资料-实验动物-福利-动物生为、应激和疼痛课件

实验动物福利动物福利（animalwelfare）是指人为提供给动物的相应物质条件和采用的行为方式，要保证动物在健康舒适的状态下生存，使动物处于生理和心理愉快的感受状态。本章我们主要就以下三个方面进行讲解1、动物福利的渊源、内涵。2、利用实验动物进行生物医学研究中落实动物福利的原则和做法。3、对提高科学研究质量的意义。动物福利的渊源和内涵到了19世纪末开始以后，随着动物越来越多地用于生物医学研究的实验中，实验动物的福利就成了人们关注的焦点，各个国家相关的法律和条款相继颁布。美国联邦政府1966年颁布的《动物福利法》，正是在这种背景下出台的，经过1970、1976、1985、1990年的修订和增加条款，不断地完善。有关实验动物福利的主要内容大多包括在相关动物福利法中，有些国家也专门颁布了单行法，专门用于保障生物医学研究中实验动物的福利。如，1876年英国颁布了全世界第一部与动物实验有关的法律《防止虐待动物法》，以后又颁布了《实验动物保护法》、《狗的繁殖法案》等。美国联邦政府在1966年颁布了《动物福利法》后，1985年又颁布了《改善实验动物标准法》、《卫生研究扩展法》。在西方国家，实验动物福利的保障在这些法规的实施中得以具体落实。二、动物福利的内涵动物福利，一般强调保证动物健康、快乐的外部条件。当外部条件无法满足动物的健康、快乐时，就标志着动物福利的恶化。满足动物的需求是保障动物福利的首要原则。动物的需求主要表现在以下三个方面：维持生命需要、维持健康需要和维持舒适需要。这三个方面决定了动物的生活质量。人为地改变或限制动物的这些需要，会造成动物行为和生理方面的异常，影响动物的健康，影响我们科学实验的真实性。解除动物的痛苦，让动物享有如下五大自由，是保障动物福利的基本原则：1享有不受饥渴的自由。2享有生活舒适的自由。3享有不受痛苦伤害和疾病的自由。4享有生活无恐惧和悲伤感的自由。5享有表达天性的自由。实验动物的行为、应激和疼痛2、行为的生理学基础--最为人熟悉是激素，这种化学信使由内分泌腺释放至血中，它不但可以激发某些生理过程，而且也能够影响许多行为形式。激素对动物行为影响最显著的是在性欲和亲仔行为方面。行为的另一个生理学基础就是建立在神经系统及与其相关的感觉器官和反应器官上。从机械作用的观点来说，行为是肌肉活动的结果，但肌肉没有受到神经的刺激，一般是不会伸缩的，行为是一系列非常协调动作的组合。任何刺激使感受器兴奋，都要变成神经冲动信息，由传入神经传到神经中枢，经过神经中枢的综合分析，再通过传出神经，引起效应器官产生一定的反应。神经系统和内分泌系统不是互相孤立的，它们对行为的控制作用也不是隔离进行的，而是两者互相影响，协同起作用的，它们两者又都处在环境因素影响之下，很多行为都是既涉及神经系统又涉及内分泌系统，而且二者之间又密切相关。4、行为的种属特征--每一种生物都是一个独特的遗传系统，在结构、生理、行为及其他特征上，都与其他种各不相同。动物的行为也正像它的形态一样具有极为繁多的变异和类型，这就是动物行为的多样性。遗传变化和自然选择不断促使动物选择最具适应意义的行为形式，因此，行为与其他适应形状一样，是经受自然选择的压力而逐渐形成的，是有其遗传基础和受基因控制的。自然选择既然是促使动物行为向着适于生存的方向进化，那么动物当前的行为方式必然对它的生存有适应价值，这种行为方式是种属专有的。

