母加阿拉伯数字命名，符号应尽量简短。

如A系，TA1系等。

近交系动物的特性

1、基因纯合性

在一个近交系内所有动物的所有基因位点都是纯合子、个体之间、祖代个体与后代个体之间

都是纯合子。这样的个体与品系内任何一个动物交配所产生的后代，也应是纯合子。因此，

同一近交系动物的基因是一致的，没有暗藏的隐性基因。

2、同基因性

同一个近交品系中所有个体在遗传上是同源的，个体间极为相似，具有基本相同的遗传组成

和遗传特点，也就是基因型相同。因此，同品系个体间可进行组织或肿瘤移植，也可用一只

动物检测该品系的基因型。

3、表现型的均一性

同一近交系动物，在相同环境因素的作用下，由于同基因性，其表现型是均一的，如血型、

组织型、体重、毛色、可遗传疾病的发病率、对药物的反应、甚至行为的类型等。因此，使

用较少量的近交系动物可达到生物统计需要的精密度。

4、长期的遗传稳定性

近交系动物的基因高度纯合，坚持近亲交配则增加其在特定部位纯合子，减少了遗传变异，

使动物的基因型可长期处于稳定状态，导致近交系动物长期遗传稳定性。近交系动物的遗传

变异仅发生在少量残留杂合基因，或基因的突变，而这种机率非常低。

5、个体性

每个品系在遗传上都是独特的，有些品系可能发生一些疾病，成为研究人类疾病理想的模型。

品系间的差别显示在量上，而不是在质上，在研究上非常有用：可在众多的近交系中，筛选

出对某些因子敏感，和不敏感的品系，以达到不同的研究目的。

6、分布广泛性

近交系动物个体具备品系的全能性，任何个体均可携带该品系全部基因库，引种仅需1-2对

动物。不少近交系动物已分布在世界各地，意味着：不同地区，不同国家的科学家有可能重

复或验证已取得的理论和数据。

7、背景资料和数据完整性

近交系动物在培育和保种过程中都有详细记录，一些常用品系具有相当数量的背景资料；有

大量文献记载了各种品系的生物学特性。这些有关品系的特征、寿命和自发性疾病等资料，

对今后的研究工作的设计和动物实验结果的解释提供便利条件。

8、可分辨性

每个近交系都有自己独特的生化标志基因。研究者在掌握了遗传质量监测方法后，通过建立

品系的遗传概貌，和定期的遗传检测，可以分辨混杂在一起的两个，或两以上外貌近似的品

系动物。

近亲交配的意义

近亲交配是实验动物获得遗传均一性的典型方法。

使用较少的近交系动物，即可达到统计学要求的精密度。

同一近交系的全部动物，在遗传上相同，减少了表现型的变异。

在个体之间能互相接受皮肤和肿瘤移植。

近亲交配20代后，同品系的全部个体基因位点纯合性可达到98.6%,在这种纯合性的种群

内，不携带不表现的隐性基因。

近交系的变化只能是发生突变的结果，而基因突变发生率是很低的。因此，近交系的遗传质

量可看作是长期稳定的

近亲交配的弊端

固定基因时，有害的隐性基因也会纯合，出现不利的性状而造成育种失败；

近交还可能导致多基因之间丧失平衡，从而使高度纯化的动物对不良环境的调节适应能力降

低；

近交使动物失去为保持足够生物适合度所必需的最低水平的基因杂合性，从而影响动物生长

率，寿命，对疾病的感受性，生活力，体力及繁殖能力。

近交系的应用

鉴于近交系动物具备上述特性，其应用首推遗传学研究，可消除杂合遗传背景的影响，以较

少的动物取得较一致的动物实验结果。

其次，近交系动物在肿瘤研究工作中应用最广泛，被培养的品系也最多；对肿瘤的病因学、

发病学、实验治疗和新抗癌药物的研究等都作出重大贡献

在某些涉及组织细胞或肿瘤移植的实验中，个体间组织相容性一致与否，是实验成败的关键。

因此，近交系动物成为不可缺少的实验动物。

