试验动物的研究现状及发展趋势详解

1、实验动物的研究现状及发展趋势连孝俐西南大学荣昌校区动物医学系重庆荣昌402460摘要：生命科学发展的初始阶段， 对实验动物定义较为简单，指凡是科学研究中用作试验的动物均是实验动物。后来随着生命科学的日益发展，对实验动物定义有了规范而严谨的表述。 实验动物，是指人工饲养、对其携带的微生物实行控制、遗传明确或者来源清楚的，用于科学研究、教学、生产、检定及其他科学实验的动物。实验动物是生命科学和医学科研的基础和重要的支撑条件；实验动物质量的好坏，对生物制品产品质量的优劣起着十分重要的用； 实验动物对相关领域有重大的推动作用，包括制药工业、轻工业与食品工业、农业和畜牧兽医及国防和军事科学等方面。随着人

2、类的进步和社会的发展，实验动物越来越被世界各国重视，而且对各国的国民经济建设和高新技术的发展发挥了重要作用，其发展和应用程度是衡量一个国家和地区科学技术水平高低的重要标志之一。关键词：实验动物；研究现状；发展趋势1实验动物的研究现状实验动物在兽医生物制品生产、研究和检测中的应用实验动物在兽用生物制品生产中的应用兽用生物制品是用天然或人工改造的微生物、寄生虫、生物毒素或生物组织 及代谢产物等为原料，采用生物学、分子生物学或生物化学等相应技术制成的生 物活性制品，用于预防、治疗和诊断畜禽等动物传染病。兽用生物制品的生产与 检验离不开实验动物及其动物性原材料，包括实验动物、鸡胚、动物血清、细胞 等1

3、 0实验动物在兽用生物制品研究中的应用用于兽用生物制品研究、生产和检验的实验动物，全世界每年至少有几百万 之多，其中20%用于新产品研究和开发旧。在兽用生物制品研究中，包括兽用疫 苗菌（毒、虫）种的选育、免疫学研究、常规疫苗和基因工程疫苗研究、传统和新 型抗体及诊断技术研究、安全评价以及建立传染性疾病的动物模型等方面都直接 或间接利用实验动物20可见实验动物对于各种兽医生物制品的研究具有无可替 代的作用实验动物在兽用生物制品质量检验中的应用兽用生物制品质量检验主要包括菌（毒、虫）种的制备与鉴定、无菌检验、支原体检验（活苗）、安全检验、效力检验、效价测定（抗血清和抗原）等主要项目。 抗血清和诊断

4、抗原的安检和效检应用最多的实验动物是小鼠、豚鼠和兔，而疫苗的安检和效检则广泛应用实验动物， 或进行实验动物和靶动物平行检测， 如猪口 蹄疫苗的安检用兔和仔猪，效检用猪检验；猪瘟活疫苗安检用小鼠和猪，效检用 兔和猪检验等。兽用生物制品是一种特殊商品，在兽用生物制品质量检验中，检 测结果的准确性、可信性最终依靠各种实验动物来体现。实验动物在皮肤病学中的应用实验动物在皮肤移植研究中应用裸鼠能接受异种组织移植，包括正常的和牛皮癣皮肤。197孙Manning等在BALB/C裸鼠身上建立了人的全层包皮及其他种类的皮肤移植后能终身耐受 的实验。1974年Rygarrd报告，将人的皮肤和其他种类皮肤移植到 B

5、ALB/C/A/BOMIW鼠得到成功。移植人的皮肤在610天期间有再生血管形成的 迹象。1981年Haftek等在BALB/C裸鼠身上建立了累及牛皮癣皮肤植片的 40% 保持牛皮癣预期杆状变（指、趾）和典型的棘皮症。198孙Fraki等将累及和不累及牛皮癣的皮肤移植到 NIH裸鼠上获得成功，累及牛皮癣的皮肤能保持其 牛皮癣样的形状。实验动物在皮肤过敏反应中应用随着免疫血清学研究的需要，目前已发展成用致敏动物含反应素抗体的血 清注射到同种或密切相关的异种正常动物皮内，2472小时后，静脉注射抗原， 观察局部皮肤过敏反应，统称 PCAE应。药物又t各种动物PCAK应的影响是不 同的。抗组织胺药对各

6、种动物 PCAE应均有抑制作用,说明各种动物 PCA反应 时，均有组织胺释放。但色甘酸二钠可抑制大鼠PCAS应，而对小鼠及兔PAC反应则无影响，因此，应用PAC反应来判断一个药物的抗变态反应作用时，最 好不要根据一种动物PACE应的结果。PAC反应试验常选用的动物是大白鼠，亦用小白鼠。有时根据实验需要用 兔。这些动物PAC（2472小时）反应是由IgE介导的。豚鼠很少采用，因其 PCA5应主要是由IgG介导的。猪在皮肤病理学中的应用由于猪的皮肤与人的非常相似，包括体表毛的疏稀、表皮生长的动力学及 厚度（猪30天、人21天）以及烧伤皮肤的激素和代谢修补机制等。故猪可以作 为研究人类的表皮烧伤和其

