实验动物的选择和利用

实验动物的选择和利用广东药学院实验动物中心主要内容第一节实验动物选择基本原则第二节论文中动物实验的描述第三节医药研究中实验动物的选择和应用第四节其它研究中的动物选择第一节实验动物选择基本原则一、根据课题研究的目的、内容、水平，选用相匹配的标准化动物。一切动物实验都是为科学研究服务的，选择实验动物，首要的就是要根据研究的内容来选择实验动物。蛙的大脑不发达，不可作为高级神经活动的实验，但蛙的脊髓具有最简单的反射中枢，做神经反射弧实验，简单、直观、明确、容易分析。二、必要的预试验有助于选择与本课题相适应的实验动物。动物预试验的作用在于：1.初步观察动物是否适宜于本项目的研究2.熟悉动物的生物学特性及饲养管理3.检查与动物实验配套的实验条件、方法是否初步到位三、充分利用与人具有某种相似性的实验动物绝大多数生物学与医学研究的最终目的是要为人类服务的。因此在实际可能的情况下，尽量选择那些生物学特征及解剖生理特点等与人类类似的实验动物。一般来说，实验动物愈高等，进化程度愈高、其机能、代谢、结构愈复杂，反应就愈接近人类，猴、拂拂、猩猩、长臂猿等灵长目动物是最近似于人类的理想动物。但实验动物中，并非仅灵长类动物在生物学特性、解剖生理特点等方面与人具有相似性。猴、狗、大鼠与人在药物代谢方面的相似性1、结构功能的相似性动物与人相似性很相似相似有些相似总体猴1215431狗6121432大鼠11317312、时象或年龄状态的相似性3.群体分布的相似性在以群体为对象的研究课题,有时要考虑到选择与人群基因型及表现型分布类型相似的动物类别。主要是一些封闭群动物，如:KM小鼠,Wistar大鼠,毕格犬等。人类封闭群动物群体分布相似4.生态或健康状况的相似性在正常生命过程的研究中，找到与人类生态情况相似的替代模型非常重要。现有的不同微生物学质量级别的普通动物、清洁动物、SPF动物、无菌及悉生动物分别代表着不同的微生态模式并具有不同特点,适用于不同研究目的。5.疾病特点的相似性

实验动物有许多自发或诱发性疾病能局部或全部地反映与人类类似的疾病过程及特点，可用于研究相关的人类疾病。6、操作实感的相似性

外科手术性的操作模型中或教学示教中,常选择体型较大的动物。1、差异性原则由于物种之差异，各种动物之间存在基因型、组织型、代谢型、易感性等方面的差别，这种差异有时可作为研究课题所需的一种指标或特殊条件。四、其他实验动物选择原则

如：对毒性或抑制机制的敏感性的差异常被利用于药物尤其是抗菌、抗肿瘤药物的研究，这类差异越大则药物特异性越强。利用这一特点，人们可能找对人类毒性小而对病原微生物或肿瘤细胞杀伤力强的药物。又如，免疫缺陷模型在组织排斥反应上的差异，使得同种异体移植或异种异体移植得以实现。2、易化原则进化程度高或结构机能复杂的动物有时会给实验条件的控制和实验结果的获得带来难以预料的困难。应依据易化原则选择那些结构功能简单而又反映研究指标特质的动物。例如：在遗传研究中，用寿命短、繁殖快的果蝇取得了丰硕的成果，而同样方法若改用灵长目动物其难度是很难设想的。有时为了删除系统作用背景对某器官或某功能进行研究，可用离体方法进行。3、相容或匹配原则

所谓“相容”或“匹配”是指所用动物的标准化品质应与实验设计、技术条件、实验方法等条件相适应。在设计实验时不但要了解实验仪器精度和灵敏性能．了解试剂的品质、性能以及试剂和仪器之间的匹配性能，也要了解动物或动物模型对实验手段的反应能力。避免应用高精仪器、试剂和低品位动物或低反应性能匹配，或用低性能测试手段与高反应性动物相匹配的不相协调的配合。4、易获性原则

