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文檔簡介
實(shí)驗(yàn)動物的選擇和利用新第一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日第一節(jié)實(shí)驗(yàn)動物選擇基本原則一、廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn),加強(qiáng)交流
通過查閱文獻(xiàn),了解本領(lǐng)域以往使用的實(shí)驗(yàn)動物情況,充分利用前人的研究成果、研究思想,從而確定深入的研究計劃并可避免重復(fù)研究??蒲?、檢驗(yàn)和生產(chǎn)傳統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)動物都是科學(xué)工作者長期以來實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。各個學(xué)科、各個研究領(lǐng)域都有自己常用的動物品種和品系。尤其值得注意的是,應(yīng)該強(qiáng)化查閱實(shí)驗(yàn)動物方面的文獻(xiàn)和加強(qiáng)與實(shí)驗(yàn)動物科學(xué)工作者的溝通,以便有效地充分利用實(shí)驗(yàn)動物學(xué)的研究成果,從而使實(shí)驗(yàn)動物選擇及應(yīng)用更有效、更準(zhǔn)確、更好地為自身課題服務(wù)。第二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
動物預(yù)試驗(yàn)的作用在于1.初步觀察動物是否適宜于本項目的研究2.熟悉動物的生物學(xué)特性及飼養(yǎng)管理3.檢查與動物實(shí)驗(yàn)配套的實(shí)驗(yàn)條件、方法是否初步到位二、必要的預(yù)試驗(yàn)有助于選擇與本課題相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)動物第三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
絕大多數(shù)生物學(xué)與醫(yī)學(xué)研究的最終目的是要為人類服務(wù)的。因此在實(shí)際可能的情況下,盡量選擇那些生物學(xué)特征及解剖生理特點(diǎn)等與人類類似的實(shí)驗(yàn)動物。三、選用與人體結(jié)構(gòu)、機(jī)能、代謝及疾病具有某種相似性的實(shí)驗(yàn)動物第四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
一般來說,實(shí)驗(yàn)動物愈高等,進(jìn)化程度愈高、其機(jī)能、代謝、結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜.反應(yīng)就愈接近人類,猴、拂拂、猩猩、長臂猿等靈長目動物是最近似于人類的理想動物。但實(shí)驗(yàn)動物中,并非僅靈長類動物在生物學(xué)特性、解剖生理特點(diǎn)等方面與人具有相似性。第五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日1.結(jié)構(gòu)功能的相似性第六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日2.時象或年齡狀態(tài)的相似性第七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日3.群體分布的相似性
在以群體為對象的研究課題,有時要考慮到選擇與人群基因型及表現(xiàn)型分布類型相似的動物類別。主要是一些封閉群動物,如:KM小鼠,Wistar大鼠,畢格犬等。人類封閉群動物群體分布相似第八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日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?,F(xiàn)有的不同微生物學(xué)質(zhì)量級別的普通動物、清潔動物、SPF動物、無菌及悉生動物分別代表著不同的微生態(tài)模式并具有不同特點(diǎn),適用于不同研究目的。第九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日5.疾病特點(diǎn)的相似性
實(shí)驗(yàn)動物有許多自發(fā)或誘發(fā)性疾病能局部或全部地反映與人類類似的疾病過程及特點(diǎn),可用于研究相關(guān)的人類疾病。豬的皮膚組織學(xué)結(jié)構(gòu)與人相似,上皮再生性、皮下脂肪層及燒傷后內(nèi)分泌代謝等也相似,選用小型豬做燒傷實(shí)驗(yàn)研究是較理想的實(shí)驗(yàn)動物;小鼠在氫氧化銨霧劑刺激下有咳嗽反應(yīng),可利用這個特性來研究鎮(zhèn)咳藥物。第十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日6.操作實(shí)感的相似性
外科手術(shù)性的操作模型中或教學(xué)示教中,常選擇體型較大的動物。第十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日選用解剖生理特點(diǎn)符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟮膭游镒鰧?shí)驗(yàn),是保證實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)動物所具有的某些解剖生理特點(diǎn),為實(shí)驗(yàn)所要觀察的器官或組織等提供了很多便利條件,如能恰當(dāng)使用,將減少實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備方面的麻煩,降低操作難度,使實(shí)驗(yàn)容易成功。四、選用解剖、生理特點(diǎn)符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟮膶?shí)驗(yàn)動物
第十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
實(shí)驗(yàn)研究中常要選用那些對實(shí)驗(yàn)因素最敏感的動物作為實(shí)驗(yàn)對象;不同實(shí)驗(yàn)動物存在的某些特殊反應(yīng)性,在選擇實(shí)驗(yàn)動物時更為重要。家兔頸部的交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)和主動脈減壓神經(jīng)是分別存在、獨(dú)立行走,而豬、犬、貓等其他動物的減壓神經(jīng)不單獨(dú)行走,而是行走于迷走、交感干或迷走神經(jīng)間,如要觀察減壓神經(jīng)對心臟等的作用時,須選用家兔。家兔的胸腔結(jié)構(gòu)與其他動物不同。第十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
大鼠沒有膽囊大鼠肝臟的枯否細(xì)胞90%有吞噬能力,肝臟再生能力很強(qiáng)兔和貓屬典型的刺激性排卵動物,只有經(jīng)過交配的刺激,才能進(jìn)行排卵,可選用成年雌兔來誘發(fā)排卵,是觀察藥物和排卵的影響關(guān)系、進(jìn)行避孕藥研究中最常用實(shí)驗(yàn)動物不同品種、品系實(shí)驗(yàn)動物存在的這些特殊反應(yīng),在選擇實(shí)驗(yàn)動物時必須注意。同種但不同品系的動物,對同一刺激的反應(yīng)也存在差異,在選擇時更要注意。第十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日五、選用患有類似人類疾病的近交系或突變系動物
許多自發(fā)性或誘發(fā)性疾病模型能局部或全部反映人類的疾病過程,這些疾病有的可經(jīng)遺傳學(xué)方法固定于動物品系,有的可在動物身上誘發(fā)復(fù)制。如無胸腺裸鼠、青光眼兔、肥胖癥小鼠等帶有免疫缺陷病、遺傳性疾病的動物,在一定程度上減少了人為因素,更接近自然的人類疾病,選用適當(dāng)?shù)膭游锬P脱芯肯嚓P(guān)的人類疾病非常必要。第十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日六、選用結(jié)構(gòu)功能簡單又能反映研究指標(biāo)的動物
