常用实验动物与疾病动物模型Tel：87331230 13662436009 zhaoyongmail.sysu.edu.cn http:/sysu.schoolblog.cn/zhaoyong/default.aspx2007-12-21现代药学概论赵勇中国完成世界首例转转基因克隆兔实验实验左为克隆兔，右为代孕兔。2007年我国完成的世界首例转基因克隆兔到12月14日已存活 3个月。日前在上海通过分子生物学鉴定，结果显示，实验兔含有 外源的绿色荧光蛋白基因，证明其为转基因克隆兔。 来源: 解放日报 发布日期: 2007-12-141997年世界首只克隆羊多莉 世 界 首 只 转 基 因 猴2000年美国科学家培育出了世界上首只转基因猴。 这是世界上首次培育成功转基因灵长类动物，此项 成果将为人类最终战胜糖尿病、乳腺癌、帕金森氏 症和艾滋病等顽症提供帮助。 世界上首匹“自体克隆马”2005年意大利科学家成功培育出世界上第一匹通过不 育动物制造出的“自体克隆马”，为挽救濒临灭绝的稀有马种 带来了曙光。 目的了解实验动物和疾病动物模型 的基本概念熟悉常用实验动物和疾病动物 模型的种类、特点和应用帮助药学专业研究生在其科研 中选择实验动物和实验方法奠定基 础第一部分 常用实验动物 实验动物基本概念、意义；选择实验动物的原则和注意事 项；常用实验动物及其应用。实验动物基本概念动物可分为野生动物、经济动物和实验 动物等。 实验动物（laboratory animal）是指经 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，用于科研、教 学、生产、检定等实验的动物。 实验用动物（ animals for research ） ： 有时考虑这些动物对某些受试物的敏感性或 操作技术上的需求，有些动物如家禽、家畜 及部分野生动物，也被用于实验，此些动物 不能完全达到实验动物的标准，称为实验用 动物。实验动物的意义现代科学技术发展的基本支撑条件可概括 为：实验动物、 仪器设备、信息资料和化学试 剂四个基本要素 。在医药领域的作用： 研发：研究新合成的化合物的药理、毒理 作用， 生产：是生物药品的生产重要的原材料， 药品出厂前必须用实验动物作安全性和效果试 验。选择实验动物的基本原则选择与人体结构、机能、代谢及疾病特征相似的 动物选用结构简单又能反映研究指标的动物 选择适龄的实验动物 选择易获得、经济、易饲养管理的标准化动物3R原则：Reduction(减少)Replacement(替代)Refinement(优化) 实验动物选择时应注意的问题体重 、性别 、生理状况、健康状况 实验动物微生物学寄生虫学等级实验动物等级GB14922-2001实验动物微生物学和寄生虫学监测 等级 一级 普通动物(conventional animal) 不携带主 要人兽共患病原和动物烈性传染病的病原。一般为教学示 范用。 二级 清洁动物(clean animal)除一级动物应排除 的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病 原。 三级 无特殊病原体动物(specific pathogen free animal，SPF)除一、二级动物应排除的病原外,不携 带主要潜在感染或条件致病和对科学实验有干扰的病原。 国际标准实验动物 。 四级 无菌动物(germ free animal)无可检出的一 切生命体。包括悉生动物。遗传背景实验动物必须是遗传背景明确的品系动物近交系：遗传均质性保证了实验反应的稳定 性；封闭群：较好地代表自然群体的遗传特性；F1杂交群：兼有近交系和封闭群的特点；突变动物：往往具有某些鲜明的人类疾病 模型特征。近交系动物 （inbred animal ）近交系动物是指杂种动物经过相当于20代全 同胞兄妹单线连续繁殖，各条染色体上的基因趋于 纯合，品系内个体差异趋于零。 