实验动物的选择和动物实验的准备

实验动物的选择和动物实验的准备2023/2/21第一页，共四十三页，2022年，8月28日第一节实验动物的选择

一

选择实验动物的基本原则（一）相似性原则（二）特殊性原则（三）标准化原则（四）规格化原则（五）经济性原则2023/2/22第二页，共四十三页，2022年，8月28日（一）相似性原则▲相似性原则是指利用动物与人类某些机能、代谢、结构及疾病特点的相似性选择实验动物。◆在可能的条件内，应尽量选择在结构、功能、代谢方面与人类相近的动物做实验。2023/2/23第三页，共四十三页，2022年，8月28日1组织结构方面★猪的皮肤组织结构与人类的相似，其上皮再生、皮下脂肪层、烧伤后的内分泌及代谢等也类似人类，故选用小型猪作皮肤药理和烧伤实验研究较为理想。2系统机能方面★犬具有发达的血液循环和神经系统，在毒理方面的反应和人类比较接近，适于作实验外科学、营养学、药理学、毒理学、行为学等方面的研究。★两栖类的蛙和蟾蜍适合做简单的反射弧实验。2023/2/24第四页，共四十三页，2022年，8月28日3生理特性方面◆许多哺乳类动物与人类一样，其心率、呼吸频率、体温三者成正比关系。★选择两栖类和爬行类做体温调节方面的试验是不适合的。4繁殖特性方面◆哺乳类动物与人类一样，性成熟、妊娠期和寿命一般是成比例的。5体液成分方面◆动物血液与人类一样，包括形态和机能两个方面。2023/2/25第五页，共四十三页，2022年，8月28日◆体内的排泄物有粪便、汗和尿液。◆一般来说，淡水中生活的动物尿液是低渗的，海水中生活的动物尿液是等渗的，陆地上生活的动物尿液是高渗的。◆水分供给少的动物尿液以尿酸为主要成分，水分供给充足的动物尿液以尿素为主要成分，而水中生活的动物尿液则以氨为主。◆尿液的酸碱度因动物食性不同而有差异。草食类动物尿液呈碱性，粘度高，而肉食类动物尿液呈酸性，具有特殊的臭味。2023/2/26第六页，共四十三页，2022年，8月28日6解剖特性方面（1）骨骼构成方面◆许多动物与人类一样，形成躯干的椎骨有颈椎、胸椎、腰椎、骶椎和尾椎。◆齿式与动物食性有密切关系，草食类和肉食类差异最为显著。◆杂食类动物，如猪的齿式与人类的一致。（2）脏器构成方面◆脑的重量与神经系统的发达程度成正比。◆呼吸、循环系统的器官重量差异较大，运动量越大的动物越重。◆肠道各部分长度与食性有密切关系。2023/2/27第七页，共四十三页，2022年，8月28日（3）脏器形态方面◆啮齿类动物肝的构成最为复杂。马和大鼠肝的特征是缺少胆囊。◆肺的形态因呼吸方式不同也有所不同。◆脑的形态方面，越是低等动物嗅球所占比例越大，越是高等动物嗅球功能越弱。脑的旧皮质与新皮质的关系也因动物种类不同而不同。◆心脏形态方面，脊椎动物的心脏形态构成随等级提高逐渐完全，鱼类仅1个心房和1个心室，两栖类和爬行类有2个心房和1个心室（不完全），鸟类和哺乳类有2个心房和2个心室（完全心）。2023/2/28第八页，共四十三页，2022年，8月28日◆血液循环系统也由普通环境向闭锁系统进化。◆在形态和机能上，与人的心脏最类似的动物是犬。◆单胎动物和多胎动物的子宫形态也存在明显差异。◆乳腺分布和乳房的位置不同动物间也存在差异。7疾病特点方面◆实验动物有许多自发或诱发性疾病，能局部或全部地反映人类类似疾病过程与特点，可用于研究相关的人类疾病。2023/2/29第九页，共四十三页，2022年，8月28日★突变系SHR大鼠，其自发性高血压的变化与人类相似。★猫是寄生虫弓形虫的宿主，当然在弓形虫研究中是一个很好的材料。同时，在研究白化病、关节炎、骨质疏松症等方面，也较为理想。★非人灵长类实验动物，可感染其他动物不可复制的人类传染病，如脊髓灰质炎、脑炎、肝炎、麻疹、痢疾、疟疾等。因此，可作为研究这些疾病发生、发展过程及疫苗研制的理想动物。2023/2/210第十页，共四十三页，2022年，8月28日（二）特殊性原则▲特殊性原则是指利用不同种系实验动物机体存在的特殊构造或某些特殊反应选择解剖、生理特点符合实验目的和要求的动物。★犬的甲状旁腺位于甲状腺表面，位置固定，多在两个甲状腺相对应的两端，故选用其做甲状旁腺摘除实验很合适。★家兔颈部的交感神经、迷走神经和主动脉减压神经分别存在，独立行走。如要观察减压神经对心脏作用时，应选用家兔。2023/2/211第十一页，共四十三页，2022年，8月28日

