实验动物学讲稿

医学实验动物学MedicalLaboratoryAnimalScience考试：单选题、是非题、填空题、名词解释和问答题第一章实验动物的基本概念是什么？实验动物（LaboratoryAnimals）特指的是人工饲养，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确或者来源清楚的，用于科学研究、教学、生产、检定及其它科学实验的动物。实验动物有那三大特点？（1） 人为遗传限定：人工培育、遗传背景明确、来源清楚（2） 携带的微生物和寄生虫得到控制：对动物自身的控制，对环境的控制，对饲料、水的控制（3） 应用于科学实验实验动物学的定义是什么？实验动物学（laboratoryanimalscience）是以实验动物为研究对象，专门研究实验动物的饲养繁殖及育种、实验动物的标准化、实验动物的质量监测、野生动物的实验动物化及其开发应用、以及动物实验技术的科学，目的是为生物医学研究提供品种繁多、质量合格的实验动物。简而言之，实验动物学是一门研究实验动物和动物实验的综合性基础学科,具有完整的理论体系。实验动物的标准化包括哪些内容？它有什么意义？实验动物学的核心内容之一是实验动物的标准化，它包括实验动物的遗传学控制标准、微生物学和寄生虫学控制标准、设施环境控制标准、饲料营养控制标准。实验动物标准化的意义：在于用符合标准的实验动物，在标准化饲养、实验环境条件下，所做的动物实验无论在时间的先后上，还是在世界的不同实验室里，其实验结果应该具有可重复性和可对比性。为什么说实验动物学是一门新兴的综合性基础学科？实验动物学是一门新兴的综合性基础学科（1） 新兴学科：形成时间短，发展迅速（二十世纪四十年代孕育，五十年代形成，八十年代迅速发展。）（2） 综合性学科：综合了遗传学、育种学、悉生生物学、环境工程学、微生物及寄生虫学、医学、遗传工程学、胚胎工程学等学科。（3） 基础性学科：是生命科学研究的基础。生命科学和医学的发展都离不开实验动物和实验动物学知识。什么叫比较医学？比较医学（Comparativemedicine）是对不同种动物（包括人）的基本生命现象，以及健康和疾病状态进行类比研究的科学。通过对比较医学的研究，达到探索生命科学的奥秘，控制动物和人类的疾病、延长人类寿命的目的。 分支学科有比较解剖学、比较生理学、比较病理学、比较免疫学、比较基因组学等等。生命科学研究所必需的四个基本条件是什么？（AEIR）（1） Animal 实验动物 （2）Equipment 仪器设备（3）Information信息 （4）Reagent 试剂什么是动物福利？动物福利是指动物在整个生命过程中应得到人类的保护，其基本原则是要善待动物，保证动物的健康和快乐。（动物福利包括身体和精神上的权利。）9•针对动物保护主义，科技界的对策是什么？针对动物保护主义，科技界的对策是：（1） 坚持原则、坚持科学、坚持动物实验。 （2）为动物福利立法，号召“善待动物”。（3）进行动物实验伦理审查。 （4）提倡动物实验的“3R”原则。Replacement替代Reduction减少Refinement优化国际上对动物实验伦理有哪些要求？（1） 动物居住空间应符合标准，注意日常饲养管理，不使动物陷入饥饿、缺水和患病。（2） 尽可能的采用替代法最少地使用和牺牲动物。（3） 在必须使用犬、猫和猴时，在实验前应进行训练，尽可能地减少动物的恐惧和不安。（4） 实验结束和动物不可能恢复时，应采取安乐死。（5） 要爱护动物和对由于试验死亡的动物应持有怜悯和感激之情。什么是动物实验的“3R原则”？（1）替代（Replacement）是指用其它实验方法替代用哺乳类动物进行实验研究。