實驗動物學考試

一、緒論1、實驗動物：是指經(jīng)人工飼養(yǎng)、對其攜帶的微生物、寄生蟲實行控制，遺傳背景明確或來源清楚的，永無科學研究、教學、生產(chǎn)、鑒定及其他科學研究的動物。2、實驗用動物：凡是以研究、實驗、教學、藥品生產(chǎn)為目的而使用的動物，統(tǒng)稱實驗用動物。如，包括實驗動物、野生動物、經(jīng)濟動物、觀賞動物和其他動物。3、實驗動物學：是綜合實驗動物資源研究、質量控制和利用實驗動物進行科學實驗的一門學科。概括地講，實驗動物學是研究實驗動物和動物實驗的一門學科。4、實驗動物的應用：蛀牙以各學科的研究目的為目標，研究實驗動物的選擇、動物實驗的設計、試驗方法與技術、動物模型的建立、影響動物實驗結果各因素的控制，以及在實驗中實驗動物反應的觀察和結果外延分析等，以保證科研、教學和檢定活動中動物實驗的質量。5、實驗動物的遺傳學分類：近交系：是指一群體中有選用遺傳學上血緣關系較近的雌雄個體，進行交配。通過近交使一個種群遺傳基因達到接近完全純合程度，即所有同源染色體的相對位置都具有相同基因的狀態(tài)。近交系動物又稱純系動物，采用近交方式培育出來的品系動物。其近交系數(shù)可達98.6%。雜交群：兩個近交系動物之間進行有計劃交配所獲得的第一代動物，稱為雜交群動物(Hybridstrain)，簡稱Fl動物，如AKR與DBA/2小鼠交配產(chǎn)生的AKD2F1。封閉群：以非近親交配方式進行繁殖生產(chǎn)的一個實驗動物種群，是在不從其它外部引入新個體的條件下，至少繁殖4代以上的群體，就稱為封閉群，也稱遠交系。6、 微生物學控制分類：普通動物、清潔動物、SPF(無特定病原體)動物和無菌動物、SPF動物：除清潔動物應排出的病原體外，不攜帶主要潛在感染或條件致病和對科學實驗干擾大的病原。7、 比較醫(yī)學：比較研究動物與人類生命現(xiàn)象的異同，特別對各種人類疾病進行類比研究，采用其異同點，通過建立實驗動物疾病模型來研究人類相應的疾病83R原則：3R即替代(replacement)、減少(reduction)和優(yōu)化(refinement)。3R原則的推進，最終將使實驗動物的使用量逐漸減少，動物實驗結果的準確性、可靠性不斷提高。二、常用實驗動物的特點和應用1、小鼠生物學特性：屬于脊椎動物們，哺乳綱，嚙齒目，鼠科；體型小，易于飼養(yǎng)管理；出生時體重僅1.5g，體長2cm，一月時體重達12-19g，體長10-15cm。成熟早，世代間隔短，繁殖能力強(6-15,6-9胎)；性成熟：雌鼠35-60日齡，雄鼠45-60日齡；性周期：4-5天；妊娠期：19-21天；性情溫順，膽小怕驚；不耐饑餓、冷、熱，出汗易得病死亡，對外來刺激極為敏感，為外界環(huán)境適應能力差；便于提供同胎和不同品系動物；喜居于光線暗的安靜環(huán)境，習與晝伏夜動；成年雌鼠在發(fā)情周期不同階段，陰道粘膜可發(fā)生典型變化；染色體為20對，壽命達2-3年；小鼠無汗腺，胃容量小，約1-1.4ml，功能較差，不耐饑餓，長道短，盲腸不發(fā)達；雌性為雙子宮，呈“Y”型。應用：藥理學及藥物臨床前評價研究；腫瘤學研究；傳染性疾病研究；遺傳學和遺傳性疾病的研究；老年病學的研究；計劃生育研究；不宜采用小鼠的實驗：研究體溫變化的實驗、慢性支氣管炎的實驗、催吐實驗、動脈粥樣硬化實驗。