实验动物的选择及应用.ppt
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1、实验动物的选择及应用,实验动物与生物医学科学研究密切相关, 选择合适的实验动物建立动物模型是生物医学科学研究中首先要考虑的问题.选择恰当与否关系到课题质量、经费开支、研究途径及方法的简繁,甚至影响到课题的成败及研究结果的正确性。,实验动物选择的基本原则,一、充分查阅与课题相关的实验动物与动物 实验两方面的文献,通过查阅文献,可了解本领域、本项目以往使用的实验动物情况及其研究结果,有利于充分利用前人的研究成果、研究思想从而确定深入研究计划并可避免重复研究。,二、尽量选择研究对象的功能、代谢、结构及疾病性质与人类相似的动物,研究者应充分了解各种实验动物的生物学特性,通过实验动物与人类之间特性方面的
2、比较,做出恰当的选择。,组织结构的相似性,猪的皮肤组织结构与人类相似,它的上皮再生、皮下脂肪层、烧伤后的内分泌及代谢等也类似人类,因此常选用小型猪做烧伤实验研究。,系统功能的相似性 1. 犬具有发达的血液循环和神经系统,在毒理方面的反应和人类也比较接近,适于做实验外科学、营养学、药理学、毒理学、行为学等方面的研究。 2. 两栖类的蛙和蟾蜍,大脑很不发达,不能用于高级神经活动的研究,但可以做简单的反射弧实验,其脊髓的发展已符合实验要求,且其结构简单明了,易于分析.,群体分布的相似性,与人群具有相似的自然群体基因的实验动物类别为封闭群动物。, 解剖特性的相似性,外科手术性的操作模型中或教学示教中,
3、体型大的动物比体型小者在实践感上更接近人类,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人类类似疾病过程与特点,可用于研究相关的人类疾病。如突变系SHR大鼠,其自发性高血压的变化与人类相似,并伴有高血压性心血管病变,如脑血栓、梗死等症状。猫是弓形虫的宿主,是弓形虫研究中是一个很好的材料。同时,在研究白化病、关节炎、骨质疏松症等方面,也较为理想。非人灵长类实验动物,可感染其他动物不可复制的人类传染病,如脊髓灰质炎、脑炎、肝炎、麻疹、痢疾、疟疾等。,三、选用解剖、生理特点符合实验目的要求 的实验动物,选用解剖生理特点符合实验目的要求的实验动物做试验,是保证试验成功的关键。实
4、验动物具有的某些解剖生理特点,为实验所要观察的器官或组织等提供了很多便利条件。,狗的甲状旁腺位于两个甲状腺端部的表面,位置比较固定,而兔的甲状旁腺分布得比较散,位置不固定,因此,做甲状旁腺摘除试验选狗而不用兔,而做甲状腺摘除试验则选兔更合适。狗是红绿色盲,不能以红绿色信号作为条件刺激来进行条件反射试验。狗无汗腺,对发汗药不敏感,而对流涎药比较敏感。,家兔颈部交感神经、迷走神经和减压神经是分别存在、独立行走的,而人、马、牛、猪、狗、猫这些神经不单独行走,如要观察减压神经对心脏等作用时,须选用家兔。 家兔胸腔结构与其他动物不同,当开胸和打开心包胸膜,暴露心腔进行操作时,只要不弄破纵隔膜,动物不需要
5、人工呼吸,给实验操作带来很多方便,很适合于做开胸和心脏试验。 家兔体温变化十分灵敏,最易产生发热反应且反应典型、恒定,而小鼠、大鼠的体温调节不稳定,所以,我们选择家兔做发热和检查致热原的实验研究。,小鼠体型小,性情温顺,易于饲养管理、操作和观察。对外来刺激、多种毒素和病原体均很敏感,所以,各种药物的毒性试验,微生物、寄生虫的研究,半数致死量的测定都选用小鼠。 大鼠无胆囊,不能选做胆囊功能的研究,而适合做胆管插管收集胆汁,进行消化功能研究。,中国地鼠易产生真性糖尿病。血糖可比正常高出28倍,胰岛退化,适合于糖尿病的研究。 豚鼠体内缺乏合成维生素C的酶,因而,对维生素C的缺乏很敏感,适合于维生素C
