2010年实验动物技术讲座.ppt

1、重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),实验动物中心 谭 毅 2010-10-15,实验动物技术讲座,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),1983.9-1990.7 云南大学 理学学士/硕士 1997.9-2000.7 重庆医科大学 医学博士 2002.2-2003.9 Vanderbilt University 博士后 2005.9-2006.3 University of Missouri 高级访问学者,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical Univer

2、sity (CQMU),内 容 提 要 实验动物学的重要概念 实验动物的科研选择 人类疾病动物模型的复制 动物实验设计及操作方法 实验动物学的相关杂志,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),一、实验动物与实验用动物的区别 1. 实验动物 (Laboratory Animals) 经人工培育和人工改造，对其携带微生物、遗传及营养、环境因子 实行控制，来源清楚，遗传背景明确，用于科学研究、教学、生产、检验 以及其它科学实验的动物。 2. 实验用动物 (Experimental Animals) 指一切用于科学实验的动物，包括野生动物、经济动

3、物、观赏动物和 实验动物。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),二、品种与品系的概念 1. 物种 (species) ： 物种是自然界中实际存在的生物群体单位，能够相互交配、繁殖、生育 后代。一类物种与其它物种之间的交配存在繁殖隔离。 界 - 门 - 纲 - 目- 科 - 属 - 种,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),品种与品系是实验动物分类的基本单元，是指同一种动物中具有 不同遗传特性的动物群体。 (1) 相似的外貌特征 (2) 独特的生物学特性 (3) 稳定的遗传性能

4、(4) 具有共同的遗传来源和遗传结构,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),2. 品种 (stock, colony) : 封闭群或者远交系 以非近亲交配方式进行繁殖生产的实验动物种群，在不从外部引入新 个体的条件下，至少连续繁殖4代以上。为保持封闭群动物的基因异质性 及多态性，动物种群数量要足够大，一般不少于25对，并选择非近亲交配 方式，如循环交配法、随机交配法等。 3. 品系 (strain) : 近交系 经连续20代以上的全同胞兄妹或亲子交配培育而成、品系内所有个体 都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先的动物群。,重

5、 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),三、实验动物的等级划分 实验动物的环境、动物的体表、粘膜和消化道存在种类繁多的 病毒、细菌和寄生虫，这些微生物可以是致病的、条件致病的和非 致病的，有的还是人畜共患病的病原体。 (1) 危害实验动物的生产人员和动物实验人员的健康； (2) 当动物发生隐性感染或潜伏感染时，从外表很难鉴别其是否健 康，应用于实验研究时，刺激因素引起动物组织形态、生理生 化、血液与免疫学改变，影响实验结果的准确性和可重复性。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),1

6、. 国际标准 普通动物 conventional animals, CV 无特定病原体动物 specific pathogen free animals, SPF 悉生动物 gnotobiotic animals, GN 无菌动物 germ free animals, GF 2. 中国标准 普通级动物 清洁级动物： 2002年5月起，大小鼠必须采用清洁级以上级别。 SPF动物 无菌动物：包括悉生动物,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),饲养无菌动物的隔离器,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical Universit

7、y (CQMU),饲养SPF动物的屏障系统或IVC,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),四、文章发表对实验动物的要求 1. 国际刊物：在“材料与方法”部分中有负责任的、明确的文字表述。 科学“Informed consent was obtained for studies on humans after the nature and possible consequences of the studies were explained.

8、Care of experimental animals was in accordance with institutional guidelines.”,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),英文文章中必须要有下面的内容： XXX mice at 6-8 weeks of age were purchased from the Laboratory Animal Center of Chongqing Medical University certificate: SCXK (YU) 2007-0001. Mice were mai

9、ntained under optimal conditions for hygiene, temperature, and photoperiods (12L: 12D), and allowed food and water ad libitum according to the institutional guidelines for the care and use of laboratory animals. All procedures on animals were approved by the Ethics Committee of Chongqing Medical Uni

10、versity.,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),2. 国内刊物：目前只有很少数的杂志在“作者须知”中对实验动物有 明确的文字要求。 生理学报的投稿须知要求“动物实验也应符合国家实验动物 管理条例和有关动物保护与使用的国际法律和法规” ； 癌症对研究材料的定义为“指研究实验中有关的病例和或药物、 试剂、动物以及主要仪器等。要求说明临床病例的来源，药物、试剂 的厂家及批号，实验动物的来源及合格证号，主要实验仪器的来源及 规格”；,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),生殖与避

