生物医学研究中实验动物的选择及动物实验设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,生物医学研究中实验动物的选择及动物实验设计,生物医学研究中实验动物的选择及动物实验设计生物医学研究中实验动物的选择及动物实验设计实验动物选择的总体思路实验动物种类众多，如何依据不同的实验目的来正确地选择动物，是作好一项研究工作的第一步。,严格地说，实验动物选择的正确与否，不仅影响到经费支出、工作进展，还会影响到实验结果的正确性与可靠性，以及整个实验的顺利完成。,实验动物选择的总体思路,实验动物种类众多，如何依据不同的实验目的来正确地选择动物，是作好一项研究工作的第一步。,严格地说，实验动物选择的正确与否，不仅影响到经费支出、工作进展，还会影响到实验结果的正确性与可靠性，以及整个实验的顺利完成。,目的名称,实验用动物种类,单孔目,(Monotremata),有袋目,(Marsupialia),贫齿目,(Edentata),食虫目,(lnsectivora),翼手目,(Chiroptera),灵长目,(Primates),兔形目,(Lagomorpha),啮齿目,(Rodentia),鲸 目,(Cetacea),食肉目,(Carnivora),鳍足目,(Pinnipedia),长鼻目,(Proboscidea),海牛目,(Sirenia),奇蹄目,(Perissodactyla),偶蹄目,(Artiodactyla),至今无,袋鼠,犰狳、穿山甲,刺猬,蝙蝠,猕猴、松鼠猴、狨猴、黑猩猩,兔、鼠兔,小鼠、大鼠、金黄地鼠、豚鼠、沙鼠、黑线姬鼠,江豚,猫、犬、雪貂,海狗,至今无,至今无,马、驴、骡,猪、羊、牛、鹿,第一节 一般选择原则,一 般 选 择 原 则,不同种动物对同一实验反应的差异,同种不同品系动物对同一实验反应的差异,品种与品系,性别,生理与健康状况,标准化控制状况,年龄与体重,一、动物品种品系,同物种内的不同品种、品系，由于生物学特性的差异，对相同试验反应结果存在差异。同品系的各亚系之间差异可相当于不同品系。,例如：,DBA,小鼠会发生听源性癫痫发作，而,C57BL,小鼠根本不出现这种反应。,BALB/cAnN,小鼠对放射线极敏感，而,C57BL/CdJN,小鼠对放射线却有抵抗力。,C57BL,小鼠对肾上腺皮质激素的敏感性比,DBA,小鼠高,12,倍。,DBA,小鼠对雌激素较,C57BL,小鼠敏感。,二、动物的年龄和体重,实验动物的机体反应性随年龄而有所变化。幼年动物往往较成年动物敏感，而老年动物,代谢功能降低，反应不灵敏。,成年动物,大多数实验都选择,老年动物,多用于老年医学研究中,幼年动物,慢性实验或长期毒性实验（实验周期长,）,不同种属实验动物的寿命长短不一，但多比人的寿命短。选择实验动物时必须了解有关动物的寿命，并安排与人的某年龄时期相对应的动物进行实验研究。,动物的体重,年龄与体重一般呈正相关性。同一实验中，动物的体重应尽可能一致，一般不应相关,10%,，若相差悬殊，则易增加动物反应的个体差异，影响实验结果的正确性。,实验动物年龄和体重一般呈正比，啮齿类动物可根据体重推算年龄。,三、动物的性别,许多实验证明，不同性别的动物对同一药物的敏感性差异较大，对各种刺激的反应也不尽一致，雌性动物在性周期不同阶段和怀孕、哺乳时的机体反应性有较大的改变，因此科研工作汇总,一般选择雌雄各半进行试验。,药物反应中性别不同效果尤为不同。,例如：,5-6,周的雄性大鼠给药角新碱，可见镇痛效果，但是雌性，则没有镇痛效果。,四、生理与健康状况,实验动物处在特殊的生理状态如怀孕、哺乳时，其体重及某些生理生化指标将有所不同，对外界环境因素作用的反应亦与非怀孕、非哺乳的实验动物有着较大差异。,功能状态：,如： 体温升高,对解热药敏感,血压升高,对降压药敏感,健康状况,患病动物对药物的耐受性较健康动物小，因而患病动物容易在实验过程中中毒死亡。,动物潜在感染，对实验结果影响很大。