1、第五章 实验动物的选择 和 动物实验的准备,第一节 医学动物实验课题设计的基本原则 第二节 生物医学研究的基本途径 第三节 实验动物的选择原则 第四节 选择实验动物应注意的问题 第五节 动物实验准备与描述 第六节 影响动物实验效果的动物实验技术环节因素,主要内容,第一节 医学动物实验课题设计的基本原则,一、医学科学研究设计的基本原则二、医学科研工作基本程序三、医学科研中对实验动物和动物实验的 有关要求,一、医学科学研究设计的基本原则,1需要性原则 选择在医疗卫生保健事业中有重大意义或迫切需要解决的关键问题。2目的性原则 选题必须目的明确，应目标集中，不含糊，不笼统。3创新性原则 选择前人没有解
2、决或没有完全解决的问题，善于捕捉有价值的线索，勇于探索、深化； 4先进性原则 创新性与先进性是密切相关的，创新往往指科学而言，而先进多对技术而言。5科学性原则 选题必须有依据，要符合客观规律，科研设计必须科学，符合逻辑性(手段、方法、实验)。,6可行性原则 要求科研设计方案和技术路线科学可行外，还必须具备一定的条件，如：人员、仪器、动物、试剂等。7效能性原则 研究中所消耗的人力、物力、财力同预期成果的科学意义、水平、社会和经济效益等综合衡量。上述设计原则可归纳为：创新性和先进性；科学性和重复性；有用性和可控性；经济性易行性。,二、医学科研工作基本程序,医学科学研究就方法来说是提出假说，验证假说
3、的过程，其工作程序是紧紧围绕这条主线进行的。1提出假说、确定题目，是战略性决定：（1）初始意念或提出问题(Original idea or problem)；(2)文献检阅,调查访问(Critical review of literatures)； （3）假说形成，提出设想(Formulation of hypothesis)； （4）陈述问题，开题讨论(Statement of the problem),2安排实验，验证假说，是战术组织。(1)实验设计(Experimental design)； (2)实验观察(Experimental investigation)(3)数据资料积累(Acc
4、umulation of raw data)。 3总结工作，完成论文，是拿出战果。（1） 数据资料处理(Treatment Of raw data)； （2）统计分析(Statistic analysis)；(3) 提出结论(Conclusions)。,医学科研工作基本程序及相互关系见下图,初始意念，提出问题 文献查阅，调查访问 假说形成，提出设想 陈述问题，开题讨论,确定研 究题目,实验设计,实验观察,整理实验结论,分析实验得出结论,专业设计,统计学设计,5,预实验,正式实验,6,调整实验设计,7 数据资料积累,重复,8数据处理,9统计分析,10,写出论文,三、医学科研中对实验动物和动物实验
5、的有关要求,医学科研中应用的实验动物应当具备下列完整的资料 品种、品系及亚系的确切名称； 遗传背景或其来源； 微生物检测状况； 合格证书； 饲育单位负责人签名。应用实验动物应当根据不同的实验目的，选用相应的合格实验动物。应用不合格实验动物，实验结果是不被承认的。,撰写医学论文时有关实验动物和动物实验方面的描述，规范与否在一定程度上影响论文的质量。所描述的主要内容应包括种系、名称、背景资料、规格，甚至饲养条件和某些处理方式（如麻醉剂的种类、剂量与方法，给药途径与方法，动物的处死方法等）。实验动物品系或品种描述要准确，避免使用通俗称谓。如Wistar大鼠、SD大鼠不能俗称为大白鼠，昆明种小鼠不能俗