6、学习行为是动物个体在成长过程中，通过生活经验和模仿而建立起来的新行为活动，它是一种后天性行为。我们习惯于把动物的向性、趋性、反射、本能统称为先天行为或天赋行为，这是由遗传型所决定的，是一种定型的，对一定刺激产生特定反应的行为，其优越性在对刺激能做出迅速的、无误的反应。而学习和推理则是后天获得的行为，它能对一些反应做出改变，学习行为的好处在于能适应多变的环境。条件反射型学习和操作条件反射型学习把原来不能引起某一反应的刺激，经过一个学习过程，变为能够引起这一反应，即在条件刺激与无条件反应之间建立起联系。动物能学会把一定动作与事物联系起来，，造成的是手段性的条件反射，称为操作条件反射。操作条件反射是更接近自然界的一类学习，它具有很大的适应意义。习惯化、印记、模仿。二、实验动物的应激1、应激（stress）是指个体面临或察觉（认知、评价）到环境变化（应激源）对机体有威胁或挑战时做出的适应性和应对性反应的过程。加拿大心理学家塞里（H.Selye）于1936年首次将应激引入生物医学领域，他认为，应激是机体对环境做出的适应性反应的一种非特异性全身适应综合征，即各种不同的刺激（如冷、热、缺氧、噪音、拥挤和长期紧张等）会使动物产生一组相同的症状群。继塞里之后，随着人们对应激问题的关注，不少学者对应激的研究不再局限于应激的生理方面，而是更多地关注引起机体应激的刺激不仅仅局限于生物刺激，而是扩展到生物、心理和社会刺激，强调环境对机体的生存有威胁、挑战的生物性、心理性和社会性刺激，反应则是生理、心理或行为两个方面。因此，现代应激理论将应激过程分为三个部分：应激输入、中介机制、应激反应和应对。

2、应激输入应激输入也称应激源，是指使机体产生认识评价后，可引起心理及（或）生理反应的环境或刺激物。可分为以下三类：1．个体的内环境：机体内部各种必要的物质的产生和平衡失调，如疾病、营养缺乏、内分泌紊乱、机体内各种酶和血液成分的改变，这些即可以是应激反应的一部分，也可以做为应激源。2．外部的物质环境：机体所处的周围环境条件，如温度、湿度、光照、噪音、气流及风速、空气洁净度、饲料和水、药物、病原微生物和寄生虫等，均为应激源。3．心理社会环境：居住条件、饲养密度、个体间的关系、种群间的冲突、与人的关系等主要的生存环境应激。

3、中介机制应激的中介机制也是应激的生理学基础，是指机体将传入信息（应激源、环境需求）转变为输出信息（应激反应）的内在加工过程，是应激反应的中间环节。包括心理中介机制和生理中介机制。心理中介机制是指个体觉察到情景对自身影响的认知评价过程，觉察和认知评价是决定个体对环境刺激是否引起防卫和抵抗的关键，涉及到个体对信息处理的水平，取决于气候、饮食、药物、生物关系以及特异环境等外部条件，也受到个体的遗传和既往经历等内在因素的影响。生理中介机制是探讨当应激源的信息被认知评价后，是如何转化为生理反应的。过去的研究将其分为神经系统、内分泌系统和免疫系统，近年的研究则更倾向于将其做为一个整体去看待，统称为“应激系统”。

4、应激反应当个体经认知评价而觉察应激源的威胁后，通过心理和生理中介机制所产生的行为、心理和生理变化，这种变化称为应激反应。当应激源作用与机体时，中枢神经系统对应激信息接受、整合，传递至下丘脑，下丘脑通过交感-肾上腺髓质系统，释放大量儿茶酚胺，增加心、脑、骨骼肌的血流供应。同时，下丘脑分泌的神经激素可兴奋垂体-肾上腺皮质系统，广泛影响体内各系统的功能。但较强或较为持久的应激反应，可引起机体生理功能的紊乱和失衡，严重时可引发病理性的改变。应激可导致动物焦虑、恐惧、愤怒和抑郁等各种不良表现。1、不适和受苦--不适是动物生活中必不可少的事情，并且调节着机体的各种功能。动物的不适、需求和功能障碍的经历都是具有生物学意义的现象，这种经历是动物调节自身的各种功能以摆脱这些状态的行为产生因素。对于一个个体来讲，饥饿、干渴、丧失配偶和恐惧都是不适的表现，这种状态促使个体进食、饮水、求偶、防卫或逃避等行为。当这种状态持续存在时，尤其是当动物不能或丧失了适当的纠正不适状态的行为特性时，不适转变为在应激的情况下出现的病理状态的行为，如刻板和破坏性行为。在没有可利用的行为来达到期望的结果时，动物也可能会表现为无行为冲动，变的消极、被动、冷漠和倦怠。

