常用实验动物PPT课件

小鼠,Mendel1900,William CastleBussey,Harvard1900-1928,Clarence Little,Jackson Laboratory Bar Harbor, Maine1929-now,Abbie LathropGranby,Massachusetts1900-1918,49 L.C. Dunn, Clarence Little, Sewall Wright, George Snell,一、小鼠成为最常用实验动物的原因,1、体积小、繁殖快、饲养容易2、遗传学研究最详细。3、与人的遗传学组织相似4、与人的发育模式相似5、有众多遗传背景清楚的近交系和人类疾病的动物模型,二、小鼠的生物学特点,1、外观：嘴尖，头呈锥体形，嘴脸前部两侧有19根触须，耳耸立呈半圆形，眼睛大而鲜红。尾长约与体长相等。尾部被有短毛和环状角质鳞片。健康小鼠应无外伤、皮毛光滑紧贴皮肤，四肢匀称、眼睛亮而有神。,上下颌各有两个门齿和六个臼齿，门齿终生不断生长。下颌骨喙状突较小，髁状突发达，其形态具有品系特征。,2、解剖学,3、发育和生长,卵在输卵管壶腹部受精后开始分裂，至桑椹胚（约3天）进入子宫，至扩张囊胚孵化（约5天后）开始着床，妊娠期为19-21天。胎儿产出后母鼠撕破羊膜，咬断脐带，吃掉胎盘。新生小鼠赤裸无毛，皮肤肉红色，不开眼，双耳与皮肤粘连。初生小鼠即可发声，嗅觉和味觉敏感。3日龄脐带脱落，皮肤出现色素，开始长毛并出现胡须。4-6日龄双耳张开耸立，7-8日龄四肢发育开始爬行游走，被毛逐渐浓密，下门齿长出，9-11日龄有听觉，被毛长齐，12-14日龄睁眼，长出上门齿，开始采食及饮水；3周龄可断奶独立生活；4周龄雌鼠阴腔张开；5周龄雄鼠睾丸落至阴囊，开始生成精子。,4、体重和周龄,小鼠体重增长的快慢与品系、营养状况、健康状况、环境条件以及母鼠哺乳带子的多少等密切相关。动物体重与日龄或周龄的相关关系画出的曲线，称为生长曲线。生长曲线是动物饲养管理和健康状况多种因素综合性评价的重要指标。,5、生殖生理雄鼠性成熟后，开始产生精子并分泌雄性激素，副性腺（精囊、凝固腺、前列腺等）分泌精液，以便精子运动。雌鼠交配后10-12小时，在阴道口形成一个白色的阴道栓，防止精子倒流，可提高受孕率。阴道栓常被视为交配成功的标志，和被认为是受精卵发育的起始天（0天）。雌鼠性成熟后，卵巢产生卵细胞并分泌雌性激素，出现规律性的动情周期称为性周期。小鼠正常性周期为4-5天。性周期分为动情前期、动情期、动情后期、动情间期（休情期），每个阶段的阴道粘膜均发生典型变化，可以根据阴道涂片观察阴道上皮细胞的变化确定。受精卵在特殊的情况下可延迟着床，孕期长达31-35天；雌鼠在有些情况下会发生假孕的现象，一般可维持10-12天，有时长达21天。,6、体温调节和水的代谢 小鼠体表面积相对较大，因此环境温度的波动常可引起小鼠发生明显的生理学反应。对寒冷的应答反应为不发抖的产热作用，寒冷静态下小鼠产生的热量相当于基础代谢率的3倍，比其他任何动物的变化都大。小鼠没有汗腺，不能加大喘气，唾液分泌能力有限，因此在实验室或运输途中如果环境温度升高，只能以体温升高、代谢率下降以及耳血管扩张来加快散热。持续高温常引起动物死亡或产生后效应，出现某些生理功能的不可逆损害。