2、大鼠生物學特性：大鼠屬哺乳綱，嚙齒目，鼠科；繁殖快(6-14只)；性成熟60天，壽命2-3年；成年雄鼠600g，性周期4-5天；成年雌鼠250-500g，妊娠期21天，哺乳期21天；喜啃咬、夜間活動；性情較兇猛、抗病力強，噪音和不適光照對其繁殖影響很大；無膽囊；肝臟再生能力強；雌鼠子宮為“Y"型雙角子宮；汗腺不發(fā)達，僅分布于爪墊上，主要通過尾巴散熱，靠流出大量唾液調節(jié)體溫。視覺、嗅覺及應激反應靈敏。應用：內分泌研究；營養(yǎng)，代謝性疾病研究；藥物學研究；腫瘤學；傳染病研究、支氣管肺炎研究；肝膽研究；心血管疾病研究；計劃生育研究；中醫(yī)中藥研究。三、遺傳學控制1、 常用近交系小鼠：BALB/C小鼠、C57BL/6J小鼠、C3H小鼠、615小鼠。常用封閉群小鼠：NIH小鼠、CD-1小鼠、KM小鼠。2、 常用近交系大鼠：F344大鼠、LEW大鼠、Lou/CN大鼠、Lou/MN大鼠。常用封閉群大鼠：Wistar大鼠、SD大鼠、Long-Evens大鼠。3、 突變系動物：通過自然突變和人工定向誘導突變的方法，使正常染色體基因發(fā)生了變異，并具有各種遺傳缺陷的動物。4、 免疫缺陷動物：指由于先天遺傳突變或人工方法造成免疫系統(tǒng)某種或多種成分缺陷的動物。5、 是衡量動物近交程度的一個指數(shù)，有個體和群體之分。個體的近交系數(shù)指個體的兩個相同基因源于同一祖先的概率；對于群體來說，假定一個大的隨機交配群體，某一個后代在親代中隨機取得同源等位基因的概率就是群體的近交系數(shù)。四、微1、 普通級動物(ConventionalAnimalCV)是在微生物學控制上要求最低的動物，它要求不攜帶人獸共患病和動物烈性傳染病的病原。應用于醫(yī)學生物學中的教學示范和科學實驗的預實驗；2、 清潔級動物(Cleananimal，CL)是指除普通動物應排除的病原體外，不攜帶對動物健康危害大和對科學研究干擾較大的病原的動物，如鼠痘病毒、鼠肝炎病毒、仙臺病毒、體外寄生蟲等，飼養(yǎng)于屏障環(huán)境。，僅適合于短期或部分科研試驗；3、 無特定病原體動物(SpeCifiCPathogenfree,SPF))是指動物機體內無特定的(潛在)病原微生物和寄生蟲存在的動物。除清潔級動物應排除的病原外，不攜帶主要潛在感染和對科學實驗干擾大的病原(肺炎病毒和呼腸狐病毒III型)的動物，又稱SPF動物。飼養(yǎng)于屏障環(huán)境。國際上公認SPF動物適用于藥物安全評價、老年病學研究、免疫學研究等科研試驗，是目前國際標準級別的實驗動物，疫苗生產(chǎn)必須應用SPF動物；4、 無菌動物(Germ-FreeAnimal,GF)是指用現(xiàn)有的監(jiān)測技術在動物體內外的任何部位，均檢測不出任何活的微生物和寄生蟲的動物。飼養(yǎng)于隔離環(huán)境，屬四級動物，應用在微生物學、免疫學、放射醫(yī)學、營養(yǎng)代謝、老年病學研究中。5、 微生物學控制及分類：1.引起實驗動物的疾病和死亡；2.干擾實驗結果；3.人獸共患?。?.影響生物制品的質量。