易获性是理想的实验动物条件之一。虽然猫、狗、猪及灵长动物居于较高进化水平，各有其研究价值，尤其是灵长类动物在许多方面有不可替代的优越性。然而这些大动物则往往由于其较长生殖周期，低繁殖率或产仔率等弱点而影响其易获性，因而亦影响其被选用，故通常不作首选。从Little1901年育成第一株近交小鼠至今，已有常用近交系小鼠260多系，近交大鼠100多系，30多系近交地鼠，还有近交系鼠和近交免。此外，还有许多啮齿目封闭群、突变系、杂交系动物可供选择。这些动物因其繁殖周期短，多胎性等特点，使其非常易获，且又是小型哺乳动物，在进化上比其他纲的脊椎动物要优越，而且有丰富而清楚的背景资料、文献索引、价低、分布又广，故为实验的良好选择。••••••5、重现性、均一性原则

重现性和均一性为实验结果质量品质所在。若实验结果不能再现或不稳定，则该结果的可靠性便成了问题。理论上说一定的基因型产生一定的表现型和演出型。因此，选择基因型一致或相似是保障重现性和稳定性的重要措施。一般情况下近交系动物的生物反应稳定性、实验重复性都较封闭群好。F1代杂交群在一定程度上兼有近交系和远交群的特点。封闭群动物虽然能较好地代表自然群体，但群与群之间有时存在有差异。因而在重现性上都有一定问题。周围环境与发育环境是影响实验动物表现型、演出型的重要因素。营养因素对胚胎影响、不同微生态环境、动物的疾病状况等等，都会影响实验反应稳定性，故也是选择实验动物的重要指标。genotype基因型

phenotype表现型

dramatype演出型发育环境developmental周围环境proximate五、动物实验结果的外推大多数生物学与医学研究的最终目的是要为人类服务的。因此动物模型和动物实验结果都要外推到人身上去，这就是动物实验结果的外推（extrapolation）。因为动物与人不是同一种生物，加之不同的动物有不同的功能和代谢特点，所以肯定一个实验结果最好采用两种以上的动物进行观察比较。所选的实验动物中一种为啮齿类动物，另一种为非啮齿类动物，如药物毒性试验。常用的实验序列是小鼠、大鼠、狗、猴或小型猪。六、不同规格实验动物的选用1、年龄实验动物的年龄不同，其生物学特性也不同。2、体重实验动物的体重与年龄有一定的相关性，在正常营养状态及饲养条件下，也可根据体重加以选择，发育正常、体重符合要求的实验动物。3、性别许多实验证明，同一品种（系）动物不同性别对许多外界刺激的反应不一致，对实验结果的影响不同。

一般来说，无特殊要求宜选用雌雄各半。

♂≠♀七、实验动物的选择和应用要注意有关国际规范和动物福利国际上普遍要求动物实验达到实验室操作规范（Goodlaboratorypracitice，GLP）和标准操作程序（Standardoperatingprocedure，SOP）。同时国际上广泛宣传3R原则。第二节论文中动物实验的描述品种、品系的名称微生物质量来源合格证号性别年龄体重数量实验和饲养环境动物实验处理方式第三节医药研究中实验动物的选择和应用第一部分：药理学研究中的选择一、药效学二、药物代谢动力学（药物正常浓度范围代谢动力学）三、一般药理学（主要药效学外的其他药理作用，又叫安全药理，现规到毒理学研究范畴）

一、主要药效学

《新药药效学研究技术指导原则》（一）总的要求：1、方法体内体外两种以上试验方法证明主要药效，其中一种必须是整体的正常动物或模型动物。实验模型必须能反映药理作用的本质。无法满足上述动物和模型要求时，应予以充分说明理由，改用其它模型。2、指标应能反映主要药效作用的药理本质客观，能定量或半定量。3、剂量应做出量效关系，尽量求出ED50，或有效剂量范围。量效关系不明确的药物应说明原因。4、给药方法应采用拟推荐临床应用的给药方法。如该法在动物上无法实施时，应予说明，改用他法。5、对照应有空白对照和巳知标准阳性药物或治疗措施对照。（二）有关说明：1、动物选择一般选择的动物应是品系清楚、成年、健康、雌雄各半、符合实验动物管理要求、且对药效学反映敏感的动物。但同时要注意对动物年龄、性别、种属的选择。2、模型的建立3、分组：单组比较设计：同一个体的前后观测指标比较，消除了个体差异。配对比较设计：将性质相同的动物为一对，配成若干对，再将一对动物随机分配在两组，取得均衡实验。减少误差和个体差异。完全随机设计拉丁方设计：适用于多因素实验。正交设计：多因素、多水平的实验。4、剂量(一)最小有效量：药物达到开始出现药效的剂量。