7、遗传学特性 小鼠共有20对染色体（2n=40）和 相同数量的连锁群。据小鼠基因组计划 推测小鼠共有3万多个结构基因，已查明 定位的有超过7千个基因,8、行为学特性1）小鼠喜居光线暗淡的环境，固定一处睡眠营巢；胆小怕惊，对外界环境的改变反应敏感。实验室驯养条件下，性情温顺易于捕捉，一旦逃出笼外可恢复野性，行动敏捷难以捕捉。2）小鼠习惯于昼伏夜动，其进食、交配、分娩多发生在夜间。活动高峰有两次，一次在傍晚后1-2小时，另一次在黎明前。3）小鼠为群居动物，其信息素是传递信息的主要机制。4）小鼠群体中的雄性间好斗，头、背、肩、会阴和尾部常被咬伤，最常见的咬伤部位是睾丸。群居优势在雄性很明显，表现为处于优势者保留胡须，被称为“理发师”。而处于劣势者则掉毛，胡须被拔光，这一现象应与寄生虫性和真菌性皮炎所至的掉毛相区别。,三、在生物医学研究中的应用,1、药物学研究1）药物的急性毒性试验：测定药物或化学制剂的半数致死量（LD50）和药物的致癌性试验。2）生物制品的鉴定：广泛用于血清、疫苗如百日咳菌苗、乙肝疫苗等的鉴定；激素效价测定，如HCG的生物效价测定。3）药物对疾病综合治疗效果的筛选试验：如抗肿瘤药物的筛选。4）药物药效和副作用的评价：如利用小鼠瞳孔放大作用测试药物对副交感神经和神经连接的影响；利用声源性惊厥的小鼠评价抗痉挛药物；用小鼠热板技术引起的后爪运动或机械压尾评价止痛药；用Termorine的羟基衍生物可诱发小鼠发抖来评价抗发抖（如帕金森氏病不自觉的发抖）药物的药效；用小鼠角膜和耳廓反射评价镇静药药效；用于全身麻醉药的测试和评价。,2、肿瘤学研究1）近交系小鼠中有几百个品系或亚系都有特定的自发肿瘤或带有与肿瘤有关的基因或基因敲出。从肿瘤发生学看，与人体肿瘤相近，为研究各类肿瘤的发生和生物学特征以及防治提供了良好的动物模型。2）免疫缺陷的裸小鼠可接受人类各种肿瘤细胞的植入，成为活的癌细胞“试管”，是研究人类肿瘤生长发育、转移和治疗的绝佳动物。3）近年来肿瘤遗传学的研究进展很快，与癌基因有关的研究和转基因动物和基因敲出动物技术的发展，为在基因水平研究和治疗肿瘤提供了手段。,3、传染病的研究1）沙门氏菌病、淋巴细胞脉络丛脑膜炎、脊髓灰质炎和钩端螺旋体病是人和小鼠共患疾病，常用来研究这些疾病的病理过程、机理和药物治疗。2）小鼠还对多种人类病原体敏感，易感染诱发出人类传染病的模型，可对病原体的致病力，宿主抵抗的机理、病理学和治疗进行研究。4、遗传学和遗传性疾病的研究1)重组近交系小鼠将双亲品系的基因自由组合和重组，产生一系列的子系，这些子系是小鼠遗传学分析的重要工具，主要用于研究基因定位及其连锁关系。2）同源近交系小鼠常用来研究多态性基因位点的多效性，基因的效应和功能以及发现新的等位基因。,3）转基因小鼠可用于研究基因的功能、表达和调节，探索疾病的分子遗传学基础和基因治疗的可能性和方法。4）由于突变基因的固定，已产生了许多突变系小鼠，特别是具有遗传性疾病的突变系为研究人类遗传性疾病的病因、发病机理和治疗，提供了自然的模型动物。如，纤维化囊肿、家族性肥胖、遗传性贫血、肌无力、侏儒症等，甚至还有染色体异常的性别异常和不育，以及Down氏综合症。5、内分泌疾病的研究小鼠内分泌腺结构的缺陷常引起类似人类的内分泌疾病，是研究的可用材料对象。