减少(Reduction)是指某一研究必须要使用实验动物，而又没有可靠的替代方法时，应考虑把使用动物的数量减少到实验研究目的所必需的最少数量。优化(Refinement)是指通过改进和完善实验程序、利用先进仪器设备，减轻或避免给动物造成痛苦和不安，提高动物福利的同时，获得可靠的实验结果。第二章实验动物的遗传学控制请说出实验动物种、品种、品系的概念。种(Species)：是生物分类学上的基本单位，由自然选择形成。品种(stock)：是种以下的非自然分类单位，由人工选择和定向培育出来的，具有某些生物学特性，能稳定遗传。品系(strain)：是实验动物分类学上专用名词，采用一定的交配方式繁殖且祖先明确的动物群。三大特征：独特的生物学特性，相似的外貌特性，稳定的遗传特性按遗传学控制分类，可将实验动物分为哪几类？按遗传学控制分类，可将实验动物分为：近交系、封闭群(远交系)、突变系、杂交群。什么叫近交？什么叫近交系？用近交系动物做实验的优点是什么？近交(inbreeding)即近亲交配。从一个动物群体中有意识地选用血缘关系比较接近的雌雄个体进行交配。近亲交配有三种形式：兄妹交配、母子交配和父女交配，最常用的形式是全同胞兄妹交配。近交系(inbredstrain)是指采用连续全同胞兄妹交配(brother-Sisterinbreeding)20代以上而培育成的动物。近交系动物因其基因型高度纯合，等位基因趋于完全一致，近交系数可达98.6%，血缘系数达99.6%，个体间差异极小，因而用于实验重复性好，对各种刺激反应均一，实验结果准确。请叙述亚系的概念和形成原因。亚系(Substrain):在近交系培育和维持过程中，由于残留杂合基因的分离、基因突变以及在不同地区繁育而造成同一品系内不同分支之间在遗传上有差异的动物称为亚系。亚系形成的原因:(1)近交40代之前，残留杂合基因的分离 (2)基因突变(3)不同地点繁育100代以上 (4)遗传污染后继续近交许多代请叙述支系的概念。支系(Subline)：通过各种非自然繁育技术处理的品系称之为支系。这些处理包括：人工哺乳(fosteronhandrearing)其它品系带奶(fosternursing)代奶品系命名：品系全称后加“f”再加奶妈品系名称。如DBA/1NfAKR受精卵移植等(embryotransfer)卵巢移植(ovarytransfer)受精卵或卵巢移植术后繁殖的品系命名：品系全称后加“e”，再加接受受精卵或卵巢移植术的品系名称。如AeB6冷冻保存(cryo-preservation)冷冻保存后移植的品系命名：品系全称后加"pe”，再加上接受受精卵移植的品系名称。如C57BLpeCBA/N请叙述重组近交系、重组同类系、同源突变近交系和同源导入近交系的概念。重组近交系(recombinantinbredstrain)由两个近交系杂交后，再经连续20代以上兄妹交配培育成的近交系，称为重组近交系。重组同类系(recombinantcongenicstrain,RC)_由两个近交系杂交后，子代与两个亲代近交系中的近交系进行数次回交(通常回交2次)，在不对特殊基因进行选择的前提下，再近亲交配而育成的近交系。同源突变近交系(coisogenicinbredstrain)_指两个近交系除了在一个确定位点等位基因不同外，其它遗传基因全部相同。同源导入近交系(Congenicinbredstrain)：_是指通过杂交-互交和回交的方式将个体的—基因导入到近交系中，由此形成一个新的近交系。这个新的近交系与原来的近交系只是在一个很小的染色体片段上的基因不同。在饲养繁殖中发现一只雄性无毛小鼠，已知无毛基因hr/hr是隐性基因，根据Snell发明的基因导入原理，如何将此基因导入到C57BL/6J小鼠体内？代次"01234514C57BL/6j无毛小鼠动物近交可引起哪些变化？