(二)极量：是指安全用药的极限剂量。

(三)治疗量(常用量)：治疗量是指临床常用有效剂量范围。它比最小有效量要高，又比药物极限量要低。

(四)最小中毒量：最小中毒量是指药物已超过极量，使机体开始出现中毒的剂量。

(五)中毒量：中毒量是指大于最小中毒量，使机体中毒的剂量。(六)致死量：致死量是引起机体死亡的剂量。(七)药物的安全范围：是指最小有效量与极量之间的范围。安全范围广的药物，其安全性大；安全范围窄的药物，其安全性小。以上是临床应用的各种剂量。此外，在实验研究中，还要引用统计学计算的两种剂量：半数致死量(LD50)及半数有效量(ED50)。（1）给药量的确定参考结构和作用相似的药物剂量作为应用剂量或者以小鼠中毒剂量或致死剂量的1/5或1/10作为应用剂量按等比关系设立至少3个剂量组进行动物实验考虑动物种属，年龄，给药途径调整给药剂量。（2）人与动物及各类动物间药物剂量的换算按体表面积计算A=K×(W2/3/10000)A：体表面积（m2）；W：体重(g);K：体表面积系数小鼠大鼠豚鼠家兔猫犬猴人K9.19.19.810.111.211.810.52、支气管哮喘最常用的是大鼠、豚鼠、狗。豚鼠的支气管平滑肌对致痉剂和药物反应敏感。3、祛痰药研究选用雄性小鼠、兔或猫。4、大鼠可以用做实验性肺纤维化、矽肺、肺水肿研究。5、豚鼠可用做结核杆菌、白喉杆菌研究。

