[基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)]人類疾病動物模型.ppt

1、2021/3/27,1,實(shí)驗(yàn)動物學(xué)課程, CQMU, Dec. 2010,人類疾病動物模型,2021/3/27,2,2021/3/27,3,一、人類疾病動物模型的概念及分類 二、人類疾病動物模型的設(shè)計(jì)原則 三、人類疾病動物模型的影響因素 四、人類疾病動物模型的意義,2021/3/27,4,一、人類疾病動物模型的概念及分類 概念： 人類疾病動物模型(Animal models of human diseases)：是指生物醫(yī)學(xué)研究中建立的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的動物疾病模型。 特征： 功能 代謝 人類疾病 結(jié)構(gòu) 模擬 行為 病征,2021/3/27,5,動物模型的分類 （一）按產(chǎn)生原因分類 自發(fā)性

2、疾病動物模型Spontaneous or Naturally 抗疾病型動物模型(negative animal model) 生物醫(yī)學(xué)動物模型 (biomedical animal model) 誘發(fā)性動物模型Experimental, Artificial or Induced 轉(zhuǎn)基因動物模型Transgenic animal,2021/3/27,6,自發(fā)性疾病動物模型 一、定義 自發(fā)性疾病動物模型是指實(shí)驗(yàn)動物未徑任何有意識的人工處置，在自然情況下所發(fā)生的疾病。,2021/3/27,7,(一)遺傳性疾病 如裸鼠、SCID小鼠、白內(nèi)障小鼠、癲癇小鼠、肥胖癥小鼠、無毛小鼠、高血壓大鼠、糖尿病大鼠

3、、糖尿病伴肥胖地鼠、青光眼兔等。,2021/3/27,8,35日齡聽源性癲癇發(fā)作達(dá)100,在10周齡后雄鼠血壓的收縮壓為26664666kPa，雌鼠為23992666kPa （健康人：90120mmHg(12.0Pa16.0Pa) ）,正常眼壓范圍為1021毫米汞柱，用手指觸按眼球富有彈性； 當(dāng)眼壓上升到25-40毫米汞柱時(shí)，用手指觸按眼球好似打足氣的球，比較硬；當(dāng)上升到40-70毫米汞柱時(shí)，再用手指觸按，眼球硬得象石頭一樣。,青光眼兔,2021/3/27,9,無毛小鼠,2021/3/27,10,(二)近交系自發(fā)性腫瘤,實(shí)驗(yàn)動物學(xué)基礎(chǔ) 孫靖主編,2021/3/27,11,2021/3/27,1

4、2,A系,2021/3/27,13,2021/3/27,14,F344/N 雄鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞瘤為85%。 Lou/CN大鼠免疫細(xì)胞瘤(免疫球蛋白分泌瘤)發(fā)病率，雄鼠為31%，雌鼠16 中國地鼠的自發(fā)性真性糖尿病,黑線倉鼠,2021/3/27,15,抗疾病型動物模型(negative animal model) 是指特定的疾病不會在某種動物身上發(fā)生，從而可以用來探討為何這種動物對該疾病有天然的抵抗力。 如哺乳動物均易感染血吸蟲病，而居于洞庭湖流域的東方田鼠卻不能復(fù)制血吸蟲病，因此將之用于血吸蟲病的發(fā)病機(jī)制和抗病機(jī)制的研究。,2021/3/27,16,2021/3/27,17,2021/3/27,

5、18,http:/,2021/3/27,19,2021/3/27,20,生物醫(yī)學(xué)動物模型(biomedical animal model) 指利用健康動物生物學(xué)特征來提供人類疾病相似表現(xiàn)的疾病模型。 如沙鼠缺乏完整的基底動脈環(huán)，左右大腦供血相對獨(dú)立，是研究中風(fēng)的理想動物模型； 鹿的正常紅細(xì)胞是鐮刀形的，多年來被供作鐮刀形紅細(xì)胞貧血研究模型； 兔胸腔的特殊結(jié)構(gòu)用于胸外手術(shù)研究比較方便。,2021/3/27,21,沙鼠,鹿,兔胸腔,2021/3/27,22,三、對自發(fā)性疾病動物模型的評價(jià) 很多人類疾病的病因和發(fā)病機(jī)制遠(yuǎn)未完全清楚，由于自發(fā)性疾病動物模型是動物未經(jīng)人為因素處理而自然發(fā)生的疾病，因此，