6、称小白鼠。背景资料中应包括动物来源、遗传学分类及微生物检查合格证号和饲养环境合格证号。,医学论文中有关实验动物描述的要求,第二节 生物医学研究的基本途径,临床研究,实验室研究,一、临床研究,研究的对象是病人，目的是研究疾病的发生和发展过程，提高诊断水平，改进治疗方法。,特点 它是前瞻性研究，即必须直接跟踪。单纯回顾性病例分析并不是临床试验，因为它没有从一开始就直接观察。同样，临床流行病学调查中的病例对照研究不是临床试验，因为它也是回顾性研究。 在临床试验中必须有一种或多种处理。作为处理因素的可以是预防或治疗某种疾病的方法、设备或制度等。 临床试验必须有对照组，使处理的效应可与之对比。在临床试验
7、中，可用接受安慰剂或不接受任何处理者作为对照，也可接受当时认为是标准的治疗者作为对照。 临床实验是以人为对象，因此必须考虑对象的安全及某些伦理问题。,二、实验室研究,研究的对象是实验动物和微生物及试管试验，这些都离不开实验动物。与临床试验相比，动物实验具有以下独特的特点和优点： 可以更严格地控制实验条件可以缩短研究周期可以最大限度地获取反映实验效果的样本和资料可以进行药物的长期疗效和远期效应的观察可以进行临床上难以做到或完成的实验,1、临床研究和实验室研究的不同点 研究对象不同：临床研究对象是病人，实验室研究的对象是动物和细菌等； 实验对象的健康情况不同：临床：不健康；实验室：健康并可排除各种
8、病因的作用(可选用无细菌动物、纯系动物等)，动物可用一种病因作用而发生某一疾病； 实验的具体要求(年龄、性别、体重)不同：动物可达到要求而临床研究则不能达到(动物的遗传性质、特异性可以选择)； 实验条件的选择不同：实验室的温度、光线、饮食、活动范周等可以严格控制；而临床病人很难达到； 关于药物远期效应：动物可以不考虑，而病人则不行；药物的长期效果观察：动物可以长期进行，而病人则较难进行。,三、临床研究和实验室研究比较,2、动物实验的优点 在人体不便进行的研究可在动物身上进行：如增加痛苦或疾病； 在平时见不到的疾病可在动物身上复制出来：如急性放射病及烧伤和冻伤等； 可以根据需要观察疾病全过程：可
9、细致的观察疾病是怎样发生、发展，最后怎样结局的； 实验室条件可以严密控制并且可以进行严密对照； 动物实验符合多快好省，可以大大缩短研究周期：很多在自然条件下潜伏期或病程长的疾病(如肿瘤、肺心病等)可以用动物复制成与人类各种相似的疾病模型。,动物实验也有一些缺点，如动物机体结构和代谢特点和人有较大差异，所以动物实验的结果不能完全照搬照抄用于人；有些因素在动物身上不易观察如头痛及其它精神因素，这是由于动物没有语言，不能表达主观察觉；实验动物往往是在麻醉情况下进行实验和观察的，与正常清醒情况下有一定区别，所以在动物实验设计时必须选择与人相似的实验动物做实验，实验时注意麻醉浓度适中和其他各种因素的控制
10、，来克服上述动物实验的缺点。,3、动物实验的缺点,第三节 实验动物的选择原则,不同的实验有不同的目的、要求，而各种动物又有各自的生物学特性和解剖生理特征，因而不能随便选一种动物来进行某项实验研究。事实上，每项科学实验都有其最适合的实验动物，如果选择得当，则可节省人力、动物和时间，以最小的代价最大限度地获得可靠的实验结果。否则，不仅会造成不必要的浪费，而且会影响实验结果的判断。因此，掌握正确的实验动物选择方法非常重要。,一、相似性原则 二、差异性原则 三、易化性原则 四、相容或相匹配原则 五、可获性(或易获得性)原则 六、重复性和均一性原则,实验动物的选择原则,一、相似性原则,结构、功能及代谢的
