人类疾病动物模型专家讲座

人类疾病动物模型主讲教师：章金涛人类疾病动物模型第1页第一节概述一、定义人类疾病动物模型(Animalmodelsofhumandiseases）是指医学研究中建立含有些人类疾病模拟表现动物试验对象和相关材料。人类疾病动物模型第2页二、建立人类疾病动物模型意义人类疾病动物模型第3页意义：人类替难者，防止了在人身上进行试验所带来风险；可按研究者需要取得试验材料；缩短研究周期；可控制各种试验条件，结果可比性强，重复性好；可提供发病率较低疾病材料有利于更全方面认识疾病本质药品药效学研究和安全性评价为教学服务，提供直观生动教学效果人类疾病动物模型第4页

三、人类疾病动物模型设计标准：一个好动物模型应含有以下特点1、相同性：动物模型应与对应人类疾病有类似之处，尽可能再现所要研究人类疾病病理改变。2、重复性：理想模型应是可重复、可标准化。标准动物、标准环境、标准喂养管理、标准试验器材、标准试验操作。3、可靠性：复制模型应特异地、可靠地反应该种疾病或某种机能、代谢、结构改变，同时应具备该种疾病主要症状和体征，并经受一系列检测得以证实。人类疾病动物模型第5页

4、适用性：复制模型应尽可能考虑今后临床能应用和便于控制其疾病发展，动物背景资料要完整，生命史能满足试验需要。5、易行性和经济性：动物经济而起源充分，便于转运，易于关养。在同等条件下，优先使用标准化试验动物。6、安全性：动物模型应不对试验人员和其它人员生命安全产生威胁。人类疾病动物模型第6页

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）人类疾病动物模型第7页

按产生原因分类1、诱发性动物模型（experimentalanimalmodel）又称为试验性动物模型，指经过使用物理、化学、生物等致病伎俩，人为制造疾病模型。优点：制作方法简便，试验条件比较简单，其它原因轻易控制，短时间内可大量复制。缺点：诱发疾病模型与自然产生疾病在一些方面有所不一样。而且有些人类疾病不能用人工方法诱发出来。人类疾病动物模型第8页物理原因诱发：如手术致骨折、放射线致免疫抑制化学原因诱发：如高油脂饲料致兔动脉粥样硬化、化学毒物中毒生物原因诱发：如微生物感染复合原因诱发：如豚鼠慢支用致病菌加严寒或加SO2生物技术制作动物模型：如嵌合体动物、转基因动物、克隆动物等人类疾病动物模型第9页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疾病，或者因为基因突变异常表现经过遗传育种保留下来动物疾病模型。以肿瘤遗传性疾病居多。优点：是在一定程度上降低了人为原因，更靠近自然人类疾病。缺点：种类有限，疾病动物喂养条件要求高，发病率低，发病时间长。自发肿瘤模型因动物种系、品种不一样，其肿瘤所发生类型和发病机制有差异。人类疾病动物模型第10页

自发性动物模型应用价值很高，尤其是在遗传性疾病、免疫缺点病、肿瘤等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开发。如与人类疾病相同心脏病加拿大犬；与儿童碳水化合物、氨基酸代谢失调相同猫；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。人类疾病动物模型第11页3、抗疾病型动物模型（negativeanimalmodel）

是指特定疾病不会在某种动物身上发生。所以可借以探讨为何该种动物对该疾病有天然抵抗力。如哺乳类动物均感染血吸虫病，而洞庭湖流域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研究。人类疾病动物模型第12页4、生物医学动物模型（biomedicalanimalmodel）

是指利用健康正常动物生物学特征来提供人类疾病相同表现疾病模型。如沙鼠缺乏完整脑基底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、脑缺血模型鹿正常红细胞是镰刀形，多年来一直用于镰刀形红细胞贫血研究。人类疾病动物模型第13页（三）按模型对象分：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，厥脱症动物模型人类疾病动物模型第14页三、影响动物模型原因1、致模原因

①研究目标

②人类疾病致病原因，临床症状和发病机理在动物上区分

人类疾病动物模型第15页2、动物原因（种类、品系、年纪、性别、生理状态等）3、试验技术原因（昼夜、麻醉深度、手术技巧、给药路径、对照组）4、环境和营养原因（温度、湿度、噪音光照、饲料等）人类疾病动物模型第16页第三节肿瘤动物模型一、诱发性肿瘤模型

