常用實驗動物的選擇

1、第六章,常用實驗動物的選擇,科學(xué)研究、醫(yī)療檢驗、生物制品的生產(chǎn)和檢定都離不開實驗動物，為了保證實驗結(jié)果的科學(xué)性、重復(fù)性，必須選擇標(biāo)準(zhǔn)化及與實驗?zāi)康南噙m應(yīng)的實驗動物。 實驗動物的選擇是醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中首要考慮的問題。選擇恰當(dāng)與否關(guān)系到課題質(zhì)量、經(jīng)費支出、研究途徑及方法的繁簡，甚至影響到課題的成敗及研究成果的正確性。因為在不恰當(dāng)?shù)膭游锷砩献鰧嶒灣３贸霾贿m當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。,第一節(jié) 實驗動物的選擇原則,一. 選擇與人體結(jié)

2、構(gòu)、機能、代謝及疾病特征相似的動物 利用實驗動物某些與人類相近似的特性，通過動物實驗對人類的疾病發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律進(jìn)行推斷和探索。例如，在結(jié)構(gòu)與功能方面，哺乳動物之間存在許多相似點，從解剖學(xué)上看，除在體型的大小比例存在差異外，身體各系統(tǒng)的構(gòu)成基本相似，因此，它們在生命活動中基本功能過程也是相似。,1.結(jié)構(gòu)和功能的相似性 充分利用與人具有某種相似性的實驗動物，盡量選擇那些機能、代謝、結(jié)構(gòu)和人類

3、相似的實驗動物作實驗。一般來說，實驗動物愈高等，進(jìn)化愈高，其機能、代謝、結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，反應(yīng)就愈接近人類, 猴、狒狒、猩猩、長臂猿等靈長類動物是最近似于人類的理想動物。但由于其來源的困難性，選擇一些進(jìn)化程度不很高，但某些組織器官的結(jié)構(gòu)或移植性病理特點與人類相似的實驗動物也具備其相當(dāng)?shù)囊饬x。,2.代謝的相似性 以高膽固醇膳食飼喂兔、大鼠、雞、豬、狗、猴等動物時，均可誘發(fā)動物的高脂血癥或動脈粥樣硬化。 3.疾病特

4、點的相似性 實驗動物有許多自發(fā)或誘發(fā)性疾病能局部或全部反映與人類類似的疾病過程及特點，可用于研究相關(guān)的人類疾病，如經(jīng)過遺傳育種的方法，可把這種動物培育成疾病的模型動物，以供研究。如，遺傳性高血壓大鼠、糖尿病小鼠等。,4.生態(tài)或健康狀況的相似性 在正常生命過程的研究中，找到與人類生態(tài)情況相似的替代模型非常重要。如SPF動物是正常的健康無病動物，能排除疾病或病原的背景性干擾；而無菌、悉生動物是一種

5、超常生態(tài)模型，僅用于特殊研究目的。 5操作實感的相似性 外科手術(shù)性的操作模型或教學(xué)示教中，體型大者比體型小者在實感上更接近人類。如大動物豬、犬。,二.選用對實驗因素最為敏感的實驗動物 各種實驗動物在基因型、表現(xiàn)型、組織型、代謝型、易感性等方面具有明顯的不同，其反應(yīng)有非常接近于人類的，也有比較接近人類的，可能還會遇到與人類的差異截然相反的。不同種類的實驗動物對藥物的不同反應(yīng)以及不同動物

6、的基礎(chǔ)代謝與人類的差異對實驗產(chǎn)生較大的影響。,1.不同種系實驗動物對同一因素的反應(yīng)雖然往往是相似的，即有它共同性的一面，但也往往會出現(xiàn)特殊反應(yīng)的情況，有它的特殊性，實驗研究中常要選用那些對實驗因素最敏感的動物作為實驗對象。 2. 不同種屬的實驗動物的基礎(chǔ)代謝率均有所不同。一般說來，動物的體積越小，所需的單位的藥物劑量越大。,三. 選用遺傳背景明確、體內(nèi)微生物得到控制且模型性狀顯著的動物。 科研實驗中

7、的一個關(guān)鍵問題，就是怎樣使動物實驗的結(jié)果正確可靠，有規(guī)律，從而達(dá)到精確判定實驗結(jié)果，得出正確的結(jié)論。因此，要盡量選用經(jīng)遺傳學(xué)、微生物學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、環(huán)境衛(wèi)生學(xué)的控制而培育的標(biāo)準(zhǔn)化實驗動物，才能排除因?qū)嶒瀯游飵Ъ?xì)菌、帶病毒、帶寄生蟲和潛在疾病對實驗結(jié)果的影響；也才能排除因?qū)嶒瀯游镫s交，遺傳上不均持，個體差異，反應(yīng)不一致；才能便于把我們所獲得的實驗研究成果在國際間進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。,1. 實驗研究中一般應(yīng)盡量不選用隨意交配而繁殖飼養(yǎng)的雜種動物或在開