11、相似性 医学领域内研究的根本目的是解决人类疾病的预防和治疗，因此应选择那些结构、功能、代谢和人类相似的动物进行实验。一般来说，实验动物进化层次愈高，其功能、结构愈复杂，反应也愈接近人类。猴、猩猩、狒狒、长臂猿等灵长类动物是最类似人的实验动物。它们是研究人类脊髓灰质炎、脑炎、痢疾、肝炎、麻疹等传染病的理想动物，也是放射医学、牙科学、生理学、免疫学、营养学的良好动物模型。猕猴生殖生理和人非常相似，是人类生殖课题研究的首选动物。,近年来发现的一种小型灵长类动物，体重仅20250g的树鼩，在新陈代谢方面比起啮齿动物与人类更相似，在乙型肝炎、睡眠生理、疱疹病毒等研究中有重要用途。,年龄的近似性 选择实验
12、动物时必须了解有关动物的寿命并安排与人的某年龄时期相对应的动物进行实验研究。,犬与人的年龄对应,群体分布的相似性 以群体为对象的研究课题，要选择群体基因型、表型分布与人相似的实验动物。如药物安全性评价、药物筛选时，应考虑人类与实验动物群体在代谢类型上的差异。通常以封闭群模拟自然群体基因型动物作为实验研究对象。生态或健康状况的近似性 在人的生命过程研究中，寻找与人类生态情况相似的替代模型非常重要。在实验动物的遗传背景、营养及环境背景标准化后，其生态和健康状况对实验的影响就显得至关重要。现有的GF（无菌动物）、SPF、CL（清洁动物）和CV（普通动物）及动物分别代表着不同的微生态模式，具有不同的特
13、点，适用于不同的研究。在选择时应结合课题目的、研究方法、实施条件及经费等作综合考虑，然后做出正确选择。,疾病特点的相似性 许多自发或诱发性疾病模型能局部或全部的反映出与人类相似的疾病过程及临床表现。可根据研究目的，选择合适的疾病动物模型进行实验研究。操作实感的相似性 为临床操作打基础的动物实验，应选用与临床操作较接近的动物。如模拟人类心脏移植，练习手术操作的动物实验，可选择猪器官作实验材料，因为猪的心脏形态和大小与人很接近；练习胃肠吻合术、脾切除术等可用犬作实验材料。,二、差异性原则 （尽量选用不同种系存在的某些特殊反应或对刺激敏感的动物）,各种实验动物在基因型、组织型、代谢型、易感性等特点上
14、的差别也是实验可比性内容。当研究过程中要求以这种差异为指标或特殊条件时，选用不同种系实验动物的某些特殊反应，更适合于不同研究目的的需求。如：家兔颈部的交感神经、迷走神经、减压神经是分别存在、独立行走的，而人、猪、犬、猫等减压神经并不单独行走，如果要观察减压神经对心脏的作用，选择家兔更合适；家兔的胸腔结构与其他动物不同，很适合做开胸和心脏实验。大鼠垂体-肾上腺系统发达，应激反应灵敏，适于作应激反应和垂体、肾上腺等内分泌实验；豚鼠易于致敏，适于作过敏性试验；研究物质的致癌作用，常选用大、小鼠；研究毒物对皮肤局部作用选用豚鼠和兔；复制动脉粥样硬化常用兔、鸡、鸽；烧伤、烫伤研究中最好选用小型猪。,三、