★猴等动物的气管腺数量较多，直至三级支气管中部仍有腺体存在，选用它研究慢性支气管炎或祛痰平喘药很适宜。★大鼠肝脏再生能力很强，切除60%~70%肝叶仍有再生能力，很适合肝外科实验研究。★大鼠垂体—肾上腺系统功能发达，应激反应灵敏，且各种内分泌腺如垂体、肾上腺、卵巢易于摘除，适于作应激反应和内分泌实验研究。同时，大鼠的踝关节对炎症十分敏感，适于多发性关节炎和化脓性淋巴腺炎的研究。2023/2/212第十二页，共四十三页，2022年，8月28日★兔对体温变化十分敏感，易产生发热反应，且反应典型、恒定，适于发热、解热和检查致热源的研究。★豚鼠易于致敏，适于作过敏性实验研究。同时，由于其体内不能合成维生素C，必须从食物中摄取，故作维生素C缺乏症的研究很适合。豚鼠血清中补体含量多，效价高，常用于免疫学和生物制品的研究。★兔和猫是避孕药研究的常用动物。2023/2/213第十三页，共四十三页，2022年，8月28日◆不同药物或化合物，在不同种系动物上引起的反应是存在很大差异的。这些在选择实验动物时必须加以注意。★雌激素能终止大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能终止人的妊娠；吗啡对犬、兔、猴和人主要作用是中枢抑制，而对小鼠和猫则是中枢兴奋；家兔对阿托品极不敏感；苯胺及其衍生物对犬、猫、豚鼠和人产生相似的变性血红蛋白等病理变化，对兔则不易发生，对大、小鼠等啮齿类则完全不发生。2023/2/214第十四页，共四十三页，2022年，8月28日◆不同品系动物，有的对同一刺激的反应差异很大。★DBA小鼠对声音刺激非常敏感，发生听源性痉挛，甚至死亡，而BALB/c、C57BL小鼠则不会出现；A、C3H、TA2等品系小鼠易致癌，而C57BL、TA1等不易致癌；AKR小鼠白血病自发率达65%，而C3H雌鼠乳腺癌自发率达90%以上。◆因此，实验时应充分了解动物特性，选择敏感性强、对实验结果干扰小的动物品系。2023/2/215第十五页，共四十三页，2022年，8月28日（三）标准化原则▲标准化原则是指动物实验中选择和使用与研究内容相匹配的标准化的实验动物。◆近交系动物由于遗传纯度高，个体差异小，特征稳定，对实验反应一致性好，实验结果精确可靠，而越来越广泛应用于医学生物学各个领域。◆以群体为研究对象的课题，如人类遗传研究、药物筛选和毒性试验中，要选择人群基因型及表现型相似的动物类别，封闭群动物则更为合适。2023/2/216第十六页，共四十三页，2022年，8月28日◆选择何种微生物等级的实验动物，应根据各级动物的特点，结合课题研究水平、内容及目的而定。★普通动物所获得的实验结果的反应性差，故主要用于生物医学示教或为某项研究进行探索方法的预实验。★清洁动物是国内科研工作主要要求的标准实验动物，适用于大多数科研实验。★无特定病原体（SPF）动物是理想的健康动物，用它来研究，可排除疾病或病原的干扰，适用于所有科研实验、生物制品生产及鉴定，是国际公认的标准实验动物。2023/2/217第十七页，共四十三页，2022年，8月28日★无菌动物是一种非常规动物，仅适用于特殊研究目的，如微生物与宿主、微生物间的相互作用，免疫发生发展机制，放射医学等方面的研究。◆应考虑所选用的动物类别或级别要与实验条件、实验技术、方法及试剂等相匹配。既要避免用高精密度仪器、先进的技术方法、高纯度的试剂与低品质、非标准化、反应性能低的动物相匹配，又要防止用低性能的测试方法、非标准化的实验设施与高级别、高反应性能的动物相匹配，造成不必要的资源浪费。2023/2/218第十八页，共四十三页，2022年，8月28日（四）规格化原则▲规格化原则是指选择与实验要求一致的动物规格。1年龄◆年龄是一个重要的生物量，动物的解剖生理特性和对实验的反应性随年龄的不同而有明显变化。★幼龄动物较成年动物敏感，而老龄动物的代谢、各系统功能较为低下，反应不灵敏。因此，一般动物实验应选用成年动物。一些慢性实验因周期较长，可选择幼龄动物。