实验动物学-5人类疾病动物模型12月

人类疾病动物模型朱亮动物实验研究中心86613643人类疾病动物模型（animalmodelofhumandisease）是医学科学研究中建立起来的模拟人类表现的动物，是研究人类疾病的常用手段和最为有效的实验材料。模型的种类包括整体动物、离体器官和组织、细胞株以致数学模型等，而整体动物模型是常用的人类疾病模型之一。实验动物学LaboratoryAnimalScience建立疾病动物模型的意义为解决“医学伦理学”限制提供科学研究办法为人类疾病研究提供丰富的实验材料实验条件可控，可分解研究因素有助于全面了解疾病的本质实验动物学LaboratoryAnimalScience（1）确定性。能通过各种观察指标得到明确诊断；（2）完整性。能显示某种疾病从发病到转归的整个变化过程；（3）可重复性。相近条件下，能够复制和再现；最好能在两种以上不同种属动物上得到证实。（4）规范性。在研制与复制过程中有基本同一的操作规程、技术参数与观察指标等；（5）实用性。可应用于药物药效学和毒理学检测，对药物疗效和安全性评价有实用价值；或可应用于医学实验研究，对临床诊治工作有理论指导意义等；（6）易行性。能充分保障所需动物和试剂的来源，并做到制作方法简便，仪器设备普及，造模价格适中。在同等条件下优先使用标准化实验动物。疾病动物模型的制作原则（一）按制作方法分类1、诱发性疾病动物模型2、突变系疾病动物模型3、转基因疾病动物模型诱发性动物模型

诱发性动物模型是指研究者通过使用物理、化学和生物等因素作用，人为地诱发动物产生类似人类疾病模型。诱发性疾病动物模型具有能在短时间内复制出大量疾病模型，并能严格控制各种条件使复制出的疾病模型适合研究目的需要等特点，因而为近代医学研究所常用，特别是药物筛选研究工作所首选。但诱发模型和自然产生的疾病模型在某些方面毕竟存在一定差异。因此在设计诱发性动物模型要尽量克服其不足，发挥其特点。突变系疾病动物模型因动物自然发生基因突变或人工用物理、化学方法致基因突变，导致动物出现异常疾病表现，通过定向培育保留下来的疾病模型。突变系的遗传疾病很多，可分为代谢性疾病、分子疾病和特种蛋白质合成异常性疾病。近交系的肿瘤模型随实验动物种属、品系的不同，其肿瘤的发生类型和发病率有很大差异。人为地运用各种生物技术手段有目的地干预动物的遗传组成，导致动物新的性状的出现，并使其能有效地遗传下去，形成新的可供生命科学研究和其他目的所用的动物模型，这类动物也被称为遗传工程动物模型。例如：对艾滋病（AIDS），大鼠和小鼠对人体免疫缺损病毒（HIV）具有天生的抵抗能力——这一情况也导致研究人员寻找一种AIDS的大鼠和小鼠模型的夙愿一直无法实现。然而科学家经过基因改造，即通过向小鼠体内移植两种人类易感的关键分子，使其表面受体为CD4和CCR5，进而提高了动物的易感性，这就为AIDS药物的研制提供了新的帮助。转基因疾病动物模型诱发性疾病动物模型突变系疾病动物模型转基因疾病动物模型制作原理物理、化学、生物因素诱导自发产生或用人工致突变技术转基因技术制作目的性明确不明确明确制作难度容易自发突变不易发现，人工致突变检测建系工作量大难？，需有相应设施设备和熟练技术人员大量使用随时可能视种群大小视种群大小稳定遗传不可可可建系保种无需需要需要疾病范围广泛比较局限（遗传病、肿瘤、免疫缺陷、代谢病等）比较广泛（遗传病，肿瘤，免疫缺陷病，代谢病，心血管病，病毒性病等）模型来源自己制作向实验动物公司定购向实验动物公司定购不同人类疾病动物模型的比较各系统人类疾病动物模型是指与人类各系统疾病相对应的动物模型，如心血管、呼吸、消化、造血、泌尿、生殖、内分泌、神经、运动等系统疾病模型。此种分类避开了动物的种类和模型的制作方式，把不同动物模型按系统分类，便于使用者进行评价和检索。（二）按系统范围分类（三）按疾病基本病理过程分类

