实验动物学绪论课件

医学实验动物学

绪论

一、实验动物重要在哪？食品安全问题食品安全问题：食品毒理学-研究食品中有毒有害物质的性质、来源及对人体损害的作用机制，评价其安全性并确定这些物质的安全限量以及提出预防管理措施的一门科学。动物实验是食品毒理学的研究基础-急性毒理实验、遗传毒性实验、亚慢性毒性实验、慢性毒性实验和致畸实验。物种的选择、品系、微生物控制、个体选择（性别、年龄、生理状态和健康状态）。激素、色素、防腐剂、苏丹红、瘦肉精、漂白剂、增白剂、保鲜剂、催熟剂、甜蜜素、香精、双氧水、工业盐、明矾、滑石粉、石蜡、硼砂、尿素、氨水....甚至敌敌畏、剧毒农药1605和3911等食品安全问题“吃动物怕激素，吃植物怕毒素，喝饮料怕色素，能吃什么心中没数……”

如瘦肉精：即盐酸克伦特罗，是一种肾上腺类神经兴奋剂，能够促进蛋白质合成，加速脂肪的转化和分解，提高猪肉的瘦肉率。但它有很危险的副作用，轻则导致心律不整，严重一点就会导致心脏病。FDA规定残留允许值是猪肉中50ppb（50微克/kg），牛肉中的安全标准则为30ppb。在这个残留量的标准下，一个50kg的人每天吃1.25kg猪肉or2kg牛肉都是安全的。加拿大和WHO的猪肉标准都是40ppb,而联合国粮农组织是10ppb。日本和新西兰该国生产不许使用，但进口猪肉中则允许有小于10ppb。药品安全问题药品安全：安徽华源生物的欣弗事件2006：胸闷心悸等、休克、肝肾功能损害等。11人死亡。广州佰易药业生产的丙球2007：静注用人免疫球蛋白，部分患者丙肝抗体阴性。部分产品不能提供有效完整的生产记录和检验记录，并存在套用正常生产批号上市销售的现象。《国家药品不良反应监测年度报告(2014年)》披露，药品不良反应/事件报告132.8万余份，比2013年增长0.8%。新的和严重药品不良反应/事件报告34.1万份，占同期报告总数的25.7%。与2013年比增长了17%。药品安全问题药物实验阶段分为体外实验、动物性实验和临床实验（人体），动物性实验是药物应用于人体前的必经阶段。药物进入人体，造成的影响很可能是不可逆的，消极的影响常常带给人体痛苦甚至危害生命，所以，必须要经过长期大量的动物观察，我们没有人愿意当试验品，所以采用与人体构造、功能相近的动物是非常有道理的。其意义：药物经过体外实验，对其稳定性及化学性质形成了认识以后，进入到动物体内试验，可以有效观测药物在动物体内的吸收、输布及代谢情况，同时，可以及时有效地对实验体进行解剖，观察药物对不同组织脏器造成的影响及作用的途径（靶点）。药品安全问题实验动物多经过严格筛选和人工培育，选取的实验体均是符合特定要求的动物，且样本量大，可以有效地评估药品的有效率、安全性等指标。可以帮助确定药物应用的安全剂量范围，避免剂量过大造成的损害价格低廉，卫生经济学好便于集中管理有利于避免或减少药物在人体内的不良反应发生率，死人和死动物的意义差得就太多了，所以选择牺牲一些动物是必须的。实验动物在各领域中的应用生命科学方面-四基本条件之首（设备、信息、试剂）人类的健康和福利研究离不开实验动物。在对人的各种生理现象和病理机制及疾病的防治研究中，实验动物是人的替难者。60％以上的生物医学研究需要实验动物作为研究材料。脑研究营养与健康研究遗传与健康研究不良生活习惯（吸烟、酗酒等）老年性疾病的研究（早衰老、AD等）实验动物在各领域中的应用医学领域-医学的任务是预防和治疗人类疾病，保证人类健康，延长人类寿命。基础研究和临床研究都需要开展动物实验。疾病动物模型制备各种实验的检测工具制备各种生物制品卡介苗（结核）麻、腮、风三联苗脊灰糖丸（小儿麻痹症）乙肝苗百（日咳）、白（喉）、破（伤风）三联苗甲肝苗乙脑苗流感苗狂犬苗…制药工业和化学工业方面一种药物从最初的实验室研究到最终的销售平均需要花费12年的时间。进行临床前试验的5000种化合物中只有5种能进入到后续的临床试验，而仅其中的1种化合物可以得到最终的上市批准（1/5000）。药物的有效性和生物活性安全性试验毒性试验（急性、亚急性、慢性）三致试验（致畸、致癌、致突变）药物的副作用和长期使用的不良反应各种职业性中毒的防治方法实验动物在各领域中的应用实验动物在各领域中的应用轻工业产品，包括食品、食品添加剂、保健品、饮料、化学制品（如化妆品）、玩具等的有害、有毒成分，必须用实验动物去测试。农业上包括农药、化肥、重金属等在植物食品中的残留；激素、疫苗、抗生素等在动物食品中的残留。工业废水、农业废水对饮水的污染等。实验动物在各领域中的应用国防建设和军事科学辐射核武器激光武器生化武器航空航天731部队二战期间日军关东军防疫给水部，日本以外领土从事生物战细菌战研究和人体试验相关研究的秘密军事医疗部队的代称。二、实验动物与其他动物区别