6、它與人類疾病有較好的相似性，是一類珍貴的動物模型。如自發(fā)性高血壓大鼠、肥胖癥小鼠、腦中風(fēng)大鼠等。 但是，這類動物模型來源比較困難，種類有限。動物自發(fā)性腫瘤模型因?qū)嶒?yàn)動物品種、品系不同，其腫瘤所發(fā)生的類型和發(fā)病機(jī)制也有差異。,2021/3/27,23,誘發(fā)性疾病動物模型 一、定義 誘發(fā)性疾病動物模型是指以物理的、化學(xué)的或生物的致病因素作用于動物，造成動物組織、器官或全身一定的損害，出現(xiàn)某些類似人類疾病時(shí)的功能、代謝或形態(tài)結(jié)構(gòu)方面的改變，以供研究用。,2021/3/27,24,二、常用誘發(fā)性疾病動物模型 (1) 物理因素誘發(fā)動物模型 常見的物理因素如機(jī)械損傷、放射線損傷、氣壓、手術(shù)等許多因素。 外

7、科手術(shù)方法復(fù)制大鼠急性肝衰竭動物模型，大鼠肺水腫動物模型； 放射線復(fù)制大鼠萎縮性胃炎動物模型，大鼠、小鼠、狗的放射病模型等。 采用物理因素復(fù)制動物模型比較直觀、簡便，是較常見的方法。,2021/3/27,25,(2) 化學(xué)因素誘發(fā)動物模型 常見的化學(xué)因素如化學(xué)藥致癌、化學(xué)毒物中毒、強(qiáng)酸強(qiáng)堿燒傷、某種有機(jī)成分的增加或減少導(dǎo)致營養(yǎng)性疾病等。,實(shí)驗(yàn)動物學(xué)基礎(chǔ) 孫靖主編,2021/3/27,26,實(shí)驗(yàn)動物學(xué)基礎(chǔ) 孫靖主編,2021/3/27,27,(3) 生物因素誘發(fā)動物模型 常見的生物因素如病毒、細(xì)菌、寄生蟲、瘤株等。在人類疾病中，由生物因素導(dǎo)致發(fā)生的人畜共患病(傳染性或非傳染性)占很大的比例。,2

8、021/3/27,28,生物因素誘發(fā)動物模型,2021/3/27,29,2021/3/27,30,http:/,2021/3/27,31,轉(zhuǎn)基因動物(Transgenic animal) 一、定義 轉(zhuǎn)基因動物是指用實(shí)驗(yàn)方法將外源基因穩(wěn)定整合到動物基因組中，并能穩(wěn)定地遺傳 給下一代動物。由此定義可以看出，轉(zhuǎn)基因動物應(yīng)具備三個(gè)條件：一是外源基因必須整合到動物基因組中：二是外源基因必須在特定的組織和發(fā)育階段表達(dá)；三是所有轉(zhuǎn)移基因必須能遺傳給后代。 二、轉(zhuǎn)基因動物的制備方法（以轉(zhuǎn)基因小鼠為例） 1、顯微注射法：是直接將重組DNA分子以微注射的方式導(dǎo)入單細(xì)胞卵的原核中，再將它植入假孕母鼠。大約20%的微

9、注射胚胎能夠?qū)⑼庠椿蛘系饺旧w基因上組上；大多數(shù)的轉(zhuǎn)基因的動物能夠?qū)⒄系幕騻鹘o后代，建立起轉(zhuǎn)基因鼠系。,2021/3/27,32,2021/3/27,33,2、病毒感染法：是用高滴度的、攜帶外源基因的重組病毒，感染發(fā)育早期的胚胎，再將感染病毒后的胚胎植入假孕母鼠，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因的動物。,3、胚胎干細(xì)胞法：是從哺乳動物胚胎中分離出ES細(xì)胞，通過轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)染的方法，將外源基因轉(zhuǎn)入ES細(xì)胞，再以微注射的方式將其植入鼠的胚胎。,2021/3/27,34,2021/3/27,35,三、誘發(fā)動物模型的評價(jià) 誘發(fā)性動物疾病動物模型不僅在群體上容易達(dá)到要求，且可通過投服一定劑量藥物或移植一定數(shù)量腫瘤等方法