11、孕对实验动物的要求更为详细，须提供“ 品种、品系； 来源，应购自拥有实验动物饲养、繁殖证的单位，写明动物的批 号； 体重； 等级； 饲养环境和实验环境； 性别； 饲养 方式的描述(如饲料类型、营养水平、照明方式、温度、湿度要求)； 动物数量； 动物的健康状况，有关生殖的研究，还必须描述性成 熟状况； 对动物的实验处理方式，包括处死方法。 对照组和双盲法 与非动物实验要求相同。另进行动物实验的实验室应该具有进行实验动 物的许可证”。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),中文文章应该有下面的文字： 实验动物购自。（单位名称），动物合格证

12、号是。，实验操作在。（单位名称）完 成，设施合格证号是。,五、科研项目申报和评奖对实验动物的要求 国家自然科学基金 重庆市科委的各种科研项目 重庆市卫生局的项目,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),一、相似性原则 动物进化程度越高，其结构、功能、反应越接近人类。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),1. 结构和功能的相似 小型猪的皮肤组织结构与人类相似； 犬的血液循环和神经系统发达，毒理反应也与人类接近； 哺乳动物的心率、呼吸频率、体温三者成正比关系； 哺乳动物的椎骨以胸椎和

13、尾椎的差异较大； 齿式与动物的食性密切相关； 消化道的长度与食性密切相关； 小鼠胚胎植入与人类的相似性。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),2. 时相和年龄的相似 一般而言，幼龄动物较成年动物敏感，老龄动物的代谢、功能 低下，反应不灵敏。 不同种属动物的生活周期差别很大。 3. 群体分布的相似 与人群具有相似的自然群体基因型的实验动物为封闭群动物。 4. 生理和健康状态的相似 性别、特殊生理期如动情周期、妊娠、哺乳等对实验的反应较大； 营养与健康直接影响对各种刺激的反应和耐受行。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medi

14、cal University (CQMU),二、差异性原则 某些实验动物具有特殊的解剖结构或生理特点。 兔的减压神经独立行走； 兔对体温变化特别敏感，发热反应典型、恒定； 犬的甲状旁腺位于甲状腺表面，位置固定，形态集中； 大鼠的肝脏再生能力很强，切除60-70%仍有再生能力； 大鼠没有胆囊，胆总管粗，适宜插管收集胆汁； 豚鼠易于致敏，适于过敏性实验； 豚鼠与猕猴体内不能合成维生素C，必须从食物中摄取； 兔与猫属刺激性排卵，只有经过交配才能排卵； 金黄地鼠的颊囊是免疫抑制区，可以进行肿瘤移植。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),三、标

15、准化原则 使用与研究内容匹配的标准实验动物； 高精密度仪器、先进技术方法、高纯度试剂要与高等级的 实验动物相匹配。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),四、经济性原则 尽量选择容易获得、价格便宜、饲养经济的实验动物； 一般啮齿动物繁殖周期短、一胎多仔，饲养容易，遗传和微生物 控制方便，来源充足，年龄、性别、体重可任意选择。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),一、模式动物、动物模型与模型系统材料 模式动物 (Model animal)：能从分子水平和整体水平模拟人类生 命活动

16、的动物，如线虫、果蝇、斑马鱼、果蝇、小鼠等。 2. 动物模型 (Animal model)：用生物医学手段在动物身上造成或模 拟的疾病状态，既可以全面系统反映疾病的发生发展过程，也可以 体现局部的特征变化。 3. 模型系统材料：具有人类疾病模拟性表现的各种细胞、组织、器官 等培养物以及计算机模型系统。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),二、动物模型的优越性 避免实验对人体造成伤害：外伤、中毒； 复制少见疾病：辐射、烈性传染病； 复制发病率低、潜伏期长、病程长的疾病：肿瘤、慢性气管炎、 类风湿关节炎、动脉粥样硬化等； 4. 确保研究结

17、果的可靠性与重复性： 5. 便于样本收集和结果分析： 6. 全面认识疾病本质：比较同一病原在不同机体的反应。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),三、动物模型的设计要求 相似性：结构、功能及病理变化的相似； 重复性：世界范围内的比对； 可靠性：主要症状和体征能经过一些列检测手段加以证实； 可控性：动物模型发生程度的强弱和典型可控； 可行性：方法容易执行； 经济性：,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),四、动物模型的分类及复制方法 自发性动物模型：主要是突变系动物，发病率很低,