進(jìn)化程度高或結(jié)構(gòu)機(jī)能復(fù)雜的動物有時會給實(shí)驗(yàn)條件的控制和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的獲得及分析帶來難以預(yù)料的困難。應(yīng)依據(jù)易化原則選擇那些結(jié)構(gòu)功能簡單而又反映研究指標(biāo)的動物。例如:在遺傳研究中,用壽命短、繁殖快的果蠅取得了豐碩的成果,而同樣方法若改用靈長目動物其難度是很難設(shè)想的。有時為了刪除系統(tǒng)作用背景對某器官或某功能進(jìn)行研究,可用離體方法進(jìn)行。
第十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日蛙的大腦不發(fā)達(dá),不可作為高級神經(jīng)活動的實(shí)驗(yàn),但蛙的脊髓具有最簡單的發(fā)射中樞,做神經(jīng)反射弧實(shí)驗(yàn),簡單、直觀、明確、容易分析。第十七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日水桶效應(yīng)所謂“相容”或“匹配”是指所用動物的標(biāo)準(zhǔn)化級別應(yīng)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計、技術(shù)條件、實(shí)驗(yàn)方法等相適應(yīng)。在設(shè)計實(shí)驗(yàn)時要了解實(shí)驗(yàn)儀器精度和靈敏性能、了解試劑的品質(zhì)、性能以及試劑和儀器之間的匹配性,也要了解動物或動物模型對實(shí)驗(yàn)手段的反應(yīng)能力。避免用高精儀器、試劑和低品位動物相匹配;,或用低性能測試手段與高反應(yīng)性動物不相協(xié)調(diào)的配合。七.相容或匹配原則第十八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日易獲性是選擇理想的實(shí)驗(yàn)動物條件之一。貓、狗、豬及靈長動物進(jìn)化水平較高.有其研究價值,尤其是靈長類動物在許多方面有不可替代的優(yōu)越性。但這些大動物則往往由于其較長生殖周期,低繁殖率或產(chǎn)仔率等弱點(diǎn)而影響其易獲性,故通常不作首選。選擇實(shí)驗(yàn)動物時,既要注意選用與實(shí)驗(yàn)研究目的相符合的實(shí)驗(yàn)動物,又要注意在不影響實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的前提下,選用最易獲得、最經(jīng)濟(jì)、最易飼養(yǎng)管理的實(shí)驗(yàn)動物來做實(shí)驗(yàn)研究。這樣可以減少實(shí)驗(yàn)研究中的許多困難。大大增加實(shí)驗(yàn)研究的可行性和易行性。
八.易獲性原則第十九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日九、動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的外推大多數(shù)生物學(xué)與醫(yī)學(xué)研究的最終目的是要為人類服務(wù)的。因此動物模型和動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果都要外推用到人身上去,這就是動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的外推(extrapolation)。因?yàn)閯游锱c人不是同一種生物,加之不同的動物有不同的功能和代謝特點(diǎn),所以肯定一個實(shí)驗(yàn)結(jié)果最好采用兩種以上的動物進(jìn)行觀察比較。第二十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日所選的實(shí)驗(yàn)動物中一種為嚙齒類動物,另一種為非嚙齒類動物。常用的實(shí)驗(yàn)序列是小鼠、大鼠、狗、猴或小型豬。第二十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日第二節(jié)實(shí)驗(yàn)動物選擇應(yīng)注意的問題1.年齡、體重實(shí)驗(yàn)動物的體重與年齡有一定的相關(guān)性,在正常營養(yǎng)狀態(tài)及飼養(yǎng)條件下,也可根據(jù)體重加以選擇,發(fā)育正常、體重符合要求的實(shí)驗(yàn)動物。實(shí)驗(yàn)動物的年齡不同,其生物學(xué)特性也不同。第二十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日2.性別
許多實(shí)驗(yàn)證明,同一品種(系)動物不同性別對許多外界刺激的反應(yīng)不一致,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響不同。不同性別的動物對藥物的敏感性不同。如給大鼠皮下注射0.1~0.2ml的30%的乙醇溶液,雄性動物死亡84%,而雌性動物只死亡30%。有時雌性動物的敏感性較雄性動物為高,如給大鼠麻醉劑(戊巴比妥鈉)時,雌性動物的敏感性為雄性動物的2.5~3.8倍;又如雌性小鼠對食鹽的急性毒性與慢性毒性的敏感性并不一致,急性毒性雌鼠較雄性鼠敏感,而慢性毒性雄鼠較雌鼠敏感一般來說,無特殊要求宜選用雌雄各半。
♂≠♀實(shí)驗(yàn)動物選擇應(yīng)注意的問題第二十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日實(shí)驗(yàn)動物選擇應(yīng)注意的問題3.生理狀態(tài):4.健康狀況:5.品系等級:第二十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日6、實(shí)驗(yàn)動物的選擇和應(yīng)用要注意有關(guān)國際規(guī)范和動物福利國際上普遍要求動物實(shí)驗(yàn)達(dá)到實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)范(Goodlaboratorypracitice,GLP)和標(biāo)準(zhǔn)操作程序(Standardoperatingprocedure,SOP)遵循國際上廣泛宣傳的3R原則動物福利第二十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日7、生物醫(yī)學(xué)論文中動物實(shí)驗(yàn)的描述實(shí)驗(yàn)動物:品種、品系的名稱級別來源生產(chǎn)許可證號質(zhì)量合格證號數(shù)量、性別年齡、體重實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件:飼料實(shí)驗(yàn)動物倫理:設(shè)計3R原則、減輕動物痛苦、安樂死第二十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日第三節(jié)常見生物醫(yī)學(xué)研究中實(shí)驗(yàn)動物的選擇和應(yīng)用一、藥理學(xué)研究中的實(shí)驗(yàn)動物的選擇
主要藥效學(xué)一般藥理學(xué)藥物代謝動力學(xué)第二十七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
(一)、主要藥效學(xué)
《新藥藥效學(xué)研究技術(shù)指導(dǎo)原則》1.總的要求:(1)方法體內(nèi)體外兩種以上試驗(yàn)方法證明主要藥效,其中一種必須是整體的正常動物或模型動物。實(shí)驗(yàn)?zāi)P捅仨毮芊从乘幚碜饔玫谋举|(zhì)。的確無法滿足上述動物和模型要求時,應(yīng)予以充分說明理由,改用其它模型。
第二十八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(2)指標(biāo):
應(yīng)能反映主要藥效作用的藥理客觀本質(zhì),能定量或半定量。(3)劑量
應(yīng)做出量效關(guān)系,盡量求出LD50,或有效劑量ED50范圍。量效關(guān)系不明確的藥物應(yīng)說明原因。第二十九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(4)給藥方法
