1、名词解释：实验动物（laboratory animal）：指经人工培育，对其携带的微生物、寄生虫进行严格控制，遗传背景明确，可用于科学实验、药品、生物制品的生产和检定及其它科学研究的动物。实验用动物：是指一切用于实验的动物，除了符合严格要求的实验动物外，还包括家畜和野生动物等。实验动物与实验用动物：遗传控制不同,微生物控制等级不同,培育的形质和目标不同。人类疾病的动物模型：是指医学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料。实验动物标准化：遗传质量标准化 微生物质量标准化 环境标准化 营养标准化按遗传控制标准，实验动物分为：近交系（CH3） ，突变系（裸鼠） ，杂交系（F1） ，
2、封闭群（远交系） （KM 小鼠，wister 大鼠）按基因型分：1、同基因型动物 （如近交系、F1 代）2、 不同基因型动物 （如封闭群）按微生物控制程度分级：普通级，清洁级，SPF 级，无菌级（2001 年版的国家标准中，大小鼠取消普通级动物，犬、猴只分普通级和 SPF 级，豚鼠、地鼠和兔仍然分 4 级）SPF 动物定义：除清洁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干扰大的病原。 （屏障环境中饲养，种子群来源于无菌动物或剖腹产动物。饲养管理同清洁动物）无菌动物的特点：形态学及生理学特点： 形态学：盲肠肥大（增大 56 倍） ，肠壁薄，易发肠扭转。心脏、肝脏、脾脏相对较小
3、。 生理学: 血中无抗体，巨噬细胞吞噬能力弱。体内不能合成维生素 B 和 K。无菌鸡生长较快、无菌豚鼠和无菌兔生长较慢。无菌大小鼠与普通大小鼠生长速度相同。（3)饲养要求：隔离环境中饲养，种子群来源于剖腹产动物或无菌卵的孵化。由于肠道无菌，饲养困难，应注意添加各种维生素。每 24 周检查一次动物的生活环境和粪便标本。悉生动物：概念：悉生动物是指在无菌动物体内植入已知微生物的动物。又称已知菌动物。植入一种细菌的动物叫单菌动物；植入两种细菌的动物叫双菌动物；植入三种细菌的动物叫三菌动物；植入多种细菌的动物叫多菌动物。 （由于肠道接种有利于消化吸收的细菌，故饲养较无菌动物容易，形态学和生理学方面与普
4、通动物无异。 ）近交系：经至少连续 20 代的全同胞兄妹交配培育而成，品系内所有个体都可追溯到起源于第 20 代或以后代数的一对共同祖先。特点：1、其基因纯合度达到 98.6%，个体差异小，似同卵双生反应一致重复性好，用少量动物即可获得精确度很高的实验结果，个体相互之间可以接受皮肤、器官移植。2、隐性基因纯合使许多病态性状得以暴露，可获得大量先天性畸形及先天性疾病的动物模型.如高血压、白内障、糖尿病.动物模型。 缺点： 出现近交衰退。近交衰退是近交过程中动物群体由于基因分离与纯合发生一系列不利于个体或群体发育的变化和现象。F1 代动物：两个无关近交系杂交形成的第一代动物。特点：虽然基因杂合，但
5、个体之间基因杂合的一致,个体差异小。除具有近交系的优点,还具有生命力强耐受性强,可长期进行观察，具有杂交优势，个体相互之间可以接受皮肤、器官移植。封闭群动物（远交系）：以非近亲交配方式繁殖生产的一个实验动物种群，5 年以上不从外部引新血缘或至少繁殖四代以上，在封闭条件下交配繁殖，保持了一定杂合性和群体遗传特征。每代近交系数增加量1。在人类遗传研究、药物筛选、毒物实验等方面起着不可代替的作用等。突变系动物：指正常染色体的基因发生了变异，动物具有一种或多种遗传缺陷。例如：无胸腺裸鼠、严重联合免疫缺陷动物 SCID 小鼠。为肿瘤、免疫疾病的研究提供了理想的材料。实验动物生产与动物实验环境标准化：1、
