常用疾病動(dòng)物模型和醫(yī)學(xué)應(yīng)用

1、第五章 常用疾病動(dòng)物模型和醫(yī)學(xué)應(yīng)用,病理生理教研室 宣成睿,第一節(jié) 疾病動(dòng)物模型是醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究的工具,1.概念 人類疾病動(dòng)物模型（animal model of human disease)是醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中建立起來的模擬人類疾病表現(xiàn)的動(dòng)物，是研究人類疾病的常用手段和最為有效的實(shí)驗(yàn)材料。2.意義 為解決“醫(yī)學(xué)倫理學(xué)”限制提供科學(xué)的研究方法；為人類疾病的研究提供豐富的實(shí)驗(yàn)材料；實(shí)驗(yàn)條件可控，可分解研究因素；有助于全

2、面了解疾病的本質(zhì)。,第二節(jié)心血管疾病動(dòng)物模型,1.動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis,AS）動(dòng)物模型(1)高脂飼養(yǎng)法建立AS模型1）材料與方法： ①大鼠飼喂含1%~4%膽固醇、10%豬油、0.2%甲硫氧嘧啶的高脂飼料，一個(gè)月后出現(xiàn)AS斑塊,②雄性小鼠C57BL/6J小鼠飼喂含2%~5%膽固醇、2%膽酸鈉、30%可可脂的高脂飼料，25周后全部小鼠在主動(dòng)脈弓和近端冠狀動(dòng)脈內(nèi)發(fā)生脂質(zhì)斑塊③兔每日喂服0.3g膽固醇,

3、4個(gè)月可見AS斑塊,2）評(píng)價(jià)和應(yīng)用：常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為家兔和大鼠。兔病變部位與人類病變的主要區(qū)別：①兔的病變主要在主動(dòng)脈弓和心肌內(nèi)冠狀動(dòng)脈，而人體的主要病變部位在腹主動(dòng)脈和心肌外冠狀動(dòng)脈；②兔無人體的并發(fā)癥，產(chǎn)生的損傷更類似于黃瘤病而不像人的AS;,(2)化學(xué)損傷法建立AS模型,1）材料和方法：用3~4個(gè)月Wistar雄性大鼠，一次性腹腔注射維生素D60萬U/kg， 注射3天后的內(nèi)皮細(xì)胞有短突起凸向官腔，細(xì)胞

4、內(nèi)有大小不等的空泡，18天后有平滑肌增生，內(nèi)彈性膜斷裂，膠原纖維增多，34天后平滑肌細(xì)胞從彈性斷裂處伸入，有些平滑肌細(xì)胞成為泡沫細(xì)胞，整個(gè)病理變化過程與AS病理變化相似,2）評(píng)價(jià)和應(yīng)用：,維生素D誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化主要是通過誘發(fā)破壞動(dòng)脈管壁內(nèi)皮細(xì)胞的完整性，有利于血漿脂質(zhì)對(duì)管壁侵入和損傷，從而形成動(dòng)脈硬化。 該造模方法具有操作簡(jiǎn)便、可靠、成功率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)AS的發(fā)病機(jī)制及藥物療效評(píng)價(jià)等多方面具有廣闊前景。,2、高血壓（

5、hypertensive disease）動(dòng)物模型,(1)內(nèi)分泌型高血壓大鼠模型1）材料與方法：SD大鼠100~150克，3%戊巴比妥鈉腹腔注射，腹部正中切口進(jìn)行左腎切除。術(shù)后大鼠用去氧皮質(zhì)酮醋酸鹽（DOCA）50mg/kg皮下注射，每日一次，每周給藥五天，共五周，同時(shí)飲用1%氯化鈉溶液，停止給藥后改普通飲水。 給藥一周后，50%大鼠血壓升高，停藥后，約70%形成持久性高血壓，收縮壓大于160mmHg者供實(shí)驗(yàn)使用。,2）評(píng)價(jià)和