兔球虫病对肝脏功能影响较大。,犬食量不足、饥饿，麻醉时间延长。,第二节 基本选择原则,基 本 选 择 原 则,生物进化特点的相似性,解剖生理特点的相似性,病理生理特点的相似性,相似性选择原则,重复性选择原则,可控性选择原则,经济性选择原则,可靠性选择原则,灵长类动物：,从整体的相似性来讲，最接近于人类，是应为各学科研究首选动物。,很多传染性疾病，有较强感染种属特异性，如人类乙型肝炎病毒,(HBV),，在自然情况下只感染人和黑猩猩。,SARS,恒河猴,整体相似性,灵长类动物：,猕猴的生殖生理与人类非常接近，性周期为,28d,，是研究人类生殖生理的理想动物。,猕猴还能发生各种形态上和生物学性质上与人的肿瘤相似的病变。,缺点：,较难获得，价格昂贵，濒危保护动物。对饲养条件的要求特殊。遗传和微生物控制困难。实验操作不便，所以在实际应用中常常退而求其次。,整体相似性,树鼩,：,体重,120,250g,，每隔,45,天左右可以繁殖生育一次，其新陈代谢过程远较家犬、鼠类等动物与人相似，解剖和生理功能也与其它灵长类相似。,HAV,、,HBV,、麻风杆菌 等,动物进化的越高级并不一定所有器官和功能都接近人，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很相似。,蛙,：,不能选作研究高级神经活动，但蛙的脊髓合适做简单的反射弧实验，用蛙的,脊髓,作这方面的试验，简单、直观、明确、容易分析。,局部相似性,犬：,具有发达的神经系统，消化生理、毒理和对疾病的反应和人类近似，适于作生理、营养、药理、毒理、行为和外科手术的研究。,嗅觉特别灵敏，听觉也很敏锐，犬听到声音时，由于耳与眼的交感作用，,有注视声源的习性。犬对于人的口令和简单语言可根据音调、音节变化建立条件反射，完成主人交给的任务。,局部相似性,猪：,心血管系统、消化系统、皮肤、营养需要、骨骼发育及矿物质代谢等都与人的情况极其相似。,心脏瓣膜、结构与人相似，已用于人心脏瓣膜缺损修补。,猪的胆固醇代谢与人类似，是高胆固醇饲料引发的动脉粥样硬化的理想的动物模型。,小型猪的皮肤组织结构与人类很相似（,毛发的疏密，表皮厚薄，表皮形态学和增生动力学，烧伤皮肤的体液和代谢变化机制等,）,局部相似性,小鼠和大鼠：由于它们的解剖和组织学特点、生理反应、代谢状况以及对许多药物的反应均类似于人，另外它们价格便宜、易于管理和控制。,选用人兽共患疾病的实验动物：有些病因造成人和动物共同患病，其临床过程、病理变化也相似，所以就应选用这样的动物来研究人类疾病。,其他相似性,群体分布 以群体对象为研究课题，要选择群体型、表型分布与人相似的实验动物。例如，药物安全性评价、药物筛选时，通常以封闭群模拟自然群体基因型动物。,操作实感 为临床操作打基础的实验。例如猪以及的形态大小与人接近,复制的动物模型应可靠地反映人类疾病，即可特异地反映该种疾病或某种机能、代谢、结构的变化，同时具备疾病的主要症状和体征，并且不能出现另外的自发性的病变,。,例如铅中毒用大白鼠做模型，,容易与铅中毒所致的肾病相混淆,。用蒙古沙土鼠就比较容易确定，因为一般只有铅中毒才会使它出现相应的肾病变。,可靠性原则,重复性原则,理想的动物模型应该是可重复的，甚至是可以标准化的。,例如用一次定量放血法可百分之百造成出血性休克，百分之百死亡，这就符合可重复性和达到了标准化要求。,又如用狗做心肌梗死模型照理很合适，因为它的冠状动脉循环与人相似，而且在实验动物中它最适宜做暴露心脏的剖胸手术，但狗结扎冠状动脉的后果差异太大，,不同狗同一动脉同一部位的结扎，其后果很不一致，无法预测，无法标准化。,相反，大小白鼠、地鼠和豚鼠结扎冠脉的后果就比较稳定一致，可以预测，因而可以标准化。,增强动物模型复制时的重复性（一致性）,动物品种、品系、年龄、性别、体重、健康情况、饲养管理；,实验及环境条件，季节、昼夜节律、应激、室温、湿度、气压、消毒灭菌；,实验方法步骤；,药品生产厂家、批号、纯度规格、给药剂型、剂量、途径、,麻醉、镇静、镇痛等用药情况；,仪器型号、灵敏度、精确度；,实验者操作技术熟练程度,因为一致性是重现性的可靠保证。