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，动物所出现共性的功能、代谢和形态结构某些改变的动物模型。这种动物模型的致病因素较多，可包括化学、物理和生物因素，但在动物身上反映出的症状往往带有共性，不是某种疾病所特有的，诸如发热、缺氧、水肿、炎症、休克、电解质紊乱、酸碱平衡障碍、呕吐、腹泻等疾病的基本病理变化，分析应用起来带有一定的局限性，在评价某个动物模型(尤其是诱发性动物模型)的价值时有—定的困难，有时甚至可能是诱发性动物模型制作过程中的副作用。但疾病基本病理过程动物模型在研究某个疾病的发病机理和药物筛选、疾病治疗方面有一定的应用价值。一、心血管系统疾病动物模型

1.心肌缺血动物模型：冠脉结扎法、药物诱导法

大小鼠麻醉（麻醉学）后固定，连接心电记录装置（生理学），气管插管（外科学），开胸暴露心脏及大血管根部，切开心包，挤出心脏，在左冠脉前降支起始部缝针（解剖学），回纳心脏入胸廓，收线打结，止血后逐层关胸。分别于开胸后、缝针后、结扎后和关胸后四个点记录Ⅱ导联心电图变化。术后2～6周，进行心电图、心功能以及组织病理学检查（病理、医学检验学）。药理学、分子生物学等实验动物学LaboratoryAnimalScience模型特征：ST段抬高；心功能（心脏血流动力学）显著下降；梗死灶，心肌大量坏死，坏死心肌结构紊乱。心血管系统疾病动物模型银夹规格：0.12mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.55mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm实验性肾动脉狭窄性高血压模型：二肾一夹型或二肾二夹造成双侧肾脏持续缺血，故其血压升高主要是双侧肾脏持续缺血激活肾素-血管紧张素系统，血管紧张素水平升高不仅直接收缩血管，而且增加交感神经递质的释放及醛固酮和内皮素等活性物质的释放，最终导致高血压形成。随着高血压的持续发展，高血压大鼠出现了与人类高血压患者相似的并发症—大脑和心肌的损害（如：梗塞、出血）以及肾硬化。

2.高血压动物模型：肾血管性高血压模型、自发性高血压大鼠自发性高血压大鼠（SHR、SHR-sp脑卒中型）SHR从许多方面来讲，如发病机制、高血压心血管并发症、外周血管阻力变化、对盐的敏感性等都与人类高血压患者相似，是目前国际公认最接近于人类原发性高血压的动物模型。故其广泛应用于医学基础试验研究中,如SHR高血压形成的电生理研究，在肾素-血管紧张素系统的研究等。且该模型特别适用于人类高血压的研究及高血压药物筛选。3.动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）心血管系统疾病动物模型3.动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）实验动物学LaboratoryAnimalScience心血管系统疾病动物模型3.动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）实验动物学LaboratoryAnimalScience高脂饲养法建立AS模型化学损伤法建立AS模型ApoE基因敲除小鼠ApoAI转基因小鼠AopB100转基因小鼠AopCIII转基因小鼠Apo(a)转基因小鼠SR-AI转基因小鼠LDLR基因敲除小鼠二、呼吸系统疾病吸烟是引起COPD的最主要因素,香烟中有害成分可直接削弱呼吸道的净化能力和防御功能,为呼吸道感染创造条件。熏香烟加气管内注入内毒素的方法制作COPD大鼠模型。

1.慢性阻塞性肺疾病(COPD)模型

二、呼吸系统疾病

致敏原有卵蛋白（OVA）、尘螨、豚草花粉等；制备方法通常采用腹腔注射致敏，雾化吸入激发，有时根据实验需要加用免疫佐剂。

豚鼠、BN大鼠、Balb/c小鼠、C57BL/6小鼠BN大鼠是免疫球蛋白(尤其是IgE)高应答品系2.哮喘模型（速发型超敏反应）

OVA哮喘模型三、神经系统疾病全脑缺血模型：

①二血管阻断缺血模型，阻断双侧颈总动脉(CCA)加动脉放血造成低血压而形成前脑缺血。仅形成不完全性脑缺血。②

四动脉阻断全脑缺血模型，即双侧CCA和双侧椎动脉阻断。操作复杂。③三动脉阻断全脑缺血模型，分离双侧CCA，用5-0丝线结扎延髓腹侧面上的基底动脉，通过双侧CCA的关闭和开放实现全脑缺血再灌流。被认为是至今为止最理想的全脑缺血再灌流的动物模型。局灶性脑缺血模型：栓塞法、栓线法、光化学法、开颅法。其它脑缺血模型：沙土鼠脑缺血模型、自发性高血压大鼠卒中模型、肾血管性高血压脑卒中模型

