悉生动物和无菌动物在比较医学研究中的课件

因为这种无菌状态往往是一时性的，某些残留的细胞在适当的条件下又会在体内增殖，即使把体内细菌全部杀死，它们给动物造成的影响却是无法消除的。如特异性抗体的存在、网状内皮系统的活化、某些组织或器官的病理变化等。因此无菌动物必须是生来就是无菌的动物。无菌动物并不等于普通实验动物除去了微生物。人工培育的无菌动物适应了无菌生活，所以在形态、生理、代谢及机体防御等方面都具有一定的特点。因为这种无菌状态往往是一时性的，某些残留的细胞在适当的条件下特点无菌动物和普通动物外观和活动之间看不出有特别的差异，有时仅见有体重增加，但是其机能、结构和普通动物有很大的不同。无菌动物主要有以下两方面的特点：特点无菌动物和普通动物外观和活动之间看不出有特别的差异，有时1．形态学改变(1)消化系统主要变化在肠道上。无菌动物肠道肌层薄，更为特异的是盲肠肥大，比普通动物大5~6倍，无菌豚鼠的盲肠可达体重的1/3，主要是由于肠壁薄，张力低而增大，这也导致盲肠扭转或肠壁破裂而死亡。如给无菌动物注入梭状芽孢杆菌则可缩小盲肠体积。无菌动物的肠黏膜绒毛增多，肝脏重量相对下降，导致解毒功能有所下降。(2)血液循环系统心脏相对缩小，白细胞增加，普通动物白细胞总数波动范围大，无菌动物白细胞数值恒定。1．形态学改变(3)免疫系统胸腺中网状上皮细胞体积较大，其胞浆内泡状结构和溶酶体少。无菌兔胸腺中以小淋巴细胞为主，其中的张力微丝含量较普通动物明显减少，胸腺和淋巴结处于功能较不活跃状态，脾脏缩小，无二级滤泡，网状内皮细胞功能下降。由于无菌动物几乎没有受过抗原刺激，其免疫机能基本上处于原始状态。(4)泌尿系统肾脏较小，如无菌豚鼠。(3)免疫系统2．生理学改变(1)免疫功能因为体内无微生物和寄生虫，血中无抗体，血清杀菌力低，吞噬细胞噬菌力也低，因此对微生物感染异常敏感。某些病原性弱和必须经腹腔或颅脑接种才能感染普通动物的微生物很容易感染无菌动物。(2)生长率无菌条件下对不同种属影响不同。无菌鸟类生长率高于同种普通鸟，无菌大小鼠与普通鼠差不多，无菌豚鼠和无菌兔生长率比普通者慢。因肠内无菌，不能帮助消化纤维素以提供机体所需的营养。2．生理学改变(3)生殖无菌条件对动物的生殖影响不大。大小鼠因出生无感染身体较好，无菌豚鼠及兔比普通者繁殖力低。(4)代谢血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长。(5)营养与动物品种有关，鼠和兔的肠道长，故有影响。无菌动物肠道上皮细胞更新率比一般动物低，肠壁的物质交换也较慢。(3)生殖应用由于在这种动物的机体中排除了各种微生物的干扰，就可对其他科研问题的实验得出较明确的结果。另外，如将单一已知微生物接种到无菌动物体内，就可以研究机体和单一纯微生物的相互关系。无菌动物在生物医学研究中因具有独特作用，因此多年来在医学科学研究的很多方面已被广泛应用。应用由于在这种动物的机体中排除了各种微生物的干扰，就可对其1．在微生物和寄生虫学研究中的应用(1)研究某些疾病的病原如猫瘟病毒，正常猫易感染，无菌猫则不易受感染，说明感染受肠道微生物的影响。(2)研究细菌学尤其是肠道正常菌丛细胞间的相互拮抗性及细胞和宿主间的关系的研究。霍乱弧菌：口服霍乱弧菌使无菌幼豚鼠单菌感染时，就可使其死亡，但当使该动物同时感染产气荚膜(梭状芽胞)杆菌时，就可以除去霍乱弧菌，动物可以不发生死亡。1．