,可控性原则,供医学实验研究用的动物模型，在复制时，应尽量考虑到今后临床应用和便于控制其疾病的发展，以利于研究的开展。,如雌激素能终止大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能终止人的妊娠。因此，选用雌激素复制大鼠和小鼠终止早期妊娠的模型是不适用的，因为在大鼠和小鼠筛选带有雌激素活性的药物时，常常会发现这些药物能终止妊娠，似乎可能是有效的,避孕药,，但一旦用于人则并不成功。,如选用大小鼠作作实验性腹膜炎就不适用，因为它们对革兰氏阴性细菌具有较高的抵抗力，很不容易造成腹膜炎。,有的动物对某致病因子特别敏感，极易死亡，也不适用。如狗腹腔注射粪便滤液引起腹膜炎很快死亡（,80% 24,小时内死亡），来不及做实验治疗观察，而且粪便剂量及细菌菌株不好控制，因此不能准确重复实验结果。,经济性原则,在动物实验设计时，所采用的方法应尽量做到容易执行和合乎经济原则。,灵长类动物与人最近似，复制的疾病模型相似性好，但稀少昂贵，即使猕猴也不可多得，更不用说猩猩、长臂猿。,幸好很多小动物如大小鼠、地鼠、豚鼠等也可以复制出十分近似的人类疾病模型。它们容易作到遗传背景明确，体内微生物可加控制、模型性显著且稳定，年龄、性别、体重等可任意选择，而且价谦易得、便于饲养管理，因此可尽量采用。,除非不得已或一些特殊疾病（如痢疾、脊髓灰白质炎等）研究需要外，尽量不用灵长类动物。除了在动物选择上要考虑易行性和经济性原则外，而且在模型复制的方法上、指标的观察上也都要注意这一原则。,第三节 实验分组原则,实 验 分 组 原 则,应遵循的基本原则（随机性）,对照组的设立,动物实验结果外推,实验方法的选择,平行对照组,自身对照,空白对照,阳性对照,性别对照,年龄对照,同体对照,配对对照,对照性原则,一致性原则,重复性原则,随机性原则,客观性原则,实验设计原则,单组比较设计,配对比较设计,随机区组设计,完全随机设计,拉丁方设计,动物实验设计方法,正交设 计,动物实验结果分析,进行动物试验研究时，一定要对可能的研究结果进行充分的分析论证。因为动物实验的结果或结论，根据对应原则，最终将主要应用于人类疾病研究中。,在肯定一个实验结果时，最好采用两种以上动物进行比较观察（啮齿类、非啮齿类）,常用顺序：小鼠、大鼠、狗或猴,第四节 选择时应注意的事项,注 意 事 项,年龄、体重,生理状况,健康状况,性别,实验动物,年龄与体重一般呈正相关,，可按体重推算年龄。,生物节律、生活习性,实验若对动物性别无特殊要求，则宜选用,雌雄各半,。,动物实验不宜采用,特殊生理状态（妊娠、哺乳、季节性更换被毛）,下的动物进行。,许多动物的习性是,昼伏夜行,，与人类不同。,两栖纲,蛙 蟾蜍,心血管生理实验,神经生理实验,生 理 学 实 验,计划生育研究,遗 传 学 研 究,肿 瘤 学 研 究,爬行纲,蛇 蜥蜴,再生、神经和毒物研究,蛇毒用来制备抗血清、镇痛剂,蛇毒的抗肿瘤研究,胃、十二指肠溃疡等病的治疗研究,脑血栓及脉管炎等疾病的治疗研究,高血脂、动脉粥样硬化及康动脉粥样硬化研究,迷路与姿势研究,大脑半球和小脑切除实验,高血脂、动脉粥样硬化及康动脉粥样硬化研究,迷路与姿势研究,大脑半球和小脑切除实验,鸟纲,鸡,鸽子,营养代谢研究,性激素的研究,代谢和遗传研究,鸡胚在各学科中 的广泛应用,发育生物学及疫苗开发研究,生理及维生素研究,血凝、血凝抑制试验及在免疫学研究,中的应用,鸽子,高血脂、动脉粥样硬化及康动脉粥样硬化研究,迷路与姿势研究,大脑半球和小脑切除实验,哺乳纲,啮齿目,兔形目,食肉目,有蹄目,灵长目,大鼠,豚鼠,地鼠,长爪沙鼠,棉鼠,小鼠,啮齿目,犬,猫,雪貂,猪,羊,猕猴,树鼩,二、生物医学主要研究课题中实验动物的选择,临床,前药代动力学,研究：成年健康动物，常用大,鼠、小鼠、兔、豚鼠、犬等。