五、生物醫(yī)學研究中實驗動物的選擇與應用1、實驗動物選擇的基本原則：據(jù)課題研究的目的、內容、水平選用相匹配的標準化動物；必要的預實驗有助于選擇與本課題相適應的實驗動物；充分利用與人具有某種相似性的實驗動物；群體分布的相似性；生態(tài)或健康狀況的相似性疾病特點的相似性；操作實感的相似性；差異性原則；易化原則；相容或匹配原則易獲性原則重復性、均一性原則；選用與實驗要求相適應的實驗動物；盡量選擇研究對象的功能、代謝、結構及疾病性質與人類相似的動物；注意有關國際規(guī)范和動物福利。六、免疫缺陷動物1、免疫缺陷動物：指由于先天遺傳突變或人工方法造成免疫系統(tǒng)某種或多種成分缺陷的動物。2、 免疫缺陷動物分類：先天性免疫缺陷動物：T淋巴細胞功能缺陷動物（裸鼠）；B淋巴細胞功能缺陷動物（CBA/N小鼠）；NK細胞功能缺陷動物（Beige小鼠）；聯(lián)合免疫缺陷小鼠（SCID小鼠）。獲得性免疫缺陷動物模型:小鼠AIDS模型;猴AIDS模型;黑猩猩的HIV感染模型。3、 裸小鼠的特征及應用：特征：毛發(fā)生長異常，全身無毛；無胸腺，T細胞不能正常分化，缺乏成熟的T細胞的輔助、抑制及殺傷功能，不能執(zhí)行正常T細胞功能；B細胞功能正常，較高的NK細胞活性。應用：在微生物學方面：研究病毒和細菌感染機制的極好模型動物。裸鼠對麻風桿菌高度易感。在免疫學方面：可有效研究淋巴細胞的功能。裸鼠不排斥雜交瘤，腹水產(chǎn)量高，效價高。在寄生蟲學方面：可用于多種寄生蟲感染模型的研究，如復制卡氏肺囊蟲模型。在遺傳學方面：裸鼠的遺傳因素、免疫缺陷指標及組織學特征均與人類免疫缺陷病相似，是研究這些疾病的發(fā)病機理和遺傳規(guī)律的重要模型。腫瘤學方面:制備人體腫瘤移植模型。4、 SCID-hu小鼠的應用：病毒學方面：主要用于HIV、肝炎病毒和致瘤病毒等的致病性和抗病毒藥物的篩選及疫苗的研制。免疫學方面：用于研究人類免疫系統(tǒng)的發(fā)育過程及功能，包括疾病如何產(chǎn)生和發(fā)展、免疫細胞如何發(fā)揮作用等。還可制備人單抗以解決目前尚不能用人進行的人體免疫的問題。腫瘤學方面：Furukawa等以人脾細胞接種于SCID小鼠進行免疫重建后，再以人結腸癌細胞接種動物，腫瘤生長受到抑制。Murphy等以抗CD3抗體或IL-7激活的人外周血淋巴細胞等移植于預先接種結腸癌細胞的SCID小鼠，均顯著抑制了腫瘤生長。Sabzevari等將人黑色素瘤細胞M24與人PBL共同培養(yǎng)后，建立了對M24細胞具有殺傷作用的細胞毒細胞，此CTL移植于SCID小鼠后特異性抑制了M24細胞的轉移。血液方面：給SCID-hu小鼠輸入人骨髓干細胞，在其循環(huán)血液中可使人類各種血細胞得以發(fā)育，故可用于研究人類鐮刀性貧血、白血病及地中海貧血等。其它醫(yī)學研究：移植人肝組織于SCID-hu小鼠，即可用于人肝炎感染的研究，也可進行人肝細胞正常功能的研究，如肝細胞是如何產(chǎn)生膽固醇的研究。糖尿病孕婦流產(chǎn)的胎兒組織也可植入SCID小鼠，以揭開糖尿病基因組成之謎。5、 SCID小鼠的特征：SCID小鼠外觀與普通小鼠無異，體重發(fā)育正常。唯胸腺、脾臟、淋巴結的重量僅為正常小鼠重量30%以下；胸腺、脾臟、淋巴結中的T淋巴細胞和B淋巴細胞大大減少，細胞免疫和體液免疫功能缺陷，但巨噬細胞和NK細胞功能未受影響；骨髓結構正常，外周血中的白細胞和淋巴細胞減少；容易死于感染性疾病，必須飼養(yǎng)于屏障環(huán)境中；兩性均可生育，每胎產(chǎn)仔3-5只，壽命達1年以上。