诱发性肿瘤模型是使用致癌原因(Carcinogens)在试验条件下诱发动物发生肿瘤动物模型，原理是利用外源性致癌原因引发细胞遗传特征异常而展现出异常生长和高增殖活性，形成肿瘤。外源性致痛原因主要有化学性、物理性及生物性致癌物，其中化学性致癌物(Chemicalcarcinogens)最常见，人类疾病动物模型第17页化学性致癌物(Chemicalcarcinogens)

苯并芘（benzpyrene）

甲基胆蒽（MC）联苯胺（benzidine）亚硝胺类（nitrosamine）黄曲霉素类（aflatoxin）人类疾病动物模型第18页

物理性方法主要是放射性物质致瘤，用放射线照射或局部注射放射性同位素。生物学方法是用能诱发动物肿瘤病毒致癌，如：小鼠白血病病毒（Murineleukovirus，MLV），Rous鸡肉瘤病毒，SV40病毒。以及用转基因方法诱发动物产生肿瘤，可依据开启子类型不一样选择不一样发瘤器官，如用乳球蛋白开启子SV40T抗原转基因小鼠，可诱发乳腺癌或胰腺癌。MMTV-Wnt-1转基因小鼠高发乳腺癌人类疾病动物模型第19页用于诱发试验性肿瘤动物种类很多，以啮齿动物使用最多、应用最广，包含各种大鼠、小鼠、豚鼠等人类疾病动物模型第20页（一）诱发方法

诱发性动物肿瘤诱发方式包含原位诱发和异位诱发。原位诱发是指将致癌物直接与动物靶组织或靶器官接触而诱发该组织或器官发生肿瘤。异位诱发是将与致癌物接触后动物组织或器官埋置于该动物或另一正常动物皮下而产生该组织或器官肿瘤。人类疾病动物模型第21页1.涂抹法（皮肤癌）2.经口给药法（消化道或消化腺)3.注射法4.气管灌注法（肺癌）5.穿线法6.埋藏法人类疾病动物模型第22页（二）常见诱发性肿瘤动物模型1.肺癌（Carcinomaofthelung)[简述]：在试验动物身上诱发肺癌，要比诱发其它肿瘤困难得多，诱癌率低，呼吸道给药方法经常诱发各种肺外肿瘤而不是肺肿瘤。[方法]：①二乙基硝胺(DEN)诱发小鼠肺癌：小鼠每七天皮下注射1％DEN水溶液1次，每次剂量为56mg／kg；②乌拉坦诱发肺腺癌：小鼠(A系，1-1.5月龄)每次每只腹腔注入马拉坦生理盐水液0.1-0.3ml，间隔3-5日再注，共注2-3个月每只小鼠用量约为100mg人类疾病动物模型第23页[特点]：①DEN总量达868mg，观察时间为100天，发癌率可达40％，DEN总量达1176mg，观察时间为六个月时，发癌率可达94％，其中支气管鳞状细胞癌占41％。②乌拉坦注后3个月肺腺癌发生率为100％，且多数为多发性，诱发肺肿瘤部位和组织分型与人类肺肿瘤相近似。人类疾病动物模型第24页2.食管癌（Carcinomaofesophagus)[简述]：亚硝胺在体内经过代谢，产生重碳烷，使核酸或其它分子发生烷化而致癌．不对称亚硝胺口服或胃肠外给药，均能诱发大鼠食管癌。[方法]：①甲基苄基亚硝胺(MBNA)诱发食管癌：将1％MBNA溶液加在少许粉末状饲料中，搅拌均匀，出1月龄以上Wistar大鼠自由摄食．结药量天天0.75～1.5mg/kg②二烃黄樟素诱发大鼠食管癌模型：在大鼠饲料中加入微量（1/2500～1/10000）黄樟素喂养大鼠诱发率达20％一70％人类疾病动物模型第25页[特点及应用]：MBNA诱发食管癌可见食管鳞状细胞癌组织，但极少发生转移；亚硝胺致癌性较强，大剂量1次给药，即可致癌。人类疾病动物模型第26页3.肝癌（Carcinomaoftheliver)[简述]：惯用口服致肝癌物质有乙基亚硝胺(DEN)，4-2甲基氨基偶氮苯(DBA)、2-乙酰氨基酸(2AAF)．亚胺基偶氮甲苯OAAT和黄曲霉素。