8、放條件下繁殖飼養(yǎng)的帶菌、帶病毒和帶寄生蟲的普通動物。根據(jù)研究的目的要求，可選擇采用遺傳學(xué)控制方法培育出來的純系動物或稱近交系動物；突變系動物；封閉群動物；系統(tǒng)雜交動物即F1動物；或采用微生物控制方法而培育的無菌動物；已知菌動物或稱悉生動物；無特定病原體動物。,2. 近交系動物由于存在遺傳的均質(zhì)性，反應(yīng)的一致性，實驗結(jié)果精確可靠等優(yōu)點已被廣泛用于醫(yī)學(xué)科學(xué)研究各個領(lǐng)域。如可選用各種不同品系的小鼠研究各種腫瘤疾病；選用不同品系小鼠進(jìn)行基礎(chǔ)和臨

9、床各類實驗研究。,四.選用解剖、生理特點符合實驗?zāi)康牡囊蟮膭游铩?選用解剖生理特點符合實驗?zāi)康囊蟮膶嶒瀯游镒鰧嶒灒潜ＷC實驗成功的關(guān)鍵問題。很多實驗動物具有某些解剖生理特點，為實驗所要觀察的器官或組織等提供了很多便利條件，如能適當(dāng)使用，將減少實驗準(zhǔn)備方面的麻煩，降低操作的難度，使實驗容易成功。,五. 選用最易獲得、最經(jīng)濟、最易飼養(yǎng)管理的實驗動物。 實驗研究過程中往往回受到實驗室環(huán)境、經(jīng)費、

10、設(shè)施條件、研究方法等限制，在選擇實驗動物時，既要注意選用與實驗項目目的相符合的實驗動物，又要注意在不影響實驗質(zhì)量的前提下，選用最易獲得、最經(jīng)濟、最易飼養(yǎng)管理的實驗動物來做實驗研究，以便減少困難，增加實驗研究的可行性和易行性。,第二節(jié) 實驗動物個體選擇應(yīng)注意的問題 實驗動物對外界刺激的反應(yīng)不僅存在種屬差異，而且存在個體差異。為減少實驗誤差，增加研究結(jié)果的可重復(fù)性，動物選擇還應(yīng)注意動物年齡、體重、性別、生理狀態(tài)、健

11、康狀況及動物品系、等級等。,1．年齡（age）、體重（body weight） 1.1年齡是一個重要的生物量。LA的解剖生理特征和反應(yīng)性隨年齡而明顯變化。在實驗動物發(fā)育上，有的以日計齡，有的以月計齡，有的以年計齡。注意各種實驗動物之間、實驗動物與人之間的年齡對應(yīng)。一般情況幼年動物比成年動物為敏感。如用斷奶鼠或仔鼠作實驗其敏感性比成年鼠要高。這可能與抗體發(fā)育不健全，解毒排泄的酶系尚未完善有關(guān)。然而，有時因于敏感而與成年動物的試驗結(jié)

12、果不一，所以一般認(rèn)為不能完全取代成年動物的試驗。老年動物的代謝功能低下，反應(yīng)不靈敏，不是特別需要一般不選用。因此，一般動物實驗設(shè)計應(yīng)選成年動物進(jìn)行實驗。一些慢性實驗，觀察時間較長，可選擇年幼、體重較小的動物作實驗。研究性激素對機體影響的實驗，一定要用幼年的或新生的動物。,1.2 體重與年齡密切相關(guān)，還與其品系（種）、營養(yǎng)狀態(tài)、飼養(yǎng)管理等因素有關(guān)。同一實驗中，動物體重盡可能一致，一般相差不超過10%。 2．性別（sex）

13、 不同性別的動物對藥物的敏感性不同，感受性各異，對各種刺激的反應(yīng)也不盡一致。雌性動物在性周期不同階段、懷孕、授乳時，其機體反應(yīng)性有較大的改變，因此，科研工作中一般優(yōu)先選雄性動物或雌雄各半做實驗。,3．生理狀態(tài)（懷孕、哺乳） 動物的生理狀態(tài)如懷孕、授乳時，其對外界環(huán)境因素作用的反應(yīng)性常較不懷孕、不授乳的動物有較大差異。因此，在一般實驗研究中不宜采用這種動物。但當(dāng)為了某種特定的實驗?zāi)康?，如為了闡明藥物對

