常见疾病动物模型在药物研发中的应用

常见疾病动物模型在药物研发中的应用主要内容一．实验动物在科研中的地位二．科研立项、结题对实验动物的要求三．动物模型选择的基本原则四．脑缺血疾病动物模型五．抗肿瘤药物研究动物模型六．心血管系统疾病动物模型七．医学科研论文对实验动物的描述要求一、实验动物在科研中的地位在过去100年中，68%的诺贝尔医学奖是使用动物的研究成果。Science在过去5年选出的50项重大科技进展中，生命科学占22项，其中利用实验动物的研究占13项。国家自然科学基金2012年资助生命科学和医学领域课题13449项，其中使用实验动物的研究课题约占40%。现代医学研究史上一些科学家采用动物实验而获得的重大发现举例发现年份发现人所用动物肿瘤的病毒病原1910洛斯鸡胰岛素1921班定狗休克治疗1927博莱罗克狗抗细菌药物（百浪多息）1935多麦克小鼠心肺旁道器1953葛明猫小儿麻痹症疫苗1954索尔克恒河猴变性脑病的病毒病原1965格但斯克猩猩心脏移植1967伯纳德狗二、科研立项、结题对实验动物的要求《实验动物管理条例》（国家科委1988年，2号令）第十九条：应用实验动物应当根据不同的实验目的，选用相应的合格实验动物。申报科研课题和鉴定科研成果，应当把应用合格实验动物作为基本条件。应用不合格实验动物取得的检定或者安全评价结果无效，所生产的制品不得使用。《四川省实验动物管理暂行办法》（川科财〔2013〕25号）第十二条：与实验动物有关的科研立项、结题验收、科技成果鉴定和评奖，进行检定检验和以实验动物为原料或者载体生产产品的，应当把使用合格实验动物和具备相应等级的动物实验环境设施作为基本条件。应用不合格的实验动物或者在不合格的实验环境设施内取得的科学研究、检定、评价的结果无效，相关的科研项目不得验收、鉴定、评奖，生产的制品不得使用和出售。三、动物模型选择的基本原则1.充分查阅与课题相关的实验动物与动物实验两方面的文献。2.尽量选择与人类相似的实验动物。①结构和功能的相似性②年龄状态的相似性③群体分布的相似性④生态或健康状况的相似性⑤疾病特点的相似性⑥解剖特点的相似性动物种类平均寿命（年）最长寿命（年）猴1030犬1020兔815豚鼠57大鼠35小鼠23猪1627猫12303.模型的重复性、可靠性、适用性、可控性、易行性和经济性。4.根据实验动物不同品种、品系的特点选择合适的实验动物。动物解剖、生理特点应用选择兔颈部交感神经、迷走神经、减压神经分别存在、独立行走；对体温变化十分敏感观察减压神经对心脏的作用；宜做发热、解热和检查热原的实验研究犬红绿色盲；汗腺不发达；胰腺小；胃小，易作胃导管不能以红绿做条件刺激反射实验；不宜作发汗实验；宜作胰腺摘除术；便于进行胃肠道生理研究大鼠无胆囊，不会呕吐；胰腺分散不能做胆功能观察、催吐实验、胰腺摘除术豚鼠自身不能合成维生素C可用来做Vc缺乏试验三、动物模型选择的基本原则5.据课题研究的目的、内容、水平和对实验动物质量的要求，选用相匹配的标准化动物。6.选用与实验要求相适应的实验动物规格。①年龄：应选择体成熟的青壮年动物为宜。②体重：实验动物体重与年龄间有一定的相关性，选择发育正常、体重符合要求的实验动物。③性别：同一品种（系）动物不同性别对许多外界刺激的反应不一致。④生理状况：不同生理状态对外界的刺激的反应不一致。三、动物模型选择的基本原则7.动物实验结果的外推。8.实验动物的选择和应用应注意有关国际规范（实验动物福利，3R原则）。三、动物模型选择的基本原则四、脑缺血疾病动物模型1.脑缺血动物模型全脑缺血模型：阻断沙鼠双侧颈总动脉模型阻断大鼠四动脉(双侧颈总动脉和椎动脉)模型阻断大鼠双侧颈总动脉加血压降低模型局灶性脑缺血模型：阻塞大鼠大脑中动脉模型(栓塞法、光化学发等)三氯化铁诱发大脑中动脉血栓形成模型其它：自发性高血压大鼠(SHR)阻断大脑中动脉模型卒中型自发性高血压大鼠(SHRSP)脑缺血模型1.脑缺血动物模型模型名称模型评价缺点沙鼠全脑缺血模型简便、缺血可靠，适合于对脑缺血及再灌注后神经元损伤机制的研究与药物筛选。