第四章人类疾病动物模型概述

第四章人类疾病动物模型培训目标1、熟悉人类疾病动物模型的概念、意义、复制原则。2、掌握自发性疾病动物模型和诱发性疾病动物模型的概念、复制方法和特点。3、了解人类疾病动物模型的分类；中医证候动物模型研究内容、概况、方法；转基因动物的基本原理、基本方法，转基因动物在医学研究中的应用第一节概述一、定义人类疾病动物模型(Animalmodelsofhumandiseases）是指为阐明人类疾病的发生机理及建立预防、诊断和治疗方法而制作的具有人类疾病模拟表现的实验动物二、建立人类疾病动物模型的意义意义：1、人类的替难者，避免了在人身上进行实验所带来的风险2、可提供发病率较低的疾病材料3、在方法学上可增加实验材料的可比性，可控制各种实验条件，结果可比性强，重复性好4、简化实验操作和样品收集

5、有助于更全面地认识疾病本质

三、人类疾病动物模型的复制原则：一个好的动物模型应具有以下特点1、相似性：动物模型应与相应的人类疾病有类似之处，尽可能再现所要研究的人类疾病的病理变化。2、重复性：理想的模型应是可重复、可标准化的。标准的动物、标准的环境、标准的饲养管理、标准的实验器材、标准的实验操作。3、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。

4、适用性：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，动物背景资料要完整，生命史能满足实验需要。5、易行性和经济性：动物经济而来源充足，便于转运，易于关养。在同等条件下，优先使用标准化的实验动物。6、安全性：动物模型应不对实验人员和其它人员的生命安全产生威胁。第二节动物模型分类按产生原因分类1、诱发性动物模型（experimentalanimalmodel）2、自发性动物模型（spontaneousanimalmodel）3、抗疾病型动物模型（negativeanimalmodel）4、生物医学动物模型（Biomedicalanimalmodel）

按产生原因分类1、诱发性动物模型（experimentalanimalmodel）又称为实验性动物模型，指通过使用物理、化学、生物等致病手段，人为制造的疾病模型。优点：制作方法简便，实验条件比较简单，其他因素容易控制，短时间内可大量复制。缺点：诱发的疾病模型与自然产生的疾病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。物理因素诱发：如手术致骨折、放射线致免疫抑制化学因素诱发：如高油脂饲料致兔动脉粥样硬化、化学毒物中毒生物因素诱发：如微生物感染复合因素诱发：如豚鼠慢支用致病菌加寒冷或加SO2生物技术制作的动物模型：如嵌合体动物、转基因动物、克隆动物等2、自发性动物模型（spontaneousanimalmodel）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。以肿瘤遗传性疾病居多。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。缺点：种类有限，疾病动物饲养条件要求高，发病率低，发病时间长。自发肿瘤模型因动物种系、品种不同，其肿瘤所发生的类型和发病机制有差异。

自发性动物模型应用价值很高，特别是在遗传性疾病、免疫缺陷病、肿瘤等的研究上得到了广泛应用。近几十年来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。3、抗疾病型动物模型（negativeanimalmodel）

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的研究。4、生物医学动物模型（biomedicalanimalmodel）

是指利用健康正常的动物生物学特征来提供人类疾病相似表现的疾病模型。如沙鼠缺乏完整的脑基底Willis动脉环，动脉环后交通支，可用来结扎一侧颈动脉制备脑梗塞、脑缺血模型鹿的正常红细胞是镰刀形的，多年来一直用于镰刀形红细胞贫血研究。（三）按模型种类分：整体动物模型、离体组织器官模型、细胞株模型、数学模型（四）按中医药体系分中医证候动物模型：阴虚、阳虚、气虚、血虚、脾虚、肾虚动物模型，厥脱症动物模型第二节医学实验中常用自发性疾病动物模型1、自发性高血压动物模型2、自发性糖尿病动物模型

3、自发性肿瘤动物模型

4、免疫缺陷动物5、自发性小鼠系统性红斑狼疮模型一、自发性高血压动物模型

有8个品系的遗传性高血压大鼠:遗传性高血压品系（GH）自发性高血压品系（SHR）中风型高血压品系（SHR/SP）盐敏感品系（DS）米兰种高血压品系（MHS）Munster品系（SHM）Sabra高血压品系（SBH）Lyon高血压品系（LH）