如肾上腺皮质肥大造成肾上腺皮质技能亢进，发生类似人类的柯兴氏综合症；肾上腺淀粉样变性造成肾上腺激素分泌不足可引起Addison综合症；甲状旁腺激素失活引起钙磷代谢紊乱和次生骨吸收障碍。,6、免疫学的研究1）单克隆抗体2）利用免疫缺陷小鼠进行免疫系统各种组分的分化、功能和机制。3）自身免疫疾病研究，如NZB用于研究自发性的自身免疫贫血症的发病机理。4）用于研究病原体和宿主免疫系统相互作用方面的研究。7、老年学的研究8、行为遗传学的研究,国际行为遗传学学会成立于1997年学术刊物于2001年1月发行第一期月刊名称为Gene，Brain and Behaviors网址：G2B.org,四、常见疾病及防治1、沙门氏菌病：是一种经消化道感染的人畜共患病。流行迅速，死亡率高50-70%。暴发型：动物突然死亡无明显症状，大体解剖可见内脏充血，肝脏坏死及卡他性肠炎。急性型和亚急性型：厌食、体重下降、嗜睡、被毛粗乱、弓背、结膜炎、腹泻或粘液便，偶有便血，肝和脾肿大、腹部膨胀。多在7-10天死亡。慢性型：厌食、体重下降，偶见腹泻，成为带菌动物，长期排菌。控制手段以预防为主，加强卫生管理，防止野鼠和其他动物昆虫粪便污染饲料和饮水。患病鼠群全部淘汰，并对所用笼具、食具和房舍彻底消毒。,2）脱脚病：是由鼠痘病毒引起的一种感染性极强的毁灭性疾病。急性发病时常表现出被毛松乱及全身衰竭，多于几个小时内死亡，死亡率极高。慢性感染时表现为头面部肿胀、结膜发炎、皮肤出现丘疹、四肢肿胀，进而溃疡，严重时脚尾坏死脱落。尸检可见广泛肝脾坏死或有白色坏死灶，感染细胞胞浆内出现嗜酸性包涵体。带毒小鼠可成为引起再次爆发流行的传染源。控制办法：对发生疫情的小鼠群全部淘汰，彻底消毒，疫情小鼠用过的物品严格消毒；封闭房舍用福尔马林熏蒸消毒。消毒后的房舍在使用前应用警戒鼠监测，以保证发生疫情的房舍无害化。,3）淋巴细胞性脉络丛脑膜炎：是由LCM病毒引起的人畜共患病。大脑型：自然感染不多见。脑内接种病毒后，表现为活动减少、弓背、头部震颤、肢体极度性痉挛惊厥、后肢强直，发病后1-3天内死亡或5-6天后康复。内脏型：于感染后6-7天开始出现症状，被毛松乱、结膜发炎、弓背、腹水、嗜睡，以至死亡或小鼠耐过几周后可逐渐恢复。迟发型：感染此病毒的新生小鼠呈慢性带毒者，或由于肾脏损伤引起死亡，乳鼠感染第二周出现死亡，表现为毛发稀少、衰弱，存活者康复缓慢、发育不良、个体矮小。防治的办法是严格控制野鼠、感染鼠或被污染材料物品进入饲养区，外来鼠应经检测为抗体阴性方能进入，对已感染的小鼠应处死淘汰。,4）螨病：小鼠螨病是由寄生于皮毛中的肉螨引起，部位一般在小鼠的躯体背侧前部，尤其是头顶、颈部那些最少毛的部位，严重时全身部位受侵。皮肤损害包括瘙痒、脱屑及出现斑状脱毛，严重症状可形成溃疡和脓皮病，或伴有自体所致的创伤。螨等体外寄生虫应重在预防，主要是严格消毒垫料和笼具强化清洁卫生，防止螨的传入。根治的有效方法是采取生物净化的手段重新建群，目前药物治疗也广泛应用，即用0。4%克螨特或0。3%敌敌畏药浴两次（两次间隔14天）。要彻底根除必须持之以恒，否则极易重新感染。,五、饲养管理要点1、动物健康的外观检查：食欲旺盛、眼睛有神，反应敏捷、体毛光滑，肌肉丰满，活动有力、身无伤痕，尾不弯曲、天然孔腔无分泌物，无畸形、粪便黑色呈麦粒状。