6、裸鼠腫瘤移植模型具有的優(yōu)缺點優(yōu)點：裸鼠體內免疫缺陷機制恒定，其它鼠類需另加去免疫措施，其條件恒定性受個體差異的影響；可以控制腫瘤的致癌性，使人體腫瘤移植后良好生長；接種成功的瘤組織具有原腫瘤的結構特點，有利于體外培養(yǎng)的瘤細胞株的鑒定；研究腫瘤在體內的生長行為與過程，探討腫瘤與宿主免疫間的相互關系。缺點：不能完全接受異種移植物，例如人體腫瘤和淋巴組織，而且不同起源的人腫瘤在裸鼠身上的可移植性差異很大。七、轉基因動物1、定義：指通過實驗手段將新的遺傳物質導入到動物胚細胞中，該遺傳物質能夠穩(wěn)定遺傳，由此獲得的動物。2、應用：研究外源基因表達、調控；醫(yī)用或使用蛋白生物反應器；提高動物育種效率和獲得優(yōu)良新品種；建立人類疾病的動物模型。實驗動物分子影像學實驗動物分子影像學1、定義：應用影像學方法，對活體狀態(tài)下的生物過程進行細胞和分子水平的定性和定量研究。2、 分類：光學成像、核素成像、磁共振成像和超聲成像、CT成像五大類。3、 分子影像學技術優(yōu)點：在藥物開發(fā)方面，影像學技術可提供即時，定量和動態(tài)的藥效學研究工具；利用分子影像學技術的功能成像技術可研究活體的多種生物功能和結構。4、 分子影像特征：利用特異性分子探針追蹤靶目標并成像，應用于疾病診斷、發(fā)病機制、藥物評價、動物模型評價等。九、人源化PDTX模型人源化動物：人源化動物是指體內攜帶有人體組織或細胞的實驗動物。2、 應用領域：HIV感染模型；血液病研究；臨床骨髓移植模型；人類免疫學體內研究；人類造血發(fā)育的體內研究；胚胎干細胞/誘導性多能干細胞分化的體內研究。3、 PDTX在腫瘤學研究中的應用：用于腫瘤治療藥物篩選；篩選特異性靶標；在臨床前研究中用于評估腫瘤的個體化療療效；在藥物篩選方面，PDTX模型所具有的細胞學和分子學的異質性，被認為是導致耐藥的一個重要原因，一些發(fā)生遺傳變異的腫瘤細胞亞群在長期的治療過程中被篩選和富集下來；在篩選特異性靶標方面，PDTX模型也可用于發(fā)現(xiàn)新的生物標記預測藥物的敏感性或研究腫瘤耐藥的分子機制。4、 腫瘤個體化移植的優(yōu)缺點：優(yōu)點：較好的保留了原發(fā)腫瘤的微環(huán)境和基本特性；復制了病人腫瘤的異質性，保持了人體腫瘤分子學，基因學和病理學的復雜性；找到響應個性化藥物的敏感人群，建立了能夠反映患者自身特征的藥物評價系統(tǒng)；特別是在新型藥物的篩選、個體化治療的評估研究上方面具有明顯的優(yōu)勢。十、人類疾病動物模型1、定義：是指為闡明人類疾病的發(fā)生機理及建立預防、診斷和治療方法而制作的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的實驗動物。2、設計原則：相似性：動物模型應與相應的人類疾病有類似之處，盡可能再現(xiàn)所要研究的人類疾病的病理變化。重復性：理想的模型應是可重復、可標準化的。標準的動物、標準的環(huán)境、標準的飼養(yǎng)管理、標準的實驗器材、標準的實驗操作?？煽啃裕簭椭颇Ｐ蛻禺惖?、可靠地反映該種疾病或某種機能、代謝、結構變化，同時應具備該種疾病的主要癥狀和體征，并經(jīng)受一系列檢測得以證實。