18、如自发性高 血压大鼠、100%的 C3H 小鼠自发乳腺癌等； 诱发性动物模型：物理因素、化学因素、生物因素； 基因工程动物模型：transgenic, knock-out, knock-down； 移植动物模型：Nude mice, SCID mice。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),五、常见疾病动物模型的复制方法 基本疾病病理模型 水与电解质代谢紊乱：兔或豚鼠-5%氯化钾； 酸碱平衡紊乱：兔-呼吸性酸中毒、代谢性酸中毒、代谢性碱中毒； 肺水肿：兔或大鼠-肾上腺素； 发热：兔-大肠杆菌或者大肠杆菌内毒素。体温反应指数和高峰； 缺

19、氧：小鼠-CO、亚硝酸钠； 失血性休克：血气指标、尿液量、肠系膜微循环； 实验性高血压：犬-肾动脉缩窄。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),2. 系统疾病动物模型 神经与精神疾病 营养代谢疾病 心血管疾病 感染性疾病 呼吸系统疾病 肿瘤 消化系统疾病 妇产科疾病 泌尿系统疾病 儿科疾病 生殖系统疾病 口腔疾病 内分泌系统疾病 骨科疾病 血液系统疾病 皮肤科疾病 免疫系统疾病 眼科疾病 中医症候模型 耳鼻喉科疾病,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),前列腺疾病动物模型 丙酸睾

20、酮致前列腺增生 大肠杆菌致细菌性前列腺炎 非细菌性前列腺炎 男性生殖疾病模型 勃起功能障碍 生精功能障碍 精索静脉曲张 女性生殖疾病模型 慢性盆腔炎 胚胎着床,生殖系统疾病,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),一、影响动物实验的因素 人为因素： GLP- 技术熟练程度、文化程度； 动物因素： 种类与种系、年龄与体重、性别、生理状态； 实验季节、昼夜节律； 环境因素： 温度、湿度、气流速度、噪声、光照； 营养因素： 体质,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),狗龄 (年) 1 2

21、 3 4 5 6 7 8 人龄 (年) 15 24 28 34 36 40 44 48,狗龄 (年) 9 10 11 12 13 14 15 16 人龄 (年) 52 56 60 64 68 72 76 80,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),动物种类 最长寿命 (年) 平均寿命 (年) 猫 30 12 家兔 15 8 豚鼠 7 5 大鼠 5 4 小鼠 3 2 田鼠 3 2 猪 27 16 山羊 18 9,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),重 庆 医 科 大 学 Chon

22、gqing Medical University (CQMU),人与动物用药量的换算系数： 假设人为1， 大、小鼠为 25-50 兔、豚鼠为 15-20 犬和猫为 5-10,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),啮齿动物的雌雄鉴别,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),二、常用动物实验方法 1. 一般操作方法 实验动物的抓取和保定：小鼠、大鼠（快、狠、准）、兔和犬； 给药途径：腹腔注射

23、，大、小鼠的注射量为 0.5-1.0 ml； 灌胃法，剂量准确，小鼠最大不超过 1.0 ml ； 静脉注射，大小鼠的尾静脉 兔的耳缘静脉 豚鼠的耳缘静脉、足背隐静脉、舌下静脉 犬的桡侧皮静脉 皮下注射，猪的特殊性 肌肉注射，一般适于兔以上的大动物,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),血液采集方法 大、小鼠：剪尾采血，血细胞计数或涂片； 眼框后静脉丛， 小鼠一般 0.2-0.5 ml，大鼠 0.5-1.0 ml； 心脏穿刺， 2.0-8.0 ml 股动脉或静脉， 3.5-10.0 ml 眼球摘除， 1.0-2.0 ml 断头,重 庆 医

24、 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),豚鼠：耳缘切口、足静脉、心脏穿刺 兔：耳缘静脉、耳中央动脉、颈静脉、心脏穿刺； 犬：前肢桡侧皮静脉、后肢内外侧隐静脉、颈静脉、股动脉；,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),尿液和粪便的收集方法 提鼠采集尿液：排尿反射； 膀胱压迫或穿刺； 导尿：适宜犬、猕猴等大动物； 代谢笼：尿液和粪便分开收集，互不污染。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),胸水采集方法 动物腋后线 11-12 肋间。 腹水