此类动物模型与人类高血压的相似之处：①由遗传因素产生；②高血压早期无明显器官病变；③血压随鼠龄增长而增加；④血管总外周阻力明显升高；⑤随着疾病发展可出现心、脑、肾等并发症，使用降压药等治疗措施可以预防和减轻疾病进展和并发症的发生；⑥应激和高盐饮食等因素可加速高血压的发展并加重并发症。主要差异在于：1、它是通过选择性繁殖得到的，与人类发病有一定区别；2、甲状腺和免疫功能存在异常。3、目前国内品系不全，使用多SHR、DS和MHS已有多家单位进行饲养繁殖。糖尿病

专家估计，中国大陆的糖尿病患者已有二千五百万名。若加上潜在人群，受糖尿病威胁的总数达到四千万人，并且每年以百分之一的速度增长。每年消耗的社会资源约五百亿元人民币。糖尿病是一种常见的慢性疾病，由于遗传因素和多种环境因素联合作用使胰岛素分泌绝对或相对分泌不足，引起糖类，蛋白质，脂肪的代谢紊乱，临床表现为高血糖的一组全身性代谢紊乱的疾病。1型糖尿病与2型糖尿病的区别

项目

1型糖尿病

2型糖尿病胰岛素依赖Yes

No

发病年龄

<30岁

中老年

起病

急

缓慢

症状

中、重

轻、中

体重

减轻，消瘦

不减，肥胖多见

酮症酸中毒

易发生

不易发生

胰岛素释放曲线

低平

大致正常，高峰后移，高胰岛素血症二、自发性糖尿病动物模型

自发性糖尿病模型NOD小鼠:1型BB大鼠：1型ob/ob小鼠：2型KK糖尿病小鼠：2型db小鼠：2型GK大鼠：

2型1、BB大鼠：是I型糖尿病的良好模型。其发病与自身免疫性毁坏胰岛β细胞引发胰腺炎和胰岛素缺乏有关。大鼠通常在60～120日龄时发病，数天后就出现严重的高血糖、低胰岛素和酮血症。给予免疫抑制剂、切除新生鼠胸腺等方法可预防糖尿病的发生，说明自身免疫参与发病过程。

2、NOD小鼠：小鼠是I型糖尿病的良好模型。发病初期就表现出高血糖、尿糖，多饮、多尿，消瘦，胰岛素低下等症状。如果没有外源胰岛素治疗，1～2个月死亡，通常死于酮血症。免疫系统在糖尿病的发生和发展中起重要作用，β细胞损伤继发于自身免疫过程，引起低胰岛素血症。雌性NOD小鼠的发病率显著高于雄性，且发病早。1、KK小鼠：是糖尿病典型的多基因疾病动物模型。表现Ⅱ型糖尿病特征。具有高血糖症、高胰岛素血症、胰岛素抵抗等症状。如果将黄色肥胖基因导入KK小鼠，其肥胖和糖尿病症状更为明显。2、db小鼠：是近交系C57BL/KS小鼠单隐性基因突变后培育出来。具有肥胖、胰岛素抵抗、高血糖、高胰岛素血症、高甘油三酯血症等特征，其表现类似于人类的Ⅱ型糖尿病。3、ob/ob小鼠：为Ⅱ型糖尿病模型。纯合子动物表现肥胖、高血糖和高胰岛素血症。该小鼠因Leptin(ob基因产物)缺乏而引起肝脂肪生成和肝糖原异生，高血糖又刺激胰岛素分泌，引起胰岛素抵抗的恶性循环。4、GK大鼠：该鼠由Goto等1975年通过对Wistar进行口服葡萄糖耐量试验并筛选高血糖的个体进行培育而来。表现为胰岛素分泌不全、胰岛素抵抗、胰岛纤维化、非肥胖等典型Ⅱ型糖尿病特征。大鼠在长期糖尿病后会出现各种并发症，如肾病和神经系统疾病三、自发性肿瘤动物模型1、自发性乳腺肿瘤：在各品系小鼠中，C3H系雌性小鼠乳腺肿瘤发生率最高，达99％～100％；A系经产雌鼠乳腺肿瘤发生率约为60％～80％参照Dunn分类，小鼠乳腺肿瘤分为A、B、C三型：A型为典型乳腺腺瘤。B型包括乳头状囊腺瘤、单纯瘤及导管内瘤等。C型又称纤维瘤和腺纤维瘤。2、自发性肺肿瘤：小鼠自发性肺肿瘤主要见于18月龄以上的A系、SWR系小鼠其肺自发瘤发生率分别达90％和80％。经产PRA小鼠发生率也很高（77％）。病理学类型主要是腺瘤，有良性和恶性之分。3、自发性肝肿瘤：自发性肝肿瘤多见于小鼠小鼠自发性肝肿瘤常见于肝细胞，胆管细胞肿瘤罕见。14月龄以上雄性C3Hf系、C3H系及C3H/He小鼠发生率分别为72%、85%和80%左右，CBA/J雄鼠发病率为65%，而C57BL/6J、A/J等品系则为肝脏肿瘤低发病系。