應(yīng)采用擬推薦臨床應(yīng)用的給藥方法。如該法在動物上無法實(shí)施時,應(yīng)予說明,改用他法。(5)對照應(yīng)有空白對照和巳知標(biāo)準(zhǔn)陽性藥物或治療措施對照。第三十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日2.有關(guān)說明:(1)動物選擇
一般選擇的動物應(yīng)是品系清楚、成年、健康、雌雄各半、符合實(shí)驗(yàn)動物管理要求、且對藥效學(xué)反映敏感的動物。但同時要注意對動物年齡、性別、種屬的選擇。(2)模型的建立第三十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
(3)分組:單組比較設(shè)計:同一個體的前后觀測指標(biāo)比較,消除了個體差異配對比較設(shè)計:將性質(zhì)相同的動物為一對,配成若干對,再將一對動物隨機(jī)分配在兩組,取得均衡實(shí)驗(yàn)。減少誤差和個體差異完全隨機(jī)設(shè)計拉丁方設(shè)計:適用于多因素實(shí)驗(yàn)正交設(shè)計:多因素、多水平的實(shí)驗(yàn)。第三十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(4)劑量①最小有效量:藥物達(dá)到開始出現(xiàn)藥效的劑量。
②極量:是指安全用藥的極限劑量。
③治療量(常用量):治療量是指臨床常用有效劑量范圍。它比最小有效量要高,又比藥物極限量要低。
④最小中毒量:最小中毒量是指藥物已超過極量,使機(jī)體開始出現(xiàn)中毒的劑量。
第三十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日⑤中毒量:中毒量是指大于最小中毒量,使機(jī)體中毒的劑量。
⑥致死量:致死量是引起機(jī)體死亡的劑量。
⑦藥物的安全范圍:是指最小有效量與極量之間的范圍。安全范圍廣的藥物,其安全性大;安全范圍窄的藥物,其安全性小。以上是臨床應(yīng)用的各種劑量。此外,在實(shí)驗(yàn)研究中,還要引用統(tǒng)計學(xué)計算的兩種劑量:半數(shù)致死量(LD50)及半數(shù)有效量(ED50)。劑量第三十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
A.給藥量的確定參考結(jié)構(gòu)和作用相似的藥物劑量作為應(yīng)用劑量以小鼠中毒劑量或致死劑量的1/5或1/10作為應(yīng)用劑量按等比關(guān)系設(shè)立至少3個劑量組進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)考慮動物種屬,年齡,給藥途徑調(diào)整給藥劑量。第三十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
B.人與動物及各類動物間藥物劑量的換算按體表面積計算
A=K×(W2/3/10000)A:體表面積(m2);W:體重(g);K:體表面積系數(shù)小鼠大鼠豚鼠家兔貓犬猴人K9.19.19.810.111.211.810.5第三十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
例如:某藥大鼠劑量為250mg/kg,問犬的給藥劑量?(假設(shè)一般實(shí)驗(yàn)大鼠0.2kg,實(shí)驗(yàn)犬10kg)①算大鼠體表面積:A=0.031m2②將mg/kg劑量換算為mg/m2劑量:(250mg/kg×0.2kg)/0.031m2=1608mg/m2③算犬體表面積:A=0.5198m2④算犬給藥劑量:1608mg/m2×0.5198m2/10kg=84mg/kg第三十七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日按體型系數(shù)換算
dA=dB×RA/RB×(wA/wB)1/3dA和dB分別是A、B兩種動物的每kg體重劑量(mg/kg)RA和RB分別是A、B兩種動物的體型系數(shù)
wA和wB分別是A、B兩種動物的體重小鼠大鼠豚鼠兔貓猴犬人R5990999382111104100第三十八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(二)藥物代謝動力學(xué)
目的:了解新藥在動物體內(nèi)動態(tài)變化的規(guī)律及特點(diǎn),為臨床合理用藥提供參考。內(nèi)容:藥時曲線、吸收速率、清除速率、分布情況等等。選擇健康成年動物首選的動物種類及性別盡量和藥效學(xué)或毒理學(xué)一致。藥物動力參數(shù)測定以大動物為好。藥物分布實(shí)驗(yàn)以大鼠或小鼠為好。第三十九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
(三)一般藥理學(xué)研究
目的:了解新藥的全面藥理作用,補(bǔ)充毒性觀察之不足,為長期毒性的試驗(yàn)設(shè)計提供參考。內(nèi)容:至少觀察3個系統(tǒng),神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)。盡量選擇和主要藥效學(xué)一致的動物對心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng),一般用犬,而不用小鼠和兔對性別要求不嚴(yán)。對神經(jīng)系統(tǒng),多用小鼠、大鼠第四十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
20世紀(jì)60年代的“反應(yīng)?!笔录磻?yīng)停(Thalidomide)是西德一家制藥公司50年代末期生產(chǎn)的一種鎮(zhèn)靜催眠藥,具有止吐作用。孕婦在懷孕一二個月時,往往會產(chǎn)生強(qiáng)烈的妊娠反應(yīng),服用這種藥后,能暫時減輕妊娠反應(yīng)。1959-1962年,歐洲19國和日本相繼出生了12000多名手腳異常的畸形嬰兒。這種嬰兒手腳比正常人短,形狀如海豹甚至根本沒有手腳。倫茲博士對這種怪胎進(jìn)行了調(diào)查,于1961年發(fā)表了“畸形的原因是催眠劑反應(yīng)?!钡慕Y(jié)論,使人們大為震驚,并引起各國政府相關(guān)部門的高度重視。(四)藥物毒理學(xué)及安全性評價試驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)動物的選擇和應(yīng)用第四十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日反應(yīng)停引起的肢體畸形第四十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(一)急性毒性實(shí)驗(yàn)
指動物一次或24小時內(nèi)多次給予大劑量藥物后,觀察LD50、中毒性靶器官、中毒表現(xiàn)等。一般選擇小鼠、有時也選擇大鼠。一類新藥,還要求增加犬或猴實(shí)驗(yàn)。小鼠體重18-22g,同次試驗(yàn)體重相差不超過4g,大鼠體重120-150g,同次試驗(yàn)體重不超過20g;狗用成年狗。雌雄各半。小動物要求4-6組,每組至少10只;狗6條。第四十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(二)多次給藥毒性實(shí)驗(yàn)