6、普通级环境：一级动物（普通级）2、屏障系统： 二级动物（清洁级）三级动物（SPF 级） （亚屏障系统现已取消）3、 隔离系统：四级动物（无菌级）实验动物的选择，如：对血压的影响，狗、猫、鼠易复制高血压模型。过敏反应，变态反应：豚鼠呕吐反应：狗对皮肤的局部作用：家兔、豚鼠、猪致热反应：兔，不能用狗（无汗腺或汗腺不发达）动脉粥样硬化：鸽、鸡、家兔致癌作用：小鼠、大鼠考虑到品种品系放射病：狗（不用兔，非常敏感）免疫：C57BL/6 国际通用小鼠。人类疾病动物模型的设计原则：相似性：复制的模型尽可能近似与人类疾病。 重复性，可靠性 适用性和可控性 易行性和经济性动物模型的复制方法：物理诱发方法：放射线
7、（萎缩性胃炎） 、机械损伤化学诱发方法：致癌剂（氨基半乳糖致大鼠肝硬化）化学毒物、强酸强碱烧伤等生物诱发方法：细菌、病毒、寄生虫、生物毒素等复合方法：如用细菌加寒冷方法复制豚鼠慢性支气管炎遗传工程方法：AIDS、老年痴呆症的动物模型实验动物中常见的人兽共患病有狂犬病、B 病毒病、流行性出血热、淋巴细胞脉络丛脑膜炎、沙门氏菌病、结核、布氏杆菌病等。动物福利普遍认同的五大标准： 享有不受饥渴的自由(生理福利) 享有生活舒适的自由(环境福利 ) 享有不受痛苦伤害和疾病的自由(卫生福利) 享有生活无恐惧和悲伤感的自由(心理福利) 享有表达天性的自由(行为福利 )实验动物福利和伦理的基本原则：坚决避免没
8、有科学目的的动物实验若有可能的替代方法，尽量应用替代方法，减少动物的使用量若动物实验可引起实验动物的疼痛，应在实验前采取必要的措施以防范或减轻疼痛对于一次性的动物实验，实验结束后，应该迅速采取相应措施，使其“安乐死”在引起慢性疼痛的实验中，应尽可能地减轻其疼痛或消除其恐惧，实验结束后，必须进行特殊照料实验动物的处死须采用比较人道的方式。要求尽量采用使实验动物短时间无痛苦死亡的方式主要有：颈椎脱臼处死法断头处死法放血处死法空气栓塞处死法过量麻醉处死法CO2 处死法“3R”原则：Reduction（减少）尽可能少用实验动物，不应盲目增大动物样品数量或重复实验Replacement（替代）使用发育级
9、别较低的动物、使用细胞、细菌、离体器官等Refinement（优化）改善实验条件、提高实验技术、提高仪器水平，以减轻动物痛苦小鼠特点：小鼠的下颌骨的喙状突较小，髁状突发达，胃容量小（1.0-1.5ml） （豚鼠胃容量2030ml，大鼠胃容量 4-7ml） 。小鼠尾巴负责散热和维持平衡，小鼠无汗腺肺由 5 叶组成，右肺 4 叶（上、中、下和心后叶） ，左肺为一整叶，雌鼠为双子宫、呈“Y”形，新生小鼠赤裸无毛，全身为红色，闭眼，两耳与皮肤粘连，体重仅.g 体长mm 左右，实验中最常用 18g22g 的成年小鼠。妊娠期 1921d，哺乳期 2022d，交配后 10-12h，雌鼠在阴道口形成一个白色的
10、阴道栓，可以利用阴道栓的出现作为计算妊娠起始时间的依据。：年育成，年由日本国立肿瘤研究所引进我国。黑色。乳腺癌发病率低，对放射物质耐受力强。是肿瘤学、生理学、遗传学研究常用品系。有学者统计，是使用率最高的小鼠近交系。 封闭群：白化小鼠，ICR 白化小鼠，NIH 白化小鼠突变系小鼠：突变系小鼠是指正常染色体的基因发生了突变，这种遗传变异造成后代的某个性状或生物反应与亲本不同，具有某种特殊性状表型的各种遗传缺陷的品系。突变品系：ob 肥胖小鼠：这种小鼠是由于 ob 基因单个基因缺陷所致，引起肥胖。体重可达 60g,出生46 周就显示肥胖症, 与人肥胖症相似。裸鼠（无胸腺，细胞功能的缺失，细胞功能基
