人类疾病动物模型

人类疾病动物模型总括动物模型定义动物模型复制原则动物模型的评估动物模型具体应用定义：是指医学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料。使用动物模型是现代科技中一种便于认识生命科学客观规律的实验方法和手段。人类疾病的动物模型的研究，实质上是生物比较医学的应用科学。使用动物模型的意义：1.避免人体实验造成危害。动物作为替难者。2.可提供发病率低、潜伏期长和病程长的疾病材料。3.可增加方法学上的可比性。（标准化LA、标准化管理，排除其他因属的影响）4.样品易得，分析实验简化。（作为人类疾病的复制品）5.有助于更全面地认识疾病本质（对人畜共患病的比较研究）

动物模型设计原则：相似性：复制模型应尽可能近似人类疾病，最好能找到与人类疾病相同的动物自发性疾病。如大鼠自发性高血压、小型猪自发性冠状动脉粥样硬化。重复性：理想的模型应是可重复、可标准化的。应尽量选用标准化LA、标准化实验设施、标准化饲养管理、标准化实验操作。可靠性：复制模型应特异地、可靠地反映该种疾病或某种机能、代谢、结构变化，同时应具备该种疾病的主要症状和体征，并经受一系列检测得以证实。适用性和可控性：复制模型应尽量考虑今后临床能应用和便于控制其疾病的发展，以利于开展研究工作。易行性和经济性：动物选择、复制方法、指标检测。动物模型的评估：疾病模型研究结果的可靠程度取决于模型与人类疾病的相似或可比拟的程度。再现所要研究的人类疾病，动物疾病表现应该与人类疾病相类似；重复产生该疾病，最好能在2种动物体复制该病；3.动物背景资料完整，实验动物合格，生命周期要满足实验需要；4.动物要价廉、来源充足、便于运送；5.尽可能选用小动物。医学动物模型的分类按产生原因分类诱发性动物疾病模型：是指通过使用物理、化学、生物等致病手段，人为地造成动物组织、器官或全身形成人类疾病动物模型，在功能、代谢、形态结构等方面有所改变，即人为地诱发动物产生类似人类疾病模型。主要用途：药理学、毒理学、免疫学、肿瘤和传染病等。优点：制作方法简便，实验条件比较简单，其他因素容易控制，短时间内可复制大量的动物模型不足之处：诱发的与自然产生的在某些方面有所不同。而且有些人类疾病不能用人工方法诱发出来。自发性动物模型：指不加任何人工诱发，在自然条件下动物自然产生的疾病，或者由于基因突变的异常表现通过遗传育种保留下来的动物疾病模型。其中包括近交系的肿瘤疾病模型和突变系的遗传性疾病模型。突变系的遗传性疾病很多，可分为代谢性疾病、分子性疾病、特种蛋白合成异常性疾病等，如裸鼠。

近10多年科学界十分重视自发性动物模型的开发，如与人类疾病相似的心脏病的加拿大犬；与儿童碳水化合物、氨基酸代谢失调相似的猫；自发性高血压和脑中风大鼠；青光眼兔；自发性糖尿病地鼠；肥胖症小鼠；裸鼠：肺癌、淋巴肉瘤、白血病等等。优点是在一定程度上减少了人为的因素，更接近自然的人类疾病，其应用价值很高，特别是遗传性疾病、免疫缺陷病、肿瘤等得到广泛应用。缺点是目前所发现的种类有限。近交系的肿瘤模型因实验动物种系、品种不同，其肿瘤所发生的类型和发病机制有差异。而且疾病动物饲养条件要求高，需要一定的时间，操作技术性能强，尚不能普遍应用。抗疾病型动物模型：是指特定的疾病不会在某种动物身上发生。因此可借以探讨为何该种动物对该疾病有天然的抵抗力。如哺乳类动物均感染血吸虫病，而洞庭湖流域的东方地鼠却不能复制血吸虫病，故可用于血吸虫感染和抗病机理的研究。生物医学动物模型：是指利用健康动物生物学特征来提供人类疾病相似表现的疾病模型。疾病基本病理过程动物模型：