10、，取得條件一致的、數(shù)量較大的模型材料。 可以克服人類疾病發(fā)生、發(fā)展緩慢、潛伏期長、病因多樣，以及其它疾病等因素的干擾。并可采用單一病因，在短時(shí)間內(nèi)復(fù)制出典型的動物模型，對于研究人類疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和防治疾病的療效機(jī)理等是極為重要的手段的工具。 但應(yīng)該注意的是，沒有任何一種動物模型能復(fù)制出人類疾病的所有表現(xiàn)，動物畢竟還不是人體。模型實(shí)驗(yàn)結(jié)論只是一種外延法的間接研究，只可能在一個(gè)局部或幾個(gè)方面與人類相似。因此，模型實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性是相對的，最終還必須在人體上得到驗(yàn)證。復(fù)制過程中一旦出現(xiàn)與人類疾病不同的情況，必須分析其差異的性質(zhì)和程度，找出平行的共同點(diǎn)，正確評估其價(jià)值。,2021/3/27,36

11、,(二) 按系統(tǒng)范圍分類 1、疾病的基本病理過程動物模型(animal model of fundamently pathologic processes of disease) 指各種疾病共同性的一些病理變化過程模型。致病因素在一定條件下作用于動物，使動物組織、器官或全身造成一定病理損傷，出現(xiàn)功能、形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝的某些變化，其中有的變化是許多疾病都可能共有的，不是某種疾病所特有的變化，如發(fā)熱、缺氧、水腫、休克、彌散性血管內(nèi)凝血、電解質(zhì)紊亂、酸堿平衡失調(diào)等，均可稱為疾病的基本病理過程。,2021/3/27,37,2、各系統(tǒng)疾病動物模型(animal model of different sys

12、tem disease) 指與人類各系統(tǒng)疾病相應(yīng)的人類疾病動物模型。各系統(tǒng)疾病模型分為消化、呼吸、心血管、泌尿、神經(jīng)、血液與造血、內(nèi)分泌、骨骼等系統(tǒng)的動物模型，還包括按科分類，如傳染病、婦科病、兒科病、皮膚科病、五官科病、外科病、寄生蟲病、地方病、維生素缺乏病、物理損傷疾病和職業(yè)病等動物模型。,2021/3/27,38,(三) 按模型種類分類 疾病模型的種類包括整體動物、離體器官和組織、細(xì)胞株和數(shù)學(xué)模型。整體動物模型是常用的疾病模型，也是研究人類疾病常用的手段。,2021/3/27,39,(四) 按中醫(yī)藥體系分類 祖國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)源遠(yuǎn)流長數(shù)千年，自1960年有人復(fù)制小鼠陽虛動物模型至今已有30多年

13、，在此期間中醫(yī)藥動物模型迅猛發(fā)展，已形成獨(dú)特的較完整的體系，以其獨(dú)特的理論體系“辨證論治”；獨(dú)特的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，證、病、癥；獨(dú)特的處置措施，中藥、針灸、養(yǎng)生；獨(dú)特的觀察指標(biāo)，舌、脈、汗、神、色；獨(dú)特的認(rèn)識特色，審證求因，形成中醫(yī)藥動物模型體系，進(jìn)入了人類疾病動物模型的大家族，成為一支不可缺少的生力軍。,2021/3/27,40,二、人類疾病動物模型的設(shè)計(jì)原則 成功的動物模型常常依賴于最初周密的設(shè)計(jì)，動物模型設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循下原則。 1、相似性 動物模型應(yīng)盡可能近似人類疾病。最好能找到與人類疾病相同的動物自發(fā)性疾病。,大鼠自發(fā)性高血壓就是研究人類原發(fā)性高血壓的理想動物模型； 小型豬自發(fā)性冠狀動脈粥樣硬