——基本概念的理解什么叫实验动物所谓实验动物（LaboratoryAnimal）是经人工饲育、对其携带的微生物和寄生虫实行控制、遗传背景明确或者来源清楚，用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。

——《实验动物管理条例》&GB14925-2010

实验动物的三大特点遗传要求-遗传背景明确，来源清楚

即实验动物是经人工培育的遗传限定的动物，包括近交系、封闭群、突变系、杂交群及遗传工程动物等。微生物寄生虫要求-对其携带的微生物、寄生虫进行人工控制

即实验动物是在人工控制其微生物、寄生虫等条件下繁育与生长。包括CV级、CL级、SPF级、GF级应用要求-科学实验

实验动物主要应用目的是为了科学实验，是人类的替身。什么是实验用动物？（记）所谓实验用动物（ExperimentalAnimal,AnimalforResearch）是指一切用于科学实验的动物。野生动物（WildAnimal）经济动物（EconomicalAnimal）观赏动物（ExhibitingAnimal）实验动物（LaboratoryAnimal）指直接从野外捕获的动物。这种动物未经人工培育，所携带的微生物和寄生虫受控于其生活的环境及食物，其个体与群体间遗传基因杂合。对实验结果敏感性、重复性差

以满足人类社会生活需要而产生的动物。这些动物在遗传性状、微生物学等方面有一定的控制，但与实验动物相比相差悬殊。

指供人类观赏和玩耍的宠物，如鱼类、鸟类、犬、猫等。但由于与人类的关系，伦理上受限什么是实验动物化？野生动物或经济动物经过初期的表型分析和筛选，对具有科学实验价值的动物，经过严格的驯养、微生物净化、遗传及饲养环境等因素的控制，按实验要求进行培育，使之达到实验动物的标准。我们把这种将野生动物或家畜驯化（Domestication）、培育（breeding）成实验动物的过程，叫做实验动物化（LaboratoryAnimalization)。

什么是实验动物科学？背景这一名词最早出现于20世纪的50年代，现在已发展成为一门独立的、综合性的基础科学，它是融合生物学、动物学、兽医学和医学等学科，并引用了其它自然科学的成就发展起来的。实验动物科学以相关学科为基础，结合自身的目标和特点，从理论和实践两个方面不断丰富其内容，使该学科逐渐形成完整的理论体系。随着近代生物医学研究的快速进展，更多的动物被用于各种实验观察和比较医学研究，对生命科学的发展起到了巨大的推动作用。定义所谓实验动物科学（LaboratoryAnimalSciences）是以实验动物资源研究、质量控制和利用实验动物进行科学实验的一门综合性学科主要包括实验动物和动物实验。实验动物科学内容研究实验动物-实验动物标准化

是以实验动物本身为对象，研究实验动物的遗传育种、保种（培育新品种、保持原有品系的遗传特性）、生物学特性（包括解剖、生理、生化、生殖及生态等特点）、繁殖生产、饲养管理以及疾病的诊断、治疗和予防，以期达到如何提供标准的实验动物等

。研究动物实验-动物实验规范化

是以实验动物为材料，应用各种实验技术在实验动物身上进行实验，研究动物实验过程中实验动物的反应、表现及其发生发展规律等问题。以及动物实验伦理学、动物实验替代方法学等。简言之，实验动物学是专门研究实验动物的生物学特性、饲养繁殖、遗传育种、质量控制、疾病防治和开发应用的科学二、实验动物学研究什么？研究内容包括：实验动物遗传育种学实验动物微生物学与寄生虫学实验动物环境生态学实验动物营养学实验动物医学比较医学实验动物管理学动物实验技术动物实验伦理学动物实验替代方法学实验动物福利遗传育种学研究遗传育种学的研究内容

