课件：实验动物按遗传学分类与常用实验动物.ppt

实验动物按遗传学控制分类,近交系 封闭群（远交群） 杂交群,实验动物按遗传学控制分类,经连续20代以上的全同胞兄妹交配或亲子交配，近交系数大于99%，品系内所有个体都可追溯到前20代或以上代数的一对共同祖先。 近交系数：群体中某个体通过遗传携带两个同源等位基因的概率。,1.定义,一、近交系 （Inbred Strain）,近交系命名： 一般以大写英文字母或大写英文字母加阿拉伯数字命名。 BALB ,DBA,TA1, C3H等。一些历史较长，已经广泛使用并获得认可的品系除外，如129等。,近交系 inbred strain,1.定义 由同一个近交系分离出来的有不同特性的分支，称为该品系的亚系或支系。 2.亚系的形成 *兄妹交配20-40代时形成的分支，主要原因是残留杂合； *某分支与其他分支分开繁殖超过100代，主要原因是突变； *发现一个分支与其他分支的差异，原因为残留杂合、突变或遗传污染。,亚系（Substrain),3.亚系命名 在品系名称后加一道斜线（/），斜线后标明亚系的符号，亚系的符号可以是以下三种： a) 数字，如DBA/1、DBA/2等。 b) 培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称，第一个字母用大写，以后的字母用小写。使用缩写英文名称应注意不要和已公布过的名称重复。例如：A/He，表示A近交系的Heston亚系；CBA/J，表示由Jackson保持的CBA近交系的亚系。,c) 当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。如：C57BL/6J，C57BL/10J分别表示由美国杰克逊研究所保持的C57BL近交系的两个亚系。 d) 作为以上命名方法的例外情况是一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示，如BALB/c、C57BR/cd等。 由于遗传污染形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较大，因此对这样形成的亚系应重新命名。例如由GLaxo保持的A近交系在发生遗传污染后，重新命名为A2G。,近交系的主要特征,基因位点的纯合性 遗传组成的同源性 表型的一致性 长期遗传的稳定性 遗传特征的可分辨性 背景资料的完整性,近交系 缩写名称 C57BL/6 B6 BALB/c C DBA/2 D2 C3H C3,近交系的应用 动物个体具有相同的遗传组成和特性，因而对实验反应极为 一致,只需用少量的动物，即可得到非常规律的实验结果。 动物个体之间组织相容性抗原一致，异体移植不产生排斥反应。 每个近交系都有各自鲜明的生物学特点。,部分代号,f (foster nursing): 代乳 o (ovary): 卵巢移植 p: 表示移植的胚胎经过冷冻处理 e (egg): 受精卵转输 BR: Barrier Reared CRL: Charles River Laboratories CRJ: Charles River Japan,常用亚系代号,N或NIH: 美国国立卫生研究院 J 或 Jax: The Jackson Laboratory He: 美国NCI的W. E. Heston博士 An: 美国国立肿瘤研究所（NCI) Jie: 日本实验动物中央研究所 Ola: 英国牛津郡实验动物场,近交系动物表示方法,DBA/1fC57BL/6J DBA: 小鼠品系名 1 ：亚系名 f ：表示代乳 C57BL/6: 代乳母鼠品系名称 J： 亚系名,特殊类型的近交系,重组近交系（Recombinant Inbred Strain) 重组同类系（Recombinant Congenic Strain) 同源突变系（Coisogenic Inbred strain) 同源导入系（Congenic Inbred Strain),重组近交系(RI),定义：由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。 