随着生物医学科学研究的发展，已培育成功各种人类疾病的动物模型，如：高血压大鼠、癫

痫大鼠糖尿病小鼠、白血病小鼠，白内障小鼠、先天性肌萎缩小鼠、免疫缺陷型小鼠等等。

这些近交系动物家系清楚，取材方便，是进行基因连锁分析，比较理想的实验材料。

封闭群可分为起源了近交系，但并不进行全同胞交配的维持群；

起源于非近交系，亦不进行全同胞交配的维持群两类。

群体世代间近交系数上升率必须低于1%。这类动物和近交系不同，在动物群体内的个体之

间，具有某种程度的遗传学差异。例如ddN小鼠，Wistar大鼠、我国各研究单位长期自行

繁殖的KM小鼠、青紫兰兔、新西兰白兔、大耳白兔等均属此类。

封闭群动物的命名

封闭群由2-4个大写英文字母命名，

种群名称前标明保持者的英文缩写名称，第一个字母须大写，后面的字母小写，一般不超过

4个字母。

保持者与种群名称之间用冒号分开。

如：N：NIH表示美国国立卫生研究院（N）保持的NIH封闭群小鼠。

Ssmu:KM表示上海第二医科大学保持的KM封闭群小鼠。

封闭群动物的遗传学特性

1、基因库大，杂合率高

封闭群是一种长期与外界隔离，雌雄个体间能够随即交配的动物群，其遗传组成比较接近自

然状态下的动物群体结构，具有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成。其基因的杂合率较

高，个体间的基因型不一致，因此，群体基因库较近交系大。

2、群体基因频率基本保持稳定

封闭群动物不从其外部引入新基因，又坚持随机交配从而使群体在一定范围内保持相对稳定

的遗传特征。群体基因频率可达到哈迪―温伯格平衡，

哈迪―温伯格平衡

1908年提出，数学家哈迪(G.H.Hardv)和医生温伯格(W.Weinberg)分别提出关于基因频率

稳定性的见解。在一方赢生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因

的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的：种群大；种群中个体

间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择。

3、封闭群内的个体差异主要取决于其祖代起源

若封闭群祖代起源于同一个近交系动物，其遗传差异较小。而起源于非近交系的一般封闭群

动物，其个体差异较大，且可携带隐性的有害基因，或致死基因，易于诱发突变。

鉴于封闭群动物具备上述特性，在遗传学研究中，常作为选择实验的基础群体，供作某性状

遗传力的研究。

重组近交系和重组同类系

回交：--种实验动物与另一-种不同遗传特性的近交系交配获得Nl,N1带有1/2近交系的基

因组成；N1再与该近交系交配得到N2,N2带有利近交系的基因组成。

如果就这样与近交系进行n次回交，按1-(0)"的概率替换近交系的基因；经7-8次回交，

将能得到大体上同近交系具有相同基因组成的新品系。

杂交

就是将不同的群体或品系动物进行交配。

假设近交系A的基因型为Al/Al,Bl/Bl,C1/C1......;近交系B的基因型为A"A2,ByB2,

C?/C2......o两种品系内的血缘系数R=l;而两种品系无共同的祖先R=0。

把这两种品系进行杂交，产生F1的基因型是均一的A1/A2,B1/B2,C1/C2......；个体各基因

位点均是杂合型，又保持了个体遗传均一性，即F1的各个体间血缘系数R=l；还可能出现

新的遗传特性。

如近交系NZB和NZW的F1中发现了自身免疫性疾病鼠。