指是反復(fù)多次給藥于動物,觀察藥物對動物的毒性反應(yīng),一般是指連續(xù)給藥14天以上,一般在3個月以內(nèi),特殊情況可在3個月以上。過去將長期毒性試驗(yàn)分別叫過亞急性毒性試驗(yàn)、亞慢性毒性試驗(yàn)、慢性毒性試驗(yàn)和終生毒性試驗(yàn)。要求兩種動物。一種為嚙齒類,首選大鼠。另一種為犬,首選Beagle犬。雌雄各半3個劑量組,大鼠每組至少10只,犬每組4只。實(shí)驗(yàn)時間越長,需要動物越多。第四十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(三)特殊毒性實(shí)驗(yàn)包括:致突變實(shí)驗(yàn);致癌實(shí)驗(yàn);生殖毒性實(shí)驗(yàn)生殖毒性實(shí)驗(yàn)包括一般生殖毒性實(shí)驗(yàn)、致畸敏感期實(shí)驗(yàn)、圍產(chǎn)期毒性實(shí)驗(yàn)。不同種屬動物要求至少兩種動物。嚙齒類可用小鼠、大鼠、倉鼠等,非嚙齒類兔、犬、雪豹及靈長類。常用大鼠和兔。第四十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日致突變實(shí)驗(yàn)一般用NIH小鼠?,F(xiàn)在各國致力于替代實(shí)驗(yàn)。致癌實(shí)驗(yàn)一般選擇小鼠或大鼠,如A系小鼠,F(xiàn)344大鼠。長期致癌試驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)動物要求很高,必須提供動物飼養(yǎng)場5年內(nèi)該品系大、小鼠的癌癥自發(fā)率數(shù)據(jù)。第四十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日對環(huán)境要求也很高,動物應(yīng)飼養(yǎng)在SPF環(huán)境中,要排除一切其它致癌因素。基因敲除小鼠,如抑癌基因P53和lats的基因敲除小鼠,對致癌物質(zhì)更為敏感,作為長期致癌試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)動物將有更大的應(yīng)用前景。第四十七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(五)其他安全性評價試驗(yàn)1、過敏反應(yīng)實(shí)驗(yàn)全身過敏反應(yīng):豚鼠皮膚局部過敏反應(yīng):白色豚鼠2、熱原質(zhì)檢查:家兔3、異常毒性實(shí)驗(yàn):小鼠、豚鼠4、降壓物質(zhì)檢查:貓5、藥物依賴性試驗(yàn):大、小鼠及猴第四十八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日二免疫學(xué)研究中動物的選擇和應(yīng)用(一)影響實(shí)驗(yàn)動物免疫反應(yīng)的因素
免疫反應(yīng)是隨著動物種的進(jìn)化而復(fù)雜化、精密化和完善化,不同品種和品系動物的免疫反應(yīng)有很大差異,在免疫學(xué)研究中選擇動物時要特別注意動物遺傳因素的影響,還要注意動物的年齡因素、感染因素、營養(yǎng)因素、藥物因素、母源因素、應(yīng)激因素、免疫抑制劑等因素對動物免疫反應(yīng)的影響。第四十九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日1.動物的遺傳因素
小鼠、豚鼠、家兔等動物對特異性抗原的免疫反應(yīng)受遺傳控制。動物的遺傳背景決定著動物對各種疾病的易感性,決定著自身免疫病和體液免疫反應(yīng)。這種免疫反應(yīng)的基因主要存在于動物體內(nèi)主要組織相容系統(tǒng)上。第五十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日2.動物的年齡因素
年齡影響著實(shí)驗(yàn)動物的免疫功能。如幼齡動物的免疫系統(tǒng)功能發(fā)育不完善或功能很弱。一般來說,動物的免疫功能在青年期達(dá)到高峰,以后隨著年齡增大逐漸減弱,主要表現(xiàn)有血清中免疫球蛋白含量低,細(xì)胞免疫功能下降,惡性腫瘤和自身免疫性疾病的發(fā)病率增高等。小鼠、大鼠和豚鼠隨年齡增加免疫反應(yīng)的活性也減弱,老齡鼠產(chǎn)生IgG和IgM的能力僅為年青、成年鼠的10%左右,細(xì)胞免疫同樣也減弱。因此,老齡鼠對誘發(fā)腫瘤極為敏感。第五十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日3.動物的母源因素
各種哺乳類動物的胎兒和出生仔畜免疫的獲得不同。在初乳中為IgA,初生動物血清中母源抗體大部分為IgG,對仔畜預(yù)防病毒和細(xì)菌感染有一定的保護(hù)性免疫作用。大部分IgA對黏膜表面起局部保護(hù)作用,而IgG起總的保護(hù)作用。母源抗體還有有害作用,它能誘發(fā)新生動物溶血病和抑制出生動物的主動免疫。雌性動物將母源抗體轉(zhuǎn)移給胎兒或仔畜的途徑和特異性不同,與動物胎盤的結(jié)構(gòu)和類型有關(guān)。一般來說,有3種主要的轉(zhuǎn)移途徑,隨動物種類不同:經(jīng)絨毛膜尿囊胎盤轉(zhuǎn)移;經(jīng)卵黃囊上皮和卵黃循環(huán)轉(zhuǎn)移;初乳經(jīng)腸道吸收。前兩者被認(rèn)為是胎兒期獲得抗體的途徑,后者為出生后轉(zhuǎn)移抗體的途徑。免疫球蛋白的轉(zhuǎn)送是有選擇性,有些種類的抗體易轉(zhuǎn)移,同種(系)抗體轉(zhuǎn)移比異種抗體快。胎盤對各種母源抗體也有選擇性,如:靈長目中IgG易通過胎盤屏障,IgM、IgA和IgE則不能;家兔的IgG和IgM易通過胎盤到達(dá)胎兒。關(guān)于母源抗體選擇性的轉(zhuǎn)移機(jī)制還不清楚。第五十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日4.動物的感染因素
病毒、細(xì)菌、真菌或寄生蟲的感染都能多方面地改變動物機(jī)體的生理功能,這種改變影響到動物的免疫系統(tǒng)。動物感染可引起繼發(fā)性營養(yǎng)不良,從而影響到免疫反應(yīng)。一般實(shí)驗(yàn)動物常發(fā)生病毒隱性感染,在以下幾方面影響免疫功能:①抗體產(chǎn)生的方式;②免疫球蛋白的數(shù)量;③免疫耐受性的產(chǎn)生,植皮排斥,植皮對宿主的反映;④遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng);⑤淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化和吞噬作用等。動物病毒感染引起的免疫抑制表現(xiàn):①干擾正常免疫系統(tǒng)的功能;②改變抗原的吸收和處理;③破壞抗體形成細(xì)胞和漿細(xì)胞(如白血病病毒);④病毒感染后也可引起免疫增強(qiáng)的表現(xiàn)。第五十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(二)實(shí)驗(yàn)動物免疫反應(yīng)的特點(diǎn)1.靈長類(除人外)靈長類動物主要有4種免疫球蛋白,即IgG、IgM、IgA、和IgE。新界猴(除一種卷尾猴外)沒有發(fā)現(xiàn)IgA。在獼猴、狒狒和黑猩猩中有抗寄生蟲性抗原的IgE抗體,但在新界猴中仍無此種抗體。2.狗狗的免疫球蛋白有IgG、IgM、IgA、IgG1和IgG2。3.兔兔常被用于實(shí)驗(yàn)室制備抗體。由于所用兔的品種、品系和個體的不同,對某種抗原產(chǎn)生抗體的能力也不同。第五十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日4.豚鼠免疫球蛋白有:IgG(IgG1、IgG2)、IgA和IgE。IgG1是變態(tài)反應(yīng)的媒介,IgG2與小鼠的IgG1和IgG2相似,在抗原–抗體作用中起結(jié)合補(bǔ)體的作用。豚鼠除作為補(bǔ)體的來源外,已廣泛用于免疫的發(fā)生和遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)的研究。豚鼠的皮膚用于結(jié)核菌素皮內(nèi)試驗(yàn)和接觸過敏物質(zhì)的遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)的研究。豚鼠和人的結(jié)核菌素反應(yīng)差別是有無細(xì)胞浸潤豚鼠的遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)在24~48h達(dá)到高峰,人在48~96h達(dá)到高峰;人和豚鼠接觸敏感的化學(xué)物質(zhì)引起的變態(tài)反應(yīng),細(xì)胞反應(yīng)非常相似。第五十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日5.小鼠免疫球蛋白有IgM、IgA、IgE、IgG1、IgG2a和IgG2b。近交系小鼠對不同抗原的免疫反應(yīng)是在常染色體的遺傳控制之下,這種常染色體上有支配免疫反應(yīng)的基因(Ir),基因連接在主要組織相容位點(diǎn)(H-2)上。