2、饲料和饮水3、动物运输4、完整的记录5、动物的处死和尸体处理,六、裸小鼠和免疫缺陷动物1、裸小鼠的发现和发展1962年英国格拉斯哥医院Grist在非近交系的小鼠中偶然发现有个别无毛小鼠。四年后，爱丁堡动物研究所沸拉那根（Flanagan）又证实这种无毛小鼠是由于染色体上等位基因突变引起的，发现该种鼠皮肤组织学和以往无 毛小鼠不同，检查发现常因染色体退化，属于一种新的 无毛基因，因此认为是一种新的自发突变种，并命名为“裸体”（Nude）小鼠，用“nu”表示为基因符号，但当时 未被人们注意。1968年佩蒂路易斯（Pantelouris）发现裸体小鼠没有胸腺，这才引起世界各国医学生物学工作者的极大兴趣。在这以前，为开展细胞免疫学的研究，通常采用药物抑制小鼠T细胞的产生及其作用，或使用外科手术摘除胸腺，这些方法往往由于抑制作用不完全或手术不理想，常导致实验的失败。而自发突变无胸腺裸鼠的培育成功，则提供了研究胸腺功能、免疫学机理的理想动物模型。,2、 裸鼠的主要形态和生理特征裸鼠的主要特征表现为无毛（Hairless）、裸体（Naked）和无胸腺（Athymus）。 原种新生裸体小鼠以无鼻毛为特征，足尖经常收缩，呈螺旋样畸形。成年雌鼠动情周期不规律，卵巢小，用绒毛膜促性腺激素不能诱发排卵，雄鼠精子尾部呈盘卷状，无活动力，因此受孕力极低。新生小鼠3周后生长明显迟缓，普遍有肝脏疾病，死亡率高，寿命在1526周。 纯系裸体小鼠外形和原种相同，全身几乎无毛，偶而背部可见稀疏的带状毛、皮薄、光滑或有皱折。皮肤色素BALB/c裸体小鼠为浅红色，白眼；C3H裸鼠为灰白色，黑眼；C57Bl/6J裸鼠为黑灰色至黑色，运动功能正常。,裸鼠由于无胸腺导致T细胞发生发育障碍。虽然T细胞和B细胞的前身正常，但因缺乏胸腺，故不能生成正常成熟T细胞，缺乏免疫反应，因此裸鼠是一种免疫缺陷动物。正常小鼠胸腺位于胸骨柄后方，紧贴气管，心脏腹面，呈乳白色脂肪状，分左右两叶。胸腺与机体免疫机有关系密切，现已知胸腺可分泌好几种具有生物活性的多肽类物质，总称为胸腺素，它可刺激淋巴组织产生淋巴细胞；使来自骨髓、脾脏和其它组织和淋巴原始细胞成熟为具有细胞免疫活性的T淋巴细胞，从而发挥免疫作用。,3、裸鼠在生物医学研究中的应用近年来，无胸腺裸鼠作为一种新的动物模型，活跃于免疫学、肿瘤学、毒理学等各个领域的研究工作中，尤其在免疫生物学、免疫病理学、移植免疫、肿瘤免疫、病毒和细菌免疫将等领域，在短短的几年中，就展开了一系列富有成效的新的研究，推动了各方面的工作，为实验免疫学、实验肿瘤学多供了新的有效的工具。,（1）组织移植（人类肿瘤移植）研究 由于裸鼠的免疫缺陷，在一定情况下，不排斥来自异种动物的组织移植。因此可作移植人类恶性肿瘤的接受体。根据T. Fogh等19791980年的报导，已有150株人的瘤细胞和人体原发癌移植于裸鼠获得成功，目前已成功地结肠癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、黑色素瘤、淋巴瘤、白血病、肾癌、宫颈癌、软组织肉瘤和骨肉瘤等移植于裸鼠、获得了一定百分比（35.7%）的良好生长，并可传代（见表7-1）。若用已建株的人体肿瘤组织培养细胞作移植材料，接种后的成活率更高（41%）。我国北京医科大学等5所医院，使用北京药品检定所繁殖的裸鼠对人体结肠癌、直肠癌、食道癌、乳腺癌、宫颈癌、咽癌、骨巨噬细胞癌的移植均获得了成功。