重组近交系：重组近交系由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。

重组同类系：由两个近交系杂交后，子代与两个亲代中的一个近交系进行数次回交(通常

回交2次)，再经无特殊基因选择的近亲交配而育成的近交系。

重组近交系命名：

由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X命名。由相同双亲交配育成的一组近交

系用阿拉伯数字予以区分。

如：由BALB/c与C57BL行杂交育成的一组近交系分别命名为CXB1、CXB2........。

重组同类系命名：

由两个亲代近交系的缩写名称中间加小写英文字母C命名，其中用作回交的亲代近交系（称

受体近交系）在前，供体近交系在后。由相同双亲育成的一组同类系用阿拉伯数字予以区分。

如：由BALB/C为受体近交系，以STS为供体近交系（S）,经2代回交育成的一组重组同类

系分别命名为CcSl、CcS2......o

应用：

重组近交系是实验动物近十年来遗传学的最重要发展成果之一。

以两个无关的近交系进行杂交，产生F1后，再兄妹交配连续20代以上育成一组近交系。该

组近交系既有其双亲品系的特性，又有重组后每个重组近交系的特性。

重组近交系已广泛应用于新的多态性基因位点和新的组织相容性位点的鉴定、多态性位点的

多效性及其连锁性的研究；

还用于动物寿命、自发性和诱发性疾病的研究；

以及生理学、药理学、形态学和行为学等方面的研究

实验动物遗传学质量控制

随着生物医学科研的发展及其需要，目前世界上已培育成功数百种近交品系和封闭群动物,

加上不同的亚系和新建的突变群，其种（品系）数量愈千。

在各科研或教学单位的实验动物饲育繁殖部门，一般都保持几个或几十近交系。而在多个品

系动物生产繁殖过程中，无法确保绝对不发生计划外杂交

国际实段动物理事会

提出了卖除动物质量检删

必须符合“4E点时”o

目常常用的检测方法

生化标皮肤下颌舟毛色基

志基因移植形定学因交配«

位点检分析测试等

测

遗传概貌的确定

近交系遗传概貌是指一套生化标志基因位点，根据这些位点可确切无误地判定品系，并将其同

其它近交品系，甚至可能只有1-2个位点不同的亚系区分开来。

从理论上讲，遗传概貌应至少由每条染色体的3个位点组成：每条染色体着丝点相应的近端

和远端各1个位点和中部1个位点。

一旦确定了遗传概貌后，检测特定的染色体就能够完成近交系遗传质量的判定。

封闭群动物遗传概貌内容

繁殖数据整体分析

胎间隔整体脂肪含量

成活新生数整体干物质含量

离乳仔数血液学数据

幼仔体重（2周龄）血红细胞计数

淘汰种鼠特点血白细胞计数

形态测定数据血红蛋白含量

体长血细胞比容

体重平均细胞容积

11个下颌骨测量数据

尺骨长

遗传质量检测方案的设计

在确定了近交系动物的遗传概貌后，为了保证遗传质量检测的可靠和完善，又实现“4E原

则”，没有必要（也不可能）不停息的对遗传概貌中的所有位点进行检测。

执行了检测方案，就能及时发现近交系动物计划外的杂交。

方案必须规定检测足够数量的染色体，以利确定被测品系具有相同的基因型。

方案必须以对尽可能少的动物的检测结果，实行全同胞质量监测。

在实验动物国家标准《哺乳类实验动物的遗传质量控制》（GB14923-2001）中规定：

对基础群，凡在子代留有种鼠的亲本动物都应进行检测；对生产群动物每年至少进行一次遗

传质量检测，每次应采样＞6只•

生化标志位点测试

当前生物化学进展，己能灵敏地测定蛋白质化学结构的微小差异,这些差异由遗传基因决定,