15、易化性原则 （尽量选用结构简单又能反映研究指标的动物）,在动物实验过程中，进化程度高、结构功能复杂的实验动物，有时会给实验条件控制和实验结果分析带来难以预料的困难。有鉴于此，在确保研究目标的前提下，可选择结构、功能较简单实验动物。如选择两栖类进行神经反射弧试验。利用果蝇寿命短(12d)，染色体数目少（2n=8）等特点，成功地进行遗传学研究，并确定了染色体的连锁互换定律。而同样方法若以灵长目动物作为实验材料，其难度可想而知。,四、相容或相匹配原则,在设计动物实验时，所选用的动物质量等级要与实验设计、实验条件、实验者的技术、方法及试剂性能等相匹配。避免应用高精仪器、先进的技术方法、高纯度的试剂与低
16、质量、非标准化、反应性能低的动物相匹配，或利用低性能的测试手段、非标准化的实验设施与高质量、高反应性能的动物相匹配。如果将经过微生物控制的SPF动物或无菌动物购回后，饲养在普通环境中进行实验，无疑也是对实验动物资源的一种浪费。,五、可获性(或易获得性)原则,许多啮齿类实验动物，因其繁殖周期短，具有多胎性、饲养繁殖容易、遗传和微生物控制反变等特点，在生物医学实验中应用广泛。如实验大鼠、小鼠是在生物医学领域用量最多，用途最广的实验动物。而灵长类大型实验动物，虽然在许多方面有着不可替代的优越性，但由于繁殖周期长，繁殖率低，饲养管理困难，价格昂贵等因素而影响了其易获性，能得到普及使用。在不影响实验质量
17、的前提下，选用最易获得、最经济、最易饲养的动物是实验研究时必须坚持的原则。,六、重复性和均一性原则,重复性和均一性是实验结果可靠、稳定的重要保证。若实验结果不能再现或不稳定，则不能被公认。生物医学实验应选用标准化实验动物，只有选用标准化的实验动物，才能排除因遗传上的不均质引起的个体反应差异，排除动物所携带微生物、寄生虫和潜在疾病对实验结果的影响，获得可靠的实验结果，并便于在国际上与同类研究进行比较和交流。在标准化实验动物中，近交系Fl代动物、突变系动物均有很好的遗传均质性，个体差异小，而SPF动物则是排除了一切疾病影响的健康动物。医学科学研究中应杜绝使用随意交配而来的杂种动物和未经任何微生物控
18、制的非标准动物。,第四节 选择实验动物应注意的问题,选择实验动物应注意的问题,*年龄与体重 *性别 *生理及功能状态 *健康状态 *品系与等级,一、年龄与体重,年龄是一个重要的生物量，实验动物的机体反应性随年龄而有明显变化。幼年动物往往较成年动物敏感。不同年龄尤其是年龄差距较大的动物，对药物的毒性反应亦有差异。大多数实验都选择成年实验动物。因为幼年动物敏感性高，其实验结果常与成年动物不一致。而老年动物，则因代谢功能降低，反应不灵敏，如非特殊需要亦不宜选用。因此，急性毒性实验规定小鼠体重在1822g，但有例外，如慢性实验或长期毒性试验，由于实验周期长，大多选择幼年和体重较小的实验动物，研究性激素
19、对机体影响的实验，一定要用幼年或新生的动物。而老年医学研究，则多选用老年实验动物。对应人60年的老年小鼠约为1.3年，老年大鼠为1.7年 （文献记载文献中记载老年小鼠月龄为1224月；老年大鼠为1524月。） 同一实验中，动物体重应尽可能一致，若相差悬殊，则易增加动物反应的个体差异，影响实验结果的准确性。,二、性别,实验动物对药物的毒性反应有性别差异，并主要表现在成年动物。一般而言，雌性动物对药物的敏感性高于雄性，但随着受试物不同而异。如雌性小鼠对四氧嘧啶、叶酸和新胂凡纳明等药物的敏感性高于雄性小鼠，但雄性小鼠对乙醇、氨基比林、氯仿、麦角固醇和烟碱等药物的敏感性则明显高于雌性小鼠。麦角新碱在5