2、疼痛--疼痛是一类不愉快的感觉和情绪上的感受所造成的痛苦，伴随着现有的或潜在的机体损伤。疼痛是由于机体内外较强的刺激而产生的，经常是主观的感觉和体征，包含有生理和精神情绪经验等心理各方面的因素。疼痛的生理反应包括疼痛感觉和疼痛反应，疼痛反应可以是局部的或是全身性反应，机体在不同的环境下机体的不同生理和心理活动状态下，其感觉和反应均不同。疼痛的主要作用是在机体对一定程度的疼痛通过痛感觉和痛反应，使机体迅速作出适应性防御反应，具有保护作用。恐惧也是对疼痛的条件反应，这种恐惧和逃避反应，是动物经过千百万年进化形成的生存机制的一部分。

中枢神经系统是一种经过异化的相互作用的神经结构，它具有处理疼痛的感知和反应活动的功能。动物在对疼痛的处理方面，分为三个阶段。首先是感觉分辨阶段，动物在接受了大量的恶性刺激的传入信息，如：针刺、热刺激和电休克，这种传入的信息不仅速度快，而且定位准确，其功能与快速痛有关，并且有对疼痛的空间一时间及强度等特性予以整理加工的能力。其次是情感激动阶段（或称防卫阶段），对疼痛感觉的分辨促使机体，或机体的某一部分产生快速收缩反应，并对疼痛刺激源产生防卫反应。这种类似于反射反应在与大脑的联系被切断后仍有部分保留下来，其与主观感觉分离，形成一种简单的条件反射作用，用这种疼痛经历作为动物实验的客观指示是不可信的，因为它并不能包括痛感觉。在这个阶段动物对疼痛诱发因素非常敏感，而且对刺激的特点形成条件性反射。第三阶段是认识评价阶段（或称恢复阶段），动物的认识功能在于对体感信息进行分析，与其他感觉冲动相互协调激起记忆印象，准备做出进一步反应，选择性地作用于感觉的整理加工或激动机制，并把反应影响到慢传导通路的信息。此时，动物可能采取逃跑、躲避、休息、疗伤等，而其它的功能都暂时停止，动物的行动或姿态均可受到抑制，可被认为是一种生物学的适应性反应，保证动物安静并等待机体恢复或是情况有所改变。

痛反应主要包括局部反应、反射性反应和行为反应三种类型，其中局部反应是最简单的一种，而行为反应则是十分复杂多变的。局部反应是指无需中枢神经系统参与就能完成的、局限于受刺激局部对伤害性刺激做出的一种简单的反应方式。如受刺激局部出现程度不等的红、肿及血管扩张等。

反射性反应是指在中枢神经系统的参与下，机体对刺激所作出的有规律的应答活动。反射性反应可区分为躯体反射性反应和内脏反射性反应两种。伤害性刺激无论作用于机体的任何部位，都可以引起躯体反射性反应，主要表现为骨骼肌收缩，其结果是动物得以逃避伤害性刺激对机体的进一步伤害。其反应的强度和伤害刺激作用的空间范围有关。如果伤害性刺激是持续的，则所引起的骨骼肌收缩也是持续的，并通常牵涉到远离部位。当作用于体表的伤害性刺激作用强烈和突然出现时，往往在引起躯体反射性反应的同时，还会诱发一系列内脏反射性反应，机体内部产生广泛和普遍的动员，包括心率加快，外周血管收缩、血压上升、瞳孔散大、汗腺和肾上腺髓质分泌增加，其生理意义是尽可能使动物处于防御、逃避或攻击的有利地位。

行为反应是指机体表现为对伤害性刺激所作出的躲避、逃跑、反抗、攻击等整体的反应，它由一系列躯体的和内脏的反射性反应组合而成。疼痛初发时所引起的行为反应是收缩性、保护性反应，反应的同时在某些动物种群中可引起声音反应，反应出现的迅速、明显、很容易被观察到。在认识评价阶段（恢复阶段），动物会有各种不同的行为反应，逃避是最常见的一种行为方式，有时动物不得不改变自己的运动模式以使受伤害的肢体得以恢复，比如跛行等。有时动物回退缩到比较安全的地方，并且避免除必须的活动以外的一切活动行为。声音反应也具有一定的提示意义，如急性痛会引起动物的尖叫和怒吼，而慢性痛则使动物呻吟和叹息，声音反应可以唤起其他动物，尤其是其同类的注意同情。动物实验的3Rs原则RUSSEL和BURCH1959年在其《PRINCIPLESOFHUMANEEXPERIMENTALTECHNIQUE》著作中首次完整提出科学研究中动物实验的3Rs原则。即用其他方法代替动物实验（REPLACEMENT）；减少动物使用的数量（REDUCTION）；优化（REFINEMENT）实验过程减轻动物痛苦。对动物实验中伦理学问题的争论和讨论，结论之一是每一个从事研究的人员有义务和责任寻找替代动物实验的其他研究方法。但在目前的情况下，完全不进行动物实验又是不现实的。因此，对于动物实验的伦理学评价机制建立了起来，努力在人类利益和动物利益之间找到相对的平衡。在动物内在价值越来越受到尊重的今天，人类面临动物实验不能做又不得不做的两难境地，符合伦理学法则的3R提出，也许是一个必然的事情。