是个体及品系固有的特性，可用作鉴定品系和个体的判定。

使用电泳技术显示蛋白质不同性状，便能建立每一近交系独特的基因概貌。

经研究，目前实验小鼠至少有64种生化标记（同功酶或蛋白质）位点：在大鼠近交系中,

生化标记位点仅有少量的报道。

生化标志基因位点测试法是•种得到广泛应用的灵敏的遗传质量检测方法，它能证实近交系

和确定亚系间的遗传关系，具有较高的应用价值。

该方法必须严格选择每一种显示同功酶的缓冲液，电泳的温度、时间、电压和电流的最佳值。

使用这种方法需要一定的技术和设备。

皮肤移植

实验证明动物具有接受或排斥所植皮肤的能力。每个近交系的全部个体在遗传上高度纯合，

所以，同品系的个体间能互相接受皮肤移植；而不同品系的个体间植皮就会互相排斥。

皮肤移植也是的常用的遗传质量检测方法，在国家推荐标准（GB/T14927.2-2001）《实验动

物近交系小鼠'大鼠皮肤移植法》中，对该方法的基本操作步骤有详细的介绍和规定。

小鼠和大鼠的检测中普遍采用的是快速、有效的尾部皮肤移植法。

植皮后至少观察100天，只有在100天以上植皮双方均不发生排斥，才能证实待测小鼠或大

鼠的遗传纯合性。

在对已知品系检测时，若急性排斥占手术例数30%,须重新考虑采样，以确认是技术性还是

其他原因造成的结果。

实验动物皮肤移植规律

供体受体移植结果

近交系同品系同性别接受

近交系不同品系排斥

近交系本品系同其他品系杂交F1接受

近交系辛同品系4接受

近交系8同品系辛排斥

杂交无F1亲代品系排斥

杂交F1杂交F2接受

杂交F2杂交F1排斥（少数接受）

皮肤移植法优点：易掌握、高度灵敏、经济、不需昂贵设备、对植皮接果的排斥或接受容易

判断。

皮肤移植法不足：该方法费时.：为检测非H-2组织相容性基因的差异，需观察100天后才

能作出判断；饲养植皮动物需一定饲养空间；会出现一些系技术或其他非免疫因素植皮实验

失败。该方法不是鉴别新品系的理想方法。

下颌骨形态学分析

下颌骨形态是高度遗传的性状，由多态性位点确定。下颌骨的形态和大小在小鼠的近交系间

存在明显差异，所以，下颌骨分析是一种合理的方法

该方法是--种灵敏和有效的鉴别和检测亚系变异（源于遗传混杂和突变）的技术。

正常环境因素及饲养管理对下颌骨形态几乎没有什么影响，

50日龄后下颌骨基本上不再生长，其形态也不再发生变化

检测前，制作测量用的标准直角坐标底板，

在近交系核心群中随机取60日龄以上的成年雄鼠，每次取样10只为1组，制备下颌骨标本

后，在显微镜下，放大10倍测量在直角坐标底板上下颌骨11个形态特征参考点的距离

将所测量值的平均数作统计分析，利用判别函数确定下颌骨形态。如果测量值集中，则表明

在被测小鼠间无显著的遗传差异。

下颌骨形态分析是一种灵敏、经济、简便、可同时检验大量的遗传位点的遗传监测方法。

若配以扫描机将下颌骨形态扫入电脑，经电脑测量其形态特征参考点的距离，井由电脑完成

统计分析，既可减少人为误差，还可加快统计分析的速度。

小鼠的毛色等位基因A、B、C、D、分别位于第2、4、7、9、条染色体上。A、B、C、D基

因对其相应的a、b、c、d等位基因是显性；

而C基因又是其它色素基因的上位基因，当cc隐性基因存在时，细胞内缺乏酪氨酸酶而不

能合成色素，因此不论其它控制色素生成的基因是什么，小鼠均表现为白化。

所以根据遗传学原理，使复隐性等位基因的小鼠与待测小鼠交配，能从其F1仔鼠的毛色推测

被检小鼠的基因型

毛色基因交配测试

“A-B-C—D-"为野生色

“A—bbC—D-"为桂皮色

“aaB-C-D-”为黑色

waabbC-D一”为棕色;