6、的实验研究。豚鼠易于致敏,适于做过敏性研究。,兔和猫属典型的刺激性排卵动物,只有经过交配刺激,才能排卵。因此,兔和猫是避孕药研究的常用动物。 鸽子、家犬、猴和猫呕吐反应敏感,适合做呕吐试验;家兔、豚鼠等草食动物呕吐反应不敏感,小鼠和大鼠无呕吐反应,就不宜选用。,四、根据实验动物不同品种、品系的特点选择,不同种系实验动物对同一因素的反应有其共同的一面,但有的也会出现特殊反应。 在猪瘟细胞苗的效力检验中,白兔比灰兔敏感,而长毛兔的反应最敏感,发热反应最典型。,药物或化合物,在不同种系动物上引起的反应是有很大差异的。 吗啡对犬、兔、猴和人起中枢抑制,而小鼠和猫是中枢兴奋; 苯胺及其衍生物对犬、猫、豚
7、鼠和人产生相似的变性血红蛋白等病理变化,在兔则不易发生,在大、小鼠等啮齿类则完全不发生。 大鼠对血管阻力药敏感,却对强心苷类不敏感,而猫对强心苷类则很敏感 ; 家兔对阿托品极不敏感。,五、根据对实验质量的要求选择标准化的实验 动物,现代生命科学研究要求动物实验结果精确可靠,重复性好并具有可比性,这就要求我们要选用标准化的实验动物,在标准的条件下进行实验。,近交系动物由于遗传纯合度高,个体差异小,特征稳定,对实验反应一致性好,实验结果精确可靠。而且,不同品系具有各自独特的特性,适合不同课题的研究需要。但生存抵抗力差。 封闭群动物能较好地代表自然群体,以群体为对象的研究课题,如人类遗传研究、药物筛
8、选和毒性试验中,要选择与人群基因型及表现型相似的动物类别,封闭群动物则更为合适。 F1杂交群动物在一定程度上兼有近交系及封闭群的特点 。,许多基因突变系动物具有与人类相似的疾病模型特征,如自然发生高血压大鼠,青少年型糖尿病大鼠,裸豚鼠,肌肉萎缩症小鼠等,是研究人类疾病很好的工具。,转基因小鼠、可调控基因表达的小鼠、基因敲除小鼠、基因定点整合小鼠、特定组织或器官基因敲除小鼠等遗传工程小鼠是适合遗传精密度更高的的实验研究。,微生物等级动物的选择:教学示范选用普通级动物,清洁级动物是国内科研工作要求的标准动物,适合于大多数科研课题,而SPF动物则是国际标准的实验动物,对于一些具有国际交流意义的重大课
9、题,最好选用SPF动物,但无菌及悉生动物为非常规动物,在特殊课题需要时选用。,还应考虑所选用的动物类别或级别要与实验条件、实验技术、方法及试剂等相匹配。既要避免用高精密度仪器、先进的技术方法、高纯度的试剂与低品质、非标准化、反应性能低的动物相匹配,又要防止用低性能的测试方法、非标准化的实验设施与高级别、高反应性能的动物相匹配,造成不必要的资源浪费。,六、符合实验动物选择的一般原则,1.年龄和体重: 一般动物实验应选用成年动物。但不同实验对年龄要求不尽相同,需根据课题的内容而定。一些慢性实验因周期较长,可选择幼龄动物。有些特殊实验如老年病学的研究,则考虑用老龄动物。,不同种属实验动物的寿命与人类
10、具有很大差异。在发育上,有的以日、月计龄,有的以年计龄。所以,选择动物时应注意到各种实验动物之间、实验动物与人类之间的年龄对应,以便进行分析比较。,实验动物年龄在一定阶段与体重呈正相关,可按体重推算年龄。例如KM小鼠6周龄时雄性约为32g,雌性28g;Wistar大鼠雄性约为180g,雌性160g。但体重大小常受每窝哺育仔数、饲养密度、营养、温度等环境条件所限,所以推算不一定准确,提供部门应有动物出生日期的记录。一般来说,选择的实验动物年龄、体重应尽可能一致,相差不得超过10。若相差悬殊,则易增加动物反应的个体差异,影响实验结果的准确性。,2.性别:,同一品种(系)动物不同性别对许多外界刺激的