是利用遗传调控原理，研究和控制实验动物的遗传特性，不断开发和改良，培育新的实验动物品种、品系，以及各种动物模型，使之达到实验动物化的目的。实验动物遗传育种学的研究课题包括：实验动物遗传的改良和遗传控制；家畜和野生动物的实验动物化研究；实验动物品种、品系的保存方法研究。GenotypingbyPCRBiochemicalMarkerEs1,esterase-1遗传育种学研究遗传改良：近亲培育：通过近亲交配方式，将某些特殊性状（如产子数、哺育能力、性成熟等）固定下来。

突变培育：通过回交－互交，或者近交，或者将突变基因导入近交系的方式将某些有用的突变基因保持下来。杂交：为了提高某些性状，如产子数、体重等，将两个近交系或近交系与运交群进行杂交。

NormalmutantNormalDermatitis实验动物微生物学和寄生虫学研究研究实验动物微生物和寄生虫分类学质量控制，制定科学的质量标准快速准确的对实验动物检测，并评价指导生产与管理实验动物生态学研究主要研究实验动物与所处的环境之间的相互关系。包括：研究外界气候因素（温度、湿度、气流、风速、换气等）对实验动物的影响研究理化因素（包括粉尘、臭气、噪音、照明等）对实验动物的影响；研究生物因素对实验动物的影响，包括：同种动物因素，如社会地位、争斗、收容密度、性别、年龄等异种生物因素，如微生物、人及其他动物。研究营养因素（饲料、水等）对实验动物的影响；研究居住因素（如设施、设备、笼具、垫料等）对实验动物的影响环境影响动物－动物影响实验结果实验动物营养学研究营养需要：发育阶段，生理状况营养素与动物功能的相互关系饲料配方饲养质量控制营养监测实验动物医学研究实验动物医学研究，包括研究实验动物各种疾病（传染性疾病、营养代谢性疾病、遗传性疾病等）的：发病机理发病症状病理特征诊断方法疾病治疗预防措施等。鼠痘鼠肝炎动物疾病严重影响实验结果比较医学研究比较医学，指对不同种类动物（包括人）之间的健康和疾病进行类比研究的一门科学包括：比较解剖学比较生理学比较组织学比较免疫学比较流行病学比较药理学比较病理学比较毒理学比较心理学比较行为学等。《比较医学》施新猷等主编，陕西科技出版社，2003实验动物管理学宏观管理：包括法律、法规、条例或相关的国家标准和规程等。饲养经营管理：饲养、繁殖以及生产经营管理等。动物实验技术研究包括动物实验技术、技术规范和动物饲养管理技术等。具体包括：实验动物的选择动物实验技术人类疾病动物模型免疫缺陷动物实验动物胚胎工程转基因动物动物实验伦理学研究前提-保证结果科学可靠目的-从伦理方面保护动物动物实验替代方法学研究3R原则的具体体现前提-满足科学实验最终目的替代-相对替代：低等动物、器官、组织、细胞-绝对替代：不用动物实验动物福利研究对不良因素控制改善条件，符合动物的自然条件兼顾科学研究基础上，减少动物的疼痛和痛苦，满足动物“内心感受”。三、国外实验动物的现状与发展趋势国外实验动物学发展简史1909年美国Jacksonlab的Little教授首次培育出DBA近交系小鼠（约1900年，Abbie

ECLathrop建立一个小鼠的农场来饲养宠物鼠，很快很多研究所开始订购她的小鼠用于实验）。1950年美国实验动物协会成立（AALAS）1950s英、法、荷、德、加拿大等相继设立了实验动物中心1956年联合国创立国际实验动物委员会（ICLAS）实验动物已发展为一个独立的行业，实现了实验动物生产社会化、标准化、商品化美国等一些发达国家的啮齿类实验动物在七、八十年代以后基本普及SPF级（无特殊病原体），部分实验已使用GN级(悉生动物)和GF级(无菌动物)。美国Jackson实验室和NIH的遗传资源部已成为实验动物的遗传资源中心，CharlesRiver公司目前已是世界上最大的实验动物供应商。

国外实验动物学发展趋势实验动物使用总量减少而品系（种）增加

自然突变动物、转基因动物因其针对性强，用量少，实验结果准确性高等特点而被大量开发和广泛应用。野生动物资源开发利用倍受重视，是实验动物天然的基因库。随着动物保护运动的兴起，高等动物的使用将日益受到限制，低等动物将逐渐替代这些动物。实验动物呈现商品化和社会化发展趋势美国Jackson和NIH的遗传资源部已成为实验动物的遗传资源中心，CharlesRiver公司目前已是世界上最大的实验动物供应商。实验动物福利和伦理已成为重要研究内容3R原则（替代replacement、减少Reduction和优化Refinement）Jackson