6.大鼠連接在主要組織相容復(fù)合體(H)上的免疫反應(yīng)基因(Ir)控制著對GT(L-谷氨酸和L-酪氨酸)和GA(L-谷氨酰胺和L-氨基丙酸)的免疫反應(yīng),豚鼠與其相似。大鼠和豚鼠的免疫反應(yīng)基因lr控制著體液抗體反應(yīng)和細(xì)胞免疫。第五十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日三、單克隆抗體研究中動物的選擇與應(yīng)用
雜交瘤(hybidoma)合成單克隆抗體(monoclonalantibodies,McAb)是近年來生物醫(yī)學(xué)研究中的一項重大突破。解決了免疫學(xué)中長期存在的“特異性”和“重復(fù)性”問題,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮了巨大作用。目前,雜交瘤單克隆抗體的應(yīng)用范圍愈來愈廣泛,已經(jīng)深入到整個生物醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域,幾乎所有抗原物質(zhì)都可以應(yīng)用這項技術(shù)獲得針對單一抗原決定簇的單克隆抗體。第五十七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(一)常用于淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)的實(shí)驗(yàn)動物1.BALB/c小鼠它是此技術(shù)中最常用的動物。目前用于細(xì)胞融合的小鼠骨髓瘤細(xì)胞幾乎都來源于BALB/c系小鼠。其雜交瘤可接種于BALB/c或它的雜交F1代小鼠,從帶瘤動物取血清或腹水制備單克隆抗體。2.大鼠LOU(又稱LOU/Wsl)系LOU/C大鼠8月齡以上的雄鼠自發(fā)性漿細(xì)胞瘤發(fā)生率為30%,而雌鼠為16%,常發(fā)生在回腸淋巴結(jié),其中60%的這種漿細(xì)胞瘤合成單克隆免疫球蛋白IgG1(35%)、IgE(36%)或IgA。LOU/C與LOU/M的組織相溶性相同,可以互相接種進(jìn)行皮膚移植。第五十八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日四、腫瘤學(xué)研究中動物的選擇和應(yīng)用
研究腫瘤的病因?qū)W、發(fā)病學(xué)、腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特性、腫瘤和宿主的相互關(guān)系、腫瘤的診斷預(yù)防和治療等有關(guān)腫瘤的一切知識的總體稱為腫瘤學(xué)cancerology)。它分兩大領(lǐng)域:臨床腫瘤學(xué)和實(shí)驗(yàn)?zāi)[瘤學(xué),前者以人為主要對象,主要目的是預(yù)防和診治這一疾?。缓笳叩膶ο筝^為廣泛,主要以實(shí)驗(yàn)室手段探索與腫瘤有關(guān)的各方面課題,以其各項成果為前者服務(wù)。在實(shí)驗(yàn)?zāi)[瘤學(xué)研究中,實(shí)驗(yàn)動物是其主要研究對象和材料,通過動物實(shí)驗(yàn),創(chuàng)立了實(shí)驗(yàn)?zāi)[瘤學(xué),發(fā)現(xiàn)了化學(xué)致癌物質(zhì)和致癌病毒,推動了腫瘤學(xué)的研究,為腫瘤的防治開辟了廣闊的前景。特別是各種高癌近交系動物的培育成功,對腫瘤的病因?qū)W、發(fā)病學(xué)、實(shí)驗(yàn)治療和新抗癌藥物的研究等都發(fā)揮了重要作用。第五十九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(一)實(shí)驗(yàn)動物的腫瘤學(xué)特點(diǎn)1.不同種屬動物
(1)靈長類動物
(2)大型實(shí)驗(yàn)動物
(3)小型實(shí)驗(yàn)用哺乳動物這里主要指嚙齒類實(shí)驗(yàn)動物。小鼠的腫瘤,無論在組織發(fā)生、臨床過程以及組織形態(tài)學(xué)都與人類腫瘤有相似之處。大鼠也廣泛地應(yīng)用于腫瘤研究的許多領(lǐng)域之中,它的體形較大,供給的組織較多,便于進(jìn)行手術(shù)、注射等實(shí)驗(yàn)操作。但大鼠的自發(fā)性腫瘤的總的發(fā)病率遠(yuǎn)較小鼠為低。豚鼠曾被認(rèn)為是很少發(fā)生腫瘤的實(shí)驗(yàn)小動物,但是,近年來的研究發(fā)現(xiàn),它們也會自發(fā)多種腫瘤。第六十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日2.不同類型的實(shí)驗(yàn)動物(1)近交系動物主要著眼于實(shí)驗(yàn)動物腫瘤方面的遺傳性狀。不同近交品系動物有著不同的遺傳性狀,其自發(fā)瘤發(fā)生率有明顯的不同,對同一致癌物質(zhì)的敏感性也不同。為了不同腫瘤研究需要,可選用在腫瘤學(xué)上具有不同的遺傳性狀特點(diǎn)的近交系動物進(jìn)行研究。(2)無菌動物和悉生動物
GF和GN動物與常規(guī)帶菌動物(CV)在結(jié)構(gòu)和功能上有較大的差異,在利用GF、GN進(jìn)行腫瘤實(shí)驗(yàn)時,要根據(jù)這些特點(diǎn)安排實(shí)驗(yàn)并估計到它們對實(shí)驗(yàn)的影響。無菌動物幾乎不發(fā)生內(nèi)分泌系統(tǒng)和造血系統(tǒng)以外性惡性腫瘤。這說明,存在著環(huán)境致癌因子,而采用系統(tǒng)的無菌技術(shù)可以除去這些因子,形成一個防護(hù)屏障,使有機(jī)個體不受這些因子的危害。(3)裸鼠
第六十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日3.動物腫瘤模型的選擇
(1)自發(fā)性腫瘤模型(2)誘發(fā)性腫瘤模型(3)移植性腫瘤模型通常是給動物接種一定數(shù)量的腫瘤細(xì)胞,或者是一些可致癌的病毒濾液,成功率接近100%,是最常用的抗腫瘤藥篩選模型。(4)人體腫瘤的異種移植性腫瘤模型將人體腫瘤或腫瘤組織培養(yǎng)細(xì)胞瘤株移植于免疫缺陷動物,能保持其生物學(xué)性,用于研究人體腫瘤對藥物的敏感性,日益受到多方面的重視。裸鼠可直接作為人體腫瘤或瘤株異種移植的接受體,不需進(jìn)行附加處理,可使人體腫瘤移植后生長良好。腫瘤細(xì)胞形態(tài)、染色體含量和同工酶水平與人體腫瘤一樣,細(xì)胞動力學(xué)和生物化學(xué)特征也未變。這些移植性腫瘤對化療藥物的敏感性與臨床所見十分相近。第六十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日五、放射生物學(xué)研究中動物的選擇和應(yīng)用
超過一定劑量的高能輻射作用于機(jī)體,可引起一系列全身性綜合病癥,稱為放射病。輻射損傷的大部分知識,不是來自廣島或長畸原子彈爆炸,也不是來自發(fā)生事故的核反應(yīng)堆,大量的知識是通過選用各種實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)積累起來。關(guān)于輻射的遠(yuǎn)期遺傳效應(yīng)至今只有動物實(shí)驗(yàn)的材料??蒲腥藛T在實(shí)驗(yàn)室可以隨時選擇各種實(shí)驗(yàn)動物并使其接受不同劑量的照射,復(fù)制成病變相似、病例多量的不同類型的放射病或輻射損傷,這就為放射生物學(xué)研究提供了極為便利的條件,對放射醫(yī)學(xué)的發(fā)展起到了極大的推動作用。第六十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(一)實(shí)驗(yàn)動物對輻射效應(yīng)的影響同樣種類和劑量的輻射以相同的方式作用于機(jī)體時,所出現(xiàn)的后果往往因動物的種類、年齡、性別、機(jī)體狀況等而異,即有不同的輻射反應(yīng)。放射生物學(xué)研究中常用放射敏感性(radiosensitivity)的概念來觀察個體組織、細(xì)胞的敏感程度。放射敏感性
是指當(dāng)一切照射條件完全嚴(yán)格一致時,機(jī)體或其組織在射線作用下發(fā)生的某種變化的程度和速度。若變化大且其發(fā)生迅速,則表明其敏感性高,反之,則相反。一般文獻(xiàn)資料中多以細(xì)胞、組織的形態(tài)學(xué)損傷或機(jī)體的死亡作為判斷放射敏感性的依據(jù)。第六十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日1.種系發(fā)生過程中的放射敏感性