11、反应不一致,对药物的敏感程度是有差异的。 猪瘟疫苗的效力实验,雌兔比雄兔表现出较好的热反应; 雌性小鼠对四环素毒素的耐受力低于雄鼠; 大鼠麻醉量-雌性敏感性为雄性2.53.8倍; 小鼠食盐急性毒性试验-雌性比雄性敏感; 小鼠食盐慢性毒性试验-雄性比雌性敏感; 如实验无特殊要求,应选择雌雄各半做实验,以避免因性别差异所造成的结果误差。,3.生理状况:,不同生理状态对外界的刺激的反应不一致。处于怀孕、哺乳等生理状态时,动物对外界刺激的反应常有所改变,如无特殊目的,一般应从实验组中剔除,以减少个体差异。健康动物对各种刺激的耐受性比有病的动物要大,实验时应剔除瘦弱、营养不良的动物。,4实验条件,实验条
12、件对动物实验结果有很大影响,应给相应级别的动物有相应级别的环境条件,寒冷、炎热、通风不良、噪声或营养不良均会严重干扰动物实验的结果。,七、经济性原则,容易获得 价格便宜 易于饲养,八、动物实验结果的可靠性原则,动物实验结果的外推 肯定一个实验结果最好采用两种以上的动物进行比较观察。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,用近交系动物做实验研究,结果易于重复并能进行定量比较,但不同品系具有各自不同的敏感特性,在近交系培育过程中所造成的近交衰退与人体的正常生理条件差异很大,所以对近交系动物的使用更要慎重,避免因滥用动物而导致在人体上的失
13、误,从而造成难以想象的后果。,九、实验动物的选择和应用应注意有关国际 规范,动物实验达到实验室操作规范(good laboratory practice GLP)和标准操作规程(standard operating procedure SOP);3R原则(Reduction、Refinement、Replacement)。 所有药物的安全评价试验都必须按规范进行,这是实验动物选择和应用总的要求。,基础医学实验研究中实验动物的选择,1、临床前药物代谢动力学研究: 进行临床前药物代谢动力学研究,目的在于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。选择动物时,必须选用成年健康的动
14、物,常用的有大鼠、小鼠、兔、豚鼠、犬等,首选动物及其性别应尽量与药效学或毒理学研究所用动物一致。,一、药效学研究中的选择,做药物代谢动力学参数测定,最好使用犬、猴等大动物,这样可在同一动物上多次采样,而使用小动物可能要采用多只动物的合并样本,应尽量避免。 做药物分布试验时,一般选用大鼠或小鼠较为方便。 做药物排泄试验时,一般也首选大鼠,其胆汁采集可在乙醚麻醉下做胆管插管引流。,2、一般药理研究:,一般药理研究指主要药效作用以外广泛药理作用的研究。常选用的动物包括小鼠、大鼠、猫、犬等,性别不限;但观察循环和呼吸系统时一般不宜用小鼠和兔。,3、作用于神经系统的药物研究: 促智药研究一般使用健康成年
15、小鼠和大鼠。除非特定需要,一般不选用幼鼠或老年鼠。 镇静催眠药研究一般选用健康成年小鼠,分组实验。 镇痛药研究均需在整体动物上进行,常用成年小鼠、大鼠、兔,但在热板法或足跖刺激法试验中,不用雄性动物,因为雄性动物的阴囊部位对热敏感。,解热药研究首选家兔,因为家兔对热原质极敏感;此外,也可用大鼠进行试验。 中枢性肌松药研究一般选用小鼠。 神经节传导阻滞影响的药物研究,首选动物为猫,最常用的是颈神经节,因其前部和后部容易区分。 研究药物对神经肌肉接点的影响时,常用动物是猫、兔、鸡、小鼠和蛙。 副交感神经效应器接点影响的药物研究时,首选动物是大鼠。,4、作用于心血管系统的药物研究,抗心肌缺血药物研究
16、可选用犬、猫、家兔、大鼠和小鼠。 抗心律失常药物研究可用豚鼠。 降压药物研究一般选用犬、猫或大鼠,一般不宜使用兔,因兔外周循环对外界环境刺激极敏感,血压变化大。,治疗心功能不全药物研究常用犬、猫、豚鼠,也可用兔,一般不宜用大鼠,因为它对强心苷和磷酸二酯酶制剂的强心反应不敏感。 降血脂药物研究一般选用大鼠、家兔,尤其是遗传性高脂血症兔。 抗动脉粥样硬化药物研究一般可选用家兔、鹌鹑。它们对高脂日粮诱发脂代谢紊乱极为敏感,动脉粥样硬化极易形成。但是,家兔是草食性动物,鹌鹑属鸟类,其动脉粥样硬化发病部位及病理改变情况与人类不一致。,抗血小板聚集药物研究一般选用家兔和大鼠,个别试验选用小鼠。为避免动物发