在微生物和寄生虫学研究中的应用(1)研究某些疾病的病原2．在免疫学研究中的应用无菌动物在免疫学研究中的应用，乃是促进发展无菌动物模型的动机之一。无菌动物血中无特异性抗体，很适合于各种免疫现象的研究。由于在无菌动物机体内除去了生活的微生物，使无菌动物大大增强了对感染的感受性。如将无菌鼠从无菌系统中移到普通动物饲养区，常在几天内死亡，病因常是梭状芽孢杆菌感染。2．在免疫学研究中的应用无菌动物在免疫学研究中的应用，乃是促3．在放射医学研究中的应用用无菌动物研究放射的生物学效应，就可以将由放射所引起的症状和因感染而发生的症状分别开来。无菌动物能耐受较大剂量的X线照射，用致死剂量照射后动物的存活时间也要长些。因放射而引起的黏膜损伤，无菌动物比普通对照动物要轻。大剂量射线照射普通动物，除照射本身的影响外，尚有肠道微生物影响。而照射对无菌动物则主要为照射本身引起的后果。3．在放射医学研究中的应用用无菌动物研究放射的生物学效应，就4．在营养、代谢研究中的应用(1)无菌动物是研究营养的好模型很多营养成分是靠细菌降解的。正常动物的肠道可合成维生素B、K。应用无菌动物可研究哪些菌可合成维生素B、K。(2)代谢研究如胆固醇代谢和微生物关系的研究。用已知菌动物研究指出：肠道微生物能使胆汁酸起化学变化，从而减少其再吸收，而增加其排泄。无菌动物的脂肪代谢与普通动物有差别。无菌动物中脂肪含量高于普通动物。无菌动物缺乏脂肪酸。4．在营养、代谢研究中的应用(1)无菌动物是研究营养的好模型5．在老年病学研究中的应用无菌小白鼠的自然死亡期比普通小白鼠为长，而且雄性无菌小白鼠的寿命和雌性的相似或更长些。对2~3年龄无菌大白鼠的检查结果表明：在肾、心脏和肺里实际上没有和年龄相关的病变，这些研究说明，微生物因素和机体的老化有关而以前一般都认为起源于内因或完全与饮食有关，通过用已知菌动物对这些变化的直接原因进行研究，会对合理地控制衰老有一定裨益。5．在老年病学研究中的应用无菌小白鼠的自然死亡期比普通小白鼠6．在毒理学研究中的应用正常豚鼠对青霉素敏感，而无菌动物则无此反应。因此，青霉素过敏是因肠道菌代谢过程中引起的过敏。6．在毒理学研究中的应用正常豚鼠对青霉素敏感，而无菌动物则无7．在肿瘤研究中的应用小鼠肿瘤常由病毒引起，有些病毒还可以通过胎盘。故无菌小鼠有研究肿瘤的价值。免疫抑制剂要用无菌动物进行实验，因普通动物用免疫抑制剂可降低其抵抗力，致其继发感染而死亡。研究致癌物质的致癌作用需用无菌动物，如给无菌动物吃苏铁素时不引发肿瘤，但对普通动物则致癌。这是因为普通动物机体带菌，可降解菌铁素，而其降解物有致病性。7．在肿瘤研究中的应用小鼠肿瘤常由病毒引起，有些病毒还可以通(二)悉生动物悉生动物也称已知菌动物或已知菌丛动物，是指在无菌动物体内植入已知微生物的动物。按我国的微生物学控制分类，同无菌动物一样，也属于四级动物，必须饲养于隔离系统。根据植入无菌动物体内菌落数目的不同，悉生动物可分为单菌、双菌、三菌和多菌动物。(二)悉生动物现代悉生生物技术的发展，首先成功地培育了无菌豚鼠，继后人们又培育出无菌大鼠、小鼠、兔、猪、猴等，开辟了悉生动物的先河。从而使人为净化各种实验动物疾病成为现实。也为实验动物设施净化，开拓净化医学在技术上奠定了基础。现代悉生生物技术的发展，首先成功地培育了无菌豚鼠，二、特点悉生动物来源于无菌动物，其体内有不同种类的几种微生物定居，形成动物与微生物的共生复合机体。