25、采集方法 动物下腹部靠近腹壁正中线，垂直刺入。 阴道分泌物采集方法 滴管冲洗法：生理盐水； 擦拭法：生理盐水、棉签； 刮取法 精液采集方法 阴栓法：大、小鼠； 假阴道法：适宜于犬、猪、羊等大动物； 电刺激法：猕猴,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),骨髓采集方法 犬、羊、猕猴等：胸骨中线上1/3处或者胫骨上端的下方1厘米处； 大、小鼠：剥离胸骨或股骨。 消化液采集方法 唾液：直接抽取法、腮腺瘘法； 胃液：直接收集、胃瘘法； 胆汁：结扎大鼠的胆总管。 脑脊液采集方法 犬、兔的第七腰椎间隙，大鼠的枕骨大孔。,重 庆 医 科 大 学 Cho

26、ngqing Medical University (CQMU),2. 麻醉、镇痛和安乐死 麻醉： 动物实验一般采用全身麻醉； 吸入麻醉的维持时间较短，乙醚刺激呼吸道分泌； 腹腔给药麻醉多用于大、小鼠和豚鼠； 静脉给药麻醉多用于兔、犬、羊等大动物； 速眠新（846合剂）- 苏醒灵4号的广泛应用； 麻醉意外（药物种类、浓度、用量、给药速度） 复苏（注意体温的维持） 抢救（强心剂、呼吸中枢兴奋药、快速输液、人工呼吸）,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),镇痛： 消除或减轻疼痛，以及由疼痛引起的紧张、焦虑等情绪。 阿片类镇痛药（吗啡、可待因

27、、美沙酮） 解热镇痛药（阿司匹林、布洛芬） 安乐死： Euthanasia 安详无痛地死亡 颈椎脱臼处死法； 放血处死法； 过量麻醉法； 二氧化碳吸入法； 麻醉 + KCI心脏注射法。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),3. 动物分组标记 大、小鼠：白色或淡色被毛的苦味酸标记； 断趾法； 耳朵打孔或耳缘剪缺口法； 不锈钢耳号。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),兔： 耳廓标记（墨汁、塑料卡） 犬： 颈圈 羊、猪： 耳廓标记（塑料卡） 皮下埋植微电级芯片：唯一电子识别身份。

28、,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),一、SCI 期刊 Comparative Medicine IF 为1.153 动物模型、动物病理、动物行为等 Journal of Comparative Pathology IF 为1.494 动物组织病理 Lab Animal IF 为 0.905 .uk 动物模型、动物实验影响因素、替代方法,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),二、CSCD 核心期刊 中国实

29、验动物学报 （双月刊） 中国实验动物学会主办 动物学杂志 （双月刊） 中国动物学会主办 动物营养学报 （双月刊） 中国畜牧兽医学会 三、中文核心期刊 中国比较医学杂志 （单月刊） 中国实验动物学会主办 实验动物科学 （双月刊） 北京实验动物学会主办 实验动物与比较医学 （双月刊） 上海验动物学会主办,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),最新专业书籍,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU

30、),重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),业务接待室,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),中心设有行政办公室、教研室、质量检测室等机构。 现有教职工11名：正高1名，副高3名，中级4名。2名具有博士 学位，6名具有硕士学位。 现有博士研究生导师1名，硕士研究生导师3名。在读博士生3名， 在读硕士生7名。 在全校硕士、本科及专科生中开设了实验动物学、动物实验 技术、人类疾病动物模型课程。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU

31、),业务接待室：张道华、杨正梅、韩志刚、王 胜,教研室：赖国旗、何明忠、谭冬梅,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),联系方式 业务接待室：68485254 张道华、杨正梅 教研室：68486187 赖国旗、何明忠,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),重庆市学术技术带头人（动物学）、中国动物学会发育与生殖生物学分会 理事、中国实验动物学会理事、重庆市动物学会理事。 国家自然科学基金委员会、教育部、重庆市等项目评审专家。,欢迎报考本人的博士研究生：生物医学工程/组织工程与细胞工程

32、,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),研究方向 1.胚胎着床的分子机理； 2.胚胎植入与肿瘤侵袭转移的比较研究； 3.基因工程小鼠。,重 庆 医 科 大 学 Chongqing Medical University (CQMU),主持科研项目（共计9项，90万元） 1. 小鼠蜕膜细胞表达CD82/KAI1对外胎盘锥侵袭的调节及机理研究。 2009年教育部博士点科研基金，项目编号：20095503110006， 6.0万元，2010.1-2012.12 2. 子宫蜕膜细胞表达CD82/KAI1对滋养层侵袭的调节作用及机理研究。 2009年重庆市自然科学基金，项目编号：CSTC2009BB5409， 3.0万元，2009.8.-2012.7 3. TR