6、應(yīng)用：,該模型為內(nèi)分泌性高血壓模型，是一種繼發(fā)性高血壓模型，與人類高血壓模型中的原發(fā)性醛固酮增多癥相似。所以可用于原發(fā)性醛固酮增多癥所知高血壓的研究。,（2）飲食誘導(dǎo)高血壓大鼠模型,1）材料與方法：SD大鼠160~180克，飼喂含66%果糖、12%脂肪、22%蛋白質(zhì)的高果糖飼料，飲水含蔗糖10%。飼養(yǎng)四周后即可成模。2）評(píng)級(jí)和應(yīng)用：該高血壓大鼠同時(shí)有胰島素抵抗及高胰島素血癥，故可廣泛用于高血壓合并胰島素抵抗的研究。,3.心肌缺血?jiǎng)游?/p>

7、模型,1）材料和方法：常用小型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為大鼠、兔，大型動(dòng)物為犬、豬為主。造模方法：開胸法和不開胸法開胸法：利用結(jié)扎或電刺激的方法使冠狀動(dòng)脈腔縮小或完全閉合；不開胸法：指介入栓塞，利用線栓或球囊深入到堵塞的冠狀動(dòng)脈分支中，阻塞血管，使心肌缺血或梗死。,評(píng)價(jià)模型的主要指標(biāo)：,①心電圖表現(xiàn)為明顯的S-T段抬高和（或）伴有T波倒置。②TTC染色，梗死部位為蒼白。,2）評(píng)價(jià)和應(yīng)用：,中國(guó)小型豬心臟及冠脈系統(tǒng)的的解剖生理特點(diǎn)與人類相似,優(yōu)

8、于其他動(dòng)物。其模型更加符合臨床特點(diǎn)。通過心導(dǎo)管介入，送入栓子，栓塞動(dòng)脈阻斷血管，造成心肌梗死，其病理過程與臨床相似，更適合研究之用。,第三節(jié) 腫瘤動(dòng)物模型,一、自發(fā)性腫瘤模型 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物群中不經(jīng)有意識(shí)的人工實(shí)驗(yàn)處置而自然發(fā)生的一類腫瘤稱之為自發(fā)性腫瘤。 腫瘤實(shí)驗(yàn)研究中，一般應(yīng)當(dāng)采用高發(fā)病率的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腫瘤模型作為研究對(duì)象，低發(fā)病率的腫瘤模型可作為對(duì)照組。,（一）近交系小鼠,1、A 和 A/He 系 ：雌性乳腺癌發(fā)病率

9、為30%~80%。2、BALB/c系 肺癌發(fā)病率雌性26%，雄性29%3、AKR高發(fā)白血病品系，淋巴性白血病發(fā)病率：雄性：76%~90%雌性68%~90%4、C3H系：乳腺癌發(fā)病率為97%，雌鼠乳汁中有乳腺癌致病因子。5、C58系高發(fā)白血病，淋巴性白血病發(fā)病率為95%6、129/ter Sv亞系 睪丸畸胎瘤發(fā)病率為30%，多發(fā)于懷孕的12~13天。,（二）近交系大鼠,1、ACI系 雄性大鼠自發(fā)性腫瘤發(fā)病率：睪丸腫瘤46%，腎上

10、腺腫瘤16%，腦腫瘤11%。2、F344 乳腺癌自發(fā)率,雄鼠41%，雌鼠23%。腦垂體腺瘤雄鼠36%，雌鼠24%。睪丸間質(zhì)細(xì)胞瘤85%。,,3、M520 大于18日齡時(shí)，子宮癌12%~50）%，腎上腺髓質(zhì)瘤65%~85%，腦垂體瘤20%~40%.4、LOU/C系 八月齡以上，自自發(fā)性漿細(xì)胞瘤，雄鼠30%，雌鼠16%。,二 誘發(fā)性腫瘤模型,（一）材料方法：1、甲基芐基亞硝胺誘發(fā)食管癌 將原液配成0.05%~0.

11、2%濃度的水溶液灌胃大鼠，劑量為1mg/kg ,1次/日 ，27天左右出現(xiàn)食管乳頭狀瘤， 至七個(gè)月誘發(fā)食管癌為53%。 小鼠以每公斤體重0.25mg/d，灌胃一次，三個(gè)月后，全部小鼠出現(xiàn)胃乳頭狀癌，7~8個(gè)月后誘發(fā)前胃癌為85~100%。,2、誘發(fā)鼻咽癌動(dòng)物模型,常用大鼠鼻腔皮下注射硝基哌嗪（DNP）、二甲基膽蒽 （MC）等誘癌劑。 取體重120克左右大鼠，乙醚麻醉，從前鼻孔將含有特制的MC插入鼻腔注射。半年以上或者動(dòng)物死