“一一cc，为白化

⑴已知复隐性等位基因型小鼠的选择可选用纯系DBA〃小鼠，它的基因型是“aabbCCdd”。

(2)待测鼠可以是白化小鼠，亦可是其他颜色的小鼠。但一般都选用近交系作为待测鼠，

以达到了解近交系毛色基因纯合程度或新培育品系的基因型之目的。当然还可用非近交系作

为对照组，以观察其毛色基因分离情况。

(3)交配方式选用70日龄左右的已知复隐性基因的雄性小鼠和同样条件的待测雌性小鼠，

按1：1或1：2,自行交配，观察并记录交配、生产等时间和各数据，以便于结果分析。

1、F1代为同一毛色时待测小鼠基因的判断

因为F1代只有一种毛色，所以，也只能有一个基因型，这样首先可以肯定待测鼠的基因

为纯合，然后推导待测鼠基因型。例如用DBA/2测BALB/C毛色基因型。DBA〃xBALB/C的F1

代为桂皮色，基因型为AabbCcDd；与已知DBA/2(银灰)的aabbCCdd基因型配对比较，可知

F1中A,b,c,D四个等位基因来自BALB/C,又因为Fl只有一种桂皮色，故可以推断该待

测BALB/C的毛色基因为纯合，基因型为AAbbccDDo

2、Fl代为不同毛色时待测小鼠的基因型判断

F1代毛色不同则说明待测鼠的基因型不纯，故不是纯系动物。那么它的基因型怎样确定

呢？方法是把所有F1代的毛色基因型与己知基因型对比，找出与已知基因型不同的基因，

然后把它们按序排列即为待测鼠的基因型。

通常将60-70日龄待测小鼠雌鼠与已知毛色基因结构的DBA/2(aabbCC)雄鼠交配，根据杂

交F1的毛色确定待测小鼠主要毛色基因型，鉴定是否纯合。

实验动物微生物质量与动物实验

实验动物传染病流行的基本环节

实验动物微生物学和寄生虫学分类

合格动物群中常见微生物和寄生虫污染及控制

实验动物微生物学和寄生虫学质量检测

一、实验动物传染病流行的基本环节

袤运〉.........A传播途彳仝

易感动物

传染源

(1)人源性

(2)动物源性

引起传染的条件

(1)要有病原性和一定的毒力

(2)侵入体内的病原体要达到一定的数量

(3)病原体要有适当的侵入门户

传播途径

切断传播途径是控制传染病的主要措施。

(1)、直接传染：健康动物与患病动物(包括携带病原体动物)直接接触而感染。如狂犬病

病毒、猴B病毒、艾滋病病毒等。

①水平传播：实验动物群体中互相的传播。传播途径包括消化道、呼吸道或皮肤粘膜创伤等。

如沙门氏菌常经消化道感染；仙台病毒常经呼吸道；布氏杆菌病常由配种直接感染等。

②垂直传播：由母体通过胎盘将病原体传给胎儿，例如支原体、细小病毒等。

间接传播

（-）非生物性传播：a、经空气飞沫、尘埃传播：b、以饲料、垫料传播；c、经饮水和饮

水用具传播；d、经笼器具传播。

（二）生物性传播：

a、节肢动物：苍蝇、蚊子、蜂螂、蚤、虱、婢、蛾等。

b、野生动物：野生啮齿类动物，常携带各种病原体，例如携带流行性出血热病毒的野鼠的

尿污染实验动物的垫料、饲料。

c、实验动物：从外部新购入的实验动物，未经严格检疫和隔离。

d、饲养、实验人员不注意卫生防疫传染病原体；有些人兽共患病，也可经人传播给实验动

物，例如结核、布氏杆菌病等。

易感动物

1）种类（品种）

2）年龄

3）营养状况

4）机体的抵抗力

5）机体防御器官状况

传染源、传播途径和易感动物是传染病传播的三个基本环节，缺少任何一个环节，新的传染

病就不可能发生，也不可能造成传染病在实验动物中的流行。而当传染病流行已经形成时，

切断任何一个环节，流行即告终止。

|传染源|1t・|传播途径

易感动物

在医学和兽医学研究领域，疫苗接种和药物治疗是预防传染病的有效手段。但是实验动物

一般不采取疫苗接种和药物治疗，主要由于实验动物的特殊性：

1、应用疫苗或治疗制剂可能干扰实验结果。

2、经过治疗或免疫的动物，外表健康，但可能是带菌或带毒者，可能成为潜在的传染源。

3、对于小型实验动物，治疗措施可能在经济上

实验动物卫生防疫主要包括以下几个方面的内容：

1、平时的预防措施

2、发生疫病时的扑灭措施

3、消毒措施

4、隔离措施

物理性消毒

（1）高压蒸汽消毒：103.4Kpa,121.3℃15-30min,可杀死芽泡在内的所有微生物。

饲料、垫料、器具等消毒.

高热煮沸：器械、笼具、水瓶等消毒

（2）100