3、分類：自發(fā)性（遺傳性）疾病動物模型；誘發(fā)性（實驗性）疾病動物模型；抗疾病型動物模型；生物醫(yī)學動物模型。4、影響因素：致模因素對動物模型復制的影響；動物因素對動物模型復制的影響；實驗技術因素對動物模型復制的影響：手術技巧的影響；實驗給藥的影響對照組對造模的影響十一、動物實驗設計與管理1、原則：1、對照的原則2、隨機化原則3、重復的原則4、一致性原則5、彈性原則6、最經(jīng)濟原則。2、實施過程：1.選擇研究題目。2.提出假說。3.選擇研究材料。4.準備研究方案。5.動物實驗前的條件準備。6.預實驗。7.動物實驗審查報告內容。8.實驗的詳盡方案和實施。9.評估和報告。3、影響動物實驗的因素：動物因素:種屬、品種、品系、年齡、體重及性別、生理狀態(tài)、健康狀況。環(huán)境因素：溫、濕度、氣流、潔凈度、光照、噪聲、營養(yǎng)、飼喂、環(huán)境微生物。技術因素：實驗季節(jié)、晝夜過程、麻醉深度、手術技巧、用藥途徑和方法等。4、三要素：實驗對象：實驗所用的材料即為實驗對象,或稱為受試對象。實驗對象選擇的合適與否直接關系到實驗實施的難度，以及別人對實驗新穎性和創(chuàng)新性的評價。一個完整的實驗設計中實驗材料的總數(shù)稱為樣本含量。實驗因素：所有影響實驗結果的條件都稱為影響因素，實驗研究的目的不同，對實驗的要求也不同。影響因素有客觀與主觀，主要與次要因素之分。實驗效應：實驗因素取不同水平時在實驗單位上所產(chǎn)生的反應稱為實驗效應。實驗效應是反映實驗因素作用強弱的標志，它必須通過具體的指標來體現(xiàn)。十二、實驗動物福利及倫理1、定義：認為地給動物提供相應的物質條件和采用的行為方式，以保證動物在健康舒適的狀態(tài)下生存，使動物在飼養(yǎng)和實驗過程中生理和心理上處于健康和舒適的狀態(tài)。2、內容：1.享有不受饑渴的自由。2.享有生活舒適的自由。3.享有不受痛苦傷害和疾病的自由。4.享有生活無恐懼和悲傷感的自由。5.享有表達天性的自由。3、3R原則：替代：任何的科學方法，只要是使用非生物材料或無知覺的低等動物材料來替代使用活的脊柱動物的方法都屬于替代。：①低級動物替代高級動物，小動物替代大動物，②用組織學使用替代整體動物實驗，③用分子生物學方法替代動物實驗，④用人工合成材料替代動物實驗，⑤用計算機模擬替代動物實驗。減少：在保證獲取一定數(shù)量及精確度數(shù)據(jù)的前題下減少動物的使用量。優(yōu)化：在必須使用動物時，要盡量減少非人道程序的影響范圍和程度。十三、動物實驗基本技術一．實驗動物的抓取和固定：1?小鼠：①抓?。河糜沂帜粗负褪持傅闹父棺プ∥膊恐醒胩崞饋?，用左手拇指和食指抓住頸、背部到中央的皮膚，使小鼠的頭部不能動。翻轉抓住頸部部的左手，右手拉住小鼠尾部，再用左手的小指壓住小鼠的尾部，使其整個身體呈一條直線。②固定：將小鼠麻醉后用20-30cm的線繩困在小鼠四肢上，準備一個15-20cm的模板，邊緣釘入5個釘子，把捆在四肢的線繩固定到釘子上，并且在頭部上顎切齒的地方牽一根繩，也固定在釘子上，達到完全固定。如果需靜脈給藥時，可將小鼠倒入適當大小的固定器中，只露出尾巴。2?大鼠：①抓?。鹤笫謴谋巢恐醒肷斓叫?，抓起來時把食指放在頸背部，拇指及其與三指放在胸部，食指和中指夾住左前肢，分開兩前肢舉起來，右手按住后肢固定。②固定和小鼠大致相同