1.脑缺血动物模型

三、神经系统疾病麻醉、线栓制作和粗细、血管分离、线栓进入手法等

1.脑缺血动物模型-线栓法制备大鼠大脑中动脉缺血（再灌注）模型TTC染色水迷宫记忆能力测定

三、神经系统疾病

AD是老年痴呆症的主要类型，是一种以进行性痴呆为临床特征，以大脑皮质和海马区出现老年斑及神经原纤维缠结为病理特征的神经变性疾病。常用的模型制备方法主要有：胆碱能损伤法，快速老化法，β-淀粉样蛋白注射法。2.阿尔茨海默氏病动物模型Aβ的孵育

未经处理的Aβl-42为粉末状态，先将500μgAβl-42，溶于70μl1.0%NH4OH中，离心机上混匀，再加入430μl无菌生理盐水，充分混匀后37℃恒温孵育箱中孵育1周，使其达到凝聚状态。大鼠麻醉后，固定于立体定位仪上，暴露前囟，前囟后3.3mm，中线左侧旁开2.0mm为左侧海马CA1区所在体表投影位置，用牙科钻钻开骨窗，微量注射器自脑表面垂直进针2.8mm，缓慢注入1μg/μl的Aβl-42溶液10μl，5分钟注射完毕，留针5分钟以保证溶液充分弥散，后缓慢撤针，缝合皮肤切口，青霉素局部喷洒消毒，所有操作均在无菌条件下进行。β-淀粉样蛋白注射法水迷宫测定大小鼠空间记忆能力水迷宫视频

快速衰老小鼠（SAM品系小鼠）是一种常用于老化相关实验的动物模型。该系小鼠在生命早期就出现了本该在老年期才出现的身体各部位功能衰老现象。最初由日本京都大学在对AKR/J系小鼠进行常规近交系培育时意外发现的。经过几代筛选繁育，分离出10多种呈现不同程度快速衰老的近交系小鼠

。分类：主体上分为两大类：呈现快速衰老易感的SAMP系以及呈现衰老抵抗型的SAMR系。目前常用的为SAM-P8、SAM-P10、SAM-R1等品系，用于研究衰老和老年性疾病的药物干预实验，其中SAM-R1常作为阴性对照组分组。SAM品系小鼠

三、神经系统疾病

抑郁症是一类以情绪低落为主要特征的情感性精神疾患，呈慢性、反复性发作。

比较经典的模型制备方法有：应激法，药物法，嗅球切除法。

3.抑郁症动物模型悬尾实验通过测量实验过程中老鼠表现出的挣扎和悬挂（静止状态）行为的时长，评估动物抑郁样的行为状态。三、消化系统疾病

1.慢性萎缩性胃炎动物模型胃粘膜退行性变，其主要病理特征是粘膜固有腺呈局限性或广泛性萎缩，重度者伴肠上皮化生或和不典型增生,与胃癌的发生密切相关。CAG病因与原发疾病、微生物感染、自身免疫、遗传因素等有关。常见的模型制备方法有物理刺激法，化学品诱导法，幽门螺杆菌感染法，自身免疫法，胃肠吻合术法等。Hp既能逃逸人体的免疫保护机制而持续感染,又能激发人体的免疫反应而产生对靶器官的损害。BALB/c小鼠，禁食12h和禁水8h后灌注Hp（SSI）菌液（1012CFU/L），隔天1次，共3次，每次100ul。

四、消化系统疾病

2.脂肪肝动物模型3.脂肪肝动物模型大鼠、小鼠、豚鼠、兔、金黄地鼠（1）非酒精性脂肪肝高脂、四氯化碳、乙硫氨酸（2）酒精性脂肪肝乙醇比较难造模一旦成功可逆性差

正常组金黄地鼠模型组金黄地鼠油红“O”×400HE×400

四、消化系统疾病3.肝纤维化动物模型化学品诱导法，乙醇灌胃法，血清免疫法，胆总管结扎法四氯化碳（CCl4）性LF模型染毒途径主要为灌胃、腹腔注射或皮下注射。灌胃法优点在于CCl4可直接经门静脉到达肝脏，l.5h后肝内即可达最高水平，但死亡率较高则是其难以克服的弱点；而皮下注射法虽成模率有所提高，且受干扰因素影响相对较少，但成模时间较长。

正常组大鼠

模型组大鼠

五、泌尿系统疾病

1.慢性肾小球肾炎模型大鼠、兔和犬通过免疫手段兔，iv，4mg/kg带阳电荷的天然牛血清白蛋白（C-BSA）,1次/d，7次/周，连续5周，第6周开始剂量加倍。造模前及造模5～6周时测定模型动物24h尿蛋白↑，并采血作血清总蛋白（TP）