不同種系動物的放射敏感性差別很大,總的趨勢是:種系發(fā)生的等級愈高,機(jī)體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜,其放射敏感性也愈高。脊椎動物的放射敏感性高于無脊椎動物;在脊椎動物中,哺乳類比鳥類、魚類、兩棲類和爬蟲類為高。哺乳類中各種實(shí)驗(yàn)動物的放射敏感性差異也較大,豚鼠、狗、山羊、和綿羊、豬對射線比較敏感,猴、小鼠次之,大鼠、田鼠更次之。第六十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日種系發(fā)生過程中的放射敏感性家兔對放射的敏感性與其他實(shí)驗(yàn)動物有一定差異。家兔的LD50/30的劑量為750~800R或751RAD,但其受射線照射時初期反應(yīng)比其他動物要敏感得多,常出現(xiàn)一種應(yīng)激反應(yīng)性的變化,稱之為放射性休克狀態(tài),而且隨著照射劑量的不斷增加,休克的發(fā)生率也隨之增加,如不及時采取搶救措施(當(dāng)動物發(fā)生四肢軟癱并不斷抽搐,瞳孔尚未散大之前,立即于耳緣靜脈快速注射25%可拉明0.5~1.0ml,同時配合做人工呼吸),喪失搶救時機(jī),動物會很快死去,對實(shí)驗(yàn)影響很大。照射時同一種動物中的不同品系亦可表現(xiàn)出顯著不同的放射敏感性。第六十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日2.個體發(fā)生中的放射敏感性
哺乳動物在個體發(fā)育的不同階段,其放射敏感性有明顯的差別。一般規(guī)律是放射敏感性隨著個體發(fā)生過程而逐漸降低。在胚胎植入前母體受照射時,放射敏感性很高,較小的劑量即可引起胚胎的大量死亡;此時不死的胚胎可繼續(xù)發(fā)育,畸形發(fā)生率較低。在器官形成期進(jìn)行照射時,雖胚胎的死亡率降低,卻出現(xiàn)較多的畸形和死胎。是胚胎發(fā)育過程中放射敏感性很高的“危險期”。在器官形成期的后期,胚胎的放射敏感性開始下降,胎兒期的放射敏感性明顯地低于以前各期;在出生后的個體發(fā)育過程中,幼年動物的放射敏感性比成年要高,但老年動物機(jī)體由于各種功能的衰退,其耐受輻射的能力低于成年時期第六十七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日第六十八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日3.組織和細(xì)胞的輻射敏感性
動物不同組織和細(xì)胞對輻射作用的反應(yīng)有很大的差別。成年動物機(jī)體各種細(xì)胞的放射敏感性與其功能狀態(tài)有密切的關(guān)系。表現(xiàn)為有絲分裂活動旺盛、正常時進(jìn)行許多次分裂的細(xì)胞以及在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上未分化的細(xì)胞對射線敏感。即一種組織的放射敏感性與其細(xì)胞的分裂活動成正比,而與其分化程度成反比。動物各種組織中,有一類組織是依靠細(xì)胞的分裂不斷進(jìn)行更新,稱為“增殖性組織”。造血組織、胃腸道上皮組織、生殖腺、皮膚上皮組織都是增殖性組織。另一種組織在器官發(fā)育完全后,細(xì)胞不再更新,如中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、骨骼等。還有一種組織在發(fā)育成熟后繼續(xù)進(jìn)行緩慢的分裂,當(dāng)受傷后可加速細(xì)胞更新,如肝、腎及結(jié)締組織。各種組織對射線的敏感性與細(xì)胞分化程度、細(xì)胞增殖能力、代謝狀態(tài)以及細(xì)胞的周期環(huán)境有密切關(guān)系。一般說,分化程度低的、細(xì)胞分裂活躍的、代謝旺盛的組織對放射敏感性高,否則相反。第六十九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(二)放射生物學(xué)研究中動物選擇應(yīng)注意的問題1.實(shí)驗(yàn)動物的種系放射生物學(xué)研究中可選用成年的猴、豬、羊、狗、兔、豚鼠、田鼠、大鼠、小鼠等動物來做實(shí)驗(yàn)。一般認(rèn)為用猴、狗、大鼠和小鼠復(fù)制放射病模型比較理想。BALB/cAnN、A、LACA小鼠和Wistar大鼠對射線敏感,應(yīng)該首選。第七十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日2.實(shí)驗(yàn)動物的性別、年齡、體重
動物性別對放射敏感性影響有爭論。一些材料證明雌性敏感性較高。多數(shù)材料則認(rèn)為雄性敏感性高或性別間無明顯差別。性別間無明顯差別在狗實(shí)驗(yàn)中得到很好的證明。在性周期的不同階段,雌性動物的放射敏感性可能有變化,所以大多數(shù)情況下為放射生物學(xué)實(shí)驗(yàn)選擇動物時,應(yīng)該優(yōu)先選用雄性動物。隨著動物的體重和年齡增加,可降低放射生物學(xué)效應(yīng),這在照射狗時表現(xiàn)得更為明顯。當(dāng)改變照射的幾何位置時,在死亡率、放射性綜合征的嚴(yán)重程度方面,仍程度不等地存在著這種影響。第七十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日3.實(shí)驗(yàn)動物輻射損傷病變特點(diǎn)
不同種系動物的放射病明顯程度和發(fā)生時間不同。小鼠和大鼠幾乎完全沒有全身初期反應(yīng),豚鼠表現(xiàn)不顯著,狗和猴則非常明顯。在家兔可觀察到對照射所特有的休克樣反應(yīng),并有部分動物在照射后立即或不久死亡。小鼠和大鼠造血系統(tǒng)的損傷出現(xiàn)得最早。豚鼠、狗和豬造血障礙的特點(diǎn)發(fā)展比較緩慢。猴的造血改變與豚鼠、狗和豬相同。腸放射綜合征在小鼠和大鼠表現(xiàn)得非常明顯,而家兔、豚鼠、狗和猴則明顯。急性放射病并發(fā)的感染在不同種類的動物中各有特點(diǎn)。小鼠和大鼠的特點(diǎn)是發(fā)生肺炎和腸炎。狗的典型感染并發(fā)癥是壞死性咽峽炎和齒齦炎以及發(fā)生率較高的肺炎和發(fā)生率較低的結(jié)腸炎。小鼠、大鼠和豚鼠感染的特點(diǎn)是具有播散的傾向,引起全身敗血癥,而狗和猴的感染過程具有局限性特點(diǎn)。人的放射病就其表現(xiàn)而言,與豚鼠、狗和猴的病理變化相似,其中與豚鼠相差較遠(yuǎn),而和猴最為接近。第七十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日4.動物不同季節(jié)和晝夜過程輻射效應(yīng)
在其他條件相同的情況下,動物在不同季節(jié)和晝夜過程的輻射效應(yīng)有一定差異。要求動物預(yù)先適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和考慮動物在不同季節(jié)和晝夜的活動規(guī)律。機(jī)體內(nèi)環(huán)境功能的季節(jié)性和晝夜性波動通常稱為生物節(jié)律。它們對生物效應(yīng)的影響是由于機(jī)體的許多生理功能活動在一晝夜間和一年四季中發(fā)生極其明顯的變化所致。實(shí)驗(yàn)動物的體溫、血糖、基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)分泌腺激素的分泌等均會發(fā)生晝夜明顯的變化。第七十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日季節(jié)對輻射效應(yīng)有影響