命名：由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X。,重组同类系(RC),定义：由两个近交系杂交后，子代与两个亲代中的一个进行数次回交（通常2次），通过不对特殊基因进行选择的近亲交配而育成的近交系。 命名：两个亲代近交系缩写名称中间加小写字母c。,同源突变系,定义：两个近交系，除了一个指明位点等位基因不同外，其遗传基因全部相同的品系。 命名：由发生突变的近交系名称后加突变基因符号（用英文斜体印刷体），二者之间以连接号分开。如：DBA/Ha-D,同源导入系,定义：通过杂交、互交或回交等方式将一个基因导入到近交系中，所形成的新的近交系只在一个很小的染色体片段上的基因不同，也称同类系。,同源导入系,命名：由以下三部分组成： a.接受导入近交系缩写名称； b.提供导入基因的近交系缩写名 称并与a之间用英文句号分开； c.导入基因符号（英文斜体），与 b之间用连字符分开。如：B10.129-H-12b, 表示该同类系背景为C57BL/10,导入基因为H-12b,基因提供者为129。,二、封闭群 closed colony,1.定义 以非近亲交配方式进行繁殖生产的实验动物种群,在不从外部引入新个体的条件下,至少连续繁殖4代以上,称为一个封闭群,或叫远交群。 2.命名方法 封闭群由2-4个大写英文字母命名,种群名称前标明保持者的英文缩写名称,第一个字母须大写,后面字母小写,一般不超过4个字母。保持者名称与种群名称之间用冒号分开。,N:NIH 美国卫生研究院（N)保持的 NIH封闭群小鼠 Lac:LACA 英国实验动物中心（Lac) 保持的 LACA封闭群小鼠,某些命名较早，又广为人知的封闭群动物，名称与上述规则不一致时，仍可沿用其原来的名称。如：Wistar大鼠，日本的ddy小鼠等。 * 把保持者的缩写名称放在种群名称的前面，二者之间用冒号分开，是封闭群动物与近交系动物命名中最显著的区别。 除此之外，近交系命名中的规则及符号也适用于封闭群动物的命名。,遗传组成具有很高的杂合性 具有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成 具有较强的繁殖力、生活力和抵抗力 突变种所携带的突变基因通常导致动物在某方面的异常，从而成为生命科学研究的模型,封闭群动物的特性及应用,常用封闭群动物,昆明小鼠（KM)、NIH小鼠、ICR小鼠、 Wistar 大鼠、SD大鼠 Hartley豚鼠 日本大耳白兔、新西兰白兔、青紫蓝兔 Beagle 狗,1.定义 杂交群：由不同品系或种群之间杂交产生的后代。 *杂交一代动物（F1代)：两个不同近交系杂交所生的第一代动物称为杂交一代动物或F1代。 2.命名方法 雌性亲代名称在前，雄性亲代名称居后，二者之间以大写英文字母“X“相连表示杂交。将以上部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数（如F1、F2等）。 对品系或种群的名称可使用通用的缩写名称。 例如： （C57BL/6XDBA/2）F1 = B6D2F1 表示以C57BL/6为母系, DBA/2为父系杂交后生育的杂交一代,可简写为 B6D2F1.,三、杂交群 hybrid stock,遗传和表型上的一致性：表型变异率低，对周围环境变化适应性较强，实验反应高度均一，广泛应用于营养学、药物药理学学、毒理学、免疫学和病理生理学等方面的研究。 杂交优势：具较强的生命力和对疾病的抵抗能力，寿命较长，以饲养，适合于保存某些有害基因和长期慢性致死实验，也可作为代乳动物以及卵、胚胎和卵巢移植的受体。 杂合的遗传组成：同时具有两个亲本品系的特点，可接受两个亲本品系的细胞、组织、器官和肿瘤移植，适用于免疫学和发育生物学领域的研究。 