第7章--实验动物选择ppt课件.ppt

第七章 实验动物选择第一节第一节 人类与各种动物的特性比较人类与各种动物的特性比较第二节第二节 实验动物选择原则实验动物选择原则第三节第三节 实验动物个体选择实验动物个体选择第四节第四节 常见医学实验中的动物选择常见医学实验中的动物选择 第一节 人类与各种动物的特性比较生物学特性比较 人类与实验动物染色体数目动 物 学 名英文名染色体数2n人黑猩猩猕猴犬猫猪兔豚鼠金黄地鼠中国地鼠大鼠小鼠长爪沙鼠 Pan troglodytesMacacamulattaCanisfamiliarisFeliScatu$SusscrofaOryctolaguscuniculusCaviaporceUusMesecricetusauratusCricetulusbarabensisRuttusnorvegicusMusmusclusMeriones unguiculatus pan satyrusmonkeysdogcatswinerabbitguinea piggoldenhamsterChinese hamterratmousemilneedwauds 464842783838446444204240 44 动物寿命(年)犬与人的年龄对应物种猩猩犬大鼠小鼠兔田鼠猴豚鼠猪最长37205315330727 平均 2010428210516犬123456789101112131415人152428343640444852566064687276子宫结构子宫结构动 物特 点大鼠双角子宫，双子宫颈，无子宫体。兔双角子宫，双子宫颈，无子宫体。豚鼠双角子宫，单子宫颈，单子宫体。犬双角子宫，单子宫颈，单子宫体。灵长类无子宫角，单子宫体。生理学特性比较 人与实验动物临床观察指标动物种类 血压(kPa)收缩压 舒张压呼吸频率（次/min）心率（次/min）体温（）人16.710.717.57536.8猴21.1013.354015038.5犬15.997.9918.012038.5兔14.6610.6651.020539.0豚鼠11.607.5390.028038.2大鼠13.0710.1385.532838.2小鼠14.7910.8012860038.0 人与实验动物代谢指标动 物种 类饲料量g/(d.只)饮水量ml/(d.只)排便量(g/d)排尿量(ml/d)发热量J/(h.只)人50027501003001.5-2.0L猴226.8253511334065400312-585犬226.8253511334065400312-585兔28.4-85.16014014.2-56.740100132.6豚鼠14.2-28.48515021.2-85.0157521.84大鼠9.318.720457.114.2101515.60小鼠2.87.04-71.42.81-32.34第二节 实验动物选择原则选择与人体结构、功能、代谢和疾病特点相似的实验动物。选择标准化的实验动物。选用对实验因素最敏感的实验动物。选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物。尽量选择结构、功能简单又能反映研究指标的实验动物。第三节 实验动物个体选择年龄、体重实验动物解剖、生理特征和反应性随年龄而明显变化。应注意动物间，动物与人的年龄对应。实验动物年龄与体重呈正相关性。性别性别不同，药物敏感性差异较大。一般实验宜采用雌雄各半。生理状况健康状况 第四节 常见医学实验中的动物选择一、药效学研究1.临床前药物代谢动力学研究常用的有大鼠、小鼠、兔、豚鼠、狗等。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。药物动力学参数测定，最好使用狗、猴等大动物，可在同一动物上多次采样，用小动物可能要采用多只动物的合并样本，应尽量避免。