14、妊娠及后裔在胎內(nèi)、產(chǎn)后的影響時，就必須選用這類動物。動物功能狀態(tài)的改變也常影響對藥物的反應(yīng)，動物在體溫升高時對解熱藥比較敏感，而對正常體溫動物對解熱藥就不敏感；血壓高時對降壓藥比較敏感，而在血壓低時對降壓藥敏感性就差，反而可能對升藥比較敏感。,4．健康狀況 健康動物對各種刺激的耐受性一般比不健康、有病的動物要大，實驗結(jié)果穩(wěn)定，因此一定要選用健康動物進(jìn)行實驗，患有疾病或處于衰竭、饑餓，以及在寒冷、炎熱等條件下的動物，

15、均會影響實驗結(jié)果。外購動物一般應(yīng)有3~7天的預(yù)檢及適應(yīng)期。 5．品系、等級 分別表示實驗動物按遺傳學(xué)控制和微生物控制的標(biāo)準(zhǔn)化條件。,5.1按遺傳學(xué)控制分類 近交系動物、突變系動物、雜交系動物存在遺傳均質(zhì)性，反應(yīng)一致性好，因而實驗結(jié)果精確可靠，廣泛用于各科研領(lǐng)域。封閉群動物具有群體的遺傳特征,但是動物之間存在一定的個體差異，因此，其反應(yīng)的一致性不如近交系動物。,5.2按微生物學(xué)控制分

16、類 等級表示實驗動物微生物控制的標(biāo)準(zhǔn)化條件。按微生物學(xué)控制分類，國外將實驗動物分成四級，即普通動物(CV)、無特定病原體動物(SPF)、悉生動物(GN)及無菌動物(GF)。根據(jù)我國實際情況,國家科委將實驗動物分為普通動物、清潔動物、無特定病原體動物和無菌動物(包括悉生動物)四個級別。GF、GN（超常生態(tài)模型）排除了微生物對背景的干擾，減少了免疫功能的影響，SPF（正常的健康無病模型）可排除疾病或病原的背景性干擾，C

17、L、CV價廉易得、易管理，但應(yīng)考慮微生物對實驗結(jié)果有無影響。,第三節(jié) 常見醫(yī)學(xué)實驗中LA的選擇,一.藥效學(xué)研究中的選擇 1. 臨床前藥物代謝動力學(xué)研究 選用成年健康的LA（大、小鼠、兔、狗、豚鼠），首選動物及其性別應(yīng)盡量與藥效學(xué)或毒理學(xué)研究一致。做動力學(xué)參數(shù)測定首選狗、猴，可多次采樣。做藥物分布與排泄實驗首選大鼠。,2.作用于神經(jīng)系統(tǒng)的藥物研究 促智藥（大、小鼠）、鎮(zhèn)靜催眠藥（小鼠）、

18、鎮(zhèn)痛藥（大、小鼠），在熱板法或跖刺激法試驗中不用雄性。解熱藥首選家兔，神經(jīng)節(jié)傳導(dǎo)阻滯藥（貓）。 3.作用于心血管系統(tǒng)的藥物研究 降壓藥（狗、貓、大鼠）、降血脂藥（大鼠、家兔），抗血小板聚集、抗凝血藥（雄性大鼠、家兔）。,4. 作用于呼吸系統(tǒng)的藥物研究 鎮(zhèn)咳藥初篩首選小鼠，豚鼠適用于觀察鎮(zhèn)咳作用持續(xù)時間。支氣管擴張藥首選豚鼠，祛痰藥一般選用雄性小鼠。 5.作用于消化系統(tǒng)的藥物研

19、究 催吐或止吐藥用狗、貓，而不用兔、豚鼠、大、小鼠（無嘔吐反射）。 6.作用于泌尿系統(tǒng)的藥物研究 利尿/抗利尿藥選用雄性大鼠或狗。7.作用于內(nèi)分泌系統(tǒng)的藥物研究：大鼠。,8. 心血管系統(tǒng)疾病研究 8.1 動脈粥樣硬化癥研究：目前常用大鼠、兔等。 8.2 高血壓研究：常用狗和大鼠（自發(fā)性高血壓大鼠SHR、遺傳性高血壓大鼠GH、易卒中自發(fā)性高血壓大鼠SHRSP、自發(fā)性血栓

20、形成大鼠STR等。 8.3 心肌缺血試驗研究：狗、豬、兔、大鼠、貓。（冠狀動脈阻塞實驗） 8.4 心率失常試驗研究：豚鼠、狗、豬、猴、兔、大鼠、貓。,9.泌尿和生殖系統(tǒng)疾病研究 糖尿?。捍笫蟆⑼?、狗。高血糖、多尿癥、酮尿癥、胰島素缺乏、高血糖素亢進(jìn)：大鼠 。生殖生理和避孕藥物：兔。,1.0 抗炎與免疫試驗研究 裸鼠、SCID小鼠、CBA/N小鼠常用于免疫學(xué)研究；大鼠常用于多

