实验动物学

1（一）实验动物科学laboratoryanimalscience以实验动物为主要研究对象，并将培育的实验动物应用于生命科学研究的一门综合性学科。实验动物科学融合了生物学，动物学，生理学，医学等内容，以遗传学和微生物学为基础，通过对实验动物和动物实验进行多方面的研究，逐步形成的比较完整的基础学科。一.实验动物科学及其发展实验动物科学是随着自然科学和生物医学的发展，至20世纪50年代以后才发展成一门具有自身理论体系的独立学科。1、国外实验动物科学的发展四个主要的发展阶段：(1)公元前4~公元3世纪Aristotle多种动物解剖/Erasistratu活体动物解剖/Galen活体动物解剖(2)公元3~16世纪科学研究的黑暗年代(3)公元16~19世纪末Vesalius公开的解剖学示范教学/Harvey多种动物的大量解剖和生理研究Hales报告马的血压测定结果/Fontana药物毒性的动物实验Darwin《物种起源》/Bernard实验医学“必须妥善地选择解剖构造合理或对某种影响具有特异敏感的动物。每项研究必须明确指出选择的动物，每个生理学或病理学问题能否解决，往往完全取决于为获得准确结果而用于实验的动物是否选择得当。”----CLAUDBERNARD(1813—1878)法国生理学家19世纪实验医学的兴起成为生物医学发展的转折点，在生理学、微生物学上取得巨大成就，同时动物保护组织开始兴起。(4)20世纪至今孟德尔遗传规律发现1907年Little首次成功培育出DBA纯系小鼠1932年Glimstedt育成并进行无菌豚鼠饲养1946年Reyniers育成无菌大鼠1956年国际实验动物科学委员会(ICLAS)成立。1959年Teah繁殖无菌豚鼠成功60年代后动物器官移植微循环研究1975年PeterSinger《动物解放》实验动物保护运动迅速掀起，限制和影响了实验动物科学的发展，同时也促使人们开展实验动物替代方法的研究。细胞培养技术,人造器官技术,计算机模拟技术近年越来越多的人提倡“3R”原则：(1)、替代（replacement）原则：要求尽可能采用低等实验动物或非实验动物，以替代高等实验动物进行实验。(2)、减少（reduction）原则：要求尽可能减少实验动物的用量，甚至可以降低统计学要求。(3)、优化（refinement）原则：要求优化实验设计和操作，以减轻动物的痛苦。1、实验动物本身的研究目的：获得优质标准化的实验动物,研究内容：实验动物遗传学、微生物学、实验动物医学、生物学、比较医学等。通过人类与实验动物以及实验动物各品种、品系之间的对比研究，开发建立各种人类疾病实验动物模型，以实验动物作为人的替身，探讨人类疾病发生发展规律及其有效防治措施，为保护与增进人类健康服务，为实验动物的科学利用和动物实验结果的科学评价2提供客观依据。2、动物实验研究科学合理的使用实验动物有效地进行各类科学实验，通过科学的动物实验研究，探讨生命现象本质以及各类相关学科领域疑难课题。目的：以标准化精确的方法对实验动物进行处理。研究内容：动物实验条件、实验方法、操作技术等。实验动物研究的最终目的，就是要通过对动物生命现象的研究，进而推广应用到人类，探索人类生命的本质，揭示遗传的奥秘。寻找人类疾病发生发展的规律和诊断治疗的方法。随着医学生物科学突飞猛进的发展，许多科学研究，最终必然要通过动物实验（包括人类疾病动物模型开发等）来阐明解决。因此实验动物科学，特别是实验动物的重要性愈来愈被人们所认识。1、实验动物是医学生物学研究的重要手段实验动物是医学生物学研究领域里，进行实验研究所需条件中四个基本要素（AEIR)之一:动物(Animal),设备(Equipment),信息(Information),试剂(Reagent)实验动物科学，现在已经成为现代科学技术不可分割的一个组成部分，已成为一门独立的综合性基础科学门类。这门科学的重要性在于一方面它做为科学研究的重要手段，直接影响着许多领域研究课题成果的确立和水平的高低。另一方面，做为一门科学，它的提高和发展，又会把许多学科领域课题的研究引入新的境地。