11、本正常，成年裸鼠有较高水平的细胞活性，但幼鼠的细胞活性低下）小鼠（严重联合免疫缺陷小鼠 、淋巴细胞自身不能分化成特异性功能淋巴细胞）糖尿病小鼠大鼠：大鼠皮肤缺少汗腺（小鼠皮肤无汗腺） ，汗腺仅分布于爪垫上，主要通过尾巴散热。大鼠对营养缺乏非常敏感，特别是维生素 A 和氨基酸供应不足时，可发生典型的缺乏症状。大鼠胃容量 4-7ml， 胃中有一条皱褶，收缩时会堵住贲门口，这是大鼠不会呕吐的原因对饲养环境中湿度极为敏感，相对湿度低于 40%时，易患坏尾病（坏尾病：空气干燥，相对湿度小于 40%结合高温，可引起大鼠尾部皮肤环状缩小） ，还会引起哺乳母鼠食仔现象发生。大鼠肝脏共分 6 叶，再生能力强，无
12、胆囊。Y 型双角子宫，胸部和腹部各有 3 对乳头。 （小鼠 5 对，胸腹分别是 3 对和 2 对）新鼠体重约 5.510g,周身无毛,耳贴连皮肤,耳孔闭合.一般用体重为 180g220g 的大鼠做实验（实验中最常用 18g 22g 的成年小鼠） ，大鼠妊娠期为 1923 天，平均 21 天（小鼠妊娠期 1921d，哺乳期 2022d）常用的封闭群大鼠：SD 大鼠，Wistar 大鼠，long E 大鼠，其余为近交系大鼠，突变系大鼠中最著名的的是 SHR 大鼠（自发性高血压大鼠） ，最适合筛选高血压药物的模型在生物医学研究中，大鼠的用量仅次于小鼠，药物，行为学，老年病学，心血管（大鼠是研究高血压
13、的首选动物） ，营养代谢研究（大鼠对营养物质缺乏很敏感） ，口腔医学研究（建立龋齿动物模型） ，老年病学研究。豚鼠：豚鼠胆小、温驯、对外界刺激极为敏感，豚鼠喜活动、爱群居，干燥清洁环境。体型短粗，无尾，头大颈粗两眼明亮，耳壳教薄，对抗生素极为敏感。由于缺乏左旋葡萄糖内酯氧化酶，因此不能合成维生素 C，胃容量 2030ml， （小鼠胃容量小 1.0-1.5ml）妊娠期为 5972d，啮齿类动物中妊娠期最长者，哺乳期 23 周，新生鼠出生后既能活动，新生仔体重约 80g，生后即能活动，有被毛，眼耳张开，有门齿，几小时后即可自己采食。一般用体重为 200g250g 的豚鼠做实验。FMMU 白化豚鼠（
14、南方医）： 全身白色，眼睛红色，由于这种豚鼠血管和免疫反应较好，因此在皮肤急、慢性毒性试验和皮肤刺激反应一定要用白化豚鼠。这种豚鼠还广泛用于药理和毒理学的研究。豚鼠生物医学研究应用：1）药物学研究1、皮肤刺激实验2、致畸研究3、药效评价实验：平喘药和抗组胺药（2 ） 免疫学研究 （3）传染病研究（4 ） 耳科学研究（5）营养代谢研究豚鼠在生物医学研究中的作用：1.免疫学研究：过敏反应及皮肤刺激实验；2. 药物研究；3.传染病研究；4.耳科学研究 5.其他应用：豚鼠剪断迷走神经引起肺水肿实验较其他动物更佳；是研究维生素 C 生理功能的最好模型；豚鼠血管反应敏感是研究出血性炎症和血管通透性实验常用
