动物实验设计及影响因素.ppt

医学研究中实验动物的选择,选择实验动物是医学实验研究中的首要环节。 实验动物选择的适当与否，可直接影响到实验的成败和质量。 各种实验动物的生物学特性不同，在医学实验研究中选择实验动物应遵循以下原则。,医学实验动物的选择原则,选择与人的功能、代谢、结构和疾病特点相似的实验动物。 选择遗传背景明确、体内微生物得到控制或模型症状显著的动物。 选用解剖、生理特点符合实验目的的要求的动物。 选择对实验因素最敏感的动物。 选择与实验目的相适应的动物。,特点相似的实验动物的原则,实验动物越高等，进化程度越高，其功能、代谢、结构越复杂，反应就越接近人类、猴、猩猩、长臂猿等灵长类动物是最近似于人类的理想动物。 有些动物的进化程度并不一定很高，但是某些组织器官的结构或疾病特点与人类相似。猪的皮肤组织学结构与人相似，选用小猪作烧伤实验研究是较理想的实验动物。,遗传背景症状显著的动物的原则,实验研究为了得到有规律且正确可靠的实验结果，应选用经微生物学、营养学环境卫生学的控制而培育出的标准化实验动物。 近交系动物，这样可以排除遗传上不均质、个体反应不一致对实验结果的影响。 突变品系动物具有与人类相似的疾病谱或缺损，是研究人类相关疾病谱的重要模型。,符合实验目的要求的动物的原则,实验动物具有独特的解剖生理特点，只是选用解剖生理特点符合实验目的的要求的实验动物做实验，才能减少操作难度，确保实验的成功。 家犬的甲状腺位于甲状腺的表面，位置比较固定，大多数在两个甲状腺相对应的两断上。兔的甲状腺分布得比较分散，位置不固定，除甲状腺周围外，哟的甚至主动脉弓附近，因此做甲状腺摘除实验，应选用家犬而不能选用家兔。 大鼠没有胆囊，不能做胆囊功能的研究，却适合胆管插管，从而可收集胆汁，进行消化功能等方面的研究。,选择对实验因素最敏感的动物原则,不同种系实验动物对同一因素的反应往往会出现特殊反应，实验研究中应选用那些对实验因素最敏感的动物作为实验对象。 不同种类实验动物有着各自的生物学特征，与人类相比其功能代谢、形态结构、疾病的发生、发展与转归点、对施加因素的反应等方面存在着差异。 同一种实验动物，去不同品种、品系的特性往往也存在很大差别。,药物毒性实验的动物选择,确保病人用药安全，新药或者已用药物但改变了配伍、剂量或用法时，在临床试用前必须进行较系统的毒性试验，以了解药物的毒性和不良反应、中毒和致死剂量等特点，为临床使剂量和注意事项提供参考和科学依据。 做毒性试验时，选择何种实验动物取决于该动物对药物的反应以及药物在该种动物体内的吸收、分布、代谢和排泄与人类异同的程度。 不同种属动物对药物作用的反应有质与量的区别。 演技不同药物时应选择其相应的动物为对象。,注意事项,动物的进化程度越高，对药物毒性的敏感性越好。 选用未成年的实验动物较为合适，因在动物迅速生长时期，可以发现药物对生长及各器官，包括对性器官成熟的影响。 选择做毒习惯内实验时，动物应雌雄各半，因它们对毒性物质反应有差异，而且动物数量不宜太少，要满足统计学处理的要求。 实验要求至少采用两种不同种属的动物。,消化、呼吸系统实验的动物的选择,草食动物的消化系统与人的截然不同，不能选择此类动物作为研究消化系统疾病的模型。 犬有发达的消化系统和与人类极为相似的消化器官，它不仅可用来做消化系统的慢性实验，也可以进行齿、部分小肠移植等研究。 猴的其噶黏膜上腺体数量较多，且至三级支气管中部仍有存在，选用该动物做慢性支气管炎研究和祛痰平喘药物疗效实验研究很合适。