悉生动物肠道内存在能合成某种维生素和氨基酸的细菌，尽管经高压灭菌的饲料不能供给足够的维生素，也不会像无菌动物那样发生维生素缺乏症。悉生动物的生活力较强，抵抗力明显增强，也易于饲养管理，在有些实验中可作为无菌动物的代用动物。中国药检所的五联菌悉生动物是将大肠埃希氏菌、表皮葡萄球菌、白色葡萄球菌、粪链球菌和乳酸杆菌五种细菌接种无菌小鼠，可代替无菌小鼠进行药物检定。二、特点悉生动物来源于无菌动物，其体内有不同种类的几种微生物三、应用由于悉生动物可排除动物体内带有各种不明确的微生物对实验结果的干扰，因而可作为研究微生物与宿主、微生物与微生物之间相互作用的动物模型。1．微生物学研究只有选用悉生动物，才有可能了解到单一微生物和抗体之间的关系。多种微生物存在于同一机体内，可以观察微生物与微生物之间及其与机体之间相互关系和菌群失调的现象。三、应用由于悉生动物可排除动物体内带有各种不明确的微生物对2．免疫学研究悉生动物可以弥补无菌动物的某些缺点。无菌动物抵抗力很弱，饲养管理的难度大。使无菌动物感染某种细菌后(即成为悉生动物)其抵抗力明显增强。所感染的微生物或寄生虫和种类可根据实验目的而定，因此适宜做某些特定的实验，如在免疫学实验中，无菌动物不能发生迟发性过敏反应，而感染一种大肠菌的悉生动物就可以发生了。2．免疫学研究3．抗体制备研究

普通动物消化道内约有100~200种细菌，每克肠内容物约有106~1012个菌，菌就是一种抗原，因此用普通动物很难制备较纯的抗体。无菌动物缺乏抗原刺激，免疫系统处于“休眠”状态，对外来的抗原刺激，有迅速、单一和持久做出反应的特性。如果将单一菌株植入无菌动物，那么可制备抗该菌的、较纯的、效价较高的、且不会污染其他微生物的抗体。3．抗体制备研究4．克山病病因学研究克山病病因学说有两种，一种矿物盐学说认为克山病是因为体内缺乏硒引起，另一学说认为镰刀状黄曲霉菌是引起克山病的元凶。中国农业大学用植入黄曲霉菌动物的实验研究证明，动物的症状与克山病病人的症状相似，硒不足只能加重病情，而不会诱发克山病。4．克山病病因学研究克山病病因学说有两种，一种矿物盐学说认为等级饲养环境空气洁净要求无菌动物隔离系统100级以封闭的无菌技术取得，用现有方法不能检出任何微生物、寄生虫等任何生命体的动物悉生动物隔离系统100级经特殊饲养，确知所带微生物菌丛等寄生物的动物SPF动物屏障系统1万级无特定致病性微生物和寄生虫，确知不带有病原微生物的动物清洁动物半屏障系统10万级不携带对动物危害大和对科研干扰大病原，确知不带有病原微生物的动物不同级别实验动物微生物控制程度要求等级饲养环境空气洁净要求无菌动物隔离系统100级以封闭的无菌实验项目无菌动物无特殊病原体动物普通动物传染病无无有或可能有寄生虫无无有或可能有实验结果明确明确有疑问应用动物数少数少数多或大量统计价值很好可能好不准确长期实验可能好可能好困难自然死亡率很少少高长期实验存活率约100%约90%约40%实验结果讨论价值高中低无菌动物、无特殊病原体动物和普通动物特点比较实验项目无菌动物无特殊病原体动物普通动物传染病无无有或可能有思考题名词:裸小鼠,裸大鼠,近交系,重组近交系,封闭群,无菌动物,悉生动物.1.无菌动物在比较医学研究中的应用.思考题名词:裸小鼠,裸大鼠,近交系,重组近交系,封闭群,无菌克山病（keshandisease）是一种原因未明的以心肌病变为主的疾病，亦称地方性心肌病。1935年首先在黑龙江省克山县发现，故以克山病命名。主要为急性和慢性心功能不全，心脏扩大，心律失常以及脑、肺和肾等脏器的栓塞。病因:迄今尚未阐明。根据各地进行的大量研究，可能与水土、营养、感染等因素有关。水土和营养因素