（1）近交可以降低基因的杂合性，增加纯合性（代次"01234514C57BL/6j无毛小鼠动物近交可引起哪些变化？（1）近交可以降低基因的杂合性，增加纯合性（3）近交可将群体分离为不同基因型的近交品系2）近交可以使突变的隐性杂合基因暴露4）近交可引起近交衰退近交系动物有哪些特点？（1）基因的纯合性（近交系动物的每个个体）（3）遗传的稳定性（所有近交系）（5）遗传特征的可辨别性（不同近交系比较）（7）背景资料的可查性2）4）6）8）遗传组成的同源性（一个近交系动物的所有个体）遗传组成的独特性（不同近交系比较）表现型的一致性（同一近交系个体间）国际分布的广泛性近交系动物的局限性和缺点是什么？近交系动物的缺点（1）对某一实验刺激的反应缺乏普遍性（2）对环境适应能力差（3）生长发育慢，繁殖力差请叙述封闭群动物的概念。封闭群（closedcolony）是指以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个种群，在不从外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上的动物群体。---从群体角度远交系（Outbredstock）:同一种群内无血缘关系的个体之间随机交配所产生的后代称为远交系。一-从个体角度近交系动物和封闭群动物在种群维持和生产时的交配方式上有什么区别？由于封闭群动物采用随机非近亲交配的方式，它的遗传组成比较接近于自然状态下的动物群体结构。在引种和饲养繁殖时，应注意封闭群的“有效群体大小”。有效群体数量太小，导致该群体近交系数上升。请叙述突变系动物的概念。由自然突变，或经人工诱变，使动物正常染色体上的基因发生突变，表现出某种遗传缺陷、或某种特异遗传性状的动物被称为突变动物。将突变动物按照科学研究的要求进行定向培育，保留其突变基因独特性状，并能稳定遗传下去成为一个品系，称为“突变系”动物。如裸鼠、糖尿病大鼠等。动物基因发生突变有哪两种形式？基因突变可出现哪些表现？基因突变的原因(1)自发突变频率很低，每一核苷酸发生突变的频率是10的9-10次方(2)诱发突变物理因素：宇宙射线、X线或Y线化学因素：N-乙基-N-亚硝基脲(N-ethyl-N-nitrosourea,ENU)引起点突变；苯丁酸氮芥(chlorambucil，CHL)引起多位点缺失基因突变的表现：(1)可见突变：动物发生了可由肉眼观察到的脏器器官的变异或缺陷以及精神行为异常。如无被毛及胸腺发育不全的裸小鼠、裸大鼠等。(2)血液生化突变：动物体内表达某一功能蛋白质的基因发生突变，导致该蛋白质的功能障碍，如酪氨酸酶基因缺陷，其催化的生化反应发生障碍，导致白化病。(3)致死性突变：致死性突变有显性和隐性两种，如镰状红细胞贫血症就是隐性致死性突变。也有一些致死性突变，在某种条件下动物可以存活，缺乏这种条件动物则会致死。对动物进行诱发突变的方法有哪些，各具什么特点？请叙述杂交群动物的概念和特征。杂交群动物：由两种不同的近交系杂交所繁殖的第一代杂交动物称为杂交群(Hybrid),又称为系统杂交动物，或“F1”代。杂交群动物的双亲来自两个不相关的近交系，它具有以下几种特征：(1)各个个体的基因型相同，是其父母基因型的组合。(2)表型一致，对试验反应均一。(3)具有杂交优势，生活力和抗病力比近交系强。具备双亲的生物学特性。由于基因互作，可产生不同于双亲的新性状。