[方法]：①DEN诱发大鼠肝癌：取体重250g左右封闭群大鼠给与0．25％DEN水溶液0．25-1mL灌胃或稀释10倍放在饮水瓶中自由饮水，剂量为天天2-10ml/kg，喂养六个月左右②黄曲霉素诱发大鼠肝癌：每个月饲料中含0．001～0.015mg/kg混入饲料中喂6个月左右。人类疾病动物模型第27页[特点及应用]：DEN诱发大鼠致癌率为70％．DBA诱癌率为60％，黄曲霉素诱发大鼠肝癌发生率为80％，此种方法从病因学角度分析，与人体肿瘤较为近似，故这类模型惯用于肿瘤特点深入研究。人类疾病动物模型第28页4.宫颈癌（Carvicalcarcinoma)

用穿线法将附有0.1mg二甲基胆蒽（DMC）棉沙线结穿入雌性小白鼠宫颈部，并固定缝线。观察六个月左右处死动物，取宫颈组织。人类疾病动物模型第29页

二、动物自发性肿瘤模型及移植瘤株（一）各类动物自发瘤（1）小鼠肿瘤①小鼠乳腺肿瘤：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％参考Dunn分类，小鼠乳腺肿瘤分为A、B、C三型：A型为经典乳腺腺瘤。B型包含乳头状囊腺瘤、单纯瘤及导管内瘤等。C型又称纤维瘤和腺纤维瘤。人类疾病动物模型第30页②小鼠肺肿瘤：小鼠自发性肺肿瘤主要见于18月龄以上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。人类疾病动物模型第31页③小鼠白血病：C58、AKR、Afb等品系小鼠白血病多发，8～9月龄AKR小鼠白血病发生率高达80％～90％。形成白血病以淋巴细胞性白血病为主。人类疾病动物模型第32页（2）其它动物自发瘤①大鼠内分泌肿瘤和恶性淋巴瘤，跟品系和年纪相关。②金黄仓鼠是试验性肿瘤研究中惯用一个动物，自发瘤发生率（0.5％～17％），主要发生于神经系统和膀胱以外组织和器官。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。人类疾病动物模型第33页④两栖类自发瘤：以蛙试验性肿瘤最惯用。如豹蛙肾肿瘤（发生率约2.7％）⑤鸟类自发性肿瘤也比较常见，尤其是鸡肿瘤最常见，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。人类疾病动物模型第34页（二）动物移植瘤动物自发瘤可移植性肿瘤就是将动物自发性肿瘤移植到同系、同种或异种动物体内生长并经传代后组织学类型稳定，生长特征(包含接种成活率、生长速度、自动消退率、宿主寿命与宿主反应等)已趋稳定，其侵袭和转移生物学特征．以及对化疗药品敏感程度均已确定；能在同种或异种动物体内继续传代形成可移植性肿瘤即瘤株。人类疾病动物模型第35页