首选动物及其性别应尽量,与药效学或毒理学研究所用动物一致；,作用于,神经系统的药物,研究：解热药首选家兔，因,为其对热源质非常敏感；神经节传导阻滞的药物研究，,首选猫，最常用颈神经节，因其前部和后部可以区分；,作用于,呼吸系统的药物,研究：镇咳药筛选首选豚,鼠，因其对化学刺激和机械刺激都很敏感，刺激后可诱,发咳嗽；支气管扩张药物研究首选豚鼠，因其气管平滑,肌对致痉剂和药物的反应最敏感。,药理学研究,作用于,消化系统的药物,研究：,胃肠解痉药物研究用大鼠、豚鼠、家兔、犬等均可；催吐或止吐药用犬、猫、鸽，而不用无呕吐反射的大鼠、豚鼠、家兔。,作用于,泌尿系统的药物,研究：,利尿药或抗利尿药的研究以雄性大鼠为佳。,计划生育药物,的研究：,筛选口服避孕药多使用啮齿类动物，规律的动情周期，排卵有明显的指标，易于检测，价格便宜。,过敏,试验：,首选豚鼠。,热源,检查：,首选家兔，体温变化十分灵敏，最易发生发热反应，反应典型、恒定。,毒理学研究中的选择,在试验品毒性试验研究中，选择何种实验动物取,决于该动物对试验品的反应，以及试验品在该动物体,内的与人类的异同程度。因此，作动物实验时，选择,动物应当注意以下几个方面的问题。,1,、不同种属的动物对试验品的毒性反应有质与量的区,别。同一试验品对不同种属动物的毒性反应是有差异,的，甚至有本质的不同。因此在毒理研究中，选择动,物时，,应至少选择两种动物进行实验且越大越好,。一,应选择一种啮齿类动物和一种大动物。,2,、通常情况下，动物的,进化程度,愈高，对试验品毒,性反应愈敏感。,3,、在选择动物规格方面，选择,未成年,的动物、较为,合适（对年龄有特殊要求的除外）。原因是生长期动,物对毒性反应比老年动物敏感；动物的,性别,不同对试,验品的毒性反应存在差异。,高血压的研究,最常用的是,犬,和,大鼠,。,犬与人类的高血压有很多相似之处：,1.,高血压早,期波动较大，以后逐渐升高，并维持在高水平；,2.,环,境和紧张刺激引起血压明显升高；,3.,高血压发展过程,中出现高级神经活动障碍；,4.,部分动物血中儿茶酚胺,含量增加。,若研究高血压病理、生理和药理，,SHR,（自发性高,血压大鼠）是良好的模型，,1.,遗传因素占主要地位；,2.,高血压早期无明显器质性改变；,3.,病程相似，血压,升高随年龄增加而加剧；,4.,紧张刺激和大量食盐等环,境刺激加重高血压的发展，,5.,血压上升早期或高血压,前期有高血流动力学的特征；,6.,发生继发性心血管损,害，出现心脑肾合并症。,消化系统的研究,犬,有发达的消化系统，且具有与人类相似的消化,过程，适用于做消化系统的慢性实验，如食道瘘、胃,瘘等；,大鼠和马,没有胆囊，适合做总胆管插管收集胆汁；,大鼠,肝脏枯否氏细胞,90%,有吞噬能力，再生能力,强，适合做肝脏移植实验；,老龄,NIH,小鼠,多自发慢性十二指肠溃疡；,旱獭,是研究人类乙型肝炎、丁型肝炎、原发性肝癌,的理想动物；,豚鼠,是目前唯一研究坏血病的动物。,呕吐实验的研究，选用,猫、犬、雪貂,等，不选用食,草动物。,呼吸系统的研究,慢性支气管炎的研究，选用,猴,，因其气管腺数量,很多，且至三级支气管中仍有存在；,豚鼠,对结核杆菌、白喉杆菌很敏感；,大鼠,可用于实验性肺纤维化、肺水肿的研究；,豚鼠,可复制典型的急性肺水肿模型（切断颈部两,侧的迷走神经）；,雪貂,是研究流感的模型动物；,开胸实验选用,家兔,，因其胸腔结构的特殊性。,神经系统的研究,兔,颈部的交感神经、迷走神经、减压神经独立行,走，如观察减压神经对心脏的作用，必须选用兔；,犬和猫,具有发达的神经系统，是神经研究的良好,模型；,沙鼠,是研究脑梗死所呈现的中风、术后脑贫血,及脑血流量的良好实验材料，因其脑椎底动脉环后交,通支缺损；,青蛙和蟾蜍,的腓肠肌和坐骨神经很容易获得，适,用于观察药物对外周神经、横纹肌、神经肌肉接头作,用。