醫(yī)學動物實驗方法學

ExperimentalMethodologyonMedicalAnimal

緒論和有關實驗動物的基本知識實驗動物的標準化實驗動物的選擇方法及常用實驗動物醫(yī)學動物實驗的基本方法與技術人類疾病動物模型的建立影響醫(yī)學動物實驗結果的因素轉基因動物技術和轉基因動物緒論實驗動物科學研究范圍和發(fā)展意義

實驗動物在生物醫(yī)學等各領域中的應用國內(nèi)外實驗動物科學發(fā)展情況動物實驗在生物醫(yī)學發(fā)展中的作用實驗動物科學研究范圍

實實驗動物標準化（質量控制）驗遺傳控制環(huán)境控制實動微生物控制營養(yǎng)控制驗物各種實驗動物特性和應用動實驗動物的選擇物科動動物實驗基本技術和方法學物人類疾病動物模型實免疫缺陷動物動物胚胎工程驗轉基因動物及其它基因工程動物

實驗動物科學發(fā)展意義最終目的：就是要通過對動物本身生命現(xiàn)象的研究，進而推用到人類，探索人類的生命奧秘，控制人類的疾病和衰老，延長人類的壽命。

生物醫(yī)學實驗研究的四個基本條件

Animal，Equipment，Information，Reagent，簡稱AEIR四要素這4個要素在整個實驗研究中具有同等重要的地位，不能忽略或偏廢。事實上，實驗動物質量往往成為制約性要素，影響整個實驗的質量和水平使用標準的實驗動物并在標準的環(huán)境條件下進行實驗是保證醫(yī)學生物學研究質量的重要條件AnimalInformationReagentEquipmentAEIR實驗動物在生物醫(yī)學等各領域中的應用生命科學方面：在對人的各種生理現(xiàn)象和病理機制及疾病的防治研究中，實驗動物是人的替難者，有人統(tǒng)計生物醫(yī)學的科研課題有百分六十以上需要用實驗動物，有許多課題的研究離開了實驗動物就寸步難行。制藥工業(yè)和化學工業(yè)方面：實驗動物也是醫(yī)藥工業(yè)上生產(chǎn)疫苗，診斷用血清，某些診斷用抗原，免疫血清等的重要材料，都是將菌毒種等接種于動物體內(nèi)而制成。例如從牛體制備牛痘苗，猴腎制備小兒麻痹癥疫苗，馬體制備白喉、破傷風或氣性壞疽等血清，金黃地鼠腎制備乙腦和狂犬病疫苗，小鼠腦內(nèi)接種腦炎病毒后的腦組織制備血清學檢驗用的抗原等。畜牧科學方面農(nóng)業(yè)科學方面

輕工業(yè)科學方面：人們的吃穿用，包括食品、食品添加劑、皮毛及化學纖維、生物日常用品，特別是化學制品有害成份的影響，都要用實驗動物去試驗。國防和軍事科學方面：各種武器殺傷效果，化學、輻射、細菌、激光武器的效果和防護，以及在宇宙、航天科學試驗中，實驗動物都作為人類的替身而取得有價值的科學數(shù)據(jù)。

國內(nèi)外實驗動物科學發(fā)展概況

國外發(fā)展情況實驗動物科學組織機構實驗動物工作法規(guī)國內(nèi)發(fā)展情況

實驗動物科學組織機構：國家級和行業(yè)系統(tǒng)級

四個國家級實驗動物中心，即：天津實驗動物研究中心、北京實驗動物研究中心、上海實驗動物研究中心和云南靈長類實驗動物中心。屬于行業(yè)系統(tǒng)的實驗動物機構有：中國科學院生物科學研究部門的動物中心，中國醫(yī)藥衛(wèi)生系統(tǒng)的動物中心，農(nóng)牧漁業(yè)系統(tǒng)的實驗動物研究及化工系統(tǒng)的動物中心。在這些行業(yè)系統(tǒng)中具有一定規(guī)模的是衛(wèi)生系統(tǒng)的醫(yī)學實驗動物中心

實驗動物工作法規(guī)實驗動物情報咨詢、圖書出版與信息網(wǎng)絡系統(tǒng)