14、化就是研究人類冠心病的良好動物模型； 自發(fā)性狗類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎與人類幼年型類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎十分相似；,2021/3/27,41,2021/3/27,42,比格犬,2021/3/27,43,2、重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)化 理想的動物模型應(yīng)該是可重復(fù)的，甚至是可以的。 用一次定量放血法可百分之百造成出血性休克，百分之百死亡，這就符合可重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)化要求。 心肌梗死模型：狗的冠狀動脈循環(huán)與人相似，而且在實(shí)驗(yàn)動物中它最適宜做暴露心臟的剖胸手術(shù)，但狗結(jié)扎冠狀動脈的后果差異太大，不同狗同一動脈同一部位的結(jié)扎，其結(jié)果很不一致，無法預(yù)測，無法標(biāo)準(zhǔn)化。相反，大小白鼠、地鼠和豚鼠結(jié)扎冠脈的后果就比較穩(wěn)定一致，可以預(yù)測，因而可以標(biāo)

15、準(zhǔn)化。,2021/3/27,44,3、可靠性 復(fù)制的動物模型應(yīng)力求可靠地反映人類疾病，即可特異地、可靠地反映該種疾病代謝、結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)應(yīng)具備該種疾病的主要癥狀和體征，并經(jīng)過一系列檢測(如心電圖、臨床生理、生化指標(biāo)檢驗(yàn)、病理切片等)得以證實(shí)。 如果動物易自發(fā)地出現(xiàn)與復(fù)制疾病相混淆的疾病或臨床癥狀者不宜選用。例如大鼠本身易患進(jìn)行性腎病，容易與鉛中毒所致的腎病相混淆，而沙鼠則只有鉛中毒才會使其出現(xiàn)腎病變，故在復(fù)制鋁中毒動物模型時(shí)，選用沙鼠就比選用大鼠可靠性好。,2021/3/27,45,4、適用性和可控性 設(shè)計(jì)復(fù)制人類疾病動物模型，應(yīng)盡量考慮今后的臨床應(yīng)用和易于控制其疾病發(fā)展過程，以便于開展研究工

16、作。 雌激素能中止大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能中止人的妊娠，用大鼠和小鼠篩選帶有雌激素活性的避孕藥物時(shí)也會帶來錯(cuò)誤的結(jié)論。因此選用雌激素復(fù)制大鼠和小鼠的中止早期妊娠動物模型是不適用的； 大鼠和小鼠對革蘭陰性菌具有較高的抵抗力，不易形成腹膜炎，選用大鼠和小鼠復(fù)制實(shí)驗(yàn)性腹膜炎則不適用。,2021/3/27,46,5、易行性和經(jīng)濟(jì)性 復(fù)制動物模型的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量做到方法容易執(zhí)行和合乎經(jīng)濟(jì)原則。除了動物選擇上要考慮易行性和經(jīng)濟(jì)性原則外，在選擇模型復(fù)制方法和指標(biāo)的檢測觀察上也要注意這一原則。 如靈長類動物,2021/3/27,47,三、影響動物模型質(zhì)量的因素,2.動物因素,3.實(shí)驗(yàn)技術(shù)因素,4.環(huán)境因素和

17、營養(yǎng)因素,1.致模因素,2021/3/27,48,1、致模因素對動物模型復(fù)制的影響 選擇好致模因素是復(fù)制動物模型的第一步。應(yīng)明確研究目的，清楚相應(yīng)人類疾病的發(fā)生、臨床癥狀和發(fā)病機(jī)制，熟悉致病因素對動物所產(chǎn)生的臨床癥狀和發(fā)病情況，致病因素的劑量。,2021/3/27,49,2、動物因素對動物模型復(fù)制的影響 動物品種 品系 年齡和體重 性別 生理狀態(tài)和健康因素,2021/3/27,50,3、實(shí)驗(yàn)技術(shù)因素對動物模型復(fù)制的影響 (1) 實(shí)驗(yàn)季節(jié) 動物體對外界的反應(yīng)情況，同樣受春、夏、秋、冬不同季節(jié)的影響，不同實(shí)驗(yàn)季節(jié)，動物的機(jī)體反應(yīng)性在某些方面有一定的改變，這種影響在進(jìn)行跨季節(jié)的動物模型實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)引起重