7、它皮肤损伤较为理想的模型动物。鼠是人类恶性黑色素瘤适宜的动物模型，有利于人类恶性黑色素瘤的研究 和治疗。黑色素瘤移植到裸鼠的成功率比较大，约 5070%许多报导表明， 黑色素瘤的生长特性和生物化学特性及其组织学变化与供者的相类似，能保留 许多原来的特性，移植的月中瘤还能连续地传播，Povlsen报告能连续9年保持其 生长特性。用同样药物化学治疗，其结果与临床医治病人的实践相类似。这可 为人类黑色素瘤的治疗方法提出许多有效的药物和药物联合体，也为黑色素瘤 的检测和免疫治疗提供了新的方法。裸鼠还可用于其他皮肤月中瘤（如基底细胞 得扁平细胞癌等）的诱发、生物学特性及治疗研究。实验动物在医学科学中的应

8、用在传染性疾病中的应用人类传染性疾病可由病毒、细菌和寄生虫等病原引起。非人灵长类动物可被 用作严重急性呼吸系统综合征（SARS病毒网和登革热病毒感染的病毒学、血清学 和临床免疫应答研究，也可被用作病毒性腹泻、流感、疱疹病、病毒性肝炎和艾 滋病（AIDS）的动物模型。彳弥猴不仅是球菌性肺炎、野兔热、链球菌病、葡萄球菌 病、立克次体病、鼠伤寒沙门菌病等细菌性疾病的理想动物模型，也是弓形体病、 阿米巴脑膜炎、疟疾、丝虫病等寄生虫病的理想动物模型。. 2神经科学. 2. 1非人灵长类在基础神经科学研究中的应用基础神经科学研究是通过不断增加对正常大脑结构和功能的认识， 从而有助 于解决临床中出现的相关病

9、症。基础神经科学包括神经解剖学（认识大脑的神经 结构）、神经生理学（认识大脑如何处理信息和确定大脑结构和行为、 认知之间的 因果关系）、神经药理学和认知障碍的实验性治疗等。通过研究非人灵长类获得的一些基础神经科学方面的发现， 包括：1）皮质放 大因子的概念；2）确定了盲视的概念；3）皮质基底神经环节的作用；4）额前叶的 存储和执行功能；5）内侧颍叶和额叶在长期记忆中的相互作用等。. 2. 2非人灵长类在临床神经科学研究中的应用在临床神经科学研究中，利用非人灵长类开展的研究有助于对帕金森氏病、脑卒中和阿尔茨海默氏病等神经系统疾病的病理生理学的认识和临床上的治 疗。以阿尔茨海默氏病为例，它是一种以

10、进行性认知障碍和记忆力损害为主的中 枢神经系统退行性疾病，非人灵长类动物模型较啮齿类能更好地模拟其病理变 化，神经生物学特性与人类非常相似，而且最重要的是，根据设计，非人灵长类 经过训练，可用于完成特定的与记忆有关的任务， 用于评价认知能力、情绪行为 等的变化，这也是啮齿类动物无法替代的，因而是研究该病的最理想的动物模型。 非人灵长类对筛选治疗老年痴呆药也起着至关重要的作用。 恒河猴是目前该病研 究中使用最广泛的非人灵长类实验动物， 另外松鼠猴、猩猩、黑猩猩和狐猴等也 是研究老年痴呆症比较理想的实验动物。小型企业生产的普通级实验动物占使用量的绝大多数由于大多数普通级实验动物生产的准入门槛较低，

11、质量标准要求低，因此实 验动物的质量整体水平不高。特别是普通级的实验家兔，由于其生产企业大部分 是由农村养殖场转变而来，设施条件和经营管理与其它畜牧动物相差不大， 或者 说是按照肉兔的经营管理模式经营实验家兔的；在加上竞争激烈、市场容量小、 利润微薄、诚信意识缺乏以及实验动物专业知识匮乏等因素的影响。因此尽可能的降低成本成为一些企业的唯一追求 冏。各种因素的综合影响下，普通级实验动 物的质量水平较低。兽用动物性原材料的品质参差不齐兽用生物制品生产多年的经验明确告诉我们， 动物性原材料质量的好坏对产 品质量是重要的影响因素。近年来虽已经引起生产者和管理者的普遍重视，但是 由于多方面的原因，一些生

12、产企业的基础条件比较落后， 实验动物的饲养、管理 水平和基础设施都达不到兽用生物制品规范化的要求，因此，在生产中使用的动物性原材料质量参差不齐，最终导致产品质量不稳定。这样由于产品合格率的影 响而使生产厂家成本上升，影响经济效益。有的虽为合格产品，往往也会给用户 带来不应有的损失7 0部分实验动物的遗传背景不清，血缘不纯目前我国所用的部分实验动物的遗传背景都不清楚，血缘不纯，以实验家兔 较为突出。我国实验家兔中国科学院上海实验动物中心先后从日本和美国引进新西兰白兔和日本大耳兔外，各地大部分实验用日本大耳白兔和新西兰白兔均来自、，,8,、，畜牧业，且以特种经济动物的名义而引入饲养的种群，为了追求