,免疫学研究中实验动物的选择,大鼠,有抗体,IgE,蠕虫感染常能诱发大量的,IgE,抗体；大鼠多发性关节炎较其他动物的炎症模,型更接近于人类类风湿性关节炎；,常使用,BALB/c,、,AKR,、,C,57,BL,等,小鼠,免疫后的脾,细胞与骨髓瘤细胞融合制备单抗；,豚鼠,可作为补体的来源，还被用于结合菌素的,皮内试验和接触过敏物质的迟发性变态反应的研,究。,放射医学中实验动物的选择,1.,实验动物,种系,的选择,放射生物学研究中可选用成年的猴、猪、羊、狗、兔、豚鼠、田鼠、大鼠、小鼠等动物来作实验。我们认为用,猴、狗、大鼠和小鼠,复制放射病模型比较理想。,BALB/c,、,LACA,小鼠和,Wistar,大鼠对射线敏感，应该首选。,2.,实验动物,性别,的选择,关于动物性别对放射敏感性影响的报导是有争论的。一些材料证明雌性敏感性较高。而另一些（占多数）材料则认为雄性敏感性高或性别间无明显差别。性别间无明显差别在狗的实验中得到很好的证明。然而，在性周期的不同阶段，雌性动物的放射敏感性可能有变化。考虑到这点以及在实验中可能混入妊娠的雌性动物，所以在绝大多数情况下为放射生物学实验选择动物时，应该优先选用,雄性动物。,3.,实验动物,体重、年龄,的选择,放射生物学实验所用的动物体重，小鼠,18,22g,，大鼠,180,220g,，豚鼠,250,300g,，家兔,2,，狗,10,15kg,。对慢性实验，考虑到实验的持续时间长，可选择体重较小的动物。希望实验所用的各组动物的体重波动在一定范围内，小鼠,1,2g,、大鼠,5,10g,、豚鼠,15,20g,、家兔,200,300g,。体重的波动范围可以容许在,5,7%,。,4.,实验动物不同,季节和昼夜,过程辐射效应的选择,实验证明，,不同季节,对辐射效应有影响。家兔的放射敏感性在,春夏两季升高，秋冬两季降低。在狗的实验中，这方面的关系虽,不象家兔表现得那样明显，但狗在春、夏两季照射后的死亡率比,秋、冬为高。小鼠的放射敏感性，在冬季和初夏显著升高，而初,春和夏季则降低。大鼠的放射敏感性则没有明显的季节性波动。,动物对照射的敏感性,昼夜间有不同的变化,，这种变化见于不同性,别、种系和年龄的小鼠和大鼠。白天放射敏感性降低（死亡较,少，,LD50/30,较高，体重下降较少，肝脏损伤较轻），夜间升高。,同时，在小鼠和大鼠实验中，除了夜间,21,24,点的高峰外，还发,现白天（小鼠,9,12,点，大鼠,15,点）损伤加重的情况。下午和后半,夜放射敏感性最低。大鼠与小鼠不同，其放射敏感性虽有昼夜间,的明显波动，但不很剧烈。因此，为了得到有可比性的实验结,果，所有实验组动物应在,同一时间内进行照射。,其他,老年病研究：,大鼠、小鼠；,皮肤移植、烧伤的研究：,小型猪；,眼科疾病的研究：,有色家兔；,口腔医学的研究：,犬,（干槽症动物模型、牙周病的研究）；,脱发的研究：,树鼩。,三、动物实验设计,一、动物实验设计的定义,动物实验设计是指研究者根据实验目的和要求，运用有关科学知识和原理，结合统计分析及伦理学的要求而制定的在动物身上进行试验的实施计划和方案，并用文字记录或流程图表述的实验方案和技术路线。,动物实验设计概论,一般来说，动物实验的研究工作应该明确描述：,研究的目的和,/,或者需要验证的假说。,选择特定动物模型的原因。,动物种、品系、来源和类型。,每个独立实验步骤的详细描述，包括研究设计和使用动物数量。,数据分析所用的统计学方法。,动物实验设计的意义,一、正确的动物实验设计对提高科学研究质量、发表高水平的学术论文非常重要,二、目前许多动物实验质量不高,1,、动物质量不高,低级别动物给实验结果的科学性带来影响。,2,、实验设计和统计学分析能力有限,三、一个好的实验设计，对统计学分析来说帮助很大，可以使问题变得更加容易解决,四、一个不正确的实验设计，导致结果信息无用。,动物实验设计概论,实验设计的主要目的一是保证所测变量的任何差异是由处理造成的，而不是其他非对照变量引起；另一个目的是通过控制确定的变量在尽可能小的范围内，减少所测反应的变异性，这样对处理效应的评介更准确。