据调查本病有明显的地区性，病区的土壤、水质和粮食中缺乏某些人体需要的微量元素如硒、钼、镁等或有关的营养物质。感染

有人认为本病为感染所引起，特别是毒素引起中毒性心肌炎等。本病病因未完全明确，可能在低硒的基础上，各种综合因素参与相互作用而致病。

克山病（keshandisease）是一种原因未明的以心肌苏铁素为一种糖甙，存在于苏铁果实及壳中。我国广东、广西、福建及云南等省有种植。茎内淀粉、种子及有的种属的幼叶可食用或酿酒。叶及种子尚可入药。日本冲绳的居民将苏铁果实作为日常食品但用水多次漂洗以除去毒性物质。如未经处理喂给大鼠则显示其强致癌性。苏铁素在动物体内代谢可产生N-亚硝基化合物。苏铁素尚能诱发小鼠、豚鼠、地鼠和鱼的实验性肿瘤。国际癌瘤中心也确认苏铁素为对动物有致癌性的94种物质之一。苏铁素为一种糖甙，存在于苏铁果实及壳中。我国广东、广西、福建因为这种无菌状态往往是一时性的，某些残留的细胞在适当的条件下又会在体内增殖，即使把体内细菌全部杀死，它们给动物造成的影响却是无法消除的。如特异性抗体的存在、网状内皮系统的活化、某些组织或器官的病理变化等。因此无菌动物必须是生来就是无菌的动物。无菌动物并不等于普通实验动物除去了微生物。人工培育的无菌动物适应了无菌生活，所以在形态、生理、代谢及机体防御等方面都具有一定的特点。因为这种无菌状态往往是一时性的，某些残留的细胞在适当的条件下特点无菌动物和普通动物外观和活动之间看不出有特别的差异，有时仅见有体重增加，但是其机能、结构和普通动物有很大的不同。无菌动物主要有以下两方面的特点：特点无菌动物和普通动物外观和活动之间看不出有特别的差异，有时1．形态学改变(1)消化系统主要变化在肠道上。无菌动物肠道肌层薄，更为特异的是盲肠肥大，比普通动物大5~6倍，无菌豚鼠的盲肠可达体重的1/3，主要是由于肠壁薄，张力低而增大，这也导致盲肠扭转或肠壁破裂而死亡。如给无菌动物注入梭状芽孢杆菌则可缩小盲肠体积。无菌动物的肠黏膜绒毛增多，肝脏重量相对下降，导致解毒功能有所下降。(2)血液循环系统心脏相对缩小，白细胞增加，普通动物白细胞总数波动范围大，无菌动物白细胞数值恒定。1．形态学改变(3)免疫系统胸腺中网状上皮细胞体积较大，其胞浆内泡状结构和溶酶体少。无菌兔胸腺中以小淋巴细胞为主，其中的张力微丝含量较普通动物明显减少，胸腺和淋巴结处于功能较不活跃状态，脾脏缩小，无二级滤泡，网状内皮细胞功能下降。由于无菌动物几乎没有受过抗原刺激，其免疫机能基本上处于原始状态。(4)泌尿系统肾脏较小，如无菌豚鼠。(3)免疫系统2．生理学改变(1)免疫功能因为体内无微生物和寄生虫，血中无抗体，血清杀菌力低，吞噬细胞噬菌力也低，因此对微生物感染异常敏感。某些病原性弱和必须经腹腔或颅脑接种才能感染普通动物的微生物很容易感染无菌动物。(2)生长率无菌条件下对不同种属影响不同。无菌鸟类生长率高于同种普通鸟，无菌大小鼠与普通鼠差不多，无菌豚鼠和无菌兔生长率比普通者慢。因肠内无菌，不能帮助消化纤维素以提供机体所需的营养。2．生理学改变(3)生殖无菌条件对动物的生殖影响不大。大小鼠因出生无感染身体较好，无菌豚鼠及兔比普通者繁殖力低。