21、發(fā)性關(guān)節(jié)炎與人類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎；豚鼠易于致敏，對組織胺反應(yīng)十分敏感，適于作過敏性實驗研究和平喘藥、抗組織胺藥的篩選；兔常用于制備各種免疫血清的原材料，還適于發(fā)熱、解熱和檢查致熱源、篩選解熱藥的研究。,11.微循環(huán)試驗研究 外周微循環(huán)實驗觀察常用小鼠耳廓、兔眼球結(jié)膜等；內(nèi)臟微循環(huán)實驗觀察常用青蛙、大鼠、小鼠、豚鼠、兔、貓、狗的腸系膜、大網(wǎng)膜和腸壁。 12.放射學(xué)實驗研究 大鼠和小鼠造血系統(tǒng)

22、損傷出現(xiàn)早。而不用兔（對放射線太敏感）。,13.休克試驗研究 失血性休克（狗或山羊、貓）、感染性休克（應(yīng)注意不同LA對感染的反應(yīng)差異，狗對大腸桿菌內(nèi)毒素很敏感，貓和嚙齒類有較大耐受性）、創(chuàng)傷性休克（大鼠和兔）。,14. 藥物依賴性試驗 對于身體依賴性試驗，無論是自然戒斷試驗、替代試驗抑或催促試驗，都采用大、小鼠、猴；而誘導(dǎo)試驗一般只選用大、小鼠，不用猴。,15. 計劃

23、生育試驗研究 篩選口服避孕藥的實驗動物多使用嚙齒類實驗動物，大鼠、小鼠等，因為它們具有規(guī)律的動情周期，排卵有明顯的指標(biāo)，易于檢測，價格便宜。常選用成年雄性大白鼠，如觀察藥物對生育率的影響，精子數(shù)的影響，精子活動力的影響以及對雄性激素的影響。,16.老年病研究中實驗動物的選擇 用于老年醫(yī)學(xué)研究的實驗動物有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、豬、猴等，其中使用大鼠使用最多。

24、二.一般藥理研究：大、小鼠、貓、狗。,第四節(jié) 藥物安全性評價試驗中LA的選擇,藥物安全性評價的內(nèi)容是多方面的，包括急性毒性、長期毒性、生殖毒性、致突變、致癌、刺激過敏及一般藥理。,1.急性毒性試驗 通常是觀察一次供給藥后所產(chǎn)生的急性毒性反應(yīng)和死亡情況，可發(fā)現(xiàn)該藥的可能靶器官及其特異性作用。 藥物的半數(shù)致死量LD50測定常選用小鼠和大鼠，而且常用封閉群動物，如KM小鼠、Swiss小鼠、Wis

25、tar、SD 大鼠等。 若藥物毒性很小，則進(jìn)行最大耐受劑量試驗。,2.長期毒性試驗 是觀察連續(xù)給予受試物后，由于藥物蓄積而對機體產(chǎn)生的毒性反應(yīng)及其嚴(yán)重程度，提供毒性反應(yīng)的靶器官及其損害是否可逆等信息，確定無毒反應(yīng)的劑量，為擬定人用安全劑量提供參考。 長期毒性試驗常需兩種以上的動物，才能比較正確地預(yù)示受試物在臨床上的毒性反應(yīng)，常用的一種是嚙齒類大鼠，另一種是非嚙齒類比格犬或

26、非洲狒狒。,3.生殖毒性試驗 分為一般生殖毒性試驗、致畸敏感期毒性試驗、圍產(chǎn)期毒性試驗等三個階段。 在生殖毒性試驗時，至少應(yīng)用兩種以上的動物。嚙齒類可用小鼠、大鼠、倉鼠等，非嚙齒類可用家兔、犬、雪貂或非人靈長類。,4 .致突變及致癌試驗 長期致癌試驗（2~3年）對環(huán)境要求很高，必須在嚴(yán)格的SPF環(huán)境條件下進(jìn)行。常用F344大鼠及Swiss小鼠，長期致癌試驗必須排除一切其

27、他的致癌因素，必須提供5年內(nèi)該品系大、小鼠癌自發(fā)率的數(shù)據(jù)。 短期致癌試驗常用6~8周齡小鼠。,5. 其他毒性試驗 藥物毒理試驗的一項原則是供給藥途徑必須與將來的臨床給藥途徑相一致。 1. 當(dāng)受試物是一種外用藥，通過皮膚給藥，無論是皮膚急性毒性實驗，還是長期毒性試驗，一般均選用家兔、豚鼠或大鼠，背部脫毛，占體表面積的10%左右。還需要進(jìn)行該藥的刺激性試驗（常用家兔和豚鼠）和過敏試驗（