,（2）肿瘤药物治疗和肿瘤免疫研究裸鼠接种成活的肿瘤对化疗药物的敏感性与临床所见十分相近。黑色素瘤以DTIC和CCNU的抑瘤作用较强，而5-Fu则无效，与其临床客观疗效（三药分别为20%、12%及2.5%）结果相似。人的Burkitt淋巴瘤的裸鼠移植后对环磷酰胺有较高的敏感性，也与临床结果相符。其它肿瘤如乳腺癌和结肠癌裸鼠移植，对前者阿霉素（5mg/kg）、5-Fu(5080mg/kg)和苯丙氨酸氮芥（7mg/kg）均有一定的抑瘤效能，对后者甲基-CCNO和丝裂毒素也明显疗效。有趣的是对P333无效的六甲密胺，却对人体肺癌异种移植有效，应用其耐受剂量6090mg/kg都有消瘤作用，对人体乳瘤MX-1和结肠瘤CX-1也有效。此药重新临床试用，证明对人支气管肺癌和淋巴瘤都有治疗作用。最近，对过去因毒性较大而中断研究的偶氮氧代正亮氨酸，重新用人肿瘤裸鼠模型评价，证明对MX-1和肺癌LX-1有明显疗效，又重新进入临床研究。近有人用胸腺嘧啶核苷等444888mg/kg给肿瘤裸鼠连续灌注96140小时，发现它能明显抑制人体黑色素瘤及畸胎瘤的生长，并导致肿瘤消退而对宿主无明显毒性，这些新结果已引起了临床重视。,（3）免疫和遗传研究由于近代遗传学的迅速发展，已发现40余种免疫缺陷病与遗传因素有关。许多报导只介绍了这些疾病的临床表现和实验室检查结果，有关发病机理则停留在假说阶段，这主要是由于没有与人类所患的免疫缺陷性疾病相对应的自发性实验动物模型，无法通过患病动物来观察疾病发生与发展的全过程，从而无法阐明其遗传规律。先天性无胸腺裸鼠的遗传因素，免疫动物原缺陷指标以及剖检所见和组织学观察等特征，均与人类免疫缺陷性疾病中的原发性细胞免疫病相似。各品系裸鼠因遗传背景的不同，所表现的细胞免疫反应和实验室检查指标亦各不相同，这些裸鼠种群是研究人类各种免疫缺陷性疾病的发病机理和遗传规律的动物模型。实验动物遗传学家已育成具有不同免疫缺陷特性的近交系小鼠达50余种。我国所应用的自发性免疫缺陷小鼠，主要应用的是BALB/c为遗传背景的裸鼠，个别实验室也应用了NIH、ICR等非近交系裸鼠,（4）病毒、细菌、寄生虫感染机制的研究无胸腺裸鼠的T淋巴细胞缺损，免疫机能低下，是研究病毒、细菌及寄生虫感染机制的极好模型动物。如可用于研究乙型脑炎SA1414ZHK7减毒株为乙脑活毒疫苗的选育株，在正常小鼠体内可产生符合规定的免疫原性（LD50），而在胸腺缺少或胸腺发育不良的生物个体免疫原性如何，对于今后现使用具有参考价值。实验结果可见表7-3，以BALB/c（+/+）小鼠为对照。以上结果说明，乙脑病毒感染后所产生的免疫力，主要属于细胞免疫，如使T细胞缺陷的裸鼠体内产生与免疫功能正常小鼠同等水平的免疫力，必须加大40倍的免疫剂量，才能达到。也说明裸鼠体内还存在着残余的T淋巴细胞。由此推论，在现场人群中产生抗体水平较低者，其T细胞功能是否缺陷，应作为因素之一加以探讨。,表7-3 乙脑弱毒株免疫实验结果,（5）生物制品和药品的检定 生物制品（疫苗、菌苗）的安全性的免疫原性是制品必不可少的内容之一。它涉及制品是否有潜在致癌性、感染因子以及它的毒力是否有返祖的可能性。特别是在应用动物组织培养疫苗或人类二倍体细胞株时，对检出这些细胞潜在的致癌性，某些制品引起的异常发应及其发生机理，对药物致癌性或抗癌药物的研究等诸方面，先天性胸腺机能缺陷的裸鼠是很好的动物模型和实验手段。