1．小鼠可移植性乳腺癌

2．小鼠可移植性肺腺癌

3.小鼠可移植性肝癌

4．小鼠可移植性宫颈癌

5.小鼠可移植性淋巴造血系肿瘤人类疾病动物模型第36页三、人体肿瘤免疫缺点动物移植模型Rygaard和Povlson1969年首次将人结肠癌在裸鼠上移植成功。迄今为止，世界上建立人体肿瘤免疫缺点动物移植模型达400种以上。人类疾病动物模型第37页人类疾病动物模型第38页第四节各系统疾病动物模型一、消化系统疾病动物模型（1）四氯化碳肝硬化（hepatocirrhosis）动物模型：Wistar或SD大鼠，皮下注射40％～50％四氯化碳（CCl4），同时饲以玉米面（混入0.5％胆固醇）人类疾病动物模型第39页（2）胆石症病动物模型（Animalmodelofcholelithiasis）①食饵法：选叙利亚仓鼠、大鼠、犬或猴，食饵配方为蔗糖74％，酪蛋白21％，食盐4.4％，胆碱0.1％，鱼肝油0.5％，数月内形成结石，成石率高达100％人类疾病动物模型第40页②感染法：兔或大鼠，无菌条件下剖腹，露出十二指肠，从十二指肠乳头逆行插入一塑料管进入胆囊，从中注入蛔虫卵或大肠杆菌悬液。③胆总管结扎法④切除迷走神经干（食管下端）法⑤异物植入法（蛔虫碎片、线结、橡皮等）人类疾病动物模型第41页（3）溃疡病动物模型（Animalmodelofpepticulcer）应激法：用饥饿、刺激严寒等方法造成溃疡，大小鼠采取水浸法造成胃溃疡模型较为稳定。幽门结扎法：大鼠较为适宜，结扎幽门18小时后使用。人类疾病动物模型第42页乙醇损伤法：大鼠禁食48小时后灌服无水乙醇药品法：可给大鼠或小鼠，注射一定量组胺、皮质激素、利血平或水杨酸等依据不一样要求选择不一样方法。人类疾病动物模型第43页二、呼吸系统疾病动物模型（1）慢性支气管炎动物模型（Animalmodelofchronicbronchitis）二氧化硫吸入法：选择小鼠，SO22％，天天10S烟雾吸入法：选择大鼠，强、弱，香烟吸入法人类疾病动物模型第44页（2）肺气肿动物模型给予水解酶类（猪胰弹性蛋白酶、木瓜蛋白酶）①雾化吸入法②气管内滴入法人类疾病动物模型第45页（3）支气管哮喘模型（Animalmodelofbronchialasthma）普通使用豚鼠，氯化乙酰胆碱和磷酸组胺溶液混合，喷雾吸入，可用鸡蛋白先行致敏。犬屡次暴露于过敏源，也可引发哮喘。人类疾病动物模型第46页（4）肺炎动物模型（Animalmodelofpneumonia）微生物接种兔或豚鼠气管和肺部大肠杆菌克雷伯杆菌支原体（金黄地鼠）仙台病毒（小鼠）腺病毒人类疾病动物模型第47页（5）肺结核动物模型（Animalmodelofpulmonarytuberculosis）注射弗氏佐剂后感染结核杆菌（采取雾化吸入方法），惯用动物是豚鼠人类疾病动物模型第48页三、心血管系统疾病动物模型（1）动脉粥样硬化动物模型（Animalmodelofatheromatous）在动物饲料中加入过量胆固醇和脂肪，喂养一段时间后，其主动脉及冠状动脉内逐步形成粥样硬化斑块，惯用大小鼠、兔和小型猪。小型猪是最理想模型。人类疾病动物模型第49页（2）心肌缺血和心肌梗塞动物模型（Animalmodelofmyocardialischemiaandinfarction）①电刺激法：雄性家兔，用不锈钢钢针定向插入右侧下丘脑背侧核，以强弱电流分别刺激，每次5min，间隔1～3min②药品法：大鼠和家兔注射异丙基肾上腺素，犬注射麦角新碱。③冠状动脉阻断法：闭胸式选择性冠状动脉插管法（犬颈动脉插管注入汞）开胸结扎冠状动脉法离体心脏灌注冠状动脉结扎缺氧法冠状动脉血栓法人类疾病动物模型第50页（3）高血压动物模型（Animalmodelofhypertension）①自发性高血压大鼠（Spontaneoushypertensiverat，SHR）由日本学者Okamoto培育突变系大鼠，该鼠自发性高血压改变与人相同，是当前应用最广泛高血压模型，它可产生脑血栓、梗塞、出血、肾硬化、心肌梗塞和纤维化等改变。人类疾病动物模型第51页三、泌尿系统疾病动物模型（1）IgA肾炎动物模型（AnimalmodelofIgAnephritis）①小鼠口服牛γ球蛋白，同时口服环磷酰胺和雌二醇②小鼠口服乳白蛋白，同时以胶状碳封闭小鼠单核-巨噬系统③口服BSA，加部分肝切除结扎大鼠胆管人类疾病动物模型第52页（2）慢性肾功效衰竭动物模型（Animalmodelofchronicrenalfailure）①用物理方法降低或破坏肾组织部分肾切除液氮冷冻、电热灼伤、或结扎肾动脉分支以造成大部分肾单位损毁②用肾毒性药品破坏肾组织惯用肾毒性药品有嘌呤霉素（Puromycin）、阿霉素（Adriamycin）和重金属盐类人类疾病动物模型第53页③用免疫方法破坏肾组织用含有针对肾脏组织抗体血清或蛋白，注射大鼠或小鼠④自发性慢性肾衰模型（AmimalmodelofspontaneousCRF）老龄大鼠和FH大鼠比较显著人类疾病动物模型第54页四、神经系统疾病动物模型（1）脑血管疾病动物模型（Animalmodelofcerebralvasculardisorders）①局灶性脑缺血模型（Animalmodelofregionalcerebralischemia）沙鼠结扎一侧颈总动脉家兔阻断大脑中动脉法犬大脑中动脉栓塞法人类疾病动物模型第55页②全脑缺血动物模型（Animalmodelofwholecerebralischemia）沙鼠结扎双测颈总动脉大鼠4血管关闭法人类疾病动物模型第56页（2）癫痫动物模型（Animalmodelofepilepsies）①大鼠部分简单性癫痫模型：电极在脑皮层表面，模拟外伤性癫痫。②大鼠复杂部分性癫痫模型：电极在双测海马CA1区，也可在双侧杏仁核团，属点燃效应模型，术后可自发癫痫。人类疾病动物模型第57页（3）Parkinson病（PD）动物模型（Animalmodelofparkinsondisease）①旋转大鼠模型：利用神经毒剂6-羟基多巴胺破坏黑质多巴胺神经原。②灵长类动物Parkinson病模型：恒河猴颈动脉注MPTP人类疾病动物模型第58页五、造血系统疾病动物模型（1）再生障碍性贫血动物模型（Animalmodelofaplasticanemia）①药品诱发动物再障模型：家兔或小鼠口服马利兰，皮下注射纯苯。②放射性同位素内照射动物：89sr腹腔注射小鼠，或32P静脉注射③免疫介导法引发再障模型：BALB/c小鼠经γ射线亚致死量全身照射后，尾静脉输入取自DBA/2小鼠胸腺淋巴结混合细胞人类疾病动物模型第59页（2）白血病动物模型（Animalmodelofleukemia）①Ｔ淋巴细胞白血病小鼠（L615）动物模型：由白血病病毒诱发，在615小鼠连续传代，30代后建成稳定白血病模型。②人类急性髓系白血病小鼠模型（Micemodelofhumanmyeloidleukemias）：人类胎儿骨片植入SCID小鼠皮下建立含有些人类造血功效SCID-hu小鼠，再将髓系白血病患者骨髓细胞植入SCID-hu小鼠皮下人类胎儿骨片人类疾病动物模型第60页六、内分泌及代谢性疾病动物模型（1）糖尿病动物模型（Animalmodelofdiabetesmellitus）人类疾病动物模型第61页糖尿病