药物分布试验时：一般选用大鼠或较为方便。药物排泄试验：一般也首选大鼠，其胆汁采集可在乙醚麻醉下作胆管插管引流。2.一般药理研究 常选用的包括小鼠、大鼠、猫、狗等，性别不限，但观察循环和呼吸系统时一般不宜用小鼠和兔。二、心血管系统疾病研究1.动脉粥样硬化症 鸡和鸽能自发主动脉粥样硬化，研究病变与早期代谢变化具有重要价值。兔饲料诱发可发生粥样硬化病灶，但病变的局部解剖学与人类不同。n非人灵长类，可发生广泛的的心冠、脑、肾和股等处动脉的粥样硬化症，是良好模型动物。n小型猪可自发动脉粥样硬化，用高脂饲料可加速粥样硬化的形成。病变特点及分布与人类相似。2.高血压研究常用动物是犬和大鼠。兔的血压不够稳定。犬与人类的高血压有许多相似之处。高血压早期血压波动大，以后逐渐升高，并维持在高水平；环境和紧张刺激引起血压明显升高；高血压发展过程中出现高级神经活动障碍；部分动物血中儿茶酚胺含量增加。自发性高血压大鼠(SHR)遗传因素占主要地位。在高血压早期无明显器质性改变。血压升高随年龄增加而加剧，6个月后，上升到最高水平。紧张刺激和大量食盐等环境因素加重高血压的发展。血压上升早期或高血压前期有高血流动力特征。发生继发性心血管损害，出现心脑肾合并症。实验性高血压以刺激中枢神经系统反射性而成。注射加压物质。分次手术结扎肾动脉，诱发肾原性高血压。3心肌缺血研究 冠状动脉阻塞实验：犬、猪、猫、兔和大鼠。犬心脏的解剖与人类近似，占体重的比例很大，冠状血管易操作，心脏抗心紊乱能力较强。猪心脏的侧枝循环和传导系统血液供应类似于人的心脏，侧枝循环不如犬丰富，易于形成心肌梗塞，室颤发生率高。大鼠心肺灌流测定心肌耐缺氧，可同时测定心脏的各种血液动力学变化，如心输出量、血压、静脉压、心房压等。而小鼠和兔不能。4心律失常研究 大鼠、豚鼠、兔及猫的心脏较小，心室纤颤有自发恢复的可能 大鼠对强心甙不敏感豚鼠心脏对心血管药物的感受性与人类近似。犬、猴及猪等动物的心脏较大。这些动物的心室颤很难自然恢复。用犬、兔、豚鼠、小鼠、大鼠及鸡的胚胎及新生或成年动物的心肌细胞进行培养，可形成各种有自发节律的细胞，建立心肌损伤及节律失常实验模型。三、生殖系统研究 动物生殖周期犬是春秋二季，季节性单发情；猫是春秋二季，季节性多次发情；小鼠、大鼠及豚鼠，全年间隔一定时间有动情周期循环，是常年多发情动物，恒河猴有月经周期。雌性动物的排卵狗、大鼠、小鼠、猴等属自发性排卵，即不交配也排卵；兔、猫等属诱发性排卵，即只有经过交配或一定刺激后才排卵。性周期的雌激素及孕激素调节第一型：性周期前半期由雌激素控制，排卵形成黄体，分泌孕激素。狗、猴等。第二型：发情期排卵形成黄体，但不分泌孕激素。小鼠、大鼠、地鼠等。第三型：不交配则不排卵，不形成黄体，成熟卵泡退化。如交配，则排卵并形成黄体，分泌孕激素。兔、猫等避孕药物作用机制研究抑制排卵药物研究，采用雌性家兔抗着床、早孕药物研究，采用大鼠、小鼠、仓鼠、豚鼠四、消化系统研究消化道瘘管观察犬的消化系统发达，与人相似适于消化系统的慢性实验；对唾液腺、食道、胃、胆囊可作瘘管，观察胃肠运动的变化；胰腺炎研究雌性小鼠可造成胆碱缺乏，诱发出血性胰腺炎；犬胰腺小，适与摘除；大鼠胰腺分散，位于胃和十二指肠弯曲处；乙型肝炎研究黑猩猩是理想的模型动物树鼠句对人乙型肝炎感染率高，可形成一定的肝脏病理改变，但不能长期携带；豚鼠可作为乙型肝炎慢性化、免疫耐受、乙肝疫苗防治、抗病毒化疗药物筛选的模型材料；疫苗防癌人体需20-30年，豚鼠仅需2-4年。五、抗炎与免疫研究免疫系统种系发生 动物 细胞 淋巴器官 免疫反应 分类 名称 淋巴细胞 浆细胞 胸腺 脾脏 细胞免疫 体液免疫 IgM IgG IgA IgE IgD 圆口类 鳗 +-+-+-鱼类 油鲛 +-+-+-鲤鱼 +-+-两栖类 蝾螈 +-+-青蛙 +-爬行类 龟、蛇 +？+-鸟类 鸡 +-哺乳类 鼠、人 +无脊椎动物仅为原始的细胞吞噬作用抗体从母体到幼体的传递存在两种传递方式：1、出生前在胎盘、卵黄囊或羊膜内完成。