12、亡時(shí)，鼻咽部做病理連續(xù)切片，發(fā)癌率可達(dá)60%以上。,4、大腸癌誘發(fā)動(dòng)物模型,（1）二甲肼（DMH）誘發(fā)小鼠大腸癌： 用18~20g的KM小鼠,將DMH配成0.4%溶液，并用NaHCO3將PH值調(diào)到6.5-7.0，給小鼠頸部皮下注射DHM 20mg/kg。連續(xù)注射20次，可發(fā)生大腸癌。,（2）甲基亞硝基胍（MNNG）誘發(fā)大鼠大腸癌,選用18周齡的Wister大鼠，雌雄不限，將MNNG用33%乙醇配成0.67% MNNG乙醇溶液。用

13、磨平的腰椎穿刺針頭（長(zhǎng)度16cm）由肛門插入大腸7~8cm（相當(dāng)于結(jié)腸左曲處），每次注入0.3ml（相當(dāng)于MNNG2mg）每周兩次，共25次大腸癌誘發(fā)率為93%，腫瘤密集于距肛門3~6厘米的結(jié)腸處。,5、子宮頸癌誘發(fā)腫瘤模型,雌性小鼠，以附有0.1mgMC的棉紗線結(jié)在動(dòng)物不麻醉狀態(tài)下，借助于陰道擴(kuò)張器及磨損的彎針，將線穿入宮頸。經(jīng)右宮角由背部穿出，使線結(jié)固定于宮頸口。線另一端固定于背部肌肉，縫合皮膚，掛線以后，同日開始連續(xù)注射青霉素2~

14、3天，可誘發(fā)子宮癌。,2）評(píng)價(jià)和應(yīng)用：,（1）對(duì)可疑致癌因素進(jìn)行驗(yàn)證，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中能否誘發(fā)腫瘤是環(huán)境因素致癌與否的最終確定指標(biāo)。（2）誘發(fā)腫瘤的過程中可以觀察每個(gè)階段組織細(xì)胞的變化，為腫瘤的的發(fā)生發(fā)展機(jī)制研究提供了材料和方法。（3）在致癌物質(zhì)誘發(fā)腫瘤的過程中對(duì)腫瘤發(fā)生進(jìn)行干預(yù)實(shí)驗(yàn)是研究腫瘤預(yù)防和治療的方法。（4）是移植性腫瘤模型的瘤源。,三、移植腫瘤動(dòng)物模型,以胃癌原位移植為例1、細(xì)胞懸液接種法： 材料方法:裸小鼠術(shù)前禁食12小

15、時(shí)，按照每公斤體重1.2mg的劑量經(jīng)腹腔注射速眠新注射液麻醉，麻醉固定，消毒、腹正中切口，打開腹腔將小鼠的胃輕柔拉出，將培養(yǎng)好的胃癌細(xì)胞懸液接種至胃大彎前壁肌層至黏膜下，每只注射0.1ml。,,2.組織塊移植法：（1 ）材料與方法： 裸小鼠術(shù)前禁食12小時(shí)，按照每公斤體重1.2mg的劑量經(jīng)腹腔注射速眠新注射液麻醉，麻醉固定，消毒、腹正中切口，打開腹腔將小鼠的胃輕柔拉出，眼科剪劃傷大彎胃漿膜面，手術(shù)線將 1.5 ×

16、1.5 × 1.5mm的瘤組織塊穿透全層縫掛于胃壁上?？p合腹膜皮膚，精心飼養(yǎng)。,,（2）評(píng)價(jià)與應(yīng)用 移植性腫瘤可以使一群動(dòng)物帶有同樣的腫瘤，生長(zhǎng)素率一致，個(gè)體差異較小，移植成功率近100%，可以連續(xù)傳代，對(duì)于宿主的影響也近乎一致。 當(dāng)前抗癌藥物篩選大多數(shù)選用移植性腫瘤模型。,第五節(jié) 代謝性疾病動(dòng)物模型,一、肥胖癥動(dòng)物模型 一般將超過標(biāo)準(zhǔn)體重20%成為肥胖癥，肥胖癥的發(fā)生與遺