18、視。 (2) 晝夜不同時(shí)間的影響 實(shí)驗(yàn)動物的體溫、血糖、基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)分泌激素的分泌等隨著晝夜的不同發(fā)生節(jié)律性的變化。在復(fù)制動物模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)中某種處理的時(shí)間順序?qū)Y(jié)果的影響。,2021/3/27,51,(3) 麻醉深度的影響 在復(fù)制動物模型時(shí)往往需要將動物麻醉后才能進(jìn)行各種手術(shù)，實(shí)施某些致模因素。不同麻醉藥物和不同麻醉劑量有不同的藥理作用和不良反應(yīng)，如麻醉過深動物處于深度抑制狀態(tài)，甚至瀕死狀態(tài)，動物各種反應(yīng)受到抑制，結(jié)果的可靠性受影響；麻醉過淺，在動物身上進(jìn)行手術(shù)或?qū)嵤┠承┲履Ｒ蛩?，將造成動物?qiáng)烈的疼痛刺激，引起動物全身特別是呼吸、循環(huán)、消化等功能發(fā)生改變，同樣會影響造模的準(zhǔn)

19、確性。,2021/3/27,52,(4) 手術(shù)技巧的影響 在實(shí)驗(yàn)手術(shù)造模時(shí)，首先要選擇好最佳的手術(shù)路線，以免過大、過繁的手術(shù)給機(jī)體帶來影響。手術(shù)技術(shù)熟練與否也是影響因素，技術(shù)熟練可以減少對動物的刺激、創(chuàng)傷和出血，將提高造模的成功率。 (5) 實(shí)驗(yàn)給藥的影響 在造模過程中給藥是常規(guī)工作，但對造模也是影響因素，如給藥的途徑、劑量、熟練程度等影響。 (6) 對照組對造模的影響 在復(fù)制動物模型時(shí)常常因忽視或錯(cuò)誤應(yīng)用對照的問題，而造成動物模型的失敗或誤導(dǎo)錯(cuò)誤結(jié)論，應(yīng)根據(jù)不同要求設(shè)置好對照組。,2021/3/27,53,4、營養(yǎng)因素和環(huán)境因素對復(fù)制動物模型的影響 營養(yǎng)因素對復(fù)制動物模型，特別是長期實(shí)驗(yàn)，影

20、響顯著，應(yīng)予以重視。如采用國家標(biāo)準(zhǔn)飼料則問題就會解決。造模過程中應(yīng)注意給水量充分和給予符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的飲水。,2021/3/27,54,環(huán)境因素是影響造模及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要因素，居住條件、飼料、營養(yǎng)、光照、噪聲、氨濃度、溫度、濕度、氣流速度等任何一項(xiàng)都不容忽視。,IVC籠盒,2021/3/27,55,2021/3/27,56,墊料,2021/3/27,57,四、人類疾病動物模型建立的意義 1、 避免人體實(shí)驗(yàn)造成的危害 動物可以作為人類的替難者，可在人為設(shè)計(jì)的特定實(shí)驗(yàn)條件下反復(fù)實(shí)驗(yàn)研究。使用動物模型除了能克服在人類研究中經(jīng)常遇到的倫理和社會道德限制外，還能采用某些不能應(yīng)用于人類研究的方法和途徑，甚至為了實(shí)驗(yàn)?zāi)康男枰€可以損傷動物組織、器官以至處死。 2、應(yīng)用動物模型可研究平時(shí)不易見到的疾病 平時(shí)臨床很難見到放射病、毒氣中毒、烈性傳染病、戰(zhàn)傷等疾病，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求能復(fù)制該疾病的動物模型，供研究使用。,2021/3/27,58,3、可提供發(fā)病率低，潛伏期和病程長的疾病的動物模型 有些疾病如免疫性、代謝性、內(nèi)分泌和血液等疾病在臨床上發(fā)病率低，人們可選用動物種群中發(fā)病率高的類似