15、模型；豚鼠对缺氧耐受力强，是研究缺氧耐受性及耗氧量测试常用模型。豚鼠饲养：豚鼠的饲养主要是饲料中一定要有足量的纤维素和维生素 C（4-5mg/100g） ，有清洁安静的环境，温度控制在 1之间。地鼠：有颊囊，具有贮藏食物的习性，地鼠颊囊是缺少组织相容性抗原的免疫学特殊区，是进行组织培养、人类肿瘤移植和观察微循环改变的良好区域。颊囊具有极强的贮藏能力。妊娠期为 14-17 天，是啮齿类动物中妊娠期最短者 。哺乳期 20-25 天。雄鼠成熟时体重为 100g 左右，雌鼠 120g 左右。易产生真性糖尿病，易培育成糖尿病模型动物（高脂高糖饮食） 。皮肤移植反应特别，非近交系封闭群地鼠个体之间的皮肤相
16、互移植均可存活，不同种群动物之间皮肤移植，则不能存活并被排斥。生物医学研究应用：1、肿瘤移植、筛选、诱发和治疗等研究 2、细菌、病毒和寄生虫的研究 3、生殖生理和遗传学研究 4、糖尿病研究兔：喜欢独居，群居性差，喜干厌湿，食粪特性，体温变化十分灵敏：兔正常体温在38.0-39.6之间 ，兔的体温变化十分灵敏，最易产生发热反应，表皮薄，真皮厚。兔生长发育迅速，仔兔初生无毛，全身裸露，眼睛紧闭，耳闭塞无孔，脚趾相连，体重约为50g。兔在正常生命活动中有两次换毛现象，一种是年龄性换毛，一种是季节性换毛。兔是刺激性排卵动物，妊娠期为 29-36 天，哺乳期 40-45 天，一年四季均可交配繁殖。兔的胸
17、腔构造很特别，暴露心脏时不需要做人工呼吸。饲养：兔舍温度应维持在 16-29 ，相对湿度应维持在 40%-70%，噪声 60dB 以下兔的常用品系：新西兰兔，大耳白兔，中国白兔，青紫蓝兔生物医学研究应用：1、 胆固醇代谢和动脉粥样硬化症的研究2、 发热研究及热原实验3、 眼科学和免疫学实验4、 皮肤反应实验5、 心血管和肺心病研究6、生殖生理及胚胎学研究7、微生物研究8、失血性休克、肠毒素休克等急性动物实验、遗传性疾病和生理代谢紊乱等方面的研究小型猪：小型猪的妊娠期 114 天左右，哺乳期 60 天左右。四肢坚实、鬃毛长，被毛下着生绒毛；一般成年个体体重 3040kg，具有体型小、体质结实紧凑
18、、抗病力强、生长缓慢的特点，非常适合于动物实验研究。生物医学应用：1、皮肤烧伤研究 2、肿瘤研究 美洲辛克莱小型猪课作为黑素瘤的良好模型 3、免疫学研究 无菌猪没有任何抗体 4、心血管病的研究 5、糖尿病研究 6、产期生物学和畸形学研究 7、遗传性和营养性疾病的研究 8、悉生猪和猪心脏瓣膜的应用 9、口腔学科研究 10、药理学研究 11、器官移植方面的研究 12、外科学研究遗传工程动物的定义：人为地运用如下技术等有目的地在基因水平改造动物的遗传物质组成，导致动物新性状的出现，并使其能有效地遗传下去，形成新的可供生命科学研究和其他目的所用的动物模型，这类动物可被称为“遗传工程动物” （Genet
19、ically modified animals,GMAs ）1. 转基因技术2. 基因敲除（同源重组技术，ZFNs，TALEN，CRISPR/Cas9）3. 转基因体细胞核移植技术4. ENU 大规模诱变技术5. 其他基因敲除：指外源 DNA 与受体细胞染色体上的 DNA 靶序列之间发生序列依赖的同源重组，替代靶序列并整合在预定的特异位点，从而改变细胞遗传特性的遗传操作方法。基因敲除是在小鼠胚胎干细胞和同源重组技术基础上发展起来的，能按照预期方式改变生物活体遗传信息的技术手段。基因敲除技术已被广泛用于基因功能研究和人类疾病动物模型研制等。遗传工程动物的主要用途：基因功能研究，人类疾病动物模型，