是指致病因素在一定条件下作用于动物后，所出现的共同性的功能、代谢、形态结构某些改变的动物模型。如发热（是各种病原生物感染所致，若给动物注射内毒素或异性蛋白可使动物体温调节中枢功能障碍而引起发热）、炎症、休克、电解质紊乱等。这类动物模型是研究疾病机理和药物筛选理想的方法。按系统范围分类

各系统疾病动物模型：是指与人类各系统疾病相应的动物模型，如神经（大鼠囊状脑动脉瘤）、心血管（小型猪动脉粥样硬化、SHR大鼠）呼吸（慢性支气管炎和肺炎）、消化（先天性高胆素血症、小牛轮状病毒性肠炎）泌尿、内分泌与代谢（糖尿病：手术、化学物质损伤胰岛细胞、激素诱发和遗传性及自发性模型）等。中医证候动物模型：一般来说，上述1、2、3类动物模型都要借助于外部的施加因素，而第4类动物模型则不存在人为的造模行为。免疫缺陷动物模型：

分类：T淋巴细胞功能缺陷的动物（裸小鼠、裸大鼠）B淋巴细胞功能异常的动物（CBA/N小鼠）其他免疫细胞功能缺陷动物（Beige小鼠、无齿大鼠）联合免疫缺陷动物（Scid小鼠）

特点：裸小鼠的主要特征表现为无毛、裸体和无胸腺。T淋巴细胞功能缺陷,B淋巴细胞功能正常，抵抗力差，易患病毒性肝炎和肺炎，对饲养、繁殖条件要求严格，需要SPF环境。国内常用品系:BALB/C-nu/nuSWISS-nu/nuNC-nu/nu注：接种肿瘤实验一般采用4-8周龄。