2、出生后从初乳获得。动物 胎盘类型 转移途径 抗体转移 转移时间 出生前 出生后 小鼠 血性绒毛膜 肠（主要）卵黄囊 +妊娠到17d 大鼠 血性绒毛膜 肠（主要）卵黄囊 +妊娠到20d 豚鼠 血性绒毛膜 卵黄囊（主要）肠 +妊娠到2d 兔 血性绒毛膜 卵黄囊 +-妊娠到15d 灵长类 血性绒毛膜 胎盘 +-妊娠到3个月 犬 内皮绒毛膜 肠 -+出生到8dIgE和IgA在母子传递中不进入体液循环，IgM只在出生后传递。大、小鼠、豚鼠、兔、猴幼仔血清母源抗体效价比母体高。大、小鼠、犬、猫、兔、猴从妊娠期开始向胎儿移行，更多以母乳转移。抗炎试验关节炎 1、大鼠踝关节敏感，多发性关节炎与风湿性关节炎接近，但不同品 系、年龄、免疫状态影响发病率。2、猪霉形体关节炎也可用于人关节炎研究。过敏性哮喘 1、犬与人类似，由IgE介导。2、豚鼠接受致敏物质灵敏度最高。3、大鼠也可产生由IgE介导的超敏反应。4、小鼠迟发型变态反应不典型H-2与小鼠疾病 疾病 易感品系 单倍体型 非易感品系 单倍体型 鼠痘 DBA/1 H-2d C57BL/6 H-2b DBA/2 BALB/c A 白血病 C58 H-2K C57BL H-2b /乳腺癌 AKR C57L C3H 129/J六、内分泌系统研究糖尿病db/db肥胖型糖尿病小鼠(TheDiabeticmouse)糖尿病基因(db)于年JacksonLaboratory发现于C57BL/Ks小鼠第4染色体隐性基因突变。C57BL/KsJ-db/db是目前研究人类糖尿病最好的动物模型。体重：体重：纯合子有过度肥胖症倾向，3至8周龄时，体重加速增重，可达约g（正常约-g）。然后体重开始减轻至发病致死。血糖浓度：血糖浓度：4周龄为300mg/100ml。12周龄至500mg/100ml。当血糖含量超过250mg/100ml，临床症状呈显，如糖尿(glycosuria)、多尿(polyuria)、和剧渴(polydipsia)等。正常小鼠140-180mg/100ml。胰岛素含量：幼鼠血中各有差异，先升高，至8周龄左右，再渐渐下降到正常含量。12周龄之后，其含量只正常量25%，直到发病致死。寿命较短，共约4至6个月，因而病理变化较少出现于肾脏、肺、心脏和眼睛。只胰脏内兰氐小岛的细胞呈现退化及颗粒递减的现象。非肥胖性糖尿病小鼠(nonobesediabetic,NOD)ICR/Jc小鼠近交第6代时,从白内障易感亚系分离出非肥胖糖尿病品系(nod)和非肥胖正常品系(NOD)。近交第20代时,首先发现NOD雌鼠有胰岛素依赖性糖尿病。1 临床症状：与人类型糖尿病类似。90-120日龄(相当于人类青春期)聚起发病有下列症状:酮尿、糖尿、高血糖、高胆固醇过多、烦渴、多尿、贪食。糖尿病发病与免疫系统异常有关。对自发性之自体免疫（第型）糖尿(insulin dependent diabetes mellitus,IDDM)有易感性。用于研究糖尿病的治疗。2 特征：糖尿病形成中产生胰岛炎(insulitis)症状，即胰脏小岛中产生白血球的浸润物。约12周龄，母鼠有明显的胰脏岛素降低；而雄鼠则于后几周也发生此现象。糖尿病开始时有明显的中度糖尿病症,最好在周龄时即开始监测糖尿病症。3 易感受性与其影响因子：NOD小鼠对IDDM之易感受性由多基因控制。主要的易感结构是唯一MHC单型(H-2g7 chr17)。饲养环境，健康及饲料均影响小鼠糖尿病的发展。30周龄时糖尿病累计发病率雌雄分别为60%-80%和10%-70%,睾丸切除可增加糖尿病发病率,而卵巢切除减少发病率。KK小鼠 高血清胰岛素型，I型糖尿病模型，8月龄雄鼠100%，12月龄雌鼠88%出现显性病症。饲料、饲养、打斗及其它紧张因素可减少发病率。BB Wistar大鼠 低血清胰岛素型，I型糖尿病模型，发病率90%，发病日龄58-123日龄。