而对于老年病学的研究，则考虑用老龄动物。2023/2/219第十九页，共四十三页，2022年，8月28日◆不同种类实验动物的生活周期差别很大，动物实验时应注意“天文学时间”和生物学时间的区别。对不同动物而言，经过相同的天文学时间在生物学上却有不同的意义。★用犬做实验经过一年观察期和用大鼠做实验经过相同的观察期，其生物学意义是完全不同的。同样，用犬做实验从1岁到2岁的一年观察期和从11岁到12岁的一年观察期，其生物学意义也不同。◆选择动物时，应注意各实验动物之间、实验动物与人类之间的年龄对应。2023/2/220第二十页，共四十三页，2022年，8月28日2体重◆实验动物年龄与体重一般呈正相关，可按体重推算年龄。★KM小鼠6周龄时雄性约为32g，雌性28g；Wistar大鼠6周龄时雄性约为180g，雌性160g。◆选择实验动物时，既要考虑用体重符合要求的动物，又要注意其发育是否正常。3性别◆动物不同性别对同一药物的敏感性差异很大，对外界刺激的反应也各不相同。即便是同一品系动物，也是如此。2023/2/221第二十一页，共四十三页，2022年，8月28日★氯仿对小鼠肾脏造成的损害，只在雄性动物中表现，雌性动物则不出现损害。◆通常情况下，实验若对动物性别无特殊要求，则宜选用雌雄各半。4生理及健康状况◆动物在生理特殊状态下，如雌性动物性周期的不同阶段、妊娠及哺乳期，机体对实验的反应性发生较大改变，易导致其体重和某些理化指标也发生改变，从而影响实验结果。2023/2/222第二十二页，共四十三页，2022年，8月28日（五）经济性原则▲经济性原则是指尽量选用容易获得、价格便宜和饲养经济的动物。◆在不影响整个实验质量的前提下，尽量做到方法简便和降低成本。◆许多啮齿类实验动物，如小鼠、大鼠、地鼠、豚鼠等，繁殖周期短，具多胎性，饲养容易，遗传和微生物控制方便。而且这些动物的年龄、性别、体重可任意选择，量大价廉，来源充足。可以达到普及使用。▲综上所述，在进行课题实验设计时，如何选择最合适的实验动物必须掌握好2023/2/223第二十三页，共四十三页，2022年，8月28日以上这些基本原则。◆首先，必须了解实验动物生物学特性方面的基本知识，为正确选择合适的实验动物打下基础。◆其次，还应充分查阅相关文献，利用前人的实践经验积累，选择科研、检验和生产传统上应用的实验动物。◆同时，加强与实验动物科学工作者的交流，及时有效地利用实验动物学的最新成果。▲因此，可用较少的人力、动物和时间，以最小的代价最大限度地获得科学性强的实验结果。2023/2/224第二十四页，共四十三页，2022年，8月28日二常见动物实验中实验动物的选择(一)药理学研究中的选择1临床前药物代谢动力学研究▲必须选用成年健康的动物，常用的有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬等。▲首选动物及其性别应尽量与药效学或毒理学研究所用动物一致。▲作药物动力学参数测定时，最好使用犬、猴等大动物。2023/2/225第二十五页，共四十三页，2022年，8月28日▲作药物分布试验时，选用大鼠或小鼠较为方便。▲作药物排泄试验时，首选大鼠。2一般药理研究▲常选用的动物包括小鼠、大鼠、猫、犬等，性别不限。▲观察循环和呼吸系统时一般不宜用小鼠和兔。2023/2/226第二十六页，共四十三页，2022年，8月28日3作用于神经系统的药物研究▲促智药研究一般使用健康成年的小鼠和大鼠。▲镇静催眠药研究一般选用健康成年小鼠。▲抗痛药研究一般选用健康成年小鼠或大鼠。▲镇痛药研究常用成年小鼠、大鼠、兔。▲中枢性肌松药研究一般选用小鼠和猫。2023/2/227第二十七页，共四十三页，2022年，8月28日▲解热药研究首选家兔。▲对神经节传导阻滞影响的药物研究时，首选动物是猫。▲研究药物对神经肌肉接点的影响时，常用动物是猫、兔、鸡、小鼠和青蛙。▲对影响副交感神经效应器接点的药物进行研究时，首选动物是大鼠。2023/2/228第二十八页，共四十三页，2022年，8月28日4作用于心血管系统的药物研究▲抗心肌缺血药物研究可选用犬、猫、家兔、大鼠和小鼠。▲抗心律失常药物研究可用豚鼠。