(4)代谢血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长。(5)营养与动物品种有关，鼠和兔的肠道长，故有影响。无菌动物肠道上皮细胞更新率比一般动物低，肠壁的物质交换也较慢。(3)生殖应用由于在这种动物的机体中排除了各种微生物的干扰，就可对其他科研问题的实验得出较明确的结果。另外，如将单一已知微生物接种到无菌动物体内，就可以研究机体和单一纯微生物的相互关系。无菌动物在生物医学研究中因具有独特作用，因此多年来在医学科学研究的很多方面已被广泛应用。应用由于在这种动物的机体中排除了各种微生物的干扰，就可对其1．在微生物和寄生虫学研究中的应用(1)研究某些疾病的病原如猫瘟病毒，正常猫易感染，无菌猫则不易受感染，说明感染受肠道微生物的影响。(2)研究细菌学尤其是肠道正常菌丛细胞间的相互拮抗性及细胞和宿主间的关系的研究。霍乱弧菌：口服霍乱弧菌使无菌幼豚鼠单菌感染时，就可使其死亡，但当使该动物同时感染产气荚膜(梭状芽胞)杆菌时，就可以除去霍乱弧菌，动物可以不发生死亡。1．在微生物和寄生虫学研究中的应用(1)研究某些疾病的病原2．在免疫学研究中的应用无菌动物在免疫学研究中的应用，乃是促进发展无菌动物模型的动机之一。无菌动物血中无特异性抗体，很适合于各种免疫现象的研究。由于在无菌动物机体内除去了生活的微生物，使无菌动物大大增强了对感染的感受性。如将无菌鼠从无菌系统中移到普通动物饲养区，常在几天内死亡，病因常是梭状芽孢杆菌感染。2．在免疫学研究中的应用无菌动物在免疫学研究中的应用，乃是促3．在放射医学研究中的应用用无菌动物研究放射的生物学效应，就可以将由放射所引起的症状和因感染而发生的症状分别开来。无菌动物能耐受较大剂量的X线照射，用致死剂量照射后动物的存活时间也要长些。因放射而引起的黏膜损伤，无菌动物比普通对照动物要轻。大剂量射线照射普通动物，除照射本身的影响外，尚有肠道微生物影响。而照射对无菌动物则主要为照射本身引起的后果。3．在放射医学研究中的应用用无菌动物研究放射的生物学效应，就4．在营养、代谢研究中的应用(1)无菌动物是研究营养的好模型很多营养成分是靠细菌降解的。正常动物的肠道可合成维生素B、K。应用无菌动物可研究哪些菌可合成维生素B、K。(2)代谢研究如胆固醇代谢和微生物关系的研究。用已知菌动物研究指出：肠道微生物能使胆汁酸起化学变化，从而减少其再吸收，而增加其排泄。无菌动物的脂肪代谢与普通动物有差别。无菌动物中脂肪含量高于普通动物。无菌动物缺乏脂肪酸。4．在营养、代谢研究中的应用(1)无菌动物是研究营养的好模型5．在老年病学研究中的应用无菌小白鼠的自然死亡期比普通小白鼠为长，而且雄性无菌小白鼠的寿命和雌性的相似或更长些。对2~3年龄无菌大白鼠的检查结果表明：在肾、心脏和肺里实际上没有和年龄相关的病变，这些研究说明，微生物因素和机体的老化有关而以前一般都认为起源于内因或完全与饮食有关，通过用已知菌动物对这些变化的直接原因进行研究，会对合理地控制衰老有一定裨益。5．在老年病学研究中的应用无菌小白鼠的自然死亡期比普通小白鼠6．在毒理学研究中的应用正常豚鼠对青霉素敏感，而无菌动物则无此反应。因此，青霉素过敏是因肠道菌代谢过程中引起的过敏。6．在毒理学研究中的应用正常豚鼠对青霉素敏感，而无菌动物则无7．在肿瘤研究中的应用小鼠肿瘤常由病毒引起，有些病毒还可以通过胎盘。故无菌小鼠有研究肿瘤的价值。免疫抑制剂要用无菌动物进行实验，因普通动物用免疫抑制剂可降低其抵抗力，致其继发感染而死亡。