↓

、胆固醇（TC）↑

、肌酐（Cr）↑

、尿素氮（BUN）↑检测。实验结束后处死动物，取其肾脏组织作病理检查。

肾皮质区大部分肾小球体积增大，肾小球内细胞数量增多，并可见大量中性粒细胞浸润，部分肾小球内可见明显的胶原化，呈典型慢性肾小球肾炎病理变化。

五、泌尿系统疾病

2.肾功能衰竭动物模型

成年大鼠，麻醉后固定，切开皮肤，暴露左侧肾脏，切开上、下极的包膜，上下极分别切除肾脏的1/3，用明胶海绵压迫创面止血后缝合肌层和皮肤，关闭腹腔。一周后同法手术，切除整个右肾。手术前及造模1～10周期间，定期收集受试动物24h尿液，测定24h尿蛋白↑，定时抽血制备血清检测血清总蛋白（TP）↓、肌酐（Cr）↑、尿素氮（BUN）↑。实验结束后处死动物，取其肾脏组织作病理检查。

五、泌尿系统疾病

3.糖尿病肾病动物模型SD大鼠禁食不禁水16h，按50mg/kgSTZ的剂量尾静脉注射制造糖尿病模型，6-12周后形成糖尿病肾病。

五、生殖系统疾病

1.大鼠腹壁子宫内膜异位症模型成年雌性大鼠，麻醉后固定，右下腹作斜切口，挑出右侧子宫角，切取并分离子宫内膜约5mm×5mm，将其表面上皮对着腹壁与腹壁肌肉缝合，然后逐层关腹，缝合切口。术后4周，异位子宫内膜沿腹壁表面再生，隆起透亮小包，表面滋生有血管，内部充满积液；镜下见异位子宫内膜表面上皮明显增生，间质中固有腺体大多消失；异位内膜中表面上皮糖原及RNA含量降低，特异性烯醇化酶（NSE）下降。

人子宫内膜异位症裸鼠模型

五、生殖系统疾病1.良性前列腺增生模型大鼠用3%的45mg/kg戊巴比妥钠腹腔麻醉，切开双侧睾丸，从去势第8天起，大鼠皮下注射浓度为5mg/ml的丙酸睾酮0.1ml，连续30d。测定前列腺湿重及指数↑、前列腺特异性酸性磷酸酶↑、前列腺病理学检查。犬：雄性比格犬，无菌手术去势+雄激素。

自发生长有前列腺增生的老年犬或按本方法制备的年轻成年犬模型是目前最为经典的方法。前者由于动物很难获得,且个体差异比较大，目前实际应用不多。前列腺病理学检查

六、血液系统疾病1.白细胞减少症动物模型模型制备方法主要有化学诱导法，射线辐照法，免疫介导法等。环磷酰胺诱导的白细胞减少症模型：多次小剂量组小鼠腹腔注射CTX100mg/kg，每日一次，连续3d单次大剂量组小鼠单次腹腔注射CTX300mg/kg六、血液系统疾病

2.血小板减少性紫癜（ITP）动物模型血循环中存在抗血小板抗体。模型制备方法主要有化学诱导法和免疫介导法。1.豚鼠抗Balb/C小鼠血小板血清(GP-APS)的制备1.1制备Balb/C小鼠血小板抗原乳化1.2豚鼠免疫和取血清

取含FICA抗原1ml而分别于l、2、4周注射于豚鼠足掌、背部、腹部等处的皮下，每次至少四点，每次注射完后在注射点用碘伏消毒以防感染。第5周时，取豚鼠全血，离心取上清即为GP-APS。2.第1、3、5、7、9天，按照10ul/20g剂量向小鼠腹腔内注入1:1，1:5，1:10稀释的GP-APS，以维持血小板持续低水平。采用免疫法建立的小鼠血小板减少模型优于化学诱导（ADP、马利兰、环磷酰胺）法

七、内分泌疾病1.糖尿病动物模型（1型、2型NIDDM）复制糖尿病的方法有多种，如化学诱导法，胰腺切除法，高脂/高糖饲料喂饲法，自发性动物法，基因工程法。（1）手术性糖尿病动物模型1890年发现切除犬胰腺后可使动物产生糖尿病。（2）化学物质损伤性1型糖尿病动物模型四氧嘧啶：小鼠静脉注射剂量为35-50mg/kg、大鼠静脉注射剂量为50-80mg/kg。配制？链脲霉素：小鼠腹腔注射剂量为100-160mg/kg、大鼠静脉注射剂量为50mg/kg。配制？（3）自发性1型病动物模型NOD小鼠（自身免疫性糖尿病模型）非肥胖型糖尿病小鼠品系（NOD）于1980年由Makino等[2]通过近亲交配和选择繁殖从JCR-ICR小鼠获得，NOD小鼠能自然发生1型糖尿病，而非实验诱导，是目前研究1型糖尿病的主要动物模型。该品系小鼠通常于4~5周龄开始出现胰腺炎，进行性破坏胰岛β细胞，于12周龄时出现明显糖尿病症状，至30周龄时雌性小鼠累计发病率可达到80%，而雄性小鼠则不到20%。通过对该模型的研究和干预，能更好地了解1型糖尿病的病因、发病机制、病理特征以及药物预防和治疗。（4）自发性2型糖尿病动物模型db/db（Diabetes）小鼠ob/ob（Obese）小鼠KKAy小鼠Zuckerfa/fa大鼠GK大鼠（非肥胖2型糖尿病大鼠）