家兔的放射敏感性在春夏兩季升高,秋冬兩季降低。狗在春、夏兩季照射后的死亡率比秋、冬為高。小鼠的放射敏感性,在冬季和初夏顯著升高,而初春和夏季則降低。大鼠的放射敏感性則沒有明顯的季節(jié)性波動。動物對照射的敏感性的晝夜間有不同的變化,這種變化見于不同性別、種系和年齡的小鼠和大鼠。白天放射敏感性降低,夜間升高。同時在小鼠和大鼠實(shí)驗(yàn)中,除了夜間21~24點(diǎn)的高峰外,還發(fā)現(xiàn)白天(小鼠9~12點(diǎn),大鼠15點(diǎn))損傷加重的情況,下午和后半夜放射敏感染性最低。大鼠與小鼠不同,其放射敏感性雖有晝夜間的明顯波動,但不很劇烈。為得到有可比性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,所有實(shí)驗(yàn)組動物應(yīng)在同一時間內(nèi)進(jìn)行照射。哺乳動物放射病的急性期于第30天前結(jié)束,對小動物照射后觀察30天,對狗則觀察45天。對慢性放射病實(shí)驗(yàn)動物的觀察,建議不少于12個月。第七十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日5.實(shí)驗(yàn)動物對輻射作用條件
(1)輻射種類不同種類的輻射所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)不同,從射線物理特性來看,電離密度和穿透能力對其生物效應(yīng)有重要影響。α射線的電離密度較大,但穿透能力很弱,因此,由外照射時,對機(jī)體損傷作用小,而發(fā)射α射線的核素進(jìn)入體內(nèi)時則對機(jī)體的損傷作用很大。β射線的電離能力較α射線的小,而穿透力較大,由外照射時可引起皮膚表層的損傷,由內(nèi)照射時亦引起明顯的生物效應(yīng)。X射線和r射線穿透力很強(qiáng),與體內(nèi)物質(zhì)作用時產(chǎn)生次極電子,后者引起電離效應(yīng),其電離密度α及β射線的小,但由于能穿透深層的組織,由外照射時易于引起嚴(yán)重?fù)p傷。一般實(shí)驗(yàn)室常選用60CoΥ射線照射動物進(jìn)行各輻射損傷研究??熘凶雍透鞣N高能重粒子也都具很大的穿透力,而且在其射程的末端產(chǎn)生極高的電離密度。外照射時可引起比X和Υ射線更嚴(yán)重的損傷。第七十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(2)輻射劑量輻射劑量與生物學(xué)效應(yīng)之間存在著一定的相依關(guān)系??偟囊?guī)律是劑量愈大,效應(yīng)愈顯著,但并不是一個直線關(guān)系。急性放射病動物模型的復(fù)制方法,關(guān)鍵在于照射劑量的選擇。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?,選擇好合適的照射劑量,以便復(fù)制程度適中的急性放射病。(3)劑量率劑量率即單位時間內(nèi)機(jī)體所接受的輻射劑量。在一般情況下,總輻射劑量相同時,劑量率愈大,生物效應(yīng)愈顯著,但有一定的限度。如Υ-射線劑量率為30R/min,小鼠的LD50/30為840R,而當(dāng)劑量率為3R/min時,LD50/30則需1200R。第七十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(4)分次照射及時間間隔當(dāng)輻射的總劑量和劑量率相同時,分次給予輻射的效應(yīng)要低于一次給予的效應(yīng),總的規(guī)律是分次愈多,各次間的時間間隔愈長,則效應(yīng)愈弱。例如,475R的輻射一次照射小白鼠,60天內(nèi)引起39%的動物死亡;若將上述照射劑量分成4次照射,每次照射間隔一天,則死亡率下降到23%;若同樣分成4次,但每次間隔4天,則60天內(nèi)全部動物可以存活。這種現(xiàn)象的發(fā)生,顯然與機(jī)體的代償和修復(fù)功能有關(guān)。第七十七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(5)照射部位和面積同樣質(zhì)和量的輻射對動物不同部位作用的后果是不同的。腹部對照射的敏感性很高,盆腔、頭、胸、四肢輻射敏感性依次下降。在輻射總劑量、劑量率和照射部位都相同的條件下,照射面積愈大,則生物效應(yīng)愈顯著,全身照射后果最嚴(yán)重,如照射狗的四肢可允許1000R或更大劑量,而全身照射300R就可使半數(shù)動物死亡,可致典型的造血型放射病。(6)照射方式照射方式一般可分為外照射和內(nèi)照射,若二者兼有,則稱混合照射。在外照射中,單向和多向照射對生物效應(yīng)有很大的影響。多向照射引起的死亡率較高,生存時間較短。內(nèi)照射是指放射性核素進(jìn)入機(jī)體后,在其體內(nèi)發(fā)射特有的輻射,作用于不同組織。其損傷效應(yīng)受許多因素的影響,主要有放射性核素的物理化學(xué)特性、侵入途徑、分布和排出特點(diǎn)、物理學(xué)和生物半衰期等。第七十八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日六、神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中的動物選擇
神經(jīng)系統(tǒng)試驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)動物的選擇,應(yīng)根據(jù)動物神經(jīng)系統(tǒng)方面特有的特性而進(jìn)行。DBA/2小鼠在35日齡時,聽源性癲癇發(fā)生率為100%,是研究癲癇病的良好模型。C3H/Ne小鼠對脊髓灰質(zhì)炎病毒Lan-sing株敏感。C57BL/KalWN小鼠患有先天性腦積水。沙鼠是研究腦梗塞所呈現(xiàn)的中風(fēng)、術(shù)后腦貧血以及腦血流量的良好實(shí)驗(yàn)材料,因它的腦血管不同于其他動物,腦椎底動脈環(huán)后交通枝缺損。結(jié)扎沙鼠的一側(cè)頸總動脈,數(shù)小時后,就有20%~65%的沙鼠出現(xiàn)腦梗塞。沙鼠還具有類似人類自發(fā)性癲癇發(fā)作的特點(diǎn)。第七十九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日高原鼠兔對嗎啡不敏感,用于神經(jīng)系統(tǒng)方面研究。研究嗎啡對人的中樞作用,應(yīng)注意嗎啡對小鼠和貓主要表現(xiàn)為中樞興奮,而對犬、兔、猴、大鼠與人類一致,表現(xiàn)為中樞抑制。豚鼠對實(shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎,較兔、大鼠、小鼠、羊貓、猴為敏感,該病與人類的脫髓鞘病相似。豚鼠常用來作為脫髓鞘病研究的模型動物。家兔頸部的交感神經(jīng)、逃走神經(jīng)和主動脈減壓神經(jīng)是獨(dú)立行走的。如果觀察減壓神經(jīng)對心臟等的作用,就應(yīng)選用家兔。犬與貓具有發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng),是神經(jīng)研究的良好模型。犬是紅綠色盲,以紅綠色刺激進(jìn)行的條件反射實(shí)驗(yàn)不能選擇犬。靈活型和遲鈍型的神經(jīng)實(shí)驗(yàn)常選用犬。綿羊的藍(lán)舌病和人的腦積水相似,適宜于腦積水研究。第八十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日青蛙和蟾蜍的腓腸肌和坐骨神經(jīng)很容易獲得,且制作方便,適于觀察藥物對外周神經(jīng)、橫紋肌或神經(jīng)肌肉接頭的作用。蛙的大腦很不發(fā)達(dá),可選用來做簡單的神經(jīng)反射弧實(shí)驗(yàn)。樹鼩是地球上幸存下來的靈長類之一。在給樹鼩施行腦外科手術(shù)過程中,即使不用任何麻醉,樹鼩也能忍受切割皮膚、肌肉、硬腦膜等組織引起的疼痛。除大量流涎外,無異常行為,也很少掙扎。用滴管給它喂牛奶,它依然能貪婪地吮吸。這些現(xiàn)象,在大鼠等實(shí)驗(yàn)動物身上是很少見的。。第八十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日1)、動脈粥樣硬化癥研究:
早期選用鳥類(雞和鴿)和兔。但兔病變的局部解剖學(xué)與人類不同。兔是草食動物,膽固醇代謝與人不完全一致。目前常用大鼠、小型豬、狗、鴿、非人靈長類。恒河猴可以廣泛的主動脈和各個動脈的粥樣硬化。豬在高脂飼料誘導(dǎo)下形成的動脈粥樣硬化病變和分布與人很相似,又較猴便宜。七.心血管系統(tǒng)疾病研究第八十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
2、高血壓研究:
常用狗和大鼠試驗(yàn)性高血壓模型常對動物給予加壓物質(zhì)或進(jìn)行手術(shù)結(jié)扎腎動脈制備自發(fā)性高血壓動物模型有SHR,DS,STR,LH等大鼠品系.