17、傳和環(huán)境因素有關(guān)。,,（一）谷氨酸鈉（MSG）又到代謝性肥胖模型（1）材料方法：新生大鼠自出生當(dāng)日開始，每天在頸背部皮下注射谷氨酸鈉3g/kg，連續(xù)5天。限每只母鼠喂養(yǎng)乳鼠4~6只，第二十一天后斷乳，并飼以營(yíng)養(yǎng)飼料，至六周后出現(xiàn)進(jìn)行性肥胖，5~6個(gè)月齡時(shí)，肥胖處于穩(wěn)定。,,(2)評(píng)價(jià)應(yīng)用： MSG下丘腦神經(jīng)元系統(tǒng)受損，但“飽中樞”的腹側(cè)正中核并未受損，下丘腦弓狀核部位多巴胺系統(tǒng)受損，但其他兒茶酚胺系統(tǒng)未見受損。該模型所致肥

18、胖與代謝異常有關(guān)，可用于研究?jī)?nèi)分泌失調(diào)在肥胖中的作用和地位。,（二）金硫葡萄糖（GTG）誘導(dǎo)小鼠肥胖模型,GTG腹腔注射成年小鼠，致小鼠“飽中樞”的腹側(cè)正中核受損，小鼠VMH的蒼白球的細(xì)胞、神經(jīng)纖維網(wǎng)和血管遭受破壞，引起肥胖。,,（1）材料方法： 體重20-24g雄性小鼠 禁食16小時(shí)后，一次腹腔注射GTC800mg/kg在給GTC后兩周，其棕色脂肪組織的合成是對(duì)照組的兩倍，隨后降至正常水平,,（2）評(píng)價(jià)應(yīng)用：

19、 GTC小鼠的顯著特點(diǎn)是肥胖和多食。GTC產(chǎn)生肥胖的主要原因是TG合成增加和脂肪酶活性降低。此種方法可用于探討中樞性肥胖機(jī)制。,二、糖尿病動(dòng)物模型,（一）手術(shù)性糖尿病模型的建立（1）材料方法： 選取犬、家兔或大鼠。全部切除胰腺，可制成無胰腺型糖尿病動(dòng)物模型。但需要補(bǔ)充外源性胰島素。,,（2 ）評(píng)價(jià)應(yīng)用： 在行胰腺大部切除（一般80%~90%）后，殘存的胰島受到高糖飲食刺激后使胰島B細(xì)胞功能衰竭，形成永久

20、性糖尿病。 或者結(jié)扎胰管加高糖飲食，使胰島形成明顯的退行性變而形成糖尿病。,（二）化學(xué)物質(zhì)損傷性糖尿病動(dòng)物模型的建立,1、四氧嘧啶（AIX)誘發(fā)糖尿病動(dòng)物模型。 四氧嘧啶通過產(chǎn)生氧自由基兒破壞胰島B細(xì)胞，導(dǎo)致胰島素缺乏，引起高血糖。(1)材料方法： Wister大鼠按120mg/100g體重腹腔注射AIX；或者按小鼠65~80mg/kg體重腹腔注射AIX。同時(shí)給予阿托品（32mg/kg ）l連續(xù)5天，

21、通過阻斷毒蕈堿傳遞來提高實(shí)驗(yàn)性糖尿病的發(fā)生率，并使之維持糖尿病的癥狀。,,（2）評(píng)級(jí)應(yīng)用：優(yōu)點(diǎn)：用藥量少、價(jià)廉?？焖俪赡?，成模率高缺點(diǎn)：大劑量的AIX可導(dǎo)致大規(guī)模的肝腎組織中毒性損傷。使動(dòng)物酮癥酸中毒死亡。,,2、鏈脲佐菌素（streptozoticin,STZ） STZ是目前使用最廣泛的糖尿病動(dòng)物模型化學(xué)誘導(dǎo)劑，能干擾葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，誘導(dǎo)葡萄糖激酶的功能，誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂。,,（1）材料方法：是用小劑量STZ和福氏完全佐