症状：高血糖、糖尿症、酮尿症、酮症、胰岛素缺乏、高血糖素亢进、体重下降GK大鼠(Goto-Kakizaki diabetes prone rat)1975年由日本Tohoku University培育。在远交系WISTAR大鼠中筛选高血糖个体而成。应用于非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM)研究，II型糖尿病。在糖尿病症发作后，快速出现高血糖、胰岛素分泌减弱等，后期并发视网膜病、微血管病、神经病、肾病。和其它啮齿类II型糖尿病动物模型相反，GK大鼠是非肥胖的。肥胖症(Obese ob)肥胖小鼠(Obesemice)1 临床症状：1)纯合子4周龄增重加速，是正常鼠体重3倍。体重可达60g，表现为单纯肥胖而不伴有糖尿病。2)幼年时血糖和免疫活性胰岛素无明显增加，56月龄后，肥胖趋向稳定，胰岛素和葡萄糖水平上升。3)不受外来胰岛素的影响，但节制食物可增加对胰岛素的敏感性及延长其寿命。4)所有的雌鼠无生殖力，必须用杂合子交配保持基因。雌鼠卵巢和子宫萎缩，若节制饮食，雄鼠偶尔能繁殖。2 生理特征：1)Langerhans岛的增生与胰岛素分泌增加有关，肾小球发生肾结节状脂肪玻璃样病变。2)肥胖小鼠的皮下、后腹膜和性腺的脂肪增多，是脂肪细胞数目和体积增加的结果，被称为肥大性-增生性肥胖症。其肥胖症与人类的肥胖症很相似。成年肥胖和糖尿病(Adultobesityanddiabetes)小鼠 该小鼠的肥胖症体重相当于正常鼠的两倍，与ob/ob型一样，通常不育，710周龄时表现出高血糖和糖尿病。NZO(NewZealandObese)小鼠 该鼠通常具有生殖能力，所有的小鼠均发生肥胖，但脂肪沉积主要是在腹内，于24月龄时即可发现脂肪沉积，最终达到总体重的70，高血糖不明显，但胰岛素的水平升高。在快速增重期间，食物的摄入量明显增加。从小鼠的肥胖症知道，肥胖症有不同的遗传性。这对研究人类肥胖症的一系列问题颇有助益。侏儒症(Dwarf dw)dw鼠或称矮小畸形鼠 1)这种畸形又称垂体性侏儒症(PituiaryDwarfism)，因为其缺乏脑下垂体前叶的生长素和促甲状腺激素，故使生长发育障碍。2)纯合子dw/dw小鼠在1213日龄时即可被识别，表现为短尾和短鼻。成熟日龄时，其体积为正常鼠的1/4，8周龄时体重为810g，多数能存活到成熟期，可出现继发的粘液性水肿。3)由于该鼠两性均不育，只能用杂合子保持基因，得到25%的矮小畸形鼠。9日鼠龄时，将正常垂体全移植到这种鼠的肾脏，雄鼠可长大到近于正常小鼠体形并可繁殖(但在雌鼠收不到效果，原因不明)。甲状腺功能低下hyt甲状腺功能低下症小鼠1)第12对染色体的隐性突变基因导致幼鼠16日龄出现甲状腺发育不全。2)Hyt/hyt小鼠与人类婴儿甲状腺功能低下相似性80%，可用于人类婴儿甲状腺功能紊乱研究的动物模型。七、神经系统研究癫痫 35日龄DBA/2N小鼠，听源性癫痫发病率100%，是良好的模型材料。脑梗塞 沙鼠脑椎底动脉环后交通枝缺损，结扎一侧颈总动脉出现脑梗塞。是研究中风、术后脑贫血、脑血流量的实验材料。八、微循环研究外周微循环小鼠耳廓：表皮薄，血管呈平面分布，适于慢性全身性疾病对微循环影响的长期连续观察。金黄地鼠颊囊：囊壁薄而色淡，微血管清晰。颊囊伸缩性大，牵拉刺激对微循环影响小。了解在感染、创伤、移植性肿瘤等病理状态下微循环的变化。内脏微循环常选用蛙、大、小鼠、豚鼠、兔、猫、犬的肠系膜、大网膜和肠壁。或头颅、腹腔、胸膜开窗，观察脑、肺、心微循环。回盲部肠系膜小而局限，无肠蠕动，脂肪少。九、药物安全性评价急性毒性试验概念：是观察1天内单次或多次给药后，在7天或14天中连续观察动物所产生的毒性反应和死亡情况。方法：1)小动物半数致死量（lethal dose 50，LD50）,常用封闭群动物，如ICR、NIH、KM。