个体之间极为一致，对实验反应一致，实验数 据标准差较小，在实验中实验组和对照组都只需少 量的动物。隐性基因纯合性状得以暴露，可以获得大量先 天性畸形及先天性疾病的动物模型，如糖尿病、高 血压等。这些动物家系清楚，取材方便，是进行基 因连锁分析、遗传学、生理学和胚胎生物学研究的 理想实验材料。封闭群动物(closed colony)又称远交群(outbred stock)。是一个长时期 与外界隔离，雌雄个体之间能够随机交配的动物群。 其遗传组成比较接近于自然状态下的动物群体结构。避免了近交衰退的出现，具有繁殖率高，疾病抵 抗力、生育力强。群内个体间而言，因其有杂合性，个体间的重复 性和一致性不如近交系动物好。封闭群动物一般适用于药物筛选、毒理安全试验 和教学使用。常用实验动物小 鼠大 鼠兔豚 鼠地 鼠犬猫猪鸡猴 生物学 特性解剖学 特点生理学 特点应用主要品 系小 鼠小鼠属于脊椎动物门 、哺乳纲、啮齿目、鼠科 、鼠属。实验小鼠来自野 生小鼠，后经人们长期选 择培育而成。小鼠（Mouse， Mus. Musculus） 生物学特性 小鼠对外界环境的改变 反应敏感，强光或噪声可致 哺乳母鼠食仔； 夜间活跃，其进食、交 配、分娩多发生在夜间； 啮齿类动物，有啃咬习 惯； 群居动物，群饲生长发 育也快。性成熟的雄鼠放在 一起易发生互斗。 解剖学特点1小鼠下颌骨的喙状突较小，髁状突 发达，运用下颌骨形态的分析技术，可进行 近交系小鼠遗传监测； 2小鼠无汗腺 ； 3淋巴系统发达，外界刺激可使淋巴 系统增生，因此易患淋巴系统疾病。生理学特点性成熟：雄：4560日 雌：3550 日 小鼠成熟早，繁殖力强，适配鼠龄为 出生后6090天；交配后1012小时，雌鼠 在阴道口形成一个白色的阴道栓，这是受孕 的标志 性周期：天 妊娠期：天 哺乳期：天 体 温：36.5C 心 率：600(328-780)次分 血 压：81-113 mmHg (10.8-18.1kPa) 呼 吸：163(84-230)次/分小鼠生长发育快慢与品系、营养、 环境、带仔数的多少、生产胎次有密切 关系；生育期为一年，寿命达23年；染色体为20对。血液指标血红蛋白：148(100-190)g/L血细胞比容：0.415L/L红细胞：9.3(7.7-12.5) *1012/L白细胞：8(4-12)*109/L饲养管理和繁育要点喂颗粒性饲料，饲料中蛋白质含 量应达20-25%喂水、加料次 周。撮入量：成熟时饲料4-6g/天/只，水 约6ml。 哺乳期雌鼠可加葵花籽，生产鼠 还可加大麦芽和鸡蛋软料 垫料以杉树木屑为佳，用前要高 压灭菌和消毒。 记录表格，做好常规记录。主要品系、种群1近交系 (1) C57BL6（B6）：黑色。乳 腺癌发病率低，对放射物质耐受力强 ，眼畸形，口唇裂的发生率达20。 淋巴细胞性白血病发病率为6。对结 核杆菌、百日咳组织胺易感因子敏感 。嗜酒精性高。是肿瘤学、生理学、 遗传学研究常用品系。(2) C3HHe(C3)：野生色。 乳腺癌发病率为97，对致肝癌 因素敏感，对狂犬病病毒敏感， 对炭疽杆菌有抗力。用于肿瘤学 、生理学、核医学、免疫学的研 究。 (3) BALBc(C)：白化。乳腺肿 瘤发生率低，但对致癌因子敏感。肺 癌发病率雌性26，雄性29。对放 射性照射极为敏感。广泛应用于肿瘤 学、生理学、免疫学、核医学和单克 隆抗体等研究中。(4) DBA2(D2)：浅灰色。听源性癫 痫发作36日龄小鼠为100，55日龄后为5 。对鼠伤寒沙门氏菌补体有抗力，对百 日咳组织胺易感因子敏感。常用于肿瘤学 、遗传学和免疫学的研究。 (5) CBA：野生色。对麻疹病毒敏感 。 (6) A：白化。对麻疹病毒高度敏感 ，对X射线非常敏感。肺肿瘤发病率高。 常用于肿瘤学、免疫学等的研究。