第三章实验动物的微生物学和寄生虫学控制第一节实验动物按微生物学和寄生虫学控制的分类第二节悉生动物第三节实验动物传染性疾病对实验动物生产和动物实验研究的影响第四节实验动物常见的传染性疾病第五节实验动物传染病的预防和控制措施第六节实验动物的微生物学和寄生虫学质量监测第一节实验动物的微生物学和寄生虫学分类法按对微生物学和寄生虫学质量的控制，可将实验动物分为四个级别：•无菌动物(Germfreeanimal,GF)和悉生动物(Gnotobioticanimal,GN)•无特定病原体动物(Specificpathogenfreeanimal,SPF)•清洁动物(Cleananimal,CL)普通动物(Conventionalanimal,CV)无菌动物（Germfreeanimal，简称GF）定义：指用现有的检测方法，未能发现在动物体表体内携带其它种生命体（包括一切微生物和寄生虫）的实验动物来源：第一代通过无菌剖腹产术，人工哺乳获得；以后通过无菌动物雌雄交配繁殖或无菌剖腹产术，奶妈代奶扩群。饲养条件：无菌隔离器内悉生动物（Gnotobioticanimal，简称GN）定义：又称已知菌动物，指动物体内带有明确的微生物种类的动物。来源：人为将已知的微生物投给无菌动物，使其体内带有已知菌单菌动物双菌动物多菌动物悉生动物与无菌动物相比，生长发育正常，容易饲养管理饲养条件：无菌隔离器内无特定病原体动物（Specificpathogenfreeanimal，简称SPF动物）定义：指不携带特定病原体（细菌、病毒、寄生虫），但带有已知和未知的微生物群的动物。来源：将无菌动物/悉生动物转移到屏障系统中饲养繁殖饲养条件：屏障系统内大规模生产/隔离器内保种应用：SPF大小鼠为国际通行的科研用动物清洁动物（Cleananimal，简称CL动物）定义：微生物控制级别介于SPF动物和普通动物之间的动物来源：SPF动物扩群饲养条件：屏障系统大规模生产应用：各种科研、教学用大小鼠普通动物（Conventionalanimal，简称CV动物）定义：不带有严重危害动物自身健康和人兽共患病病原体的动物。来源：经微生物学检查不带有上述病原体的动物或SPF动物降级。饲养条件：普通开放环境应用：豚鼠、兔、犬、猴等大动物的实验研究。采用普通级大小鼠作实验时,实验处理可能诱发隐性感染动物发生显性感染，并出现有关组织器官的结构、生理生化与免疫学改变，可能会不同程度影响实验结果,因而目前我国实验动物国家标准中已经取消普通级大小鼠，这意味着科研教学用的大小鼠必须使用清洁级或SPF级。用普通级犬、猴等做研究时应加强检疫，做好饲养管理工作，防止传染性疾病对实验的干扰。在分析实验结果时应考虑排除这些因素对实验的影响。•无菌动物（悉生动物）因其制作和维持成本昂贵，虽然没有病原微生物的感染，但也没有存在于体表体内的正常菌群，因而是非生态的，一般仅限用于一些特定的研究。•采用无特定病原体动物和清洁动物,则可基本排除病原微生物感染对实验的干扰，适用于绝大多数动物实验研究。•豚鼠/兔一般只用普通级，但药物安评中过敏原性试验规定要用清洁级豚鼠。•犬、猴只有普通级不同微生物级别动物用于实验的比较第二节悉生动物悉生动物：广义的悉生动物包括无菌动物和已知菌动物。由来和发展•最初是研究微生物和动物（人）之间的依存关系而建立发展起来的。发展史：•1895年-1910年：解决了动物可在无菌状态下生存的问题。•1910年-1940年：因技术问题没有解决，悉生生物研究进展缓慢。•1940年-：技术问题解决，悉生动物研究进展迅速。最初报道的无菌动物•悉生动物技术应用到实验动物上，成为用来预防和消除实验动物自身疾病，提供高质量实验动物的手段•形成一门新兴学科--悉生生物学二、无菌动物的生物学特性生长、繁殖和寿命GF动物生长曲线在育成期与普通动物（CV）相似，以后则逐渐减慢，最终GF动物的成年体重小于CV动物。繁殖性能两者相似。寿命GF动物比CV动物要长得多。消化系统⑴盲肠肥大，故GF动物的粪便比CV动物要稀，排尿量则少。⑵肠壁变薄，绒毛短，肠蠕动缓慢，食物通过肠道时间延长。⑶肠道中胆汁酸含量高。初级结合的胆汁酸在低部肠道更容易吸收，随粪便的排出量大大减少。