6常用实验动物的生物学特点及应用

常用实验动物的生物学特点及应用Chapter6第一节小鼠一、小鼠的生物学特性小鼠（mouse）哺乳纲啮齿目鼠科鼠属小家鼠种一般特性①体型小，性情温顺，易于饲养管理。②小鼠是哺乳动物中体型较小的动物，出生时体重１.5g，体长20mm左右。成年体重30～40g，体长110mm。③喜黑暗，昼伏夜动。④喜欢群居，雄性好斗。⑤胆小怕惊，对环境反应敏感，适应性差，汗腺不发达，怕热，高温容易中暑。繁殖特性①发育迅速，性成熟早小鼠出生后20日龄左右即可离乳，此时体重达14g（10～16g）左右，稍加饲育即可用于实验及科研（18～22g）。６～７周龄性成熟。雌性35～50d、雄性45～60d便可交配繁殖。配种最好在65～90日龄。②性周期短，繁殖力强发情周期4～5d，妊娠期19～21d，哺乳期20～22d。每胎产仔8～15只，最多可达25只，年产6～9胎。生育期为1年，寿命2～3年。解剖学特性尾巴较长，约等于体长，尾具有平衡、散热和自卫等功能。尾部有四条明显的血管，其背腹面各有一条静脉血管，两侧各有一条动脉血管。正常生理生化指标正常体温37～39℃，成年小鼠呼吸频率140～210次/分，心跳平均163次/分。染色体20对。二、小鼠常用品种、品系１.近交系小鼠据统计，近交系小鼠品系、亚系及其衍生物总共加起来有1000多个，但在国际上广泛应用的品系数目还是有限的。据Festing对已发表的1600篇研究论文进行统计，C57BL/6是最为广泛应用的小鼠品系，其次是C3H品系，1600篇论文涉及到40多个常用品系，但最为常用的6～8个品系使用率达到70％。对于绝大多数使用者只需要了解常用近交系小鼠品系的生物学特性。①中国培育的近交系小鼠有：TA1（津白一号）、TA2（津白二号）、615系。②引进的有20多种，常用的有4种：C3H：1975年从美国引进，野生色毛；C57BL/6：1975年从日本引进，黑色毛；BALB/c：Bagg1913年获得小鼠白化株，经近亲繁殖20代以上育成，毛色为白色；DBA：分为DBA/1和DBA/2两个品系，1977年由美国实验动物中心引进，毛色均为浅灰色。２、远交种（封闭群）小鼠①KM小鼠：我国使用量最大的远交种小鼠，白色，抗病、适应力强，繁殖、成活率高。②ICR：1973年由日本国立肿瘤研究所引入我国，白色，其显著特点是繁殖力强。③LACA：1973年由英国实验动物中心引入我国，白色。其实是小鼠改名而成。④NIH：由美国国立卫生研究院培育，白色，繁殖力强，幼仔成活率高，雄性好斗。3、突变系小鼠突变系小鼠有143种，常用的有：侏儒症：比正常小鼠体型小，缺少生长素和促甲状腺素，用于内分泌研究。裸鼠：第11对染色体上的裸基因（nu）导致无毛、裸体无胸腺。SCID：第16对染色体上的Scid隐性基因突变基因导致T、B淋巴细胞联合免疫缺陷．外观与普通小鼠差别不大，被毛白色，体重发育正常。肥胖症：无毛症：肌肉萎缩症：三、小鼠在医学、生物学的应用（一）药物评价和毒性试验１.药物筛选试验２.毒性试验：如急性毒性试验、亚急性和慢性试验。测定药物（或化学制）的LD50或药物致癌性试验等常选用小鼠。３.生物制品、药品安全性、有效性评价：药物的效价比较实验如广泛用于血清、疫苗等生物制品的鉴定，照射剂量与生物效应实验，各种药物效价测定等实验。４.药品研究方面（二）肿瘤学、白血病研究小鼠广泛应用于癌、肉瘤白血病以及其他恶性肿瘤的研究。为研究各种类型肿瘤的发生和生物学特性及其防治，提供了很好的动物模型。1.自发性肿瘤：AKR小鼠白血病发生率可达90%，C3H小鼠自发乳腺癌发病率高达90%。2.诱发性肿瘤：对各种致癌物敏感可诱发各种供研究用的肿瘤模型。如用二乙基亚硝胺诱发小鼠肺癌，甲基胆蒽诱发小鼠胃癌和宫颈癌等。3.移植性肿瘤：裸小鼠、SCID小鼠可接受人类各种肿瘤细胞的移植，成为活的癌细胞“试管”。（三）病毒、细菌和寄生虫病研究小鼠对多种病原体具有易感性，适合于研究吸血虫感染、流行性感冒、脑炎、狂犬病等。