教授预计，中国大陆糖尿病患者已经有二千五百万名。若加上潜在人群，受糖尿病威胁总数到达四千万人，而且每年以百分之一速度增加。每年消耗社会资源约五百亿元人民币。糖尿病是一个常见慢性疾病，因为遗传原因和各种环境原因联合作用使胰岛素分泌绝对或相对分泌不足，引发糖类，蛋白质，脂肪代谢紊乱，临床表现为高血糖一组全身性代谢紊乱疾病。人类疾病动物模型第62页1型糖尿病与2型糖尿病区分

项目

1型糖尿病

2型糖尿病胰岛素依赖Yes

No

发病年纪

<30岁

中老年

起病

急

迟缓

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，或高胰岛素血症人类疾病动物模型第63页

自发性糖尿病模型KK糖尿病小鼠：2型NOD/LtJ小鼠:1型BBWistar大鼠：1型肥胖性糖尿病Wistar大鼠：2型糖尿病地鼠：2型人类疾病动物模型第64页七、骨骼系统疾病动物模型（1）长骨干骨折动物模型（Animalmodeloflongboneshaftfracture）（2）长骨干缺损动物模型（Animalmodelofbonedefects）（3）兔膝关节软骨缺损动物模型（AnimalmodelofArticularcartilagedefectsoftheknee）人类疾病动物模型第65页（4）兔激素性股骨头坏死模型（Animalmodelofsteroid-inducedosteonecrosisinfemoralheadofrabbit）（5）大鼠类风湿性关节炎模型（Animalmodelofrheumatoidarthritisinrat）（6）脊髓损伤动物模型（Animalmodel