13、繁殖率、肉皮品质，多个品系间的杂交是普通现象。多数实验家兔生产商提供不出其生产家兔 的遗传背景材料，生产的实验家兔也并不是纯正的日本大耳白兔或新西兰白兔， 或多或少混入了其他品系的系统。2实验动物发展趋势实验动物质量越来越高从国际小鼠种源库，北美的杰克森实验室，人类癌症模式小鼠联盟，突变小鼠资 源联盟，加拿大小鼠联盟，欧洲突变小鼠资料库，亚洲位于日本的RIKENBRC生物资源中心等可以看到，用于科研方面的动物等级均是SPF级或VAF级，说明对 实验动物质量要求非常高。另外从发达国家使用动物等级的历程也可以证明这一 点。美国在上世纪60至70年代间，啮齿类动物已普及清洁级。80年代后已普 及SP

14、F级，部分实验室已使用悉生动物和无菌动物。欧盟国家、日本、澳大利亚 和加拿大等经济发达国家使用的大、小鼠等小型实验动物大多也为SPF级9。实验动物替代方法10,11,12以替代(Replacement)、减少(Reduction) 和优化(Refinement)为核心的 3R 运动，是当前发达国家实验动物工作的发展趋向。1959年，英国动物学家William M. S. Russell和微生物学家Rex L. Burch提出“ 3R概念。 3R概念对一 些欧美发达国家有关实验动物法规的制定与修正，以及生物医学研究中科研计划 与试验程序的论证和实施，产生了较为深远的影响。替代技术包括离体培养的器

15、 官(organ)、组织(tissue)、细胞(Cells)等。减少动物使用量的技术包括建立中心数据库和网络平台共享，开展充分的前期文献调研工作，以及完善实验设计，包括使用适当的统计学方法和统计软件， 或者 在教学中应用电影或电视手段。优化技术包括实验方案、实验路线和实验手段的 精细设计，实验中使用止疼剂、取消死亡和极端的实验终点等。除此之外，实验动物管理愈来愈严格，已经制定、颁布了较为完备的各种规章制度，已经走向法 制化。实验动物品种、品系在科研需求下得到不断增加等。总之，实验动物生产 在面向专业化、商品化及社会化的同时，正逐步走向全球化。3强化监控，提高质量，健全产业化、商品化、社会化供销

16、体系根据实验动物的现状和国外实验动物的发展趋势，要发展我国实验动物事 业就必须走产业化的道路。但从几十年我国实验动物发展具体情况来看，产业化 道路面临许多困难：质量差、效益低、市场不规范，严重影响产业化发展。因此， 国家在九五期间有重点的扶持实验动物生产基地和动物试验的标准化、社会化服务基地；加强和规范笼器具、饲料、垫料等实验动物支撑条件产业的发展；实行 统一的实验动物保种、繁殖、供应中心网络和质量监测体系。国家科技部已确定 北京、上海等地的几家实验动物生产单位和质量监测单位作为国家级实验动物保 种中心和质量监测中心，负责和协调全国各地实验动物的引种与质量监督和与 世界各国实验动物机构的交流合

17、作，这种抓种源、抓质量和扶优淘劣、抓大放小 的重要举措，目的在于尽快推进我国实验动物的产业化、商品化、社会化发展。2.4国内实验动物发展展望世界上一些经济发达、科技进步的国家均已实现实验动物生产的标准化、社会化和商品化。它们有完整的组织管理机构和完善的教育、培训、科研、生产管 理应用体系，其管理已进入法制化管理轨道。我国实验动物起步较晚，虽然初步 走上了法制化、规范化、科学化的轨道，但是与国际实验动物水平相比还有较大 的差距。我国已经加入 WTO在实验动物方面也应尽快和国际接轨，应在这样几 个方面加强和提高：进一步加强和完善各种实验动物法规和条例，对实验动物从严要求与国际同 步，尤其是在动物福

18、利和动物权利方面应加强工作和逐步立法。优化与提高实验动物等级质量，对于科研用动物要求在SPF级，教学动物等级 也应提高到清洁级及以上。积极探索和寻找实验动物替代方法，如做好流行病学调查，利用好志愿者，使用无生命模型教学及充分利用好现代科技手段(影视、计算机)等资源，尽可能 少的应用动物，尤其是大动物。综上所述，发达国家实验动物发展可以概括为三方面的特点：实验动物质量标准 化、生产机制和供应机制社会化以及流通商品化。未来国际实验动物的主导方向还是在努力寻找实验动物替代方法的基础之上，进一步在提高实验动物等级质量 等方面展开工作，使实验动物进一步商品化和国际化。我国也应该迎此契机，在实验动物各个方面开展充分的工作，如加强法规管理，提高动物等级质量，充分