20、生物活性物质生产，异种移植器官的生产。转基因技术：用物理的，化学的或生物的手段将外源转基因倒入受体并使之表达的一种技术。转基因动物：指染色体上整合有外源性基因并能遗传给后代的一类动物。人类疾病动物模型：人类疾病动物模型(animal model of human disease) 是指生物医学研究而建立的、具有人类疾病模拟性表现的动物疾病模型和相关的模型系统材料。动物疾病模型：以动物整体作为研究对象相关的模型系统材料：以器官、组织、细胞为研究对象人类疾病动物模型的意义：(一)人类疾病动物模型在生物医学发展中的贡献(二)人类疾病动物模型在医学科学研究中的重要作用(三)人类疾病动物模型在医学研究中
21、的特殊优越性： 避免了在人类身上进行实验所带来的风险 临床上平时不易看到的疾病可以用动物复制 发病率低、潜伏期长的疾病研究 可增加方法学上的可比性 方便取材、简化实验方法 有助于全面认识疾病的本质人类疾病动物模型的分类：按系统范围分类：1.疾病的基本病理过程动物模型：是指各种疾病共同性的一些病理变化过程的模型。如发热、缺氧、水肿、炎症等疾病基本病理过程的动物模型。2各系统疾病动物模型： 是指与人类各系统疾病相应的动物模型。如心血管、呼吸、消化、造血、泌尿、生殖等系统疾病模型，还包括传染病、寄生虫病的动物模型。按发生原因分类：1、自发性动物模型 2、诱发性动物模型 3、阴性动物模型 4、孤立动物
22、模型 5、基因工程动物模型 :指通过基因重组技术，改变动物的基因或基因组，使动物的遗传特性表现与人类疾病表现相似的动物模型。按模型的性质分类1.同源性模型（homologous）：动物的症状和疾病过程和人的相同。2.同形性模型（isomorphic）：动物的症状和人的相同，但诱因不同。3. 部分性模型（partial）：虽然不能模拟人类疾病的全部过程，却可用于研究的疾病某些方面或者用于疾病的防治作用。小 结 人类疾病动物模型设计原则1与人类疾病的相似性；2重复性；不能重复实验结果的实验动物模型是没有意义的。3可靠性；复制的动物模型应力求可靠地反应人类疾病，应具有该病的主要症状和体征，容易自发地
23、产生某些相应病变或易产生与待复制疾病相混淆疾病的动物就不宜选用。4适用性和可控性；复制动物模型时还应考虑到临床的适用性和疾病的可控性，否则达不到试验目的。大、小鼠是最常用的实验动物，可用于多种药理毒理的实验研究；但不一定适合于所有实验研究。有的动物对某一致病因子特别敏感，实验中无法控制，极易死亡，也不适用。5易行性和经济性。小结：实验动物模型设计注意事项1、注意模型要尽可能再现所要求的人类疾病2、注意所选用动物的实用价值3、注意环境因素对模型动物的影响4、不能盲目地使用近交系动物：近交系遗传背景清晰，个体差异小、反应均一，但在设计中要充分考虑以下因素：繁殖方法与自然状态不同， “有害”的隐形基
24、因暴露和一些多基因控制性状平衡被破坏-近交衰退。如：自发性糖尿病 BB wistar Rat，常并发周围神经系统疾病，即使已形成的模型的品系也有可能（环境）发生基因突变（变种或断种） ，国外常用两种近交系的杂交一代（F1 ）作为模型。个体间均一性好，实验的耐受性强，繁殖率高、抗病率强、可大量生产；封闭群动物（远交系）的遗传特性及反应性也相对稳定, 可以大量生产，但个体间的重复性和一致性没有近交系和 F1 代动物好。5、动物进化程度高并不意味着所有器官和功能越接近于人6、正确地评估动物疾病模型实验动物环境：定义：指实验动物生长发育、繁殖交配、实验处理等赖以生存的所有外部条件的总和。实验动物环境包