侧枝血管和后交通动脉的发育有变异，使产生DND的结果不稳定；体积过小使生理指标的监测较为困难；操作技术要求高，对抽搐遗传易感性。阻断大鼠脑四动脉全脑缺血模型有良好的可重复性。缺血与再灌注时间可通过颈动脉夹开闭控制，可根据实验要求造成不同程度的脑缺血损伤。需要处理4条血管，实验要分两步在两天内才能完成。阻断颈总动脉-降低血压大鼠前脑缺血模型重复性好，易于控制缺血时间，用于研究脑缺血后的脑代谢和组织学改变。血压下降后，其它重要器官灌注也降低，影响这些器官功能。不能观察缺血后产生的即刻神经症状。大脑中动脉阻塞大鼠局灶性脑缺血模型适用于缺血和缺血-再灌注脑损伤发生机制及药物筛选的研究。不同品种大鼠线栓法MCAO脑梗死体积大小及变异不同。F344大鼠梗死体积最大，变异小；Wsitar大鼠梗死体积小，变异大；SD大鼠介于两者之间。四、脑缺血疾病动物模型1.脑缺血动物模型模型名称模型评价缺点三氯化铁诱发大鼠大脑中动脉血栓形成模型该模型形成的血栓为混合血栓，与临床血栓形成的病理过程相似，是一种快速评价抗栓药和溶栓药疗效的脑血栓模型。动物的颧弓被除去后可影响动物摄食，不利于长期观察。大鼠多发性脑血栓模型能较好地反映脑血栓形成的实际情况。形成血栓为血小板血栓，主要位于小动脉与毛细血管内，在右半大脑形成的血栓弥散、不固定。大鼠颈内动脉注入微栓子模型操作简单，缺血效果较好，稳定性和重复性较好。接近于人类脑卒中，适用于局灶性脑缺血的发生机制、药物疗效、溶栓治疗研究。血栓的制备和选择、套管插入深度和动物体重这3个因素明显影响造模成功率。大鼠颈总动脉注入自体血栓模型栓子大小和栓塞部位易控制，操作简便，缺血效果可靠，稳定性、重复性好。四、脑缺血疾病动物模型2.脑出血动物模型模型名称模型评价缺点注入自体血大鼠脑出血模型是目前应用最多的脑出血动物模型之一。主要用于观察药物对血肿的吸收、脑水肿、颅内压升高、局部脑缺血、脑血流、氧自由基损伤和神经功能改善的效果。血肿体积不恒定，不同个体差异较大，脑出血症状不十分明显，神经功能评分较低、仅供参考。注入胶原酶和肝素诱发大鼠脑出血模型操作简便，产生的血肿大小基本一直，重复性好。出血区实际上是弥漫性渗血与脑组织混杂在一起，并非完整的血肿，病理上类似出血梗死，与人类脑出血的病理改变和过程不同。自发性脑出血模型能重现人类自发性脑出血发病过程。存在遗传局限性，易变种、断种，饲养困难，且价格高、来源少而限制了其在脑出血研究中的广泛应用。四、脑缺血疾病动物模型3.蛛网膜下腔出血动物模型(SAH)造模动物模型评价缺点犬SAH模型研究最多，效果也最好。但有研究证明狗并不适合SAH后脑血管的研究，因其基底动脉对去甲肾上腺素和血红蛋白的反映与人明显不同。去甲肾上腺素能使人基底动脉收缩，而对犬却无收缩作用；血红蛋白能使犬的基底动脉收缩,但对人却无作用。猴猴最接近于人的遗传基因，因此猴的SAH模型可能是最好的。但这类动物的费用高且受保护,因此应用不如其他动物广泛。兔是目前理想的SAH模型。SAH后CVS的发生与人类相似，且可反复实施脑血管造影，费用较猴、狗为低。但忽视了动脉血管损伤的变化，这是其最大的弊端。大鼠可能成为今后使用最广泛的动物模型，特别是采用基因转录过的大鼠研究SAH后脑CVS的发生机制，成为目前研究的重点。但在影像学方面，不如狗、兔。四、脑缺血疾病动物模型五、抗肿瘤药物研究动物模型1.常用自发性肿瘤动物模型肿瘤名称品系年龄(月)性别自发率(%)乳腺肿瘤C3H/♀♂80～100肺腺瘤A/He18♀♂90.0肺细胞瘤C3H/He14♂85.0肝癌C3H/He/Ola14/85.0淋巴瘤AKRAKR//♂♀79.792.0网织细胞瘤(C57BL×C3H/Anf)F130♀♂49.0垂体肿瘤C57BR/CdDBA1212～18♀/33.055.5卵巢肿瘤BALB/c//75.8纤维肉瘤(BALB/c×C57BL/6)F118♀28.42.