17、情周期影响,宜用雄性动物。 抗凝血药物研究常用大鼠和家兔,也可用小鼠、豚鼠或沙鼠等,以雄性动物为宜。 研究药物对心脏作用时,选择青蛙和蟾蜍。,5、作用于呼吸系统的药物研究:,镇咳药筛选的首选动物是豚鼠。猫用于刺激喉上神经诱发咳嗽,在初筛的基础上进一步肯定药物的镇咳作用。犬特别适合于观察药物的镇咳作用持续的时间。 支气管扩张药物研究最常用动物是豚鼠,药物引喘时,选用体重不超过200g的幼龄豚鼠效果更佳。 祛痰药研究一般选用雄性小鼠、兔或猫,用来观察药物对呼吸道分泌的影响。,6、作用于消化系统的药物研究:,胃肠解痉药物研究可用大鼠、豚鼠、兔、犬等。 催吐或止吐药一般选用犬、猫、鸽等。,7、作用于泌
18、尿系统的药物研究:,利尿药物或抗利尿药物的研究一般以雄性大鼠或犬为佳。,8、 作用于内分泌系统的药物研究,肾上腺皮质激素类药物研究可选用大鼠、小鼠,雌雄均可。 有关代谢试验时,宜选用雄性动物,便于收集尿样。 H1受体激动药物或阻断药物研究的首选动物是豚鼠,其次为大鼠,雌雄各半。,9、计划生育药物研究,终止中期妊娠药物或子宫收缩药物的研究常选用雌性大鼠、豚鼠、家兔、猫,并根据实验要求选择适当性周期和妊娠状态的动物。 女用避孕药常选用雌性大鼠、地鼠、家兔及猕猴,且尽可能选用近交系动物。男用避孕药研究常选用雄性近交系大鼠或猕猴。,10、精神药物研究,抗焦虑药研究一般选用成年健康小鼠、大鼠、兔等。长期
19、实验以选用雄性动物为好,因为雄性动物耐受性强。 抗抑郁药可选用小鼠、大鼠,其次为犬、猪。,二、微生物实验研究,可选用的动物很多,包括小鼠、大鼠、沙鼠、豚鼠、地鼠、兔、犬、猴、猫、裸鼠等。 120180g的幼年豚鼠对钩端螺旋体、旋毛虫敏感。 猫是寄生虫弓形属的宿主,故常选猫做寄生虫病研究,也可用于阿米巴痢疾的研究。,中国地鼠对溶组织性阿米巴、利氏曼原虫病、旋毛虫等敏感,常用于这些方面的研究。 金黄地鼠对病毒非常敏感,是小儿麻疹病毒研究首选动物。 A系小鼠对麻疹病毒高度敏感。 兔对许多病毒和致病菌非常敏感,常用于狂犬病、天花、脑炎等研究。,三、休克试验研究,失血性休克试验研究中,大多用犬或山羊作为
20、模型动物。 感染性休克试验研究,犬是较理想的模型。 创伤性休克试验研究以中小型动物较为适宜,一般常用大鼠、兔、犬等,大中型动物只偶尔使用。,四、抗炎与免疫试验研究中的选择,动物对变态反应的程度各不相同,动物接受致 敏物质反应的灵敏程度依次为豚鼠、兔、犬、小鼠、 猫、青蛙。 豚鼠易于致敏,对组织胺反应十分敏感;适于作过敏性实验研究和平喘药、抗组胺药筛选。 过敏性哮喘研究常选用犬、豚鼠和大鼠。 兔常常是用作制备各种免疫血清的原材料。 免疫缺陷小鼠、豚鼠也常用于免疫学研究。,五、微循环试验研究中的选择,进行外周微循环实验观察时,常选用小鼠耳廓、金黄地 鼠颊囊、兔眼球结膜、兔耳廓透明窗等。 选用小鼠的
21、耳郭做微循环试验,可以避免手术,简化观察程序,很适宜慢性实验观察。在观察全身性疾病对微循环的影响,尤其是慢性疾病需要长期连续观察微循环的改变,使用时优越性更为明显。 用兔的眼部做微循环试验时,必须选用白色兔,因其眼球结膜色白,微血管清晰可见,而灰色或黑色兔,眼球结膜色深,微血管不易辨认。,进行内脏微循环实验观察时,常选用青蛙、大鼠、小鼠、豚鼠、兔、猫和犬的肠系膜、大网膜和肠壁。可利用脏器“开窗”手术做慢性实验,如进行头颅、腹腔或胸膜开窗术,观察脑、肺、心脏的微循环。,药物安全性评价试验中实验动物的选择,药物安全性评价试验包括急性毒性、长期毒性、生殖毒性、致突变、致癌、刺激过敏等。不同的试验要用
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