22、劑（CFA），正常飲食條件下，每只大鼠腹腔內(nèi)注射0.5mlCFA，次日按照25mg/kg體重，腹腔內(nèi)注射STZ溶液每周一次，連續(xù)三周重復(fù)上訴步驟，第三周成模率可達(dá)87.5%,（2）評(píng)價(jià)應(yīng)用： STZ價(jià)格較貴，但是模型穩(wěn)定，一般不表現(xiàn)自發(fā)性緩解。 采用多次小劑量注射，與其他免疫藥聯(lián)用、與特殊膳食共同誘導(dǎo)等方法，均可有效模擬糖尿病的病程及發(fā)病原理，并井底動(dòng)物的死亡率。,第六節(jié)免疫性疾病動(dòng)物模型,1、免疫功能低下癥動(dòng)物模型

23、 環(huán)磷酰銨（cyclophosphamide,Cy）是強(qiáng)免疫抑制劑，常作為抗癌藥物和免疫制劑在臨床廣泛使用，但在殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)也明顯損害快速增殖的正常細(xì)胞。特別對(duì)免疫系統(tǒng)和造血功能產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。 環(huán)磷酰銨主要破壞DNA的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而抑制DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，抑制細(xì)胞分裂，致使免疫功能低下。,第六節(jié)免疫性疾病動(dòng)物模型,（1）造模方法： 選用ICR小鼠，18±2g，雌雄兼用。將20只小鼠，按性

24、別 及體重隨機(jī)分成兩組，每組10只。正常對(duì)照組：生理鹽水50mg/kg行腹腔注射;模型組Cy 50mg/kg，行腹腔注射。每天一次，連續(xù)兩天。,,（2）評(píng)價(jià)應(yīng)用：Cy組小鼠血清中IgM水平明顯降低，NK細(xì)胞活性下降。溶血素值下降，血清中IL-2含量明顯減少，CDt、CDF細(xì)胞數(shù)及CD4+/CD8+細(xì)胞比值明顯低于正常對(duì)照組 。 可用于中藥對(duì)于提高免疫功能低下癥研究。 免疫調(diào)節(jié)作用的保健食品或者藥品的功效研究,2、猴誘發(fā)免疫缺

25、陷動(dòng)物模型,（1）造模方法：健康成年恒河猴，經(jīng)體檢無SIV（simian immunodeficiency virus ）,猴逆轉(zhuǎn)錄D型病毒(SRV)和猴T 淋巴細(xì)胞性白血病病毒(STLV) .動(dòng)物常規(guī)麻醉，毒株SIVImac251以3MID(3個(gè)100%猴感染劑量)經(jīng)經(jīng)脈注射感染動(dòng)物。感染后2周，血漿病毒分離陽(yáng)性。,,（2）評(píng)價(jià)與應(yīng)用： 感染癥狀表現(xiàn)為：發(fā)熱，皮疹、腹瀉和外周淺表淋巴結(jié)腫大。最常見的并發(fā)癥為腹瀉。 另

26、外恒河猴感染SIVsm的實(shí)驗(yàn)證明盡管該病毒不引起原有宿主的明顯疾病，但會(huì)引起另一種宿主與人類艾滋病相似的免疫缺陷病。,第七節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)動(dòng)物模型,1、癲癇動(dòng)物模型（1）材料方法： 健康雌性Wister 大鼠，體重210~260g腹腔注射氯化鋰3mmol/kg（濃度為1.5mol/l）24小時(shí)后，按30mg/kg體重分3次腹腔注射匹魯卡品（濃度為0.1%），分次注入組每次注射時(shí)間相隔10分鐘。凡出現(xiàn)持續(xù)性癲癇發(fā)作，并持續(xù)

27、一個(gè)小時(shí)者，給予安定10mg/kg腹腔注射可終止。,,(2)評(píng)價(jià)應(yīng)用： 模型主要用于短時(shí)間出現(xiàn)甩尾等自動(dòng)癥，此后出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)亢奮和后肢共濟(jì)失調(diào)，繼而出現(xiàn)部分強(qiáng)制發(fā)作和典型的角弓反張發(fā)作，表現(xiàn)為高度屈曲痙攣。,2.抑郁癥動(dòng)物模型,（1）材料和方法 雄性SD大鼠 150~180g。首先用敞箱法進(jìn)行行為學(xué)評(píng)分，，選擇評(píng)分相近的大鼠，每籠一只飼養(yǎng)，共接受21天各種不同的刺激，包括電擊足底、冰水游泳、熱應(yīng)激、夾尾、禁水、禁食和