20、6周龄雄性大鼠可见镇痛效果，但在雌性大鼠则不出现镇痛作用。一般认为，动物对激素的依存性，是其药物毒性反应性别差异的主要原因。研究发现小鼠对氨基比林、氯仿，大鼠对巴比妥类、野百合碱、印防己毒素和海葱，犬对地高辛等的毒性反应的性别差异，都与性激素有关。在医学科学研究中，通常选择实验动物应雌雄各半。若发现有明显的性别差异时，则应分别测定不同性别实验动物的LD50值。,三、生理及功能状态,实验动物在处于特殊的生理状态如怀孕、哺乳时，其体重及某些生理生化指指标将有所不同。如在妊娠期间，许多酶的活性降低，肝微粒体单胺氧化酶对某些外来物的代谢作用亦碱弱。此时，它们对外界环境因素作用的反应亦与非怀孕、非哺乳的
21、实验动物有着较大差异。因此一般实验研究不宜采用怀孕、哺乳的实验动物。但为了某种特定的实验目的。如为了阐明药物对妊娠及产前胎儿的影响时，就必须选用妊娠和哺乳期的实验动物（大、小鼠是最适合用的实验动物）。动物所处的功能状态不同，也常影响对药物的反应。动物在体温升高时对解热药较敏感，体温不高时对解热药就不敏感；血压高时对降压药较敏感，血压低时对降压药就不敏感。,四、健康状态,动物健康状况对实验结果正确与否有直接的影响。患病动物对药物的耐受性较健康动物小，而患病动物容易在实验过程中中毒死亡。患病或营养不良的家兔不易复制出动脉粥样硬化模型。犬食量不足，体重下降1020后，麻醉时间显著延长，甚至因饥饿、创
22、伤等原因导致休克。为确保实验动物健康，要做好实验前的动物健康检查工作。健康检查有如下主要项目：眼睛：瞳孔是否清晰，眼睛有无分泌物，眼睑有无发炎。耳：耳道是否有分泌物溢出；耳壳里有无脓疮、血痂。鼻：有无喷嚏以及浆性粘膜分泌物流出。皮肤：有无创伤，脓疡、疥癣、湿疹。头部：姿势是否端正(若有歪斜，常证明有内耳疾患)。胃肠道：有无呕吐、腹泻、便秘、肛门口被毛是否洁净。神经系统：是否有震颤、不全性麻痹等。,五、品系与等级,品系和等级能分别表示实验动物按遗传学控制和微生物控制的标准化条件。一般情况下，近交系动物的生物反应稳定性和实验重复性都较封闭群好；F1代动物生命力强，带有两个亲代品系的特性，虽然遗传型
23、是杂合的，但个体间的遗传型和表型都是一致的，应用时能获得正确的结论。封闭群动物和杂种动物在实验的重现性上有较大的误差。有学者认为动物实验中的差异，25因遗传型的差异，75受环境影响。不同品系实验动物遗传上的差异，造成其形态与功能的特性，并导致对刺激的不同反应。等级是指实验动物的微生物标准化程度。各级动物具有不同特点，分别适用于不同的研究目的。急性实验在确信无碍时，可选用微生物级别较低但无疾病的动物；而慢性实验应选用等级较高动物。移植、接种等实验的供体和受体应选用级别高、无感染动物。,无菌动物、SPF动物和普通动物优缺点比较,第五节 动物实验准备与描述,*动物实验的准备与管理 *动物的购入 *动
24、物实验的描述,家兔,一、动物实验的准备与管理,动物实验准备应根据实验目的、实验规模（实验动物数目）、动物实验周期等来确定。应根据所计划所用的动物等级选择相应的标准动物实验室。饲养动物的器具、器材，应在动物购入前准备好，笼盒及盖、饮水瓶在使用前应彻底清洗与消毒，并检查是否完好、配套。还应准备好笼卡、记录本、垫料、饲料、台称、温度计、湿度计等必须物品。实验过程中应按设计要求和饲养操作规程进行饲养管理，定时定量加水加料，定期更换笼盒与垫料，每笼盒动物饲养数适当，垫料、饮水、饲料、笼具、实验仪器等按要求消毒灭菌，并控制好室内环境条件。动物饲养应有专人负责，并做好详细记录。自然死亡或实验处死的动物尸体，妥善处理。,