人体肿瘤裸鼠移植瘤模型概述种类：400种以上，我国40种以上。移植肿瘤的常规处理及移植方法：组织块移植法（1小时内）、悬液移植法、培养细胞移植法（106～107个细胞/毫升、毫升/只皮下）不同移植途径及其方法：腹水瘤的建立及移植方法（实体瘤细胞接种于腹腔，生长引起腹水，即为腹水瘤。腹水瘤细胞接种于皮下，又可形成实体瘤）、肾包膜下移植、原位移植（与肿瘤原发部位相同的脏器内）人体肿瘤裸鼠移植成功的影响因素人体肿瘤细胞本身的特征（分化程度低、复发性肿瘤及转移瘤的移植成功率高，恶性程度与移植成功率大致呈正相关。）裸鼠免疫功能状态(X射线照射/免疫抑制剂处理可使白血病、恶性淋巴瘤移植成功）裸鼠背景（人类消化道肿瘤生长与之有关：在CBA/N-nu、NSF/N-nu、NIH（S）-nu生长迅速）移植部位和途径（皮下、肌肉、腹腔、脑内）激素和宿主性别（激素依赖性肿瘤如乳腺癌、子宫及肺的肿瘤和骨的肿瘤，在裸鼠最难移植成功）鼠龄（3~4周龄NK细胞活性较低，6~8周龄NK细胞活性较普通鼠高。接种肿瘤实验一般采用4-8周龄。）裸鼠的健康及洁净状况严重联合免疫缺陷小鼠（SEVERECOMBINEDIMMUNEDIFICENCYMICE）SCID为一隐性突变基因，定位于16号染色体上，纯合小鼠（SCID/SCID）T、B细胞大大减少，细胞和体液免疫功能均缺陷，但巨噬细胞和NK细胞功能未受影响。广泛应用于免疫细胞分化和功能的研究、异种免疫功能重建、人类自身免疫性疾病及免疫缺陷性疾病、病毒学及肿瘤学的研究。转基因动物模型转基因动物：染色体基因组中整合有人工导入的外源基因或特定DNA片段并能将其遗传给后代的一类动物。影响动物模型因素季节、时间麻醉手术技巧接种途径对照组常用动物模型的复制肿瘤动物模型神经系统疾病动物模型呼吸系统疾病动物模型消化系统疾病动物模型心血管系统疾病动物模型泌尿、内分泌系统疾病动物模型一、肿瘤动物模型自发性肿瘤动物模型诱发性肿瘤动物模型移植性肿瘤动物模型(一）自发性肿瘤动物模型：实验动物未经任何有意识的人工处置，在自然情况下发生肿瘤所形成的模型。多来自于近交系动物。A、C3H乳腺癌C58、AKR自发性白血病（二）诱发性肿瘤动物模型：用致癌因素在实验条件下诱发出动物肿瘤所形成的模型。由于诱发因素和条件可人为控制，诱发率远高于自然发病率，故在肿瘤实验研究中较自发性肿瘤动物模型更为常用。致癌因素主要有化学性、物理性及生物性致癌物。常用的动物以哺乳类啮齿动物的使用最多、应用最广，包括各种大鼠、小鼠、豚鼠等。1.诱发方法：原位诱发、异位诱发原位诱发是指将致癌物直接与动物靶组织或靶器官接触而诱发该组织或器官发生肿瘤，接触方法可通过涂抹、灌注、喂养或埋置等。异位诱发是将与致癌物接触后的动物组织或器官埋置于该动物或另一正常动物皮下而产生该组织或器官的肿瘤。在进行诱发动物肿瘤的实验，必须注意适当选择致瘤方法、动物种系、致癌物种类与溶剂、给药剂量与途径及观察时间等。应尽量简便易行，有较好的重复性，并利于与人肿瘤比较研究；选择对所用致癌物很敏感的方法和种系。致癌物的剂量应能保证动物存活率较高、诱发期较短而又可诱发较高频率的肿瘤。给药基本方法和途径有口服、注入、埋藏和涂抹等方式。（1）涂抹法：将致癌物涂抹于动物背侧及耳部皮肤，主要用于诱发皮肤肿瘤

（如乳头状瘤、鳞癌等）。常用于此法的致癌物有煤焦油、3，4-苯并芘及20-甲基胆蒽等。（2）经口给药法:本法将化学致癌物溶于饮水或以某种方式混合于动物食物中自然喂养或灌喂动物而使其发生肿瘤。诱导食管癌、胃癌和大肠癌等肿瘤常用此方法。（3）注射法:注射法是将化学致癌物制成溶液或悬浮物，经皮下、肌肉、静脉或体腔等途径入体内而诱发肿瘤。本法亦很常用，其中皮下和静脉注射又最常用。（4）气管灌注法:常用于诱发肺癌。将颗粒性致癌物制成悬乳液直接注入或用导液管注入动物气管内。多使用金黄地鼠和大鼠为实验动物。（5）埋藏法:将致癌物包埋于皮下或其它组织内，或将经致癌物作用过的器官、组织移植于同种或同种系裸鼠皮下进行肿瘤的重复实验。（6）穿线法:适于将多环芳烃类致癌物直接置于某特定部位或器官，如宫颈、食管和腺胃等部位。方法是将定量的致癌物放置于无菌试管内，加热使致癌物蒸发，趁热吸附于预制的线结上；将含致癌物的线结置于靶器官或靶组织而诱发肿瘤。（三）移植性肿瘤动物模型使一群动物同时接种同样剂量的瘤细胞，生长速率比较一致。个体差异较小，接种成活率接近100％，能长期保留供试验用。试验条件易于控制等。