4、小鼠白血病：C58、AKR、Afb等品系小鼠的白血病多发，8～9月龄的AKR小鼠白血病发生率高达80％～90％。形成的白血病以淋巴细胞性白血病为主。5、自发性卵巢肿瘤：BALB/c、C3H系小鼠均为卵巢瘤高发品系，其中BALB/c生产雌鼠发病率为75.8%；C3H系中C3HeB/Fe19月龄生产雌鼠发病率为64%，育成雌鼠为22%；C3HeB/De亚系24月龄未生育雌鼠发病率为47%，21月龄生育雌鼠为37%，多产者为29%。（2）其它动物自发瘤1、大鼠内分泌肿瘤和恶性淋巴瘤，跟品系和年龄有关。2、金黄仓鼠是实验性肿瘤研究中常用的一种动物，自发瘤发生率的（0.5％～17％），主要发生于神经系统和膀胱以外的组织和器官。3、兔类自发瘤发生率很低，仅为0.8％～2.6％，以乳头状瘤和子宫腺瘤最为常见。4、两栖类自发瘤：以蛙的实验性肿瘤最常用。如豹蛙肾肿瘤（发生率约2.7％）5、鸟类的自发性肿瘤也比较常见，特别是鸡肿瘤最常见，发身率约10％～20％，且多属恶性，以肌原性肉瘤和白血病为多。如发生上皮源性肿瘤，则几乎均为鳞状上皮瘤。四、免疫缺陷动物

1、T淋巴细胞缺陷动物模型：该模型胸腺缺陷、细胞免疫功能丧失。表现为无毛、裸体，用“nu”表示裸基因符号。代表动物主要有裸小鼠、裸大鼠。2、B淋巴细胞缺陷动物模型：该模型代表动物为XID小鼠，特点是B淋巴细胞功能减退，为X-链隐性突变系，基因符号为“Xid”。纯合型雌鼠（Xid/Xid）和杂合型雄鼠（Xid/Y）对Ⅱ型抗原（非胸腺依赖性抗原）如葡聚糖、肺炎球菌脂多糖以及双链DNA等没有反应。3、NK细胞缺陷动物模型：Beige（bg）小鼠为NK细胞活性缺陷的突变系小鼠，bg是隐性突变基因，位于13号染色体上。其内源性NK细胞功能缺乏，是由于细胞溶解作用的识别过程受损伤所致。

4、严重联合免疫缺陷小鼠

（1）SCID小鼠：SCID小鼠的所有T和B淋巴细胞功能测试均为阴性，对外源性抗原无细胞免疫及抗体反应，体内缺乏携带前B细胞、B细胞和T细胞表面标志的细胞。但是，其非淋巴性造血细胞分化不受突变基因的影响，巨噬细胞、粒细胞、巨核细胞、红细胞等呈正常状态。自然杀伤（NK）细胞及淋巴因子激活（LAK）细胞也呈正常状态。值得注意的是少数SCID小鼠可出现极小程度的免疫功能恢复，此即为SCID小鼠的渗漏现象。（2）Motheaten小鼠：Motheaten小鼠突变基因（me）位于第6对染色体上，出生后2h内即可出现皮肤脓肿，有严重联合免疫缺陷，表现为对胸腺依赖和不依赖抗原均无反应。对T、B细胞分裂素的增殖反应严重受损，细胞毒和NK细胞活性减低。5．T、B、NK细胞功能三联免疫缺陷小鼠：国外将分布于3种小鼠的3个隐性突变基因即NK细胞缺陷的beige基因、T细胞缺陷的nu基因以及B细胞缺陷的xid基因经过杂交、筛选并导入，育成了T、B、NK细胞三联免疫缺陷的beige-nude-xid小鼠（BNX小鼠）。五、自发性小鼠系统性红斑狼疮（SLE）模型现国内常用的自发性小鼠系统性红斑狼疮（SLE）有NZB/W（杂交1代）小鼠、BXSB小鼠及MRL/lpr小鼠三个品系。1、NZB/W小鼠是由黑色的NZB小鼠与白色NZW小鼠杂交产生的杂交1代鼠，NZB/W小鼠雌性发生SLE样表现较早，半数病死率月龄为8个月，雄性发病晚，为15个月。2、BXSB小鼠是由米黄色雄性SB/Le小鼠与黑色雌性C57BL/6J小鼠杂交而来，因为Y染色体上有加重自身免疫的基因位点，故雄鼠发病早且重，其半数病死率为5.5个