（四）遗传病和遗传学研究1.小鼠的毛色变化多样，常作为小鼠遗传学分析中遗传标记和品系鉴定的依据之一。2.重组近交系小鼠将双亲品系的基因自由组合和重组产生一系列的子系，是遗传分析的重要依据，用作基因定位及其连锁关系的研究。3.同源近交系小鼠常用来研究多态性基因位点的多效性，基因的效应和功能。4.具有遗传性疾病的突变系小鼠为研究人类遗传性疾病的病因、发病机制和治疗措施，提供了自然的动物模型。如家族性肥胖、遗传性贫血、全身性红斑狼疮、侏儒症、尿崩症等都有相应的突变系小鼠供使用。（五）免疫学研究免疫缺陷小鼠BALB/c-nuSCID小鼠（六）计划生育研究（避孕药试验）小鼠繁殖能力强、妊娠期短、生长速度快，适合作避孕药研究。如选用小鼠作抗生育、抗着床、抗早孕和抗排卵实验。（七）老年病学研究小鼠寿命短，个体差异小和花费低廉，常用于老年学研究。用于老年病研究1.5年以上，大鼠1.7年以上。胶原蛋白老化常作为老化的指标，是研究胶原老化的动物模型。侏儒症小鼠垂体功能低下，生长激素缺乏，其寿命只有4～5个月，且表现为灰发，皮肤萎缩，双眼白内障，常用于研究生长激素与老化的关系。（八）内分泌疾病的研究小鼠内分泌结构的缺陷常引起类似人类的内分泌疾病。如肾上腺皮质肥大造成肾上腺功能亢进，发生类似人类的柯兴综合症；甲状旁腺激素失活引起的钙磷代谢紊乱和次生骨吸收障碍等。（九）其他方面的研究1.营养2.镇咳药的研究：小鼠在氢氧化铵雾剂刺激下有咳嗽反应，是研究镇咳药物所必需的动物。第二节大鼠（RAt）大鼠脊椎动物门哺乳纲啮齿目鼠科家鼠属褐家鼠种一、生物学特性1.群居，喜啃咬，喜黑暗，昼伏夜动，嗅觉灵敏。2.杂食性动物，喜欢吃熟肉。对蛋白质、维生素、氨基酸等营养缺乏敏感，VA缺乏时常咬人。3.汗腺不发达，仅爪垫上有汗腺，靠尾和唾液散热，体温调节不稳定。一般特性3.性情较凶猛、抗病力强，对新环境适应力强，但对环境刺激、炎症反应敏感。强烈噪音可引起食仔或抽搐；湿度低于40%易发生环尾巴症。4.行为表现多样，情绪反应敏感，易接受通过正负强化进行的多种感觉指令的训练。繁殖特性大鼠发育快，成熟早，繁殖力强。雄性２月龄、雌性2.5月龄达到性成熟，性周期4～5d，妊娠期19～23d(平均21d)，哺乳期25～28d，年产5～8胎，每胎产仔6～12只，生育期1.5年。全年多发情动物，具有产后发情、产后妊娠的特点。寿命2.5～3年。解剖学特征1.无扁桃体，胸腺位于气管的前部。2.肝再生能力很强，如切除60～70%还能再生。3.胆有胆管、无胆囊。生理生化特征心电图无S－T波，豚鼠以上的较大动物则有；正常体温39℃(38.5～39.5℃)；心率475次/分；呼吸频率85.5(66～114)次/分；通气量7.3(5～10.1)ml/min；红细胞总数8.9(7.2～9.6)百万/mm³；染色体21对。二、大鼠常用品种、品系1.近交品系现在全世界已培育出100多个近交品系，常用的有：①ACI系：1926年由哥仑比亚大学肿瘤研究所培育，黑色，但腹部和脚白色，易发生先天性畸形。该品系大鼠低血压。②F344/N大鼠：1926年由哥仑比亚大学肿瘤研究所培育，白色，我国从NIH研究所引进。用于毒理、肿瘤、生理学研究。2.常用封闭群①Wistar：由美国wistar研究所培育而成。使用数量最多，遍及全世界，我国从日本引进。该品系产仔数多，性周期稳定，早熟，繁殖力强，性格温顺。抗病例力强。自发性肿瘤发病率低。雄鼠耳朵比其他品系稍长，尾长短于身长。②SD：1975年由美国Spraque和Dawley农场育成。又叫SD大鼠，多用于营养实验，对性刺激感受性高，自发性肿瘤发病率低。比wistar大鼠生长发育快，产仔也较高。尾长几乎等于身长。3.常用突变系①肥胖症大鼠（ObeseRat）：血浆中胆固醇、磷脂含量较高，３周龄就表现出肥胖，５周龄肥胖明显，食量大，体重比正常大鼠大一倍。雌性不育。可作为研究人肥胖症模型。