实体瘤移植腹水瘤移植（四）常见肿瘤的动物模型（1）二乙基亚硝胺（DEN）诱发小鼠肺癌模型：每周皮下注射1％DEN水溶液一次。观察时间为100d左右。其发生率约40％。若将DEN总剂量增到1176mg时，半年诱发率可达90％以上。（2）乌拉坦诱发肺多发性肿瘤模型：腹腔注射10％乌拉坦生理盐水液～，间隔3～5d，共注射2～3个月，共每只动物用量约100mg。观察3个月，诱发率可达100％。（3）气管灌注致癌物诱发肺癌模型：向气管内注入苯并芘、硫酸胺气溶胶或甲基胆蒽等物质。常用的有：①猴气管内灌注3，4-苯并芘氧化铁的混合液，每周一次，共10次，可诱发肺鳞状细胞癌。②大鼠吸入硫酸胺气溶剂可诱发肺腺癌。

2．鼻咽癌（1）二甲基胆蒽（DMC）诱发大鼠鼻咽癌模型：将结晶DMC置于有孔锥形塑料管中，将塑料管尖端长期留置鼻咽腔。DMC循环小孔缓慢溢出，至半年以上，取出。诱发率可达60％以上。（2）二乙基亚硝胺（DEN）滴鼻法诱发大鼠鼻咽癌：用磨平针尖的8号针头从鼻孔插入大白鼠（体重120g左右）咽腔部，经注射器灌注1％吐温-80新配的％DEN混悬液，每周1次，共15～20次。3．食管癌（1）甲基苄基亚硝胺（MBNA）诱发大鼠食管癌模型：喂养Wistar大鼠（体重100g以），3个月左右可诱导食管癌。可用0.2%或0.005%MBNA水溶液给大鼠经口灌喂，每天1次（1mg/kg体重），经11个月可使诱发率达53％。（2）二烃黄樟素诱发大鼠食管癌模型：将二烃黄樟素加入大鼠饲料中喂养大鼠，诱发率达20％～75％。4．胃癌（1）甲基胆蒽（MC）诱发小鼠胃癌模型：线结法进行。小鼠（体重20g左右）腺胃粘膜面穿挂含MC的线结。埋线后4～8个月可成功地诱发胃癌。MC的浓度为～甲基胆蒽内浸入10～20根线。（2）亚硝酸诱发小鼠胃癌模型：用0.25%/kg体重的亚硝胺，经7～8个月可诱发昆明种小鼠腺胃癌。（3）甲基亚硝基醋酸尿素诱发大鼠胃癌模型：（4）金黄仓鼠胃癌模型：雄性金黄仓鼠口服甲基硝基亚硝基胍（5）甲基苄基亚硝胺（MBNA）诱发小鼠前胃癌模型：（6）肌氨酸乙酯和亚硝酸钠诱发鸡胃癌模型：6．肝癌（1）二乙基亚硝胺(DEN)诱发大白鼠肝癌模型：用0.25%DEN水溶液灌胃（2）4-二甲基氨基偶氮苯（DAB）诱发大鼠肝癌模型：0.06%DAB的饲料喂养，同时控制饲料中维生素B2含量（不超过～2mg/kg）。（3）2-乙酰氨基芍（2AAF）诱发动物肝癌：给成年大鼠含0.03%2AAF标准饲料（4）亚胺基偶氮甲苯（OAAT）诱发小鼠肝癌：用1％OAAT苯溶液涂于动物两肩胛间皮肤。亦可用OAAT溶于葵瓜子油中，皮下注射C3H小鼠，每10天1次。（5）黄曲霉素诱发大鼠肝癌：在大鼠饲料中加入黄曲霉素，含～（6）二甲氨诱发肝癌模型：用食用菜油将二甲氨配制成3％的溶液，二、消化系统疾病动物模型树鼰鸭D－氨基半乳糖腹腔注射三、呼吸系统疾病动物模型1.慢性支气管炎动物模型：大鼠、豚鼠和猴吸入刺激性气体（二氧化碳、氯、氨气）猪粘膜下腺体与人类很相似，是复制人慢性支气管炎合适的动物豚鼠腹腔注射百日咳疫苗，吸入5％卵蛋白溶液兔静脉注射木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、败血酶、胰蛋白酶等。四、心血管系统疾病动物模型田鼠、地鼠不能用于制备动脉粥样硬化动物模型兔：高胆固醇饲料喂养鸡：胆固醇、猪油小鼠：胆固醇、猪油手术法造成肾动脉狭窄SHR五、内分泌系统疾病动物模型糖尿病动物模型四氧嘧啶是复制糖尿病模型的理想药物大鼠腹腔注射兔静脉注射犬静脉注射动物模型研究进展一、帕金森病动物模型帕金森病：运动减少、骨骼肌张力增高、静止震颤。患者中枢多巴胺（DA)含量较正常人低。6－OHDA（六羟基多巴胺）动物模型（大鼠）