25、括外环境和内环境：外环境(outside environment)指实验动物饲育和动物实验设施以外的环境。外环境的变化直接影响内环境，因此应重视对外环境的控制。内环境(inside environment)指实验动物饲育和动物实验设施内的环境，即动物直接生活的环境，如温度、湿度、噪音和光照等。它又分为：内部大体环境和局部微环境。国标规定：实验动物适宜的相对湿度为 40-70%，湿度过低时，室内干燥、灰尘飞扬，易引起实验动物呼吸系统疾病;大鼠发生“环尾病” ，湿度低于 40%时适当的换气次数可以为动物提供充足的新鲜空气。国标规定：最小换气次数在 15 次/h。风速为0.2m/s（屏障环境） 。换
26、气次数越多，洁净程度越高温度：屏障环境和隔离环境多数是：20-26 度氨浓度：小于等于 14mg/m3最大日温差小于等于 4oC噪声国标要求控制在 60 分贝以下。光照国标要求光照时间为：12h 明: 12h 暗 或 10h 明: 14h 暗啮齿类动物照度为：15-20Lux饲养室每平方米面积收容的成年动物最大密度是小鼠 100 只、大鼠 50 只、豚鼠 20 只、兔4 只、狗 1 只、猴 1 只动物生物安全实验室与生活区的距离应符合 GB19489 和 GB50346 要求（最少 50 米）烈性传染病、致癌、剧毒等实验应在负压系统(P3/P4)或有防护的设备内进行阴阳角均为圆弧形走廊净宽度应
27、不小于 1.5m；门净宽度不小于 1m屏障环境（Barrier environment ）：进入系统的空气应经过初、中、高效三级过滤适用于饲育清洁级及无特定病原体(SPF)实验动物；空气洁净度要求达到 7 级（屏障环境） 。隔离环境（Isolation environment ）：采用无菌隔离装置以保持无菌状态或无外来污染物;隔离装置内的空气、饲料、水、垫料和设备均为无菌，动物和物料的动态传递须经特殊的传递系统;该设施适用于饲育 SPF、悉生及无菌动物。空气洁净度要求达到 5 级或 7 级（隔离环境）实验动物设施的分类：根据空气净化的控制程度不同分为三类：普通环境(Conventional e
28、nvironment):普通级实验动物，洁净等级未作要求，但换气次数要求不低于 8 次/h。屏障环境（Barrier environment ）：进入系统的空气应经过初、中、高效三级过滤适用于饲育清洁级及无特定病原体(SPF)实验动物；空气洁净度要求达到 7 级。隔离环境（Isolation environment ）：隔离装置内的空气、饲料、水、垫料和设备均为无菌，动物和物料的动态传递须经特殊的传递系统;该设施适用于饲育 SPF、悉生及无菌动物。空气洁净度要求达到 5 级或 7 级实验动物设施按设施的平面布局分类：无走廊式（No Corridors）单走廊式（Single Corridor）双走廊式（最常用） （Double Corridors）三走廊式（最理想） （Three Corridors）按设施使用功能分类：实验动物生产设施 实验动物实验设施 实验动物特殊实验设施按实验动物设施内气流组织形式分类 ：乱流式（非单向流式） ，单向流式（层流室）进行科研动物实验前必需填写：南方医科大学医学动物实验申请单南方医科大学实验动物研究方案（伦理审查表）饲料的贮存：通风、干燥、凉爽，存放时间不宜过长：原料贮存3 6 个月、粉状饲料 12 个月、动物性饲料 13 个月、 颗粒料不超过 3 个月。