作为某些疾病研究的模型：,F1代的特征和应用,遗传检测的主要方法,毛色基因测试法 生化标记基因检测法 下颌骨测定法 皮肤移植法,常用实验动物,小鼠(mice),解剖学特点,*门齿终身生长，需经常磨损来维持齿端的长度 *小鼠无汗腺,尾有四条明显的血管. *小鼠胃容量小,约1-1.5ml,不耐饥饿. *淋巴系统发达,外界刺激可使淋巴系统增生. *雌性为双子宫,成Y型. *小鼠有褐色脂肪组织,参与代谢和增加热能. *雄鼠生殖器官中有凝固腺，分泌物在交配后凝固与雌性阴道和子宫颈内形成阴栓 *雄鼠脾脏比雌鼠明显大，可达到50%,生理学特点,*小鼠成熟早,繁殖力强,一般雌鼠35-50日龄,雄鼠45-60日龄成熟; *雌鼠性周期4-5天,妊娠期19-21天,哺乳期20-22天,每胎产仔5-16只,每年6-10胎,生育期1年; *小鼠为全年多发情动物; *小鼠寿命约为2-3年。,小鼠在生物医学中的选择应用,药物评价和毒性试验 肿瘤学研究 传染性疾病研究 遗传学和遗传疾病的研究 老年病学研究 计划生育研究 免疫学研究等,大鼠(rats),大鼠的一般生物学特性,一般特性 * 性情温顺 * 嗅觉发达，味觉很差，对营养缺乏非常敏感（特别是VA) * 喜安静环境，噪音对其繁殖影响很大 * 对环境中的粉尘、氨气和硫化氢等极为敏感,大鼠的一般生物学特性,* 对湿度极为敏感； * 汗腺极不发达； * 不能呕吐；,解剖学特点,*门齿终生不断生长，需磨损维持其恒定。 *食道与十二指肠相距很近，胃中有一条皱折，收缩时会堵住喷门口，这是大鼠不会呕吐的原因。 *肝脏再生能力强，无胆囊，来自各叶的胆管形成总胆管，开口于十二指肠的乳突上。,解剖学特点,*肺结构特别，左肺为1个大叶，右肺分成4叶。 *心脏和外周循环与其他哺乳动物不同。心脏的血液供给既来自冠状动脉，也来自冠状外动脉 *无扁桃体，眼角膜无血管，有棕色脂肪组织。,生理学特点,*寿命为2-3年。 *2月龄时性成熟，为全年多发情动物。 *妊娠期19-23天。,大鼠在生物医学中的选择应用,生理学研究 营养学研究 药理学和毒理学研究 肿瘤研究 环境污染与人类健康的研究 口腔医学研究 心血管疾病研究,豚鼠,豚鼠的一般生物学特性,一般特性 *豚鼠为草食性动物 *豚鼠胆小、温顺、对外界刺激极为敏感。一般不伤人，不打斗。喜欢安静、干燥、清洁的环境。 *喜活动，爱群居。 *听觉发达，能识别多种不同的声音，当有尖锐的声音刺激时，常表现耳廓微动，称为普莱厄反射或听觉耳动发射。,生理学特点,*性成熟早，雌鼠30-45日龄，雄鼠70日龄性成熟，妊娠期59-72天一般产仔3-4只，哺乳期2-3周; *寿命一般4-5年，最长可达8年。2月龄体重可达350克，5月龄可达700克; *自动调节体温能力较差，饲养最适温度18-22度; *体内缺乏左旋葡萄糖内酯氧化酶，其自身不能合成维生素C.,豚鼠在生物医学中的选择应用,免疫学 血清中含有非常丰富的补体，血清学诊断上的“补体”就是由豚鼠血清制成的，常用补体结合试验来进行实验诊断。 营养学 体内不能合成维生素C,对维生素C缺乏十分敏感，如果饲料中缺乏时，很快会出现一系列坏血病症状，是目前唯一用于研究实验性坏血病的动物。,豚鼠在生物医学中的选择应用,各种传染病的研究：豚鼠对很多致病菌和病毒十分敏感。是进行各种传染性疾病研究的重要实验动物。如结核、白喉、鼠疫、钩端螺旋体、疱疹病毒病、链杆菌、副大肠杆菌病、旋毛虫病、布氏杆菌、斑疹伤寒、炭疽等细菌性疾病和Q热、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎等病毒性疾病均常选用豚鼠来进行研究。,豚鼠在生物医学中的选择应用,药理学研究：豚鼠对某些药物极为敏感，因此它是研究这些药物的“专门动物”。例如豚鼠对组织胺极敏感，所以很适合作平喘药和抗组织胺药的研究；豚鼠对人型结核杆菌具有高度的敏感性，因此常用作抗结核病药物的药理学研究。,豚鼠在生物医学中的选择应用,过敏反应或变态反应的研究：因为豚鼠易于过敏，最适合进行这方面研究。如给豚鼠注射马血清很容易复制成过敏性休克动物模型。常用实验动物接受致敏物质的反应程度不同，其顺序为：豚鼠家兔狗小鼠猫蛙。 豚鼠对缺氧的耐受性强，适于作缺氧耐受性和测量耗氧量实验。 毒物对皮肤局部作用实验：豚鼠和家兔皮肤对毒物刺激反应灵敏，其反应近似于人。,仓鼠（地鼠）,仓鼠（地鼠）的一般生物学特性,一般特性 * 为杂食性动物，食性广泛，有储存食物的习性，可将食物存于颊囊内; *昼伏夜出，有嗜睡的习惯，熟睡时全身松软，如死亡状，不易醒; *室温18-22度为宜，低于9度时可出现冬眠; *好斗，受惊吓时会咬人。