6－OHDA32μg分两点定向注射到右侧纹状体后，检测动物旋转行为。注射第2周开始出现明显旋转行为，第5周达到高峰并保持平稳。2/3动物达到和超过7r/min这一通用标准。模型成功率达60％。但无Lewy小体。帕金森动物模型MPTP：1－甲基－4－苯基－1，2，3，6－四氢吡啶MPTP进入细胞后，被线粒体中的单胺氧化酶B迅速催化生成吡啶类代谢产物甲基－苯基吡啶离子，对细胞有强大的毒害作用，造成多巴胺能神经元损伤。不同种属动物对MPTP存在差异，选用实验动物时应注意。大鼠、豚鼠多巴胺神经元对MPTP不敏感猴多巴胺神经元对MPTP敏感：最理想的PD模型，但不能产生lewy小体小鼠多巴胺神经元对MPTP敏感介于大鼠与猴之间

C57对MPTP敏感度高。FVB、BALB/c弱于C57。

CF-1、CD-1敏感度最差。老年鼠较青年鼠对MPTP敏感3.鱼藤酮－蔬菜杀虫剂Lewis大鼠比SD大鼠敏感性差。模型可产生lewy小体。帕金森患者血清的IgG注入大鼠单侧黑质二、糖尿病动物模型（1）NOD小鼠：Ⅰ型糖尿病的良好模型。表现为高血糖、糖尿、多尿、丙酮尿。血胰岛素过少等。NOD小鼠糖尿病的发生与MHC－Ⅰ分子有关。（2）BB大鼠：常发生胰导炎。具有糖尿病易感基因。糖尿病的发生与MHC－Ⅱ分子有关。（3）OLETF大鼠：Ⅱ型糖尿病的理想模型。表现为高胰岛素血症、高血糖症、胰岛素抵抗、高甘油三酯血症等。25周龄雄性鼠发病率100％。（4）中国仓鼠：Ⅱ型糖尿病的理想模型。表现为高血糖、非肥胖等症状。（1）四氧嘧啶：（2）链脲菌素（STZ）：稳定性差，应现配现用。剂量在20－75mg/kg之间。（3）病毒性糖尿病模型：柯萨奇病毒等可诱导机体产生自身免疫反应引起糖尿病，使用环孢菌素A可提高造模成功率。三、肝硬化动物模型1.单因素造模：（1）血吸虫性肝硬化动物模型：皮下注射曼氏血吸虫尾蚴或疫水经皮肤感染小鼠或兔。虫卵沿门静脉分支沉积，诱发免疫反应及炎症刺激成纤维细胞增生产生胶原纤维致“干线性肝硬化”。（2）四氯化碳：应用最早、使用最广泛、最易造出肝硬化的化学毒物。多选用小鼠造模。多采用30－60％四氯化碳皮下注射，剂量不易过大。（3）D－氨基半乳糖（DGA）：10％DGA盐水溶液腹腔接种大鼠。（4）化学致癌物：二甲基亚硝胺、二乙基亚硝胺、硫代乙酰胺等。强毒性，注意自我保护。（5）胆总管结扎致胆汁性肝