,动物模型应用的重要步骤,一、动物实验通常是研究某种类、品系或性别动物的生物学特性，并间接推断人或其他研究对象的相关方面。,二、,3,个重要方面,1,、基于对研究对象和模型（候选）动物中疾病发展方面掌握的已有知识,2,、进行一个或多个实验，观察模型对所实施的处理如何反应,3,、考察模型实验的结果与研究对象物种的相关性,动物实验设计概论,3R,原则,一、减少,NO.1 Reduction,二、替代,NO.2 Replacement,三、优化,NO.3 Refinement,动物实验设计概论,差异的控制,进行动物试验设计时，需要考虑的一个重要控制因素就是实验中的非研究目的差异。,1,、遗传引起表型差异,(,遗传学质量控制）,2,、其他原因，例如：分组因素、饲养条件微小变化,3,、在实验中引入了太多的背景噪音,差异的控制,一、概述,有机体的形态行为特征要适应环境，正是这种适应的不同导致有机体产生个体之间的差异，因而，动物的适应性的倾向对一个精确的实验设计来说是不可回避的挑战。,生物学的观察是在一个,可变,背景上进行的,1,、生命形成的化学过程复杂,2,、生命适应环境不停的变化，稳定性差（差异大，所用数量多）,差异的来源,1,、实验者,2,、动物固有,3,、动物所处环境相互作用产生的差异,差异的控制,二、实验者带来的差异,1,、实验过程的实施,实验操作的一致性、准确性、完整性：,A:,每只动物更换注射器,B:,注射器容量，精确,C:,根据称重给药（,吸入药品后注射器重量,-,空注射器重量,=,剂量,）,D:,良好的操作技术（避免给药时，药物溢漏）,实验操作的小心，减少动物紧张情绪：,A:,代谢,B:,血流（影响血流速度，从而影响药物的吸收率）,差异的控制,二、实验者带来的差异,2,、不准确的测量,A,：尽管现在的测量手段越来越先进，但是有些方法本身就存在缺陷。,例如：凝胶电泳（点和带的迁移率、密度、大小受很多微妙因素影响）；光密度扫描（色彩的饱和度可以使结果呈现非线性）,B:,观察动物自然行为的测量，控制更困难。,例如：采用多个不同观察人员，数据交换分析数据。,一个连续的时间点，重复观测。,差异的控制,二、实验者带来的差异,2,、不准确的测量,C:,动机状态观察,专业观察人员，采用同一标准。行为类型被分解成更加数量化的组分。,动物不同行为分解为元素，采用同一打分系统。,D:,整体动物进行实验时，行为学和生态学观测的差异是可以控制的,GLP( good laboratory practice),，最根本的基础是实验中得到的数据和信息的可信性是通过人员的工作质量来保证和实现的。实验观察的每一个步骤，必须按照,SOP,（,standard operating procedure),的文本执行。,差异的控制,三、固有动物之间的差异,动物之间除了遗传组成的差异外，许多其他方面的影响也能增加动物间的差异，是我们进行试验设计时需要加以重视和考虑的差异来源。,1,、动物来源不同,2,、动物饲养管理的差别,3,、动物生活环境的不同：,4,、动物健康状况,温度：排气口的温度高,34,度,湿度：排气口湿度高,5%10%,光线：不同层面，感受光线不同,声音：,2040HZ,交配推迟，产仔低,垫料：松木和桉木可以引起大动物肝脏酶活性和细胞毒效应的物质。,差异的控制,四、动物与环境之间相互作用引起的差异,1,、动物对环境应激或应激的生理反应、行为反应和生化反应,使用环境丰富物，增加生存环境的复杂性，减少应激。