▲降压药物研究一般选用犬、猫或大鼠。▲治疗心功能不全药物研究常用犬、猫、豚鼠。▲调血脂药物研究一般选用大鼠、家兔。2023/2/229第二十九页，共四十三页，2022年，8月28日▲抗动脉粥样硬化药物研究一般可选用家兔、鹌鹑。▲抗血小板聚集药物研究一般选用家兔和大鼠。▲抗凝血药物研究常用大鼠和家兔。▲在研究药物对心脏的作用时，可选择青蛙和蟾蜍。2023/2/230第三十页，共四十三页，2022年，8月28日5作用于呼吸系统的药物研究▲镇咳药筛选的首选动物是豚鼠。▲犬适用于观察药物的镇咳作用持续时间。▲支气管扩张药物研究最常用的动物是豚鼠和大鼠。▲祛痰药研究一般选用雄性小鼠、兔或猫。6作用于消化系统的药物研究▲胃肠解痉药物研究可用大鼠、豚鼠、兔、犬等。▲催吐或止吐药研究选犬、猫、鸽等。2023/2/231第三十一页，共四十三页，2022年，8月28日7作用于泌尿系统的药物研究▲利尿药物或抗利尿药物的研究一般以雄性大鼠或犬为佳。8作用于内分泌系统的药物研究▲肾上腺皮质激素类药物研究可选用大鼠、小鼠。▲H1受体激动药物或阻断药物研究首选动物是豚鼠。2023/2/232第三十二页，共四十三页，2022年，8月28日9计划生育药物研究▲终止中期妊娠药物或子宫收缩药物研究常选用雌性大鼠、豚鼠、家兔、猫。▲女用避孕药研究常选用雌性近交系大鼠、地鼠、家兔及猕猴。▲男用避孕药研究常选用雄性近交系大鼠或猕猴。10精神药物研究▲抗焦虑药研究选用成年健康小鼠、大鼠、兔等。▲抗抑郁药研究可选用小鼠、大鼠。2023/2/233第三十三页，共四十三页，2022年，8月28日（二）毒理学研究中的选择药物毒性试验研究中，选择何种实验动物，取决于该动物对药物的反应，以及药物在该种动物体内的吸收、分布、代谢和排泄与人类的异同程度。不同种属动物对药物的毒性反应有质与量的区别。动物的进化程度愈高，对药物的敏感性愈好。2023/2/234第三十四页，共四十三页，2022年，8月28日在实验动物种类方面，毒理学研究要求至少使用两种动物进行试验，而且它们的种属差异越大越好。在实验动物年龄方面，毒理学研究要求选用未成年的较为合适。在实验动物性别方面，毒理学研究要求选择雌雄各半为宜。在实验动物数量方面，毒理学研究要求不宜太少。2023/2/235第三十五页，共四十三页，2022年，8月28日第二节动物实验的准备▲动物实验的准备：理论准备、条件准备和预备实验。▲理论准备：指了解动物实验的基础理论知识、选题立项和设定假设、研究计划和方案的制订、实验方法的选择、技术参考文献的查阅等等。▲条件准备：指仪器设备的备置与校准、药品的配制、器械的准备、实验动物的购入、实验场所的消毒与器具的配套等等。▲预备实验：指正式实验的“预演”。2023/2/236第三十六页，共四十三页，2022年，8月28日一动物实验前的理论准备（一）了解有关实验动物方面的基础知识1首先要了解实验动物科学方面的基础理论，特别是熟悉实验动物的生物学特性。2其次要掌握有关动物实验方法学方面的基础知识和基本技能。（二）正确选题立项和设定假设1选题应遵循的原则（1）科学性（2）目的性（3）创造性（4）可行性2假说是预先假定的答案或解释，亦即是实验的预期结果。2023/2/237第三十七页，共四十三页，2022年，8月28日（三）实验研究计划和方案的制订◆实验研究计划和方案的制订是指对动物实验研究中涉及的各项基本问题的合理安排。（四）实验方法的选定◆无论选择何种实验方法，均应保证以下几点（1）可靠性（2）优越性（3）创造性2023/2/238第三十八页，共四十三页，2022年，8月28日二动物实验前的条件准备▲动物实验前的条件准备主要是指准备好实验仪器、药品、试剂和实验动物等。◆动物实验室的准备应根据实验目的、实验规模（实验动物数目）、动物实验周期等来确定。◆笼盒及盖至少准备2套，以便换洗；饮水瓶至少准备2套以上，以防被动物咬破。◆在实验前应对实验室、笼盒及盖、饮水瓶进行彻底的清洗与消毒。◆还应准备好笼卡、记录本、垫料、饲料、温度计、湿度计等必需物品。2023/2/239第三十九页，共四十三页，2022年，8月28日◆购入或领取实验动物时，应注意的问题：1购入或领取实