实验动物重要性可以概括为：它是现代科学技术的重要组成部分，是生命科学研究的基础条件，是衡量一个国家或一个科研单位科学研究水平的重要标志。三.实验动物学对中医药现代化的意义（一）中医药现代化需要实验动物学高精尖的仪器设备、高纯度的试剂、科技信息已成为中医药研究的重要组成，利用标准化的实验动物和模型开展中医药现代化研究是实现中医药现代化的有效途径。（二）深刻揭示中医药治病机理进一步提高疗效需要实验动物学利用现代科学理论和方法，包括借助实验动物学的方法研究并更深刻地揭示中医药的治病机理，应用合适的动物模型结合临床研究以求使经验进一步上升为科学理论，科学、客观、定量地阐明中医药理论，深化中医药实践。（三）中药产业现代化国际化需要实验动物学中医药历经数千年的应用表明了其有效性和安全性，但仍须用客观的规范的国际认可的检测标准和评价指标加以验证才能被国际社会所接受。一、概念：实验动物科学比较医学二、实验动物学的研究范围及在生物医学研究中的作用三、实验动物学对中医药现代化的意义实验动物（Laboratoryanimal)指经人工饲育，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确或者来源清楚,用于科学研究、教学、生产、检定以及其它科学实验的动物。实验动物必需的条件第一：从遗传角度讲，实验动物必须经人工培育，遗传背景明确，来源清楚。其科学的涵义应是人工培育的遗传限定的动物。第二：是对其携带的微生物、寄生虫实行人工控制。所有实验动物的微生物、寄生虫都受到严格监控。第三：是用于科学实验。从应用角度看，可以认为所有的实验动物主要应用,目的都是为了科学实验。实验动物主要应用于科学实验。被称为：“活的分析天平”。凡能用于科学实验的动物统称为3实验用动物，包括实验动物、野生动物、经济动物和观赏动物。和实验动物学的分类两部分。二、实验动物的分类分类标准：遗传学和微生物学按动物学分类可分为界（kingdom,regnum）、门（phylum,phylum）、纲（class,classis）、目（order,ordo）科（family,familia）属（genus,genus）、种（pecies,species）；按实验动物学分类则分为品种(breed)和品系（strain)。种是动物学分类系统上的基本单位。同种动物能共同生活、交配、繁衍后代，异种动物之间存在生殖隔离。品种(breed)是人们根据不同需要而对动物进行改良、选择，即定向培育，并具有某种特定外形和生物学特性的动物群体，其特性能较稳定地遗传。品系(strain)即“株”，为实验动物学的专用名词,指来源明确，并采用某种交配方法繁殖，而具有相似的外貌、独特的生物学特征和稳定的遗传特性，可用于不同实验目的的动物群体。（一）实验动物按遗传学原理控制分类封闭群,近交系,杂交群,突变系1、封闭群（远交群）closedcolony定义：以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种群，在不从其外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上，封闭群亦称远交群。大小鼠需6年零3个月,家兔需18年零6个月命名：封闭群由2～4个大写英文字母命名，种群名称前标明保持者的英文缩写名称，第一个字母须大写，后面的字母小写，一般不超过4个字母。保持者与种群名称之间用冒号分开。N：NIH表示由美国国立卫生研究院（N）保持的NIH封闭群小鼠。Lac：LACA表示由英国实验动物中心（Lac）保持的LACA封闭群小鼠。某些命名较早，又广为人知的封闭群动物，名称与上述规则不一致时，仍可沿用其原来的名称。Wistar大鼠封闭群，日本的ddy封闭群小鼠,我国的KM小鼠等。.特点:封闭群遗传基因具有较高的杂合性，繁殖力强生产力高，易于大量生产。个体间对实验处理的反应有差异，重复性和一致性较差。应用：用于科研预实验或教学演示。药物筛选试验，封闭群可以反映药物的综合疗效。