2)大动物近似致死量(approximate lethal dose，ALD)，常用动物如SD、Wistar。注意：动物质量、体重差异、不良外环境均可产生不正确的数据。长期毒性试验概念：是对动物反复多次给药（14天以上连续给药）后，观察药物对动物的毒性反应和死亡情况。方法：1)实验应设高、中、低三个剂量组和对照组。2)高剂量应产生明显毒性反应或个别动物死亡。3)中剂量应产生轻微或中等的毒性反应。4)低剂量应高于最佳有效剂量，不出现毒性反应。5)长期毒性试验需两种以上动物，一种为大鼠如SD、Wistar，3个月内试验用6-8W，3个月以上用5-6W的动物。6)另一种为犬、小型猪、猴，Beagle犬以4-12月龄为宜。注意：长毒试验持续时间长，高、中剂量为中毒剂量，要获得真正的药物毒性结果，必须保证动物的质量和适宜环境。生殖毒性试验分类：第一类生殖毒性试验：在交配前给药，判断雌、雄动物连续给药后生殖细胞在接触药物后，对受孕能力、生殖系统和子代有无影响。第二类致畸敏感期毒性试验：在器官发生期前、后给药，揭示药物的胚胎毒性和致畸性。第三类围产期毒性试验：在围产期和哺乳期给药，判断雌性动物在产前及产后给药对子代的影响方法：1)至少使用两种以上实验动物。2)啮齿类有大、小鼠和地鼠，非啮齿类有兔、犬、雪貂和灵长类。3)常用大鼠和兔。致突变试验包括：微生物回复突变试验、哺乳动物培养细胞染色体畸变试验和啮齿类动物微核试验。微生物回复突变试验（Ames试验）：致突变物能灵敏、特异地使his缺陷型突变株回变成原型，在缺乏his的培养基上生长菌落增多，以此判断被试物是否具有突变性体外染色体畸变试验：通过给药后收获细胞（包括人或动物），首选中国仓鼠肺细胞（CHL），制作染色体标本，观察新药对染色体的损坏，主要为染色体数目或结构的异常。动物微核试验：啮齿类（常用小鼠）体内给药后，取骨髓制涂片，观察嗜多染红细胞微核出现的频率，计算嗜多染红细胞与正常红细胞的比率。微核是染色体受损，细胞分裂异常，染色体或片段进入细胞质形成的产物。致癌试验长期致癌试验：常用F344大鼠和A系小鼠，并提供5年内该品系生产群肿瘤自发率，排除其它致癌因素，须2-3年。短期致癌试验：常用6-8周龄A系小鼠，高剂量组应每周给药3次，连续8周最大耐受量，以肺肿瘤数为评价指标。药物依赖性试验身体依赖性试验（自然戒断、催促、替代试验）：采用大、小鼠和猴。诱导试验：采用大、小鼠。精神依赖性试验：采用大鼠。其它毒性试验皮肤用药：1)用年轻实验动物：2kg兔、300g豚鼠、200g大鼠。2)背部脱毛面积为体表面积10%。3)采取适宜固定方式，保证受试物与体表接触时间，使药物通过皮肤充分吸收，观察药物毒性及中毒器官外用药刺激和过敏试验：1)最常用为豚鼠，其次为家兔，大鼠不适宜。腔道给药：1)眼刺激试验：兔。2)滴鼻剂：大鼠、豚鼠和家兔。3)栓剂：年轻家兔、大鼠。研究类型研究类型动物品种与品系动物品种与品系动物数量（只）动物数量（只）急性研究LD50单剂量，小鼠（ICR）、大鼠（SD）、豚鼠（Hartley）50-60观察14天犬（Beagle）6-8剂量范围，大鼠（SD）5/性别/水平，3剂量水平连续服药14天犬（Beagle）3-4/性别/水平，3剂量水平亚慢性，30天大鼠（SD）15-20/性别/水平，3剂量水平犬（Beagle）2-3/性别/水平90天慢性研究大鼠（SD）20-25/性别/水平，3剂量水平，对照犬（Beagle）、恒河猴24-32毒性研究使用的实验动物品种和品系毒性研究使用的实验动物品种和品系研究类型研究类型动物品种与品系动物品种与品系动物数量（只）动物数量（只）慢性研究6个月至1年小鼠（B6C3F1）、大鼠（SD、Wistar）50/性别/水平，3-4剂量水平致畸研究大鼠（SD）20只雄/组新西兰兔10只雄/组诱变研究小鼠（ICR）大鼠（SD）续表：