,泌尿、生殖系统实验的动物选择,糖尿病实验： 选择犬、大鼠、兔等实验动物可用人工摘除胰腺的方法来复制糖尿病。 猴类的自发性糖尿病的临床特征与人类的十分相似，是进一步研究异常糖类代谢的有价值的动物。 BB Wstar大鼠与人的糖尿病极为相似，研究糖尿病广泛使用它。,生殖生理实验,雌激素能中止大鼠和小鼠妊娠，却不能中止人早期妊娠，因而具有雌激素活性的化合物用于动物实验观察中止妊娠作用时，就不要选择大鼠和小鼠。 兔由于是刺激性排卵的动物，利用这一特点，可进行生殖生理和避孕药的研究。 猴的月经周期为28d生殖生理与人非常接近，是人类避孕药物研究极为理性的实验动物。,心血管系统实验的动物选择,微循环实验： 犬的血液环系统退发达，适合做这方面的实验研究，如失血性体克、实验性弥散性血管内凝血等。 猴、猪有与人相似的循环系统，且较发达，血压稳定，血管壁较坚韧，对药物有与人一致的灵敏反应，便于手术操作和适于分析药物对循环系统的作用机制、而且猫还有较强的心搏力，能描绘完好的血压曲线，更适合药物对循环系统作用机制分析。 内脏微循环实验观察，常选用青蛙的肠系膜、大网膜和肠壁。,心血管疾病实验,心血管系统的疾病，在人类普遍发生，给人类带来严重后果。 1、动脉粥样硬化症： 小型猪可自发产生动脉粥样硬化，也可用高脂饲料诱发并加速动脉样硬化的形成。 鸽具有与人类相似的自发性粥样硬化症，且在短期喂饲胆固醇后，可在主动脉的可预测区域发生病变，可用来研究与病变发生有关的早期代谢变化，故鸽是研究该病的重要动物模型。,高血压,对于高血压的研究，常选用的动物是和犬。根据实验目的的不同，通常选择以刺激中枢神经系统反射性引起实验性高血压，或注射加压物质以及分次手术结扎肾动脉来诱发肾源性高血压。 培育了各种高血压大模型，如遗传性高血压犬（CH）、自发性高血压犬（SHR）、易卒中自发性高血压犬大（SHRSP）、自发性血栓形成犬（STR）、米兰种高血压犬（MHS）、里昂种高血压犬（LH）。,心肌缺血试验,猪、猫、兔和犬都可做冠状动阻塞试验。由于的心脏解剖特点与人的相似：占体重的比例较大，冠状血管容易操作，心脏抗心律失常能力较强，而且犬容易训服，因此是心肌缺血试验良好的动物模型。 猪心脏的侧支循环和传导系统血液供应类似于人的心脏，易于形成心肌梗死，室颤发生率高。 猫耐受心肌梗死能力强。,神经系统实验的动物选择,神经系统实验的动物选择，应根据动物神经系统方面的特性而进行。 C3H/HeN小鼠对脊髓灰质炎病毒Lan Sing株敏感。 C57BL/KalWN小鼠有先天性脑积水。 大鼠宜作垂体切除术。 脑梗死所呈现的卒中、术后脑缺血以及脑血流量时。结扎沙鼠的一侧颈总动脉，数小时后，就有20%65%的沙鼠出现脑梗死。,实验设计的核心,实验动物是指根据实验的需要,有目的、有计划地进行人工饲养、繁殖及科学培育而成的动物。 科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案。 实验设计的要素和原则。,实验设计的三要素,实验对象： 实验因素： 实验效应：,实验对象,实验所用的材料即为实验对象。 实验对象选择的合适与否直接关系到实验实施的难度，以及别人对实验新颖性和创新性的评价。 完整的实验设计中所需实验材料的总数称为样本含量。最好根据特定的设计类型估计出较合适的样本含量。样本过大或过小都有弊端。,实验因素,所有影响实验结果的条件都称为影响因素，实验研究的目的不同，对实验的要求也不同。 