化学致癌剂诱发的常用肿瘤模型致癌物给药方式剂量诱发时间（天）肿瘤种类发生率苯并芘皮肤涂抹；皮肤滴落0.1%，1次/周;0.5%，5次/周120-200150-200多发性乳头瘤和癌；孤立的乳头瘤和癌90%90%二甲基苯蒽和巴豆油皮肤涂抹0.15ug/只,2次/周；0.5mg/只,5次/周90-150多发性乳头瘤和癌90%苯并芘皮下5mg/只，共1次90-120局部纤维肉瘤90%4-二甲氨基胝口服每天1.5mg/kg350-400外耳道癌90%7,12-二甲基苯蒽静脉生后第48,50和52天，8mg/kg-100乳腺癌90%二乙基亚硝胺口服5mg/kg，2次/周，共14周120-180恶性肝肿瘤90%乙基苯基亚硝胺口服每天1mg/kg180-250食管癌80%N-亚硝基-甲基-乙酰氧基-甲胺口服3.5mg/kg，2次/周，共10周80-120前胃乳头状瘤和癌90%N-甲基亚硝基脲静脉生后第50和57天，50mg/kg-100乳腺癌90%五、抗肿瘤药物研究动物模型3.移植性肿瘤动物模型五、抗肿瘤药物研究动物模型3.1动物移植性肿瘤模型五、抗肿瘤药物研究动物模型肿瘤名称及类型代号宿主取瘤时间接种量接种方法艾氏腹水癌EACKM小鼠或其它小鼠6-9d0.2ml（1:1-4)ip肉瘤180S180KM小鼠或其它小鼠7-11d0.2ml（1:3-4)Sc或ipLewis肺癌LewisC57BL/6小鼠10-14d0.2ml（1:1-3)或直径2-3mm瘤块1块sc黑色素瘤B16B16C57BL/6小鼠15-20d0.2ml(1:1-3)或直径2-3mm瘤块1块sc白血病L615L615615小鼠6-7d0.1-0.2mlsc白血病P388P388DBA/2小鼠6-8d0.2ml(1:3-4)ip或sc白血病L1210L1210DBA/2小鼠6-8d0.2ml(1:3-4)ip或sc瓦克氏肉瘤W256W256Wistar大鼠或其它大鼠6-8d0.2-0.5ml(1:3)sc或im五、抗肿瘤药物研究动物模型3.1动物移植性肿瘤模型3.2人体肿瘤异种移植性肿瘤模型结肠癌、乳腺癌、肺癌、黑色素瘤、卵巢癌、淋巴瘤和白血病、胃癌、肾癌、宫颈癌、软组织肉瘤和骨肉瘤等。黑色素瘤、恶性胶质瘤、结肠癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌、肾癌、前列腺癌以及外阴癌、宫颈癌等。五、抗肿瘤药物研究动物模型六、心血管系统疾病动物模型1心肌缺血动物模型造模动物模型评价缺点垂体后叶素诱发大鼠心肌缺血可用于缺血缺氧性心肌损害的发生机制、防治方法研究，适用于缓解冠状动脉痉挛、防治心肌缺血药物的初筛。剂量不大时，可迅速恢复，故可反复在同一动物身上进行多次实验。心肌坏死范围和数量不同动物个体间差异大，不如异丙肾上腺素引起的心肌坏死稳定。异丙肾上腺素诱发大鼠心肌缺血效果稳定可靠，心肌坏死病理特点和发生机制类似人缺血缺氧性心肌坏死。适用于观察心肌供氧供需平衡或通过作用与β肾上腺素受体来防治心肌缺血的药物；也可用于心肌坏死、心纤维化发生机制的研究和防治药物筛选。引起心肌坏死的异丙肾上腺素的剂量范围较宽（1～10mg/kg）。六、心血管系统疾病动物模型2心肌梗死动物模型造模动物模型评价缺点大鼠心肌梗死模型心肌梗死效果确实，梗死发生快，缺血区域大致固定，可进行血流动力学、心电图、组织病理学和血清学指标检测。用于冠心病心肌梗死的发生机制、防治方法的实验研究。动物存活率与操作熟练度有关，术后成活率可达60%或更高。兔心肌梗死模型不需破坏胸膜进行冠状动脉结扎，不需进行人工呼吸。心肌梗死范围3d内较稳定，3d后有自发缓解趋势，冠状动脉变异较大。犬心肌梗死模型最常用动物模型，重复性好？便于进行给药前后自身比较。本模型是急性心肌缺血模型，不能用于慢性实验的观察。冠状动脉左旋支粗大且分布较广，冠状动脉间吻合支多，不同犬同一血管、同一部位，结果很不一致，无法预测，个体差异大。小鼠心肌梗死模型操作简单，不需复杂的实验设备。操作技能要求高：从打开