七、内分泌疾病1.甲状旁腺功能亢进症动物模型甲状旁腺激素（PTH）合成和分泌过多，导致体内钙磷代谢紊乱的一种内分泌疾病。目前常采用的模型制备方法为高磷饮食诱导法。家兔，以富含高磷饲料喂饲，连续5个月。甲状旁腺轻度至中度增生，细胞数目增多，体积增大。动物骨骼影像学异常改变，表现为肋骨、骶骨及髂骨骨密度降低七、内分泌疾病

1.甲状腺功能减退症动物模型由于甲状腺激素合成或分泌不足，引起机体代谢活动下降所引起的临床综合症。模型制作方法有：低碘饲料喂饲法，化学诱导法，先天模型法，甲状腺切除法，基因工程法。其中，化学诱导甲减模型应用较多。丙基硫氧嘧啶诱发甲减症模型

八、代谢系统疾病1.高尿酸血症动物模型高尿酸血症是由于尿酸产生过多和/或肾脏排泄尿酸减少所致的疾病。腺嘌呤(Adenine)致高尿酸血症模型：腺嘌呤使尿酸合成加速，增加血中尿酸含量酵母致高尿酸血症模型：大剂量酵母致嘌呤代谢紊乱，其主要表现为黄嘌呤氧化酶活性增加，尿酸生成加速尿酸致高尿酸血症模型腺嘌呤核苷→次黄嘌呤核苷→次黄嘌呤→黄嘌呤→尿酸→尿囊素,尿酸经肾小管分泌排出体外。故增加体内尿酸、尿酸前体（次黄嘌呤、黄嘌呤、腺嘌呤）的量或抑制肾小管尿酸的分泌均可导致体内血尿酸含量的增高导致高尿酸血症。

八、代谢系统疾病

2.肥胖症动物模型饮食诱导性肥胖模型：高脂诱导自发性小鼠、转基因小鼠MSG（谷氨酸依赖）大鼠肥胖模型：大鼠出生第3天开始皮下注射谷氨酸，连续注射7天，2-3月龄时可见明显肥胖，餐后血糖、血脂升高。MSG大鼠八、代谢系统疾病3.高脂血症动物模型目前高血脂症的动物模型主要有先天性、转基因和化学物质诱导的三种实验性动物模型化学试剂（蛋黄乳剂等）通过静脉或腹腔注射一次形成的模型；另一类是利用高脂饲喂或灌胃一段时间后形成的。前者是一次性诱发形成，虽然也可以归为环境因素造成的，但不符合人类高脂血症的形成特点，故一般只作为调血脂药物的筛选。高脂饲料喂养法高脂血症模型：金黄地鼠>兔>大、小鼠先天性（自发性）：Zuker大鼠、GK大鼠、ob小鼠等转基因模型：ApoE-/-小鼠、LDL-R-/-小鼠等九、自身免疫性疾病模型

自身免疫性疾病是指在长期感染、物理或化学等因素刺激下机体的免疫系统针对自身抗原发生免疫应答，形成自身抗体或自身致敏性淋巴细胞所导致的免疫性病理过程。

主要的自身免疫病有红斑狼疮、皮肌炎、硬皮病、类风湿性关节炎、干燥综合征、白塞病、混合性结缔组织病、免疫性脑脊髓炎、免疫性肝纤维化、免疫性血小板减少等。九、自身免疫性疾病

类风湿性关节炎（RA）动物模型以慢性、进行性、对称性及侵蚀性的外周关节的破坏为特征。佐剂性关节炎（adjuvantarthritis，AA）模型：大鼠，将充分乳化混匀的CFA足跖部皮下注射，一侧一次注入0.1ml。原发病变主要表现为致炎局部的炎性反应，继发病变一般于致炎后10～20天左右出现，病理改变为滑膜下组织炎症，滑膜增生，血管翳形成，软骨破坏。胶原诱导性关节炎（