(7) AKR：白化。为高发白血病品 系，对百日咳组织胺易感因子敏感。常 用于肿瘤学和免疫学等的研究。(8) TAl(津白1号)和TA2(津白2号) ：白化。TAl为自发低乳腺癌系，TA2为 自发高乳腺癌系，为乳腺癌MA737的宿 主。 （9）615：深褐色。肺腺癌发病率 高。8月龄后开始出现衰老现象，表现为 肥胖、增重。对津638白血病病毒敏感 。2封闭群 (1) KM： 白化。该鼠特点是产量高，抗病 力强，适应性强。广泛应用于药理、毒理、微生 物学的研究以及药品、生物制品的检定。 (2) NIH： 白化。特点是繁殖力强，产仔成 活率高，雄性好斗。广泛用于药理和毒理研究以 及生物制品检定。 3杂交一代动物(F1代)F1 代具有清楚的遗传背景和双亲特性,生 活力强,实验重复性好,得到广泛应用。 4、突变系常用小鼠品系 近交系C57BL/6BALB/cDBA129C3H突变系小鼠SCID小鼠裸小鼠封闭群小鼠KMNIH昆明小鼠长爪沙鼠（蒙古沙土鼠）长爪沙鼠（蒙古沙土鼠）小鼠在生物医学中的选择应用在生物医学领域中，小鼠因其自身 的特点，是用途最广泛、使用量最大的哺乳 类实验动物。 药物学研究和毒性试验小鼠广泛用于药品的毒性试验及三致 (致畸、致癌、致突变)试验。 1.药物筛选试验,小鼠常用于药物对疾病 疗效筛选试验,如抗肿瘤药物,抗结核药物,抗 疟疾药物等的筛选；2.药物效果及其副作用研究,如： 利用声源性惊厥小鼠来评价抗痉挛药 物； 利用小鼠角膜和耳廓反射评价镇定药 物； 3.毒性试验和安全分析,如：用于铅、苯、汞、矽、一氧化碳等 职业性中毒的急性、亚急性和慢性毒性试 验以及半致死量测定。肿瘤学研究1.近交系小鼠自发性肿瘤研究， 如AKR小鼠白血病发生率可达90， C3H小鼠乳腺癌发病率达97。而 C57BL小鼠乳腺癌发病率极低。结果 表明C3H体内有一种乳汁因子会传给 雌性子代，在该乳汁因子与激素的共 同作用下易产生乳腺癌。2. 小鼠对致癌物质、射线及某些病 毒敏感，可诱发各种肿瘤，如： 二乙基亚硝胺可诱发小鼠肺癌； 甲基胆葸可诱发小鼠胃癌和宫颈癌等； 感染小鼠白血病病毒可诱发白血病； 感染人类腺病毒可诱发小鼠肉瘤及淋巴 瘤。移植性肿瘤模型将各种实体瘤、腹水瘤、白血病等一 定数量的瘤细胞或无细胞的滤液（病毒性 肿瘤）接种于相关品系的小鼠，就可以使 该品系的一群小鼠带有相同的肿瘤，其生 长速度一致，个体差异小，接种存活率可 达100%。 这种肿瘤模型经常用在筛选抗肿瘤新 药的研究。传染性疾病研究小鼠对多种病原体特别是病毒极 为敏感，常用于研究这些病原体的发 病的机理、临床症状及治疗。例如狂 犬病、脊髓灰质炎、流感、脑炎、血 吸虫病、疟疾、破伤风等的研究。遗传学和遗传性疾病的研究许多小鼠具有遗传疾病，如小鼠黑色素 瘤、糖尿病肥胖、遗传性贫血、尿崩症、肌 肉萎缩症、骨骼硬化症、自身免疫缺陷症等 。这些疾病与人类发病相似，可用作人类遗 传疾病的动物模型。转基因小鼠。将人类基因导入小鼠基因 组中，研究导入基因的作用，寻求目前还无 法了解的遗传性疾病的遗传因子。老年病学的研究小鼠寿命短，传代时间短，随着鼠龄的 增加，机体内的一些生理生化指标不断发生变化 ，特别是高龄鼠中老年病明显增多，是老年学研 究的极好材料。多用于糖质、脂质、胶原和免疫 等方面的研究。计划生育研究小鼠繁殖力强，性周期和妊娠期短，生 长快，适合计划生育研究。如常用小鼠做抗生育 、抗着床、抗早孕、抗排卵等实验应用上的首选 动物。 免疫缺陷小鼠在肿瘤研究中应用免疫缺陷小鼠指由于先天性遗传突变 或人工方法造成一种或多种免疫系统成分 缺陷的小鼠。SCID小鼠是一种16号染色体上SCID 基因发生突变的小鼠。其生理特征为既缺 少T细胞、也缺少B细胞，血清中缺少免疫 球蛋白，属于严重联合免疫缺陷小鼠，可 进行异体肿瘤移植。使SCID小鼠受到HIV病毒的