研究致癌物质的致癌作用需用无菌动物，如给无菌动物吃苏铁素时不引发肿瘤，但对普通动物则致癌。这是因为普通动物机体带菌，可降解菌铁素，而其降解物有致病性。7．在肿瘤研究中的应用小鼠肿瘤常由病毒引起，有些病毒还可以通(二)悉生动物悉生动物也称已知菌动物或已知菌丛动物，是指在无菌动物体内植入已知微生物的动物。按我国的微生物学控制分类，同无菌动物一样，也属于四级动物，必须饲养于隔离系统。根据植入无菌动物体内菌落数目的不同，悉生动物可分为单菌、双菌、三菌和多菌动物。(二)悉生动物现代悉生生物技术的发展，首先成功地培育了无菌豚鼠，继后人们又培育出无菌大鼠、小鼠、兔、猪、猴等，开辟了悉生动物的先河。从而使人为净化各种实验动物疾病成为现实。也为实验动物设施净化，开拓净化医学在技术上奠定了基础。现代悉生生物技术的发展，首先成功地培育了无菌豚鼠，二、特点悉生动物来源于无菌动物，其体内有不同种类的几种微生物定居，形成动物与微生物的共生复合机体。悉生动物肠道内存在能合成某种维生素和氨基酸的细菌，尽管经高压灭菌的饲料不能供给足够的维生素，也不会像无菌动物那样发生维生素缺乏症。悉生动物的生活力较强，抵抗力明显增强，也易于饲养管理，在有些实验中可作为无菌动物的代用动物。中国药检所的五联菌悉生动物是将大肠埃希氏菌、表皮葡萄球菌、白色葡萄球菌、粪链球菌和乳酸杆菌五种细菌接种无菌小鼠，可代替无菌小鼠进行药物检定。二、特点悉生动物来源于无菌动物，其体内有不同种类的几种微生物三、应用由于悉生动物可排除动物体内带有各种不明确的微生物对实验结果的干扰，因而可作为研究微生物与宿主、微生物与微生物之间相互作用的动物模型。1．微生物学研究只有选用悉生动物，才有可能了解到单一微生物和抗体之间的关系。多种微生物存在于同一机体内，可以观察微生物与微生物之间及其与机体之间相互关系和菌群失调的现象。三、应用由于悉生动物可排除动物体内带有各种不明确的微生物对2．免疫学研究悉生动物可以弥补无菌动物的某些缺点。无菌动物抵抗力很弱，饲养管理的难度大。使无菌动物感染某种细菌后(即成为悉生动物)其抵抗力明显增强。所感染的微生物或寄生虫和种类可根据实验目的而定，因此适宜做某些特定的实验，如在免疫学实验中，无菌动物不能发生迟发性过敏反应，而感染一种大肠菌的悉生动物就可以发生了。2．免疫学研究3．抗体制备研究

普通动物消化道内约有100~200种细菌，每克肠内容物约有106~1012个菌，菌就是一种抗原，因此用普通动物很难制备较纯的抗体。无菌动物缺乏抗原刺激，免疫系统处于“休眠”状态，对外来的抗原刺激，有迅速、单一和持久做出反应的特性。如果将单一菌株植入无菌动物，那么可制备抗该菌的、较纯的、效价较高的、且不会污染其他微生物的抗体。3．抗体制备研究4．克山病病因学研究克山病病因学说有两种，一种矿物盐学说认为克山病是因为体内缺乏硒引起，另一学说认为镰刀状黄曲霉菌是引起克山病的元凶。中国农业大学用植入黄曲霉菌动物的实验研究证明，动物的症状与克山病病人的症状相似，硒不足只能加重病情，而不会诱发克山病。4．克山病病因学研究克山病病因学说有两种，一种矿物盐学说认为等级饲养环境空气洁净要求无菌动物隔离系统100级以封闭的无菌技术取得，用现有方法不能检出任何微生物、寄生虫等任何生命体的动物悉生动物隔离系统100级经特殊饲养，确知所带微生物菌丛等寄生物的动物SPF动物屏障系统1万级无特定致病性微生物和寄生虫