影响因素有客观与主观，主要与次要因素之分。通过研究设计进行有计划的安排，从而能够科学地考察其作用大小的因素称为实验因素；对评价实验因素作用大小有一定干扰性且研究者并不想考察的因素称为区组因素或称重要的非实验因素；其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差。 初步筛选实验因素并确定取哪些水平较合适，以免实验设计过于复杂，实验难以完成。,实验效应,实验因素取不同水平时在实验单位上所产生的反应称为实验效应。 实验效应是反映实验因素作用强弱的标志，它必须通过具体的指标来体现。要结合专业知识，尽可能多地选用客观性强的指标，应尽可能多选用特异性强、灵敏度高、准确可靠的客观指标。 对一些半客观或主观指标，一定要事先规定读取数值的严格标准，只有这样才能准确地分析自己的实验结果，从而也大大提高了自己实验结果的可信度。,实验设计的六原则,随机原则： 对照原则： 重复原则： 平衡原则： 弹性原则： 最经济原则：,随机、对照原则,即运用随机数字表实现随机化；运用计算机产生伪随机数实现随机化。尽量运用统计学知识来设计自己的实验，减少外在因素和人为因素的干扰。 对照组的设立只有通过对照的设立我们才能清楚地看出实验因素在当中所起的作用。 当处理本身夹杂着重要的非处理因素时，还需设立仅含该非处理因素的实验组为实验对照组；这种对照形式应慎用，其对比的结果仅供参考，不能作为推理的依据；多种对照形式同时并存。,重复、平衡原则,所谓重复原则，就是在相同实验条件下必须做多次独立重复实验。一般认为重复5次以上的实验才具有较高的可信度。 实验设计方案的均衡性好坏，关系到实验研究的成败。 发挥具有各种知识结构和背景的人的作用，群策群力，方可有效地提高实验设计方案的均衡性。在实验设计的过程中要注意时间上的分配，才不会出现一段时间特别忙而一段时间特别闲的情况。,弹性、最经济原则,所谓空缺：指的是在时间分配图上留有空缺。适当的空缺是非常必要的，只有这样才能富有弹性的实施实验计划，并不断地调整好自己的实验进度。 不论什么实验，都有它的最优选择方案，这包括在资金的使用上，也包括人力时间的损耗上，必要时可以预测一下自己实验的产出和投入的比值，这个比值越大越好，当然是以你所拥有的实验条件作基础的。,动物实验意外事故的处理,在实验中由于手术时的操作不慎、动物生理状态不佳或一些无法预测的因素造成动物窒息，大出血等事故。 确定造成意外情况原因，再采取措施，防止情况进一步恶化。,麻醉过量和窒息,麻醉是动物手术中必不可少的过程。 由于动物的生理状态不同，有时会产生麻醉过量现象，造成呼吸或循环系统异常情况，此时应根据过量的程度，采用不同的方式处理。 如动物呼吸极慢而不规则，但血压和心搏仍照常时，可施行人工呼吸，并给苏醒剂。,麻醉过量和窒息的处理,动物呼吸停止，血压下降，但仍有心搏时，应迅速施行人工呼吸，同时注射50%的温热葡萄糖溶液、1:10，000肾上腺素及苏醒剂。 动物呼吸停止，而且心搏极弱或刚停止时，应用5%CO2和95%O2的混合气体人工呼吸，进行心脏按摩，注射温热的生理盐水和心脏按摩。心搏恢复后，注射50%葡萄糖及苏醒剂。,常用苏醒剂的种类,咖啡因（1 mg(kg体重)-1） 可拉明（25 mg(kg体重) -1） 山梗菜（0.11 mg(kg体重)-1）,大出血,在生理实验中，由于操作失误或无法预见的原因，有时会出现大出血。 首先不用慌张，尽快查明出血原因，用棉球吸去血迹，观察血的来源。 