,2,、群居,群居体重差异小，等级明显，丰富物（改善还是恶化）,差异的控制,四、动物与环境之间相互作用引起的差异,3,、动物与实验操作过程之间相互作用诱发产生的差异是存在的,动物对不同饲养者表现不同，人员保持一致,实验时间和饲养程序的之间的关系：更换笼盒前后给药不同效果，给药顺序不同，同样引起差异,动物发出信号,控制这类差异最有效的方法：,A:,确保操作人员的熟练程度,B:,开始实验前动物适应过程,动物实验设计的内容和步骤,一、实验设计的最初步骤,1,、查阅文献,A:,明确研究焦点,B,：明确方法,C,：明确模型,D,：评估实验,2,、科研方法,A,：观察和描述科研中的现象,B,：系统的陈述问题和解释问题的假说,C,：利用假说预测新的观察结果,D,：验证假说,动物实验设计的内容和步骤,一、实验设计的最初步骤,3,、问题的陈述、研究的目标和提出假说,问题提出：实验将说明的问题是什么，意义,研究目标：总目标，特殊问题,假说：对每一个至少给出两个预计结果,动物实验设计的内容和步骤,一、实验设计的最初步骤,、动物模型的确定,使用系统发育水平最低的动物，符合原则,使用的动物具有研究要求种属或品系专一特点，特定研究目的必须特点,实验期间动物模型维持条件,动物模型来源渠道,最终确定动物模型前征询实验动物兽医意见,动物实验设计的内容和步骤,一、实验设计的最初步骤,、实验合作者的确定,在研究的过程中，明确应用的试验技术操作，并确认具有相应操作专长的人员来完成。,让合作者了解实验：设计、计算、样品收集,实验动物中心可以提供动物实验有关技术操作培训及昂贵设备服务,动物实验设计的内容和步骤,二、动物实验设计,、研究方案,根据问题、目标、假说，提出实验操作安排的计划并文字化,考虑的方面：,A,：动物模型持续时间,B:,模型中预期疾病的进程（决定测定的最适时间点）,：人员参加的时间，实验花费,：给药方法,：风险评估,：统计学方法选定,动物实验设计的内容和步骤,二、动物实验设计,、实验单元,可以是一个动物，也可以是一组动物群体,、因子；实验组别的动物只数,将适当数量的动物分配到每一个实验组别,每一个实验组别动物数量是通过预期各组接过差异的可能程度和采用统计学的方法计算出来的,一个标准笼盒能够容纳动物的数量,动物实验设计的内容和步骤,二、动物实验设计,、对照,过多的变量（如遗传、环境、感染因子）对动物试验的结果产生影响，因此为消除这些外来变量或可能存在的未知变量的影响而设置对照动物。,对照种类：,阳性对照,阴性对照,空白对照,媒介物对照,比拟物对照,动物实验设计的内容和步骤,二、动物实验设计,阳性对照：,一般在阳性对照组希望有变化,作用：作为一个标准，测量各实验组间差异的程度。,例如：毒物试验，动物给予毒物作为对照，结果是产生损伤或变化,阴性对照：,期望有正常状态不产生变化,作用：保证未知变量对实验组动物引起相反的效应不存在，即排出假阳性,二、动物实验设计,空白对照,模拟处理组的过程而实际上没有给予动物以受试物或处理。,移植或损伤,媒介物对照,在测试化合物溶于一种媒介时，这种媒介需要对照,作用：观察溶剂是否引起反应,比拟物对照,与阳性对照性质一样，使用一个已知的处理来对比待测的处理,例如：药物治疗，使用一种已知临床药物，对比实验药物。,动物实验设计的内容和步骤,二、动物实验设计,、动物分组的随机化,动物实验时必须把动物随机分配到实验各组，以确保研究的变量在每一组中不会导致偏差数据。,必须在选择的时候选定同源的动物群体，生物学特性一致的动物,方法,:,A,：每一只动物一个编号，,1,第一组，,2,第二组,暗箱抽取,B:,动物多可以利用数字随机或计算机程序随机,动物实验设计的内容和步骤,样本大小的确定,在实验设计中确定样本大小十分重要,A,：满足科学研究需求,B,：符合实验动物法律法规,C,：符合,3R,原则,由于科研目的的不一样，采用的实验动物种类也不一样，计算实验样本大小的方法也就不一样。,动物实验数据收集与处理,动物实验数据是指在动物实验过程中对动物采取某种（或多种）处理的观察记录或用物理、化学的方法检测而获取的原始资料或数据。原始资料还包括照片、图片和视频记录。,通过对实验数据的记录，贮存，分类和整理，可使研究资料系统化，便于后期对实验数据进行统计处理。可以说，实验数据的收集和整理是实验结果分析和评判的基础，也是动物实验最重要的工作内容之一。