,生理学特点,妊娠期15-17天，哺乳期21天，每年可产5-7胎，每胎产仔约7只，平均寿命2-3年。 成年体重约为150克。 地鼠对皮肤移植的反应特别，封闭群内个体间皮肤移植常可存活，并能长期生存下来，但不同群体间移植则100%排斥。,主要品种品系,金黄地鼠 中国地鼠,仓鼠在生物医学中的选择应用,肿瘤学研究 生理学研究 遗传学研究 糖尿病研究 营养学研究 药物学、毒理学、致畸等方面的研究 冬眠和冬眠机制的研究 常用于狂犬疫苗、乙型脑炎疫苗的制备及检定,家兔,家兔的一般生物学特性,一般特性 *草食性动物，性情温顺，群居性差。 *听觉嗅觉灵敏，胆小怕惊。 *喜干怕热 *夜行性嗜眠性 *食粪特性,生理学特点,*家兔属恒温动物，对致热物质反应敏感，适于用做热源实验; *家兔属刺激性排卵，妊娠期30-33天，产仔数4-10只，哺乳期40-45天，生育年龄5-6年，平均寿命8年。,主要品种品系,日本大耳白 新西兰兔 青紫蓝兔 中国白兔,家兔在生物医学中的选择应用,易产生热原反应 对许多病毒和致病菌敏感 颈部神经血管和胸腔构造特殊，可复制心血管疾病模型 属刺激性排卵,犬,犬的一般生物学特性,一、一般特征 犬属于哺乳纲，食肉目，犬科，犬属的动物。作为家畜，犬的历史最长，与人类共同生活约1000多年。 由于嗅觉听觉灵敏、服从主人的指令等特征，被用做警戒犬、狩猎犬、军用犬、导盲犬、观赏犬、缉毒犬和役犬。 犬用做医学实验材料，始于17世纪，作为实验动物应用，还在1945年以后。,犬的一般生物学特性,正常的犬鼻尖呈油状滋润，触摸有凉感。视力很差，视角25度以下，视野20-30米，红绿色盲。 喜欢肉类，脂肪，习惯啃骨头，有合群与欺弱的特点。 犬大体分四种神经类型（1）多血质（活泼的）-均衡的灵活型；（2）黏液质（安静）-均衡的迟钝型；（3）胆汁质（不可抑制的）-不均衡兴奋占优势的兴奋型；（4）忧郁质（衰弱的）-兴奋和抑制均不发达的类型。,比格犬,比格犬：又称小猎兔犬，原产英国，是猎犬中较小的一种。1880年传入美国。1983年引入我国并繁殖成功。属小型犬，性情温顺、短毛，便于实验操作，遗传较稳定，实验反应均一，产仔多。体型有5kg、10kg、20kg三种，毛色有2色（褐色和白色）和3色（黑、褐、白）。此种犬是公认的实验用犬。,非健康状态主要症状表现,疾病和症状 饲养中的犬必须每天观察其健康状态。犬的疾病诊断需要有专门技术知识，应委托专家就诊。尽早发现犬的异常状态，对早期传染病的发现，早进行隔离，防止群体发生流行，可受到良好的效果。饲养管理中，对犬的观察要点是：,非健康状态主要症状表现,健康与食欲：患病的犬无精神、不活泼、不食或少食。 姿势与步履：驼背姿势，成蹒跚、麻痹痉挛性步伐或跛行。 呕吐：犬属易呕吐性动物。有呕吐属不正常，要观察呕吐的颜色、形状和气味。 粪：要观察是软便、水样便或血便。 眼：有无眼屎，是否有神。,非健康状态主要症状表现,鼻：鼻尖干湿状况。 口：是否流口水。 皮肤：毛是否有光泽、平整或脱毛，有无皮疹。 肛门：肛门周围是否有污物。 与有异常要及时处理。上述变化常常不是单一的，而是综合的。,主要疾病,调查表明，大部分患寄生虫病，其次的顺序是传染病、胃肠病、皮肤病。最多的传染病是犬瘟热，最多的体内寄生虫病是心丝虫病，最多的皮肤病是湿疹和毛囊虫病。,犬在生物医学中的选择应用,实验外科学 基础医学研究 药理、毒理学实验 某些疾病研究 行为学、肿瘤学及核辐射研究,犬在生物医学中的选择应用,（一）实验外科学 犬的应用主要在实验外科方面。临床医生在研究新的手术或麻醉方法时往往选用犬来做实验，取得经验和技巧后用于临床。如心血管外科 ，脑外科，断肢再植，器官和组织移植等。 （二）基础医学研究 犬是目前基础医学研究和教学中最常用动物之一，尤其是生理病理研究。犬的神经、血液循环系统发达，适合做失血性休克，弥漫性血管内凝血脂质在动脉中的沉积，急性心梗，心率失常，条件反射等等,犬在生物医学中的选择应用,（三）药理、毒理学实验 各种新药临床前的毒性实验 （四）某些疾病研究 蛋白质营养不良，高胆固醇血症，动脉 粥样硬化，先天性心脏病,猫的一般生物学特性,猫喜爱孤独而自由的生活，有对良好食物和适宜生活环境的追求。 