（4）因没有肠道细菌分解，粪便无臭味。血液循环系统心脏相对变小、白血球少、且数量波动范围小，这一特点与无病原体入侵有关。免疫系统由于无菌动物几乎没有受过抗原刺激，其免疫机能基本上是处于原始状态。⑴脾脏小。无二级滤泡，网状内皮细胞功能下降。⑵免疫球蛋白及其合成率明显降低，血清中IgM、IgG水平低，无IgA,应答速度慢，过敏反应、对异体移植物的排斥反应以及自身免疫现象消失或减弱。⑶当用低分子无抗原饲料喂无菌动物时，其血清中几乎不存在丙种球蛋白和特异性抗体。抗辐射能力GF动物有较强的抗辐射能力。普通动物受辐射后往往是由于细菌感染引起的并发症而造成动物死亡，GF动物就不存在这一问题，抗辐射的耐受量高。无菌动物和悉生动物的应用•正常菌群或致病菌群的动物模型•老年病研究•心血管疾病研究•辐射生物学研究•肿瘤学研究•药理与毒理研究•免疫学研究•宇航医学研究第三节实验动物传染性疾病对实验动物生产和动物实验研究的影响•引起动物死亡和质量下降（鼠痘、仙台病毒感染、兔瘟、犬出血性肠炎等）•人兽共患病（淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒感染、流行性出血热、B病毒感染等）（表3-2实验动物与人的共患性疾病）动物和人感染人兽共患病病原体后的情况干扰实验结果，影响科研的准确性和可靠性1） 隐性感染和潜伏感染2） 组织学和生理功能的改变3） 血液生化的改变4） 对免疫系统的影响5） 污染生物制品6） 对胚胎和胎儿发育的影响7） 致癌作用和促进/抑制肿瘤生长8）协同作用9）剥夺动物营养（肠道寄生虫）10） 致使动物烦躁不安，影响休息（外寄生虫）实验动物微生物学和寄生虫学检测项目国家标准（教材P40-43）第四节实验动物常见的传染性疾病小鼠传染性脱脚病（Infectiousectromelia,Mousepox）病原学：鼠痘病毒（Poxviridae,mousepoxvirus）流行病学：传染源：病鼠、无症状带毒鼠传播途径：接触传播、消化道传播易感动物：小鼠（某些品系易感，某些品系抵抗）临床症状：痘斑、脱脚、断尾诊断：流行病学，临床症状，病毒分离，实验室检查预防和控制：预防：严格执行规章制度，不从无生产许可证单位购买动物。控制：捕杀病鼠，消毒饲养室流行性出血热病毒感染（Epidemichemorrhagicfevervirusinfection）病原学：流行性出血热病毒（Bunyaviridae,Hantavirus），主要为汉城病毒型（Seoulvirus）流行病学：传染源：带毒野鼠和实验大鼠传播途径：咬伤接触传播，气溶胶吸入易感动物：大鼠、小鼠、兔等。人易感临床症状：无症状，肺部呈持续性带毒状态诊断：血清学检查，病毒分离预防和控制：预防：饲养区内外捕杀野鼠，不从无生产许可证单位购买动物。控制：捕杀血清学检查阳性大鼠，消毒、隔离仙台病毒感染(Sendaivirusinfection)病原学：仙台病毒(Paramyxoviridae,Sendaivirus)流行病学：传染源：病鼠传播途径：呼吸道易感动物：所有实验动物临床症状：肺炎诊断:流行病学，临床症状、实验室检查预防和控制：鼠肝炎(Mousehepatitis)病原学：鼠肝炎病毒(Coronaviridae,Mousehepatitisvirus)流行病学：传染源：隐性感染鼠、病鼠传播途径：消化道，接触传播易感动物：小鼠临床症状：乳鼠死亡，裸鼠“wastesyndrome”诊断:流行病学、剖解肝脏坏死，血清学检查预防和控制：细菌性疾病沙门氏菌病(Salmonella)病原学：沙门氏菌流行病学：传染源：患病动物和无症状带菌动物传播途径：消化道易感动物：啮齿类动物。人易感临床症状：突然死亡，腹泻诊断：临床症状，病原菌分离预防和控制：寄生虫病