,一、实验数据的记录与贮存,（一）实验数据的记录,设计记录实验数据的表格,准确记录实验数据,保存仪器设备自动打印的原始数据,（二）实验数据的贮存,一般记录的介质有实验专用记录本（卡）、计算机的硬盘、光盘、,U,盘等。,应做好必要的数据备份。,78,二、实验数据的检查与核对,三、数据缺项与差错的处理,四、实验数据的分类与整理,应先区别原始数据是数量性状资料还是质量性状资料。不同类型的数据采用不同的整理方法。,（一）数量性状资料,1.,计数资料：,指用计数方式而获得的资料。这类资料每个变量或变数（,variable,）必须以整数表示，在两个相邻的整数间不允许有带小数的数值存在。如产仔数、成活数、雌雄数等。,2.,计量资料：,指通过直接计量而得来的以数量为特征的资料，系用度量衡等计量工具直接测定的。如体重、血压、肺活量、脏器重量等。,79,（二）质量性状资料,指一些能观察到而不能直接测量的性状资料，又称属性性状资料。如毛色、性别、生死等。对于质量性状资料的分析，必须将质量性状数量化，其方法有：,1.,统计次数法：,根据动物的某一质量性状的类别统计其次数，以次数作为质量性状的数据。在分组统计时，可按质量性状的类别进行分组，再统计各组出现的次数。,2.,评分法：,对某一质量性状，因类别不同，分别给予评分或用数字划分等级，如动物对某一病原的感染程度，可分为,0(,免疫,),、,1(,一过性感染,),、,2(,顿挫性感染,),、,3(,致死性感染,),；病理组织坏死情况可分为：无（,-,），,25%,以下坏死（,+,），,25,50%,坏死（,+,），,50%,75%,坏死（,+,），,75%,以上坏死（,+,）。这样就可将质量性状资料量化，以利进一步统计处理与分析。,五、实验数据的统计学处理,与物理、化学试验可精细定量分析不同，动物是一个非常复杂的生命体，生命现象的特点是具有变异性（个体之间存在差异）、随机性（变异不能准确推算）和复杂性（影响因素众多，有些是未知的），如一组动物接受同一处理后得到的反应数据是各不相同的，但大多以平均数为中心作正态分布。用常规的数学方法不能进行分析，只能依靠生物统计学方法用概率进行分析。,生物统计学处理数据的方法很多，最常用的统计学方法有：计量资料的假设实验最常用,t,检验，组间计量资料的比较用方差分析法（,F,检验），各组间计数资料的比较用卡方检验（,X,2,检验），通过概率计算得出各组间差异是否具有显著性意义。一般认为两组数据之间差异概率,具有显著性意义，,具有极显著性意义，表明两组数据之间的差异不是抽样误差，而是处理因素作用所致。,现在一般实验数据的统计学处理有专用软件，如,SPSS,、,SAS,、,GraphPad Prism,等。,81,动物实验结果分析及应注意的问题,一、实验结果的分析与解释,建立在真实可靠的事实和数据之上,科学、合理的解释,不要轻易否定自己在严密的实验设计和严谨认真的实验操作下做出的实验结果和结论,二、动物实验结果的评价,动物实验结果的外推,动物和人之间的差异可能导致动物试验结果并不一定在人身上可以重复出来，有的甚至是相反的。因此将动物实验结果的数据简单外推到其他物种,(,包括人类,),上将可能是不可靠的。,在肯定一个实验结果时最好采用两种以上动物进行比较观察。一般所选的实验动物中一种为啮齿类动物，另,种应为非啮类动物。啮齿类动物选用小鼠或大鼠，非啮齿类动物选用犬或猴。如一种实验处理在多种动物身上产生共性结果，往往用在人身上也会有意义。,83,2.,谨慎评价近交系动物实验结果,近交系动物因其遗传背景清楚，实验研究结果数据整齐、重复型好，目前制作的很多突变系疾病动物模型的突变基因大多导入到近交系遗传背景中。但不同近交品系具有各自不同的敏感特性，在近交系育成过程中所造成的近交衰退与人体的正常生理条件差异很大，因此在某些研究中很难说正确地反映了人体的条件。对近交系动物的实验结果评价更要慎重，避免因实验结果的误导而造成难以想象的后果。,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,