一般大出血由两种情况造成：一是大血管被剪破、二是渗透性出血。,大出血的基本处理方法,大血管被剪破：找到出血口后，立即用止血钳钳住出血口的两侧。 出血口不是很大，钳住一段时间后，血液会凝固，此时放开止血钳后不再会出血；出血口较大，则用止血钳钳住后，再需用线将出血口两侧结扎，以防进一步出血。 出血量非常大，来不及用止血钳止血，也可用手指夹住出血口，再用止血钳止血。,渗透性出血,渗透性出血：渗透性出血是由一些小血管造成的，但很多小血管同时出血，造成的总体出血效应还是相当严重的。 确定出血部位，然后用温生理盐水浸过的棉花压在或明胶海棉覆盖在出血部位上止血。 用上面提到的烧烙止血法烧灼出血部位，此方法虽然对组织有一定伤害，但却是对付渗透性出血一种较为有效的方法。,实验动物的给药方法,实验动物的给药方法有多种：根据实验要求及实验目的选择适当的给药方法。 给药方法可行程度决定及影响实验的结果的真实性。 给药剂量可决定动物的麻醉程度及动物实验的可操作性。,经口投药法,(1) 口服法：口服法是将能溶于水并且在水溶液中较稳定的药物放入动物饮水中，不溶于水的药物混于动物饲料内，由动物自行摄入。 该方法技术简单，给药时动物接近自然状态，不会引起动物应激反应，适用于多数动物慢性药物干预实验，如抗高血压药物的药效、药物毒性测试等。 其缺点是动物饮水和进食过程中，总有部分药物损失，药物摄入量计算不准确，而且由于动物本身状态、饮水量和摄食不同，药物摄入量不易保证，影响药物作用分析的准确性。,灌服法,灌服法是将动物适当固定，强迫动物摄入药物。 这种方法能准确把握给药时间和剂量，及时观察动物的反应，适合于急性和慢性动物实验。 但经常强制性操作易引起动物不良生理反应，甚至操作不当引起动物死亡。故应熟练掌握该项技术。强制性给药方法主要有两种：,口服法,固体药物口服：一人操作时用左手从背部抓住动物头部，同时以拇、食指压迫动物口角部位使其张口，右手用镊子夹住药片放于动物舌根部位，然后让动物闭口吞咽下药物。 液体药物灌服： 不同动物有不同的给药方法：小白鼠与大白鼠：左手捏持小白鼠头、颈、背部皮肤，或握住大白鼠以固定动物，使动物腹部朝向术者，右手将连接注射器的硬质胃管由口角处插入口腔，用胃管将动物头部稍向背侧压迫，使口腔与食管成一直线，将胃管沿上颚壁轻轻插入食道，小白鼠一般用3 cm，大白鼠一般用5 cm的胃管。,鼠的口服注意事项,插管时应注意动物反应，如插入顺利，动物安静，呼吸正常，可注入药物；如动物剧烈挣扎或插入有阻力，应拔出胃管重插，如将药物灌入气管，可致动物立即死亡。,家兔灌服法,用兔固定箱或由两人操作：助手取坐位，用两腿夹住动物腰腹部，左手抓免双耳，右手握持前肢，以固定动物；术者将木制开口器横插入兔口内并压住舌头，将胃管经开口器中央小孔沿上腭壁插入食道约15 cm，将胃管外口置一杯水中，看是否有气泡冒出，检测是否插入气管，确定胃管不在气管后，即可注入药物。,家兔灌服法示意图,注射给药,淋巴囊注射：适用于青蛙与蟾蜍。 青蛙与蟾蜍皮下有多个淋巴囊，注射药物易于吸收，适合于该类动物全身给药。常用注射部位为胸、腹和股淋巴囊。 防止注入药物自针眼处漏出，胸淋巴囊注射时应将针头刺入口腔，由口腔组织穿刺到胸部皮下，注入药物。股淋巴囊注射时应由小腿刺入，经膝关节穿刺到股部皮下，注射药液量一般为0.250.5 ml。,淋巴囊注射示意图,皮下注射,皮下注射是将药物注射于皮肤与肌肉之间，适合于所有哺乳动物。