,（6） 微生物学上的研究以往人类麻风杆菌只有在背上有九条纹的犰狳（Armadillo）身上才能生长，而这种产于南美等地的动物难于寻找，也不易饲养和操作。1975年Colston等将麻风杆菌接种于裸鼠足掌，发现麻风杆菌可大量繁殖，全身扩散，引起瘤型麻风。这为研究麻风杆菌的生物特性、免疫原性和麻风病发病机理提供了极为有用的实验模型。又如淋巴细胞性脉络膜脑膜炎（LCM）病毒经脑内接种于无本病毒隐性感染的正常小鼠，可引起脑膜炎，感染细胞被当作靶细胞而受到破坏，在脑、脊髓内发生了明显的细胞免疫反应，但在T细胞缺损的裸鼠所见却完全相反，未导致动物的死亡，仅出现持续病毒血症，体内不出现LCM抗体，也无任何免疫反应。,（7）内分泌和老年医学上的应用 在人工摘除胸腺动物，大多数研究可见脑下垂体、甲状腺、肾上腺、性腺等出现异常。有人用无特定病原体环境中饲养的裸鼠和正常小鼠进行研究，分析3、9、11周龄的雌雄动物的脑下垂体生长激素及甲状腺、肾上腺皮质和性腺的功能，结果发现两者间未见有统计学上的差别。在老年医学的研究上，有人认为裸鼠没有T细胞，容易引起自身免疫现象，皮肤的可溶性胶原（Collagen）也减少，因此认为胸腺、自身免疫、老化三者之间是有关系的。但这方面也有不同论点。,4、免疫缺陷小鼠（裸鼠）在肿瘤学研究中应用的有关问题,1、裸鼠移植瘤的组织学特征和性状的稳定性2、裸鼠对移植瘤的反应3、人体肿瘤裸鼠移植成功的比率,1）移植肿瘤的常规处理和移植方法（1）组织块移植法（2）悬液移植法（3）培养细胞移植法2）不同移植途径及其方法（1）皮下移植（2）腹腔注射（3）肾包膜下移植（4）原位移植,大鼠(RAT),一、生物学特点1、解剖学大鼠成年体长不小于18-20cm。尾上覆盖有短毛和环状角质鳞片，数量多于200片。大鼠无扁桃体，味觉不发达；胃分为两部分，即前胃（非腺胃）和胃体（腺胃），两部分有1个界限脊隔开。食管通过界限脊的一个褶进入胃小弯。此褶是大鼠不会呕吐的原因。肝有4叶，再生能力强，经部分肝切除术后仍可再生。,2、生理学生长发育快，新生鼠体重约5-10g，出生时无毛、两耳关闭、四肢短小、尾短。2-3天半两耳张开，8-10天切齿萌出，7-10天全身长满被毛，12-16天睁眼，20-21天可断奶独立生活。雌鼠发情周期4-5天，对光照周期敏感；妊娠期19-23天，平均窝产子6-12只。寿命3年。,3、营养学大鼠能有效地贮存脂溶性维生素B12，制造Vc以及通过食粪满足其对维生素B的大部分需要。大鼠对营养缺乏非常敏感，易产生营养缺乏症，表现为被毛松乱、体重下降或发育生长不良、繁殖力和抗病力低下；维生素A、E、K、核黄素和硫胺的缺乏可引起不育、皮肤病和出血。,4、行为学大鼠对新环境的适应能力强，容易接受通过正负强化刺激进行的多种感觉指令的训练；昼间睡眠，夜间和清晨比较活跃；性情温顺，易于捉取，当粗暴操作、营养缺乏或听到其它大鼠尖叫时，变得紧张不安难于捕捉，甚至攻击人，孕鼠和哺乳鼠更易产生攻击人的倾向；比起小鼠较少斗殴倾向，可将雄鼠关养在一起，不如小鼠合群，可耐单笼饲养。,二、在生物医学研究中的应用1、药物学研究：大鼠繁殖力强，易饲养形体大小合适，给药容易，采样量合适方便；畸胎发生率低，