3Rs原则的提出，对一些西方发达国家有关实验动物法律法规的修订和补充产生了积极的影响。同时3Rs原则还在生物医学科研计划和实验程序的伦理学评估和论证中普遍被采用。科研人员尽管有按自己独特方法开展研究的权利，但他们只能在动物福利法规的框架范围内享有学术自由和最优化地使用动物。在西方国家普遍实行对申请和实施研究的方案进行伦理学评价，颁发许可证的制度已经成为在科研中实践3Rs原则的重要组成部分。目前，3Rs的概念和理论已经被越来越多的科研工作者所接受，相应出现了一些有关的基金组织、出版物以及举办国际或地区性的学术会议，还有专门从事研究3Rs的机构和人员队伍。如果说过去人们强调3Rs主要出于对动物福利的考虑，那么近年来明显的变化是人们逐渐认识到应用3Rs不仅是适应动物保护主义和对动物伦理学责任的一种需要，也符合生命科学发展的要求。动物实验资格讨论—伦理学对话在从事科学研究人员和非科学研究工作的人员之间进行这种伦理学对话的一种方法是建立一个伦理学委员会如象“动物实验委员会（AECs）”或“动物饲养和使用委员会（ACUCs）”。这种委员会的成员需要在指导伦理学对话方面有一定的经验。为相互学习和达到一致性，各地方委员会在讨论的程序，所用的伦理学标准等方面的互相交流是很重要的。不用说，这种源于伦理学本质的对话其结果应该是大众所接受的。1、评价实验的科学价值标准2、对象的选择标准3、投资和利益分析标准

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符合动物实验的必要科学质量标准已经建立了吗？l

实验中用的动物预计会有痛苦和有害的作用吗？有害作用的评估应该包括有害的程度、持续时间长短和频次。l

有替代，减少或优化动物实验的可能吗？l

动物实验的重要性的程度如何？是非常重要还是仅有点重要；还是实际或仅为可能重要？l

动物实验的重要意义将能补偿动物遭受的有害作用吗？3Rs理论应用和发展1、体外技术2、低等动物代替高等动物3、免疫学技术4、物理化学方法5、数学和计算机模型6、人类模型7、遥测技术8、分层分析9、其他替代方法表1荷兰疫苗技术的的进步对使用猴数量的影响年代技术每年用猴数1965

--使用进口的猴–用胰蛋白酶体内消化分离细胞4570--单层贴壁细胞培养1970--用微型SEPHADEX器代替贴壁培养15901975--用捕获繁殖的猴代替进口猴4631980--用三级培养代替原代培养--用体外胰蛋白酶消化代替体内消化47--灌注渗透技术的改进20现在--用细胞株代替细胞培养0计算机预测皮肤腐蚀停止阴性结果pH11.5＞pH＞2.0体外试验无腐蚀性体内兔皮肤试验无腐蚀性：皮肤评价和眼刺激＞11.5或＜2.0皮肤腐蚀皮肤腐蚀停止停止停止安乐死对安乐死方法的要求：1、人道2、对科学实验结果没有影响3、可靠、有效4、经济、容易实施5、对实验人员必须安全

安乐死的方法:1、药物化学法2、机械物理方法动物实验的人道终点（HUMANEENDPOINT）"toxicologicandbiologictesting,cancerresearchandinfectiousdiseaseinvestigationmay,inthepast,haverequiredcontinuationuntilthedeathofanimal.However,inthefaceofdistinctsignsthattheprocessesarecausingirreversiblepainordistress,alternativeendpointsshoul