加強了實驗動物的科學教育與專業(yè)訓練工作

實驗動物學術團體并積極與國際實驗動物界開展了學術交流實驗動物儀器設備和工程的研究工作

制定并執(zhí)行有關實驗動物管理法規(guī)，保證實驗動物質量

動物實驗在生物醫(yī)學發(fā)展中

的作用近代醫(yī)學發(fā)展與動物實驗的關系：有人把醫(yī)學的發(fā)展大體分為四個階段，玄學階段、經(jīng)驗醫(yī)學即描述醫(yī)學階段，實驗醫(yī)學階段和理論醫(yī)學階段。醫(yī)學上許多重大發(fā)現(xiàn)與動物實驗的關系：特別是醫(yī)學上幾個劃時代的成就，如傳染病病原發(fā)現(xiàn)，預防接種，抗生素，麻醉劑，人工循環(huán)，激素的使用，臟器移植，腫瘤的病毒病原和化學致癌物的發(fā)現(xiàn)等都離不開動物實驗。醫(yī)學科學研究與動物實驗的關系可以把很多人體上非常復雜的問題簡單化，可以進行各種因素的細微探討，而這是臨床研究難于做到的。

臨床上很多疾病潛伏期或病程很長，研究周期也拖得很長，采用動物，復制動物疾病模型可以大大縮短其潛伏期或病程。臨床上平時不易遇到的疾病，應用動物實驗可以隨時進行研究，使人們得以對這些疾病有深入的認識，例如放射病、毒氣中毒、烈性傳染病等。藥物的長期療效和遠期效應，在實驗室采用動物實驗方法來觀察，沒有過多的影響因素，但在臨床研究中問題就比較復雜，如病人多吃或少吃藥、病人自身停藥、病人另外求醫(yī)、病人又患其他疾病、病人死亡及病人失去聯(lián)系等均可影響治療效果的最終判定。醫(yī)學上有些重要概念的確立只有通過動物實驗才能作到，臨床上是根本作不到的

著名醫(yī)學科學家的重大發(fā)現(xiàn)與動物實驗的關系哈維（WilliamHarvery,1578～1657）英國醫(yī)生，實驗生理學的創(chuàng)始人之一。他采用狗、蛙、蛇、魚、蟹和其他動物進行了一系列動物實驗，證實了動物體內(nèi)的血液循環(huán)現(xiàn)象。恩格斯對哈維的發(fā)現(xiàn)給予了高度的評價，曾說：“由于哈維發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)，而把生理學確定為一門科學。”科赫（RobertKoch,1843～1910）德國細菌學家。他采用牛、羊和其他動物作實驗，發(fā)現(xiàn)了結核桿菌并成功分離出炭疽桿菌、結核桿菌和霍亂桿菌，同時確證這些細菌與疾病的關系，提出了“科赫原則”，作為判斷某種微生物是否為某種疾病的病原的準則，1905年獲諾貝爾生理或醫(yī)學獎。巴斯德（LouisPasteur,1822～1895）法國微生物學家、化學家、近代微生物學的奠基人。他在病原微生物方面的研究，奠定了醫(yī)學微生物學的基礎。

巴甫洛夫（1948～1936）俄國生理學家，他一生作了大量的動物實驗，在心臟生理、消化生理和高級神經(jīng)活動三個方面作出了重大貢獻，形成了條件反射的概念，從而開辟了高級神經(jīng)活動生理學研究，他的高級神經(jīng)活動學說對于醫(yī)學、心理學以及哲學等方面都有很大影響。1904年獲諾貝爾生理或醫(yī)學獎。萊夫勒（FriedrichLoffler,1852～1915）德國細菌學家，在白喉研究的早期，證明了實驗動物因注射白喉桿菌而死亡時，細菌仍留在注射點的附近。他認為動物死亡是由細菌的毒素所造成。并使抗血清用于治療（1890年VonBehring發(fā)現(xiàn)患白喉病愈后豚鼠的血清中含有某種物質，可以保護其他豚鼠），從而開始了抗毒素治療的新的時代。

林格（SidneyRinger,1835～1910）英國內(nèi)科醫(yī)生、生理學家。Ringer′s液的發(fā)現(xiàn)者。這種溶液對實驗生理學的貢獻頗大單克隆抗體技術是由英國劍橋大學兩位科學家G.Kohler和C.Milstein于1975年發(fā)明的。單克隆抗體直接用于人類疾病的診斷、預防、治療以及發(fā)病機制的研究，特別是為人類惡性腫瘤的免疫診斷、免疫治療，開辟了更為廣闊的前景發(fā)現(xiàn)年份發(fā)現(xiàn)人所用動物血液循環(huán)1628哈維蛙、蛇、魚、蟹、其他醚麻醉1846瑪?shù)区B類、其他細菌與疾病的關系1878科赫牛、羊、其他細菌致弱用免疫1880巴斯德鳥類狂犬病免疫1885巴斯德鳥類、家兔蟲媒傳播疾病1898史密斯等牛蚊傳播瘧疾1898羅斯鳥類表1-1早年醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)年份發(fā)現(xiàn)人所有動物腫瘤的病毒病原1910洛斯雞胰島素1921班定狗休克治療1927博萊羅克狗抗細菌藥物（百浪多息）1935多麥克小鼠心肺旁道器1953葛明貓小兒麻痹癥疫苗1954索爾克恒河猴變性腦病的病毒病原1965格但斯克猩猩心臟移植1967伯納德狗表1-2現(xiàn)代醫(yī)學研究有關實驗動物的基本知識實驗動物的概念實驗動物遺傳學控制及分類實驗動物微生物學及寄生蟲學控制及分類實驗動物環(huán)境及設施控制實驗動物疾病控制實驗動物的概念具有穩(wěn)定且顯著的遺傳學背景微生物及寄生蟲得到嚴格控制標準化了用于科學研究實驗動物的分類