常用品系小鼠：KMNIHLACAICR大鼠：SDWistar2、近交系（inbredstrain）定义：经至少连续20代的全同胞兄妹交配（或亲子交配）培育而成，品系内所有个体都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先。近交系的近交系数应大于99%。特点基因的高度纯合性,表现型一致,对外界刺激敏感,生活力差应用对实验处理有较高的一致性。组织相容性一致，可进行细胞或肿瘤的移植。遗传学基因连锁分析。为观察试验结果是否具有普遍意义应使用多个近交系进行分析。4在普通近交系的基础上再进行培育可获得重组近交系（recombinantinbredstrain）重组同类系（recombinantcongenicstrain）同源突变近交系（coisogenicinbredstrain）同源导入近交系（congenicinbredstrain）转基因动物（transgenicanimals）等3、杂交群（hybrids）定义：由不同品系或种群之间杂交产生的后代。两个近交系动物之间进行有计划的交配所获得的第一代动物称为杂交F1动物命名：雌性亲代名称在前，雄性亲代名称居后，二者之间以大写英文字母“X”相连表示杂交。将以部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数（如F1F2等）（♀C57BL/6XDBA/2♂）F1=B6D2F1特点与应用：遗传型和表现型一致。具有杂交优势，生活力强。可接受两个亲本的细胞、组织、器官和肿瘤的移植。4、突变种动物（mutantstrain)定义：动物在生命过程中，正常染色体基因发生变异从而产生具有某种特殊性状表型的动物，并且这种性状是可遗传的，一般是指遗传缺陷动物。命名:对于来自于近交系动物的突变种动物，由发生突变的近交系名称后加突变基因符号（用英文斜体印刷体）组成，二者之间以连接号分开，如：C57BL/6J–bgBALB/c-nu当突变基因必须以杂合予形式保持时，用+号代表野生型基因，如：A/Fa-+/c.特点：多为病态，生活力较差，对饲养管理要求严格，繁殖保种较为困难。不同的突变系动物具有各自特征应用：作为人类疾病的动物模型如：糖尿病鼠diabetesmice（db/db)肥胖症鼠obesemice（ob/ob)自发高血压大鼠spontaneoushypertensionrats（SHR)裸鼠nudemice或rats(nu/nu或rnu/rnu)等。裸鼠表现为毛发发育异常，无胸腺不能使T细胞正常分化执行正常的免疫功能。裸鼠的应用:组织移植（人类肿瘤移植）研究、肿瘤学研究、免疫和遗传研究、皮肤病研究等第二章实验动物及其分类（二）按微生物控制的程度分类按微生物控制的程度,目前我国将实验动物分为四个等级：普通级动物、清洁级动物、无特定病原体动物（SPF动物）无菌动物（CF动物）和悉生动物1、普通级动物conventional(CV)animal定义：未经严格的微生物学控制，饲养在开放的环境中的实验动物，不携带所规定的人兽共患病病原和动物烈性传染病病原。环境要求：饲养在普通环境。垫料消毒；饮水清洁卫生，外来动物严格检疫；定期对环境和笼器具消毒；严格处理淘汰动物和死亡动物。普通环境：该环境设施符合动物居住的基本要求，不能完全控制传染因子，适用于饲养教学等用途的普通验动物。使用：敏感性一致性差，只可用于教学示教或科研预实验。2、清洁动物clean(CL)animal定义：除普通动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原5环境要求：饲养在温度湿度恒定的屏障系统内，饲料垫料笼器具需消毒灭菌处理。屏障环境：该环境设施适用于饲育清洁实验动物及无特定病原体（SPF）实验动物，该环境严格控制人员、物品和环境空气的进出。应用：国内科研工作的标准净级别的实验动物，可用于医学研究的各个领域。3、无特定病原体动物specificpathogenfree(SPF)animal定义：除清洁级动物应排除的病原外，不携带主要潜在感染或条件致病病原和对科学实验干扰大的病原。环境要求：与清洁动物相同。应用：所有的科研实验。4、无