（五）神经系统疾病研究：1、镇痛药一般用大鼠或小鼠，但热板法一般不用于雄性动物，因为雄性动物阴囊对热敏感。2、研究神经传导首选猫。3、沙鼠因为Willis动脉环不完整，结扎一侧总动脉，沙鼠出现脑梗塞。沙鼠还可以作为自发性癫痫模型。4、家兔颈部减压神经、、迷走神经、交感神经独立行走，可以用来研究减压神经对心脏的作用。5、DBA/2N小鼠（35日龄）听源性癫痫发生率为100%。C3H/eN小鼠对脊髓灰质炎病毒Lan-sing株敏感。C57BL/KalWN小鼠有先天性脑积水。6、研究吗啡的时候注意，吗啡对小鼠和猫表现为中枢兴奋作用，而对犬、兔、猴、大鼠、人表现为中枢抑制。7、灵长目用于行为学研究。8、树鼩的神经系统有特色，对它进行脑外科手术，无须麻醉树鼩也可以忍受切割皮肤、肌肉、硬脑膜等引起的疼痛。表现仅为流口水，而不挣扎。9、抗焦虑药研究一般选用成年健康小鼠、大鼠、兔等。长期实验应选用雄性动物为好，因为雄性动物耐受性强。抗抑郁药可选用小鼠、大鼠，其次为狗、猪。（六）内分泌系统疾病研究：有多种基因突变动物1、自发性糖尿病小鼠：糖尿病基因（diabetes),为4号染色体隐性突变基因。发现于C57BL/KsJ小鼠。纯合子糖尿病伴有肥胖症。多食、多饮、多尿，高血糖，尿糖，胰岛素分泌过多。短寿，纯合子一般不孕。自发性糖尿病小鼠2、肥胖症大鼠：肥胖基因（obese),为6号染色体隐性突变基因。纯合子单纯肥胖，或伴有轻度糖尿病，4周龄就表现肥胖，8~9月龄可达峰值70g，40周龄是正常大鼠的2倍。一度有中高血糖，但随后自行消失。免疫反应水平降低3周龄就表现肥胖。3、Dwarf小鼠：矮小基因(dwarf)1929年Snell发现。纯合子脑下垂体前叶缺损，几乎不分泌生长激素，肾上腺素分泌水平很低，睾丸和卵巢发育不正常，雌雄都无繁殖能力。发育到10日龄就明显小于正常小鼠，到20日龄体重不再增加，体重仅为正常小鼠1/3。与之类似还有af(amesdwarf)基因。Dwarf小鼠4、尿崩症大鼠：尿崩症基因(diubetesinsipidus)3号染色体隐性基因。纯合子下丘脑病变使加压素和抗利尿激素分泌减少。症状为烦渴、多尿、尿渗透压低，是遗传性下丘脑尿崩症良好模型。做有关代谢试验是，宜选择雄性动物，因便于收集尿液。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是豚鼠，其次为大鼠，雌雄各半。（七）计划生育药物研究注意动物生殖生理特点：繁殖周期：狗春秋二季季节性单发情；猫春秋二季季节性多次发情；大小鼠、豚鼠、家兔常年多次发情；猕猴有月经周期。排卵方式：兔、猫、骆驼诱导排卵；其他自发排卵。发情周期：发情前期、发情期、发情后期、发情间期。终止中期妊娠药物或子宫收缩药物的研究常选用雌性大鼠、豚鼠、家免、猫。女用避孕药常选用雌性大鼠、仓鼠、家兔及猕猴，且尽可能选用近交系动物。男用避孕药常选用雄性近交系大鼠或猕猴。第二部分:药物毒理学及制剂安全性试验中实验动物的选择和应用20世纪60年代的“反应停”事件反应停（Thalidomide）是西德一家制药公司50年代末期生产的一种镇静催眠药，具有止吐作用。孕妇在怀孕一二个月时，往往会产生强烈的妊娠反应，服用这种药后，能暂时减轻妊娠反应。1959-1962年，欧洲19国和日本相继出生了12000多名手脚异常的畸形婴儿。这种婴儿手脚比正常人短，形状如海豹甚至根本没有手脚。伦兹博士对这种怪胎进行了调查，于1961年发表了“畸形的原因是催眠剂反应停”的结论，使人们大为震惊，并引起各国政府相关部门的高度重视。反应停引起的肢体畸形一、急性毒性实验指动物一次或24小时内多次给予大剂量药物后，观察：LD50、毒性靶器官、中毒表现等。一般选择小鼠、有时也选择大鼠。一类新药，还要求增加犬或猴实验。小鼠体重18-22g，同次试验体重相差不超过4g，大鼠体重120-150g，次试验体重不超过20g；狗用成年狗。雌雄各半。小动物要求4-6组，每组至少10只；狗6条。二、长期毒性实验指是反复多次给药于动物，观察药物对动物的毒性反应，一般是指连续给药14天以上，一般在3个月以内，特殊情况可在3个月以上。过去将长期毒性试验分别叫过亚急性毒性试验、亚慢性毒性试验、慢性毒性试验和终生毒性试验。要求两种动物，一种为啮齿类，首选大鼠。另一种为犬，首选Beagle犬。雌雄各半3个剂量组，大鼠每组至少10只，犬每组4只。实验时间越长，需要动物越多。三、特殊毒性实验包括：生殖毒性实验；致突变实验；致癌实验生殖毒性实验包括一般生殖毒性实验、致畸敏感期实验、围产期毒性实验。不同种属动物要求至少两种动物。啮齿类可用小鼠、大鼠、仓鼠等，非啮齿类兔、犬及灵长类。常用大鼠和兔。致突变实验一般用小鼠。现在各国致力于替代实验。致癌实验一般选择小鼠或大鼠，如A系小鼠，F344大鼠。长期致癌试验对实验动物要求很高，必须提供动物饲养场5年内该品系大、小鼠的癌症自发率数据。对环境要求也很高，动物应饲养在SPF环境中，要排除一切其它致癌因素。基因敲除小鼠，如抑癌基因P53和lats的基因敲除小鼠，对致癌物质更为敏感，作为长期致癌试验的实验动物将有更大的应用前景。新药安全性评价中常用的实验动物

实验名称 动物备注急性毒性小鼠、大鼠啮齿类常用小鼠，有时也可以用非啮齿类的犬和猴慢性毒性大鼠、犬、猴主要是大鼠和犬，其他动物根据敏感性选择安全药理小鼠、大鼠、犬局部给药毒性实验眼刺激家兔皮肤刺激家兔、大鼠过敏实验豚鼠、大、小鼠大、小鼠通常用于被动过敏实验，豚鼠用于全身主动过敏实验血管、肌肉刺激实验兔子腔道（黏膜）刺激实验兔子、大鼠、仓鼠光毒性豚鼠、小鼠毒代动力学大鼠、犬依赖性试验小鼠、大鼠、猴免疫毒性小鼠、大鼠、犬、猴免疫原性也常用家兔和豚鼠生殖毒性大、小鼠、家兔致癌试验大鼠、小鼠致突变试验小鼠四、制剂安全性试验1、过敏实验：豚鼠2、热原实验：家兔3、异常毒性实验：小鼠4、降压物质检查：猫，升压物质检查：大鼠第四节其它研究中的动物选择一、创伤学研究（一）烧伤猪、犬、家兔、大鼠、小鼠