隨著實驗動物的進展,實驗動物的分類方法愈來愈細,也更加科學化

按實際用途分類

實驗動物（Laboratoryanimals）經(jīng)濟動物（Economicalanimals）或稱家畜家禽

野生動物（Wildamimals）

觀賞動物（Exihibitinganimals）

按遺傳學控制原理分類

按遺傳學控制方法，根據(jù)基因純合的程度，把實驗動物分類為

近交系動物（Inbredstrainanimals）

突變系動物（Mutantstrainanimals）雜交群動物（Hybridanimals）

封閉群動物（Closedcolonyanimals）

近交系動物

（Inbredstrainanimals）

采用兄妹交配（B×S——brother×sister）或親子交配（P×O——parent×offspring，父母與子女交配），連續(xù)繁殖20代以上而培育出來的純品系動物。一般以小鼠為典型代表

代表動物：BALB/c、C57BL/6、DBA/2突變系動物

（Mutantstrainanimals）保持有特殊的突變基因的品系動物，也就是正常染色體的基因發(fā)生了變異的、具有各種遺傳缺陷的品系動物。

在小鼠和大鼠中，通過自然突變和人工定向突變，已培育出很多突變品系動物。雜交群動物

（Hybridanimals）兩個近交品系動物之間進行有計劃交配所獲得的第一代動物。簡稱F1動物。一般只用子一代F1，有時也用子二代F2。例如由C57BL/6J和DBA/2小鼠交配后培育的第一代為DBF1或D-2B6F1，C57L/J和A/He交配后的第一代為LAF1。封閉群動物

（Closedcolonyanimals）封閉群：是指一個動物種群在五年以上不從外部引進其他任何品種的新血緣，由同一血緣品種的動物進行隨意交配，在固定場所保持繁殖的動物群。

代表動物：昆明種（ICR）小鼠、SD大鼠、Wistar大鼠，畢格犬，新西蘭兔，豚鼠等。實驗動物微生物學及寄生蟲學控制及分類

無菌動物（Germfreeanimals，GF）悉生動物（Cnotobiotesanimals，CN）無特定病原體動物（Speceficpathogen-freeanimals，SPF）清潔動物（Cleananimal,CL）

普通動物（Conventioalanimals）

無菌動物

（Germfreeanimals，GF）

是指機體內(nèi)外均無任何寄生物（微生物和寄生蟲）的動物。此種動物在自然界中并不存在，必須用人工的方法培育出來

在隔離器內(nèi)飼育隔離系統(tǒng)悉生動物

（Gnotobiotesanimals，GN）是指機體內(nèi)僅帶著已知微生物的動物。此種動物原是無菌動物，系人為的將指定微生物叢投給其體內(nèi)悉生動物一般分為單菌（Monoxenie）、雙菌（Dixenie）、三菌（Trixenie），或多菌（Polyxenie）動物。在隔離器內(nèi)飼育無特定病原體動物

（SPF）指機體內(nèi)無特定的微生物和寄生蟲存在的動物，簡稱SPF動物。但非特定的微生物和寄生蟲是允許存在的，故其實際上就是指無傳染病的健康動物。

在屏障系統(tǒng)中飼育屏障系統(tǒng)清潔動物（Cleananimal,CL）此類動物的微生物控制標準基本與SPF相同，不同之處為血清病毒抗體檢查（腦脊髓炎病毒、鼠肝炎病毒……）經(jīng)?？蓹z出一定滴度的抗體，但不允許出現(xiàn)臨床癥狀和臟器的病理變化和自然死亡。在屏障系統(tǒng)中飼育普通動物

（Conventioalanimals，CV）是未經(jīng)積極的微生物學控制，飼養(yǎng)在開放衛(wèi)生環(huán)境里的動物。墊料普遍地和食物不經(jīng)高壓消毒，飲水為自來水，不喂青飼料。鼠應排除肺炎病毒，沙門氏菌和鏈球菌