-2014About2.5millionJAXMiceweredistributedin2014.JAX®Micehavebeenshippedtoapproximately20,000investigators(orlaboratories)

inmorethan900institutions,in56countries.Morethan

7,000varietiesareavailableasbreedingmiceor

frozenembryos.TheJacksonLaboratoryMouseRepository:Itcurrentlyfeaturesaportfolioofover4,000targetedand1,600transgenicmutantmouselinesrepresentingmousemodelsformuchofthehumandiseasespectrum.Over600hundredlinesareaddedtothiscollectionannually.四、我国实验动物的现状与存在的问题我国实验动物科学的发展概况朦胧阶段：（40-70年代）起步于40年代50-70年代，少数单位饲养，资源少，由于运动多、经济落后，各单位重视不够，管理也不规范，整体水平较低。起步阶段：（80年代）1982年，第一届全国实验动物工作会议（云南）-我国实验动物的第一个春天；1985年，第二届全国实验动物工作会议（北京）。制定了发展规划，批准建立四个省级实验动物中心（北京、天津、上海、云南）。1987年，成立中国实验动物学会。1988年经国务院批准，国家科委颁发了《实验动物管理条例》，即2号令。法制化和标准化建设阶段：（90年代）1994年，国家标准颁布（2001年进行了修订）；1996年，北京市立法；我国实验动物科学的发展概况1997年，建立国家啮齿类实验动物种子中心（北京、上海）；1998年颁发了《国家实验动物种子中心管理办法》和《种子中心引种、供种管理条例》；制定颁布了《实验动物质量管理办法》及其配套法规；建立全国实验动物质量监测体系；出台了《省级实验动物质量检测机构技术审察准则》和《省级实验动物质量检测机构技术审察细则》；设立了24个项目108个子项目的九五攻关课题；快速发展阶段：（2000年—）2001年，颁布《实验动物许可证管理办法》；2002年，立项建立国家遗传工程小鼠资源库；2003—2006年，立项建立国家实验小型猪、兔、禽、犬、猴种子中心或种源基地2006年设立了十一五科技支撑重点项目，开展大规模的基因剔除小鼠的制作和胚胎库建设工作；2007年，颁布“关于在动物实验中善待实验动物的指导性意见”；部分省市设立了实验动物科研专项。2011年科技部成立国家实验动物专家委员会我国主要实验动物设施的分布情况主要的实验动物设施集中在我国东部的沿海城市：如上海、北京、广东、江苏、浙江、山东、辽宁等地。中部地区主要集中在陕西、四川、湖北、云南实验动物的发展与当地的经济、文化、教育，尤其是生命科学和生物医药的发展水平有关。我国的实验动物管理体系中央政府的管理部门:

中华人民共和国科学技术部地方政府管理部门:

科学技术委员会或科学技术厅各生产和使用单位：

实验动物管理与使用委员会

（IACUC）

我国的实验动物管理体系实验动物标准化建设内容：实验动物的微生物及寄生虫学质量控制、遗传学质量、环境和营养学控制实施：实验动物管理法规的建立完善、实验动物质量标准和管理规范的建立、合格证或许可证制度的实施。实验动物设施和质量方面设施建设“九五”末期，全国实验动物清洁级及SPF级设施分别占33%及15%以上。到2002年底已分别达到了45％和25％以上。特别是发达地区，如上海、北京等地已基本普及清洁级以上大鼠和小鼠的饲养与使用。动物质量2001年新版的“实验动物国家标准”取消了普通级实验大小鼠，2002年《实验动物许可证管理办法（试行）》在全国范围内开始实施，促进了高品质实验动物的使用和屏障设施的建设，确保了科学研究结果的准确性和可靠性，保证了从业人员的身体健康和安全。上海、北京、广东等地已基本普及清洁级以上大鼠、小鼠，全国清洁级动物（大鼠、小鼠）的普及率约在60％以上。实验动物设施情况(1960、70年代)中科院上海实验动物中心提供照片实验动物设施实验动物规模化、产业化概况年实验动物生产量：1300万只，使用量约1000－1100万只，仅次于美国。其中小鼠占55％左右，大鼠占30％左右，其他动物占15％左右。实验动物品种与品系：主要品种为小鼠、大鼠、兔、地鼠、豚鼠、狗、猕猴、食蟹猴、小型猪、沙鼠、非洲爪蟾、红尾箭鱼、斑马鱼、线虫、果蝇等。总品系数约为500个。主要规模化生产单位上海斯莱克（中科院实验动物中心）：130-150万只/年，主要品种：SPF级兔、豚鼠、地鼠、大鼠和小鼠。军科院实验动物中心：40－50万只/年，生产品种包括SPF级大鼠、小鼠和普通级狗、猴、豚鼠、兔等。上海BK公司：30－40万只/年，包括SPF级和清洁级大鼠、小鼠。新建的平台，设计生产量可达到80-100万只/年。北京维通利华（包括北医大）：主要以SPF鸡胚生产为主，实验动物的年生产量40－50万只，主要生产清洁级大鼠、小鼠；广东省医学实验动物中心：15万只/年，主要品种：SPF级兔、豚鼠、地鼠、大鼠和小鼠。南京大学模式动物研究所南京大学模式动物研究所-国家遗传工程小鼠资源库2001年12月，在国家“十五”科技攻关重点项目的支持下，南京大学启动建设“国家遗传工程小鼠资源库”，并相应成立了南京大学模式动物研究所。资源库是国家科技部唯一认证的国家级遗传工程小鼠种子中心。资源库于2006年10月、2009年10月及2012年10月连续三次获得了AAALAC实验动物国际认证NRCMM目前拥有1406个小鼠品系，已经为80余家科研单位提供遗传工程小鼠10万余只，其中包括心血管、肥胖、糖尿病、免疫缺陷、老年痴呆、肿瘤等多种动物模型。实验动物生产和使用情况（2012）实验动物的应用领域（啮齿类2012）实验动物的教育和培训建立实验动物情报咨询、图书出版与信息网络系统。加强实验动物的科学教育与专业训练工作。现有实验动物从业人员的继续教育和培训。上岗证制度。存在的问题地域发展不平衡，部门或系统之间的差距明显沿海城市快于中西部地区，经济发达城市高于不发达地区；长三角地区由于其独特的地理位置和强大的经济支撑，已成为国内实验动物发展最快的地区；从行业来看，卫生、教育、科技、制药系统实验动物的使用量占全国的70%以上，实验设施的整体水平也高于其他行业；实验动物新资源的匮乏全球共有近万个实验动物品系，中国只占其中的5%。尤其是近几年，如SARS和禽流感等重大传染病的暴发和国民生活水平的提高，已凸现出相关人类疾病动物模型资源的严重匮乏人员整体水平和再教育程度不一发达城市高于中西部地区，沿海城市，尤其是上海已基本形成从业人员再教育体系（专业培训、管理培训、技术工人培训、上岗证书培训等），实验动物从业人员的整体素质有了较大的提高。但高级专业实验动物管理人员和有特殊专长的动物实验人员奇缺国家的相关法规和标准尚不完善如知识产权的保护、资源的国际、国内间的共享利用尚没有制定相关的法规，实验动物的标准有些尚难在实际中真正得到应用，一些标准（垫料、运输、饮水、笼器具等）尚未制定；各级管理部门或主管单位对实验动物的重视程度不一高等院校、科研单位、大型医药企业、独资或外资企业、卫生系统相对较好；实验动物生产的市场化和动物实验设施的社会化服务程度仍较低国内目前除少部分市场化运作的生产单位外，大部分单位还是自繁自用、小而全的小作坊模式，重复建设、资源浪费现象严重。措施和发展重点实验动物新资源的开发与利用

家畜（禽）、水生和野生动物的实验动物化研究。模式动物和动物替代研究基因工程动物的开发人类疾病动物模型的研发

血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病、免疫缺陷疾病、肿瘤、营养性疾病、人兽共患疾病等动物模型的研发疾病动物模型的鉴定标准和评价体系重大疾病的数字化动物模型库，并开展比较医学研究实验动物支撑条件的建设

实验动物遗传、微生物检测方法的国际标准化，以及快速准确检测试剂盒及检测技术研究和商业化供应饲料和垫料的生产、供应及其质量监控技术笼、器具和专用动物实验设备的研制生产实验动物从业人员队伍的建设

实验动物从业人员分类、分级考核高级管理人员的培训动物实验的发展趋势动物伦理和动物保护观念将进一步提升

1865年动物实验的鼻祖、著名生理学家在《实验医学研究导论》中指出：“人类是否有权力对动物进行实验和活体解剖呢？我认为人类完全且绝