②SHR/OLa：自发性高血压大鼠，白色。严重的自发性高血压（200mmHg），心血管疾病发生率高，而且无明显原发性肾脏和肾上腺损伤。对抗高血压药物有反应，是筛选抗高血压药物的良好模型。③癫痫大鼠④白内障大鼠⑤尿崩症大鼠三、大鼠在医学生物学中的应用（一）药物学研究大鼠给药容易，采样量合适方便，行为多样化，常用于药物毒理、药效评价、新药筛选等研究。１.药物毒性试验２.致畸胎研究３.药物的筛选４.药物效价评定、安全评定（二）肿瘤学研究可复制成各种肿瘤模型，是肿瘤实验研究最常用的实验动物。1.自发性肿瘤模型：有肾上腺髓质肿瘤、乳腺癌和粒细胞型白血病等。2.诱发肿瘤模型：如用二乙基亚硝胺、二甲基偶氮苯复制大鼠肝癌动物模型；用甲基苄基亚硝胺诱发复制大鼠食管癌，３-甲基胆蒽诱发的肺鳞状上皮癌及间皮瘤等。（三）遗传学研究大鼠的毛色变型很多，具有很多的毛色基因类，例如白化等位基因（C）、淡黄色（d）、粉红眼（p）、红眼（r）、银色(S)、沙色(sd)、黄色(e)、白灰色(wb)等，在遗传学研究中常可运用。（四）传染病研究是研究支气管肺炎、副伤寒的重要实验动物。选用幼年大鼠进行流感病毒传代，进行厌氧菌细菌学实验，还可进行假结核、麻疯、霉形体病、巴氏杆菌病、念珠状链杆菌病、黄曲病、烟曲菌等真菌病等研究。也可作为旋毛虫、吸血虫、钩虫、锥虫等寄生虫疾病的研究。（五）神经、内分泌实验研究大鼠的内分泌腺容易手术摘除，常用于研究各种腺体对全身生理生化功能的调节；激素腺体和靶器官的相互作用；激素对生殖生理功能的影响，如发情、排卵、胚胎着床等的调控作用。自发或诱发性内分泌功能失调造成的疾病模型，如：糖尿病、甲状腺功能低下、甲状旁腺功能低下、尿崩症等的大鼠模型。还用于应激性胃溃疡等的研究。（六）营养、代谢性疾病研究大鼠是营养学研究的重要动物，曾用它作了大量维生素A、B、C和蛋白质缺乏等营养代谢研究，还常作氨基酸和钙、磷代谢研究。还可进行动脉粥样硬化、淀粉样变性、酒精中毒、十二指肠溃疡，营养不良等研究。（七）行为学的研究大鼠行为表现多样，情绪敏感，适应新环境快，探索性强，可人为唤起或控制其感觉（动觉、视觉、触觉、嗅觉），具有行为情绪的变化特征。广泛应用于行为学及行为异常、高级神经活动的研究。（八）老年学和老年病学研究大鼠常用于研究衰老过程中与DNA合成、复制、转录和翻译有关酶的活性及其改变，激素水平及其他生理生化指标的变化；研究确定年龄限制（引起老龄死亡）疾病及病因，比较不同品系、雌雄寿命差别及原因；还应用于胶原老化、器官老化、饮食方式与寿命的关系等方面的研究。（九）心血管疾病研究已培育出几种高血压品系大鼠。如：心肌肥大的自发性高血压大鼠、新西兰自发性高血压大鼠、遗传性尿崩症高血压大鼠、对盐敏感和抗性的高血压同类系。肥胖品系大鼠用来研究高脂血症。另外还有自发性动脉硬化品系大鼠以及肠系膜动脉多发性结节性动脉炎和心肌炎的动物模型。通过诱发可使大鼠出现肺动脉高压症、心肌劳损、动脉粥样硬化、局部缺血性心脏病等模型，用于进行发病机制和治疗的研究。（十）消化功能和肝外科研究大鼠无胆囊，常用作胆总管插管收集胆汁进行消化功能研究；大鼠肝脏的枯否氏细胞90%有吞噬能力，肝切除60%～70%后仍能再生，常用于肝外科实验。第三节豚鼠豚鼠属哺乳纲，啮齿目，豚鼠科。又名天竺鼠、海猪、荷兰猪。实验动物豚鼠由秘鲁的野生豚鼠驯化而来。一、豚鼠的生物学特性（一）一般特性１.草食性，盲肠发达，对霉变饲料敏感；２.喜群居，居住环境干燥清洁；３.性情温顺，很少斗殴；４.机警胆小，嗅觉和听觉发达；５.对抗生素及有毒物质敏感；６.体内不能合成ＶＣ。（二）生长、繁殖特性刚出生50～115g，２月龄体重400g。雌性30～45日龄、雄性70日龄性成熟。５月龄体成熟，雄性750g、雌性700g。全年多发情，具有产后发情、产后妊娠，有明显的性周期16(13～20)d，妊娠期68(65～70)d，哺乳期18(15～21)d。年产仔3～5胎，每胎3～4只。寿命与品种、营