心血管系統(tǒng)疾病研究第八十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
SHR(spontaneouslyhypertension
rat)是日本人okamoto用Wistar交配選育而成。其發(fā)病表現(xiàn)與人原發(fā)性高血壓極為相似,是高血壓研究的最佳模型。1.5~2月齡就開始出現(xiàn)病變。血壓高、心臟肥大、出現(xiàn)腦梗死、心肌梗死、動脈肥厚等。繁殖正常。它和人類自發(fā)性高血壓有很多相近之處。如:都是遺傳因素占主要地位;病程相似,血壓隨年齡增加而增加;高血壓早期有高血流特征;刺激和大量攝入食鹽加重病情;發(fā)生繼發(fā)性心血管損害.高血壓研究:第八十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日3、心肌缺血試驗(yàn)研究:
狗、豬、兔、大鼠、貓。狗心臟解剖和人類似,冠狀血管容易操作,心臟抗紊亂能力強(qiáng),狗容易馴服。豬的冠狀動脈循環(huán)和血液動力學(xué)和人類似,側(cè)枝循環(huán)比狗少,容易造成心肌缺血兔開胸手術(shù)不需要人工呼吸第八十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日4、心率失常試驗(yàn)研究:
豚鼠、狗、豬、猴、兔、大鼠、貓。需要注意:小型動物因心臟小,沖動傳遞通路比較短,心室失常的震顫自發(fā)恢復(fù)較快。大鼠對強(qiáng)心甙不敏感。大小鼠心電圖無S~T段。若做開胸和心臟實(shí)驗(yàn),兔是首選動物。第八十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日(五)動物心電圖動物心電圖與人體心電圖在記錄原理、方法、基本波形等方面無本質(zhì)區(qū)別,但在具體記錄方法、圖形識別與判斷及影響心電圖波形的因素等許多方面與人體心電圖有所不同;一般動物心電圖除心率失常外,并未建立公認(rèn)的正常值,從心電圖判斷其功能、病理變化比人體更加困難。測量動物心電圖常選用狗、貓、家兔、豚鼠和大白鼠。測量時麻醉劑要選擇好,家兔、豚鼠及經(jīng)過訓(xùn)練的狗等可不用麻醉,記錄清醒狀態(tài)下的心電圖。為避免動物掙扎,特別是某些藥物刺激動物引起掙扎時以及小動物如大鼠、小白鼠則需加用全身麻醉。
第八十七頁,共一百零九頁,2022年,8月28日八消化和呼吸系統(tǒng)疾病研究中的動物選擇1、狗有發(fā)達(dá)的消化系統(tǒng),而且有與人相似的消化過程,適宜作消化系統(tǒng)的慢性實(shí)驗(yàn)。
2、獼猴適合做人痢疾桿菌病,
3、大鼠肝再生能力強(qiáng),適合肝切除術(shù),
4、維生素C缺乏癥選擇豚鼠。
5、胃潰瘍多選擇大小鼠給以寒冷刺激、醋酸燒灼、幽門螺旋桿菌感染等方法第八十八頁,共一百零九頁,2022年,8月28日6、乙肝病毒的研究黑猩猩最適合,但不易獲得。雛鴨DHBV感染,土撥鼠WHBV感染和人HBV感染有一定差別。樹鼩HBV感染表現(xiàn)為一過性,復(fù)制和表達(dá)水平不高。近年來HBV轉(zhuǎn)基因小鼠受到重視。消化系統(tǒng)疾病研究:第八十九頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
7、呼吸系統(tǒng)疾病研究:1)鎮(zhèn)咳藥首選動物是豚鼠.豚鼠對化學(xué)刺激或機(jī)械刺激都很敏感。狗也是咳嗽的良好動物模型.狗的咳嗽在反復(fù)刺激時變異小,故特別適合觀察鎮(zhèn)咳作用持續(xù)時間。一般不用大小鼠,因?yàn)樗鼈儑娞绾涂人詣幼骱茈y區(qū)別。也不用兔。第九十頁,共一百零九頁,2022年,8月28日2)支氣管哮喘
最常用的是大鼠、豚鼠、狗。豚鼠的支氣管平滑肌對致痙劑和藥物反應(yīng)敏感3)祛痰藥研究:選用雄性小鼠、兔或貓4)大鼠可以用做實(shí)驗(yàn)性肺纖維化、矽肺、肺水腫研究5)豚鼠可用做結(jié)核桿菌、白喉桿菌研究呼吸系統(tǒng)疾病研究第九十一頁,共一百零九頁,2022年,8月28日
九、計劃生育研究中動物的選擇和應(yīng)用
注意動物生殖生理特點(diǎn)繁殖周期:狗春秋二季季節(jié)性單發(fā)情;貓春秋二季季節(jié)性多次發(fā)情;大小鼠、豚鼠、家兔常年多次發(fā)情;獼猴有月經(jīng)周期排卵方式:兔、貓、駱駝?wù)T導(dǎo)排卵;其他自發(fā)排卵發(fā)情周期:發(fā)情前期、發(fā)情期、發(fā)情后期、發(fā)情間期第九十二頁,共一百零九頁,2022年,8月28日終止中期妊娠藥物或子宮收縮藥物的研究常選用雌性大鼠、豚鼠、家免、貓。女用避孕藥常選用雌性大鼠、倉鼠、家兔及獼猴,且盡可能選用近交系動物。男用避孕藥常選用雄性近交系大鼠或獼猴。計劃生育藥物研究第九十三頁,共一百零九頁,2022年,8月28日十、微循環(huán)研究中動物的選擇和應(yīng)用進(jìn)行微循環(huán)研究的動物有:小鼠、大鼠、地鼠、兔、貓、狗,也有用羊、小?;蚝镒拥?。研究微循環(huán)的方法很多,有間接法和顯微直接觀察法。后者分兩大類:體表微循環(huán)法和內(nèi)臟微循環(huán)法。體表微循環(huán)法有地鼠頰囊循環(huán),兔眼球結(jié)膜和眼瞼微循環(huán),家兔舌尖微循環(huán),蝌蚪尾部微循環(huán),還有兔耳、兔耳透明窗和大鼠氣管微循環(huán)等。內(nèi)臟微循環(huán)法有用動物的腸系膜、心肌和肝臟等來觀察研究其微循環(huán),其中觀察腸系膜的方法種類較多,可用大鼠、兔、豚鼠、小鼠等的腸系膜。第九十四頁,共一百零九頁,2022年,8月28日可進(jìn)行微循環(huán)觀察的動物器官
1.頭部器官動物的眼球結(jié)膜、虹膜、眼底、鼻粘膜、舌、鼓膜、耳殼等都可以用普通顯微鏡在放大40倍~100倍進(jìn)行微循環(huán)觀察。這些部位的動物觀察方法與人的相似。家兔眼球結(jié)膜:用白色兔,因其球結(jié)膜無色,微血管清晰可見。不用灰色或黑色兔,因球結(jié)膜色深,不易辨別其微血管。2.氣管正常大鼠或家兔氣管軟骨環(huán)間區(qū)的微血管較為豐富。細(xì)靜脈、細(xì)動脈血流方向相反,毛細(xì)血管網(wǎng)穿插于細(xì)動脈和細(xì)靜脈間,軟骨環(huán)表面有極細(xì)的毛細(xì)管網(wǎng)。微血管內(nèi)血流均勻,流速較快,血管充盈度良好。連續(xù)觀察25~30min不見有明顯改變。第九十五頁,共一百零九頁,2022年,8月28日3.肺用兔、貓、狗大動物進(jìn)行。要謹(jǐn)防損傷胸膜,只要在胸膜上造成針尖大小的孔,肺發(fā)生萎陷。4.頰囊在金黃地鼠動物口腔兩側(cè)后角各有一頰囊。頰囊組織與皮膚組織相似。頰囊血供豐富,有致密的微血管網(wǎng),是各種口徑的微血管高度集中之地。頰囊組織薄而嫩,顏色淡,透光性好,微血管清晰,制備簡單,可作急性實(shí)驗(yàn)或慢性連續(xù)觀察實(shí)驗(yàn),它是雙側(cè)對稱器官,有些實(shí)驗(yàn)可在同一動物身上進(jìn)行自身對照。5.小鼠、大鼠、豚鼠、田鼠、家兔、貓、狗等動物的腸系膜和大網(wǎng)膜及腸壁皆可用于微循環(huán)觀察,無明顯差別,動物不宜過老,否則脂肪過多影響觀察。回盲部腸系膜是最好的微循環(huán)觀察區(qū)。因它具有區(qū)域小而局限、沒有腸蠕動、取出時不易損傷、脂肪組織少等優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)行腸系膜微循環(huán)觀察時,要注意維持動物體溫恒定。過冷或過熱都引起不正常的腸蠕動,影響實(shí)驗(yàn)效果。第九十六頁,共一百零九頁,2022年,8月28日十一、皮膚病學(xué)研究中動物的選擇(一)麻風(fēng)病研究裸鼠對麻風(fēng)桿菌具有高度易感性,1975年發(fā)現(xiàn)麻風(fēng)桿菌接種于裸鼠足墊后能大量繁殖,并擴(kuò)散至全身,引起瘤型麻風(fēng)。以往麻風(fēng)桿菌只有在背上長夠九條紋的犰狳身上才能生長,而這種產(chǎn)于南美等地的動物難于尋找,也不易飼養(yǎng)和操作真菌感染研究裸鼠用于真菌感染實(shí)驗(yàn)相當(dāng)合適,特別是對新型隱球菌高度易感。裸鼠作為宿主對抗真菌感染時的防御機(jī)制研究是很有用的。皮膚病研究家犬可以自發(fā)全身性紅斑狼瘡疾??;豚鼠是研究實(shí)驗(yàn)性接觸性變態(tài)反應(yīng)的常用實(shí)驗(yàn)動物,并為研究接觸性變態(tài)反應(yīng)的最
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