交配后24小时开始排卵，属典型刺激性排卵。孕期63（60-68）天，哺乳期60天，寿命8-14年。,猫在生物医学中的选择应用,生理学研究 具有极敏感的神经系统 药理学研究 血压稳定 疾病研究 炭疽病研究 疾病动物模型 弓形体病,非人灵长类,主要品种品系,猕猴属：恒河猴、熊猴、断尾猴、 台湾岩猴、平顶猴 其他品种：狨猴、獭猴、夜猴、松鼠猴、 金丝猴 巨大类人猿：长臂猿、猩猩、狒狒,猴在生物医学中的选择应用,生理学研究 传染病研究和疫苗试验 疾病研究 药理毒理学研究 器官移植,猪,猪的一般生物学特性,猪为杂食性动物 心血管系统、消化系统、皮肤、营养需要，骨骼发育以及矿物质代谢等都与 人的情况极其相似。 通常成年小型猪体重在30kg左右（6月龄）。,猪在生物医学中的选择应用,皮肤烧伤的研究 心血管病研究 营养学研究 肿瘤研究 免疫学研究 牙科研究,实验动物的繁殖方法,近交系动物的繁殖方法 封闭群动物的繁殖方法,1 .近交系动物的繁殖方法 选择近交系动物繁殖方法的原则是保持近交系动物的同基因性及其基因纯合性。,1.1 引种 作为繁殖用原种的近交系动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括品系名称、近交代数、遗传基因特点及主要生物学特征等）。引种动物应来自近交系的基础群（foundation stock）。,1.2 近交系动物的繁殖可分为基础群（foundation stock）、血缘扩大群（pedigree expansion stock）和生产群（production stock）。当近交系动物生产供应数量不是很大时，一般不设血缘扩大群，仅设基础群和生产群。,1.2.2 血缘扩大群 血缘扩大群的种动物来自基础群。 a) 血缘扩大群以全同胞兄妹交配方式进行繁殖。 b) 血缘扩大群应设个体繁殖记录卡。 c) 血缘扩大群动物不超过5-7代都应能追溯到其在基础群的一对共同祖先。,1.2.1 基础群 设基础群的目的，一是保持近交系自身的传代繁衍，二是为扩大繁殖提供种动物。 a) 基础群严格以全同胞兄 妹交配方式进行繁殖。 b) 基础群应设动物个体记录（包括品系名称、近交代数、动物编号、出生日期、双亲编号、离乳日期、交配日期、生育记录等）和繁殖系谱。 c) 基础群 (包括血缘扩大群)动物不超过5-7代都能追溯到一 对共同祖先。,1.2.3 生产群 设生产群的目的是生产供应实验用近交系动物，生产群种动物来自基础群或血缘扩大群。 a) 生产群动物一般以随机交配方式进行繁殖。 b) 生产群动物应设繁殖记录卡。 c) 生产群动物随机交配繁殖代数一般不应超过4代。,2 封闭群动物的繁殖方法 选择封闭群动物繁殖方法的原则是尽量保持封闭群的动物的基因异质性及多态性，避免近交系数随繁殖代数增加而过快上升。,2.1 引种 作为繁殖用原种的封闭群动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括品系名称、近交代数、遗传基因特点及主要生物学特征等）。 为保持封闭群动物的遗传异质性及基因多态性，引禍动物数量要足够多，小型啮齿类封闭群动物引种数目一般不能少于25对。,2.2繁殖 为保持封闭群动物的遗传基因的稳定，封闭群应足够大，并尽量避免近亲交配。根据封闭群的大小，选用循环交配法等方法进行繁殖。,A2.1 当封闭群中每代交配的雄种动物数 目为10-25只时，一般采用最佳避免近交法，也可采用循环交配法。 A2.2 当封闭群中每代交配的雄种动物数目为26-100只时，一般采用循环交配法，也可采用最佳避免近交法。 A2.3 当封闭群中每代交配的雄种动物数目多为100只时，一般采用随选交配法，也可采用循环交配法。,A1 基本要求 保持封闭群条件、无选择、以非近亲交配方式进行繁殖，每代近交系数上升不超过百分之一。,A2 方法的选择 封闭群的种群大小、选种方法及交配方法是影响封闭群的繁殖过程中近交系上升的主要因素，应根据种群的大小，选择适宜的繁殖交 配方法。,A3.1 最佳避免近交系法 maximum avoidance of inbreeding systen A3.1.1 留种