实验动物皮下注射一般应由两人操作，熟练者也可一人完成。 由助手将动物固定，术者用左手捏起皮肤，形成皮肤皱褶，右手持注射器刺入皱褶皮下，将针头轻轻左右摆动，如摆动容易，表示确已刺入皮下，再轻轻抽吸注射器，确定没有刺入血管后，将药物注入。 拔出针头后应轻轻按压针刺部位，以防药液漏出，并可促进药物吸收。鸽、禽类常选用翼下注射。,皮下注射示意图,肌肉注射,肌肉血管丰富，药物吸收速度快，故肌内注射适合于几乎所有水溶性和脂溶性药物，特别适合于狗、猫、兔等肌肉发达的动物。 小白鼠、大白鼠、豚鼠因肌肉较少，肌肉注射稍有困难，必要时可选用股部肌肉。鸟类选用胸肌或腓肠肌。 肌内注射一般由两人操作，小动物也可由一人完成。助手固定动物，术者用左手指轻压注射部位，右手持注射器刺入肌肉，回抽针栓，如无回血，表明未刺入血管，将药物注入，然后拔出针头，轻轻按摩注射部位，以助药物吸收。,腹腔注射,腹腔吸收面积大，药物吸收速度快，故腹腔注射适合于多种刺激性小的水溶性药物的用药，并且是啮齿类动物常用给药途径之一。 腹腔注射穿刺部位一般选在下腹部正中线两侧，该部位无重要器官。 腹腔注射可由两人完成，熟练者也可一人完成。助手固定动物，并使其腹部向上，术者将注射器针头在选定部位刺入皮下，然后使针头与皮肤成45角缓慢刺入腹腔，如针头与腹内小肠接触，一般小肠会自动移开，故腹腔注射较为安全。,腹腔注射示意图,刺入腹腔时，术者可有阻力突然减小的感觉，再回抽针栓，确定针头未刺入小肠、膀胱或血管后，缓慢注入药液。,静脉注射,静脉注射将药物直接注入血液，毋需经过吸收阶段，药物作用最快，是急、慢性动物实验最常用的给药方法。 静脉注射给药时，不同种类的动物由于其解剖结构的不同，应选择不同的静脉血管。 兔耳缘静脉注射： 小白鼠与大白鼠尾静脉注射：,兔耳缘静脉注射,将家兔置于兔固定箱内，没有兔固定箱时可由助手将家兔固定在实验台上，并特别注意兔头不能随意活动。 剪除兔耳外侧缘被毛，用乙醇轻轻擦拭或轻揉耳缘局部，使耳缘静脉充分扩张。用左手拇指和中指捏住兔耳尖端，食指垫在兔耳注射处的下方，右手持注射器由近耳尖处将针刺入血管。 再顺血管腔向心脏端刺进约1cm，回抽针栓，如有血表示确已刺入静脉，然后由左手拇指、食指和中指将针头和兔耳固定好。 右手缓慢推注药物入血液。如感觉推注阻力很大，并且局部肿胀，表示针头已滑出血管，应重新穿刺。注意兔耳缘静脉穿刺时应尽可能从远心端开始，以便重复注射。,小白鼠与大白鼠尾静脉注射,小白鼠尾部有三根静脉，两侧和背部各一根，两侧的尾静脉更适合于静脉注射。注射时先将小白鼠置于鼠固定筒内或扣在烧杯中，让尾部露出，用乙醇或二甲苯反复擦拭尾部或浸于4050的温水中加热1分钟，使尾静脉充分扩张。 术者用左手拉尾尖部，右手持注射器(以4号针头为宜)将针头刺入尾静脉，然后左手捏住鼠尾和针头，右手注入药物。如推注阻力很大，局部皮肤变白，表示针头未刺入血管或滑脱，应重新穿刺，注射药液量以015 m1只为宜。,小白鼠与大白鼠尾静脉注射示意图,幼年大白鼠也可做尾静脉注射，方法与小白鼠相同，但成年大白鼠尾静脉穿刺困难，不宜采用尾静脉注射。,狗前肢头静脉注射,狗前肢小腿前内侧有较粗的头静脉和后肢外侧小隐静脉，是狗静脉注射较方便的部位。 注射时先剪去该部位被毛，以酒精消毒。用压脉带绑扎肢体根部，或由助手握紧该部位，使头静脉充分扩张。 术者左手抓住肢体末端，右手持注射器刺入静脉，此时可见明显回血，然后放开压脉带，左手固定针头，右手缓慢注入药物。,前肢头静脉注射示意图,