实验动物的选择原则

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章人类疾病动物模型,定义：Animal model of human disease是指医学研究中建立的具有人类疾病模拟性表现的动物实验对象和相关材料。,人类各种疾病的发生开展是十分复杂的，要深入探讨其疾病的发病机理及疗效机理不能也不应该在病人身上进行。使用动物模型是现代生物医学研究中的一个极为重要的实验方法和手段，可以通过对动物各种疾病和生命现象的研究，进而推用到人类，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、开展规律和研究防治措施。,以人本身作为实验对象来推动医学的开展是困难的，临床所积累的经验不仅在时间和空间上存在着局限性，许多实验在道义上和方法学上还受到种种限制。而动物模型的吸引力就在于它克服了这些缺乏点，其在生物医学研究中所起到的独特作用，正受到越来越多的科技工作者的重视。,第一节 人类疾病动物模型的优越性,1.防止对人体造成危害,动物可以作为人类的替难者，在人为设计的实验条件下反复观察和研究。因此，应用动物模型，除了能克服在人类研究中经常会遇到的道义和社会限制外，还容许采用某些不能应用于人类的方法学途径，甚至为了研究需要可以损伤动物组织、器官。,2.可复制性,临床上平时很难收集到放射病、毒气中毒、烈性传染病等病人，而实验室可以根据研究目的要求随时采用实验性诱发的方法在动物身上复制出来。,3.可按需要取样,动物模型作为人类疾病的“复制品,可按研究者的需要随时采集各种样品或分批处死动物收集标本，以了解疾病全过程，这是临床难以办到的。如一般遗传性、免疫性、代谢性和内分泌等疾病在临床上发病率很低，例如急性白血病的发病率较低，研究人员可以有意识地提高其在动物种群的中发生频率，从而推进研究。同样的途径已成功地应用于其他疾病的研究，如血友病、周期性中性白细胞减少症和自身免疫介导性疾病等。临床上某些疾病潜伏期很长，很难进行研究，如肿瘤、慢性气管炎、肺心病、高血压等疾病，这些疾病发生开展很缓慢，有的可能要几年、十几年、甚至几十年。有些致病因素需要隔代或者几代才能显示出来，人类的寿命期相对来说是很长的，但一个科学家很难有幸进行三代以上的观察，而许多动物由于生命的周期很短，在实验室观察几十代是容易的。,4.可比性,一般疾病多为零散发生,在同一时期内,很难获得一定数量的定性材料,而模型动物不仅在群体数量上容易得到满足，而且可以在方法学上严格控制实验条件，在对饲养条件及遗传、微生物、营养及饲养条件等因素严格控制的情况下，通过物理、化学或生物因素的作用，限制实验的可变因子，限定可变性，得到条件一致的实验模型材料，并排除研究过程中其它因素的影响，取得条件一致的、数量较大的模型材料，从而提高实验结果的可比性和重复性，使所得到的成果更准确、更深入。,5.有助于更全面地认识疾病本质,在临床上研究疾病的本质难免带有一定局限性。许多病原体除人以外也能引起多种动物的感染，其病症体征表现可能不完全相同。但是通过对人畜共患病的比较，那么可以充分认识同一病原体给不同机体带来的各种危害，使研究工作上升到立体的水平来揭示某种疾病的本质。,6.可简化实验操作和样本收集,动物模型作为人类疾病的“缩影，便于研究者按实验目的需要随时采取各种样品，甚至及时处死动物收集样本，这在临床是难以办到的。实验动物向小型化的开展趋势更有利于实验者的日常管理和实验操作。作为人类疾病的复制品，便于研究者按实验目的和需要进行各种操作，并随时收集各种样品，甚至可以损伤动物组织或者处死动物以收集样本。,第二节 人类疾病动物模型评估及分类,一.人类疾病动物模型设计原那么,很多说明疾病及疗效机制的实验不可能或不应该在病人身上进行。常要依赖于复制动物模型，但一定要进行周密设计，设计时要遵循以下一些原那么。,(一).相似性,在动物身上复制人类疾病模型，目的在于从中找出可以推广外推应用于病人的有关规律。外推法Extrapolation要冒风险，因为动物与人到底不是一种生物。例如在动物身上无效的药物不等于临床无效，反之也然。因此，设计动物疾病模型的一个重要原那么是，所复制的模型应尽可能近似于人类疾病的情况。,1.能够找到与人类疾病相同的动物自发性疾病当然最好。例如日本人找到的大白鼠原发性高血压就是研究人类原发性高血压的理想模型，老母猪自发性冠状动脉粥样硬化是研究人类冠心病的理想模型；自发性狗类风湿性关节炎与人类幼年型类风湿性关节炎十分相似，也是一种理想模型。,2.与人类完全相同的动物自发性疾病模型毕竟不可多得，往往需要人工加以复制。为了尽量做到与人类疾病相似，首先要注意动物的选择。例如，小鸡最适宜做高脂血症的模型，因它它的血浆甘油三酯、胆固醇以及游离脂肪酸水平与人十分相似，低密度和极低密度脂蛋白的脂质构成也与人相似。其次，为了尽可能做到模型与人类相似，还要在实践中对方法不断加以改进。例如结扎兔阑尾血管，固然可能使阑尾坏死穿孔并导致腹膜炎，但这与人类急性梗阻性阑尾炎合并穿孔和腹膜不一样，如果给兔结扎阑尾基部而保存原来的血液供给，由此而引起的阑尾穿孔及腹膜炎就与人的情况相似，因而是一种比较理想的方法。,3.如果动物型与临床情况不相似，在动物身上有效的治疗方案就不一定能用于临床，反之也然。例如，动物内毒性性休克Endotoxin Shock，单纯给动物静脉输入细菌及其毒素所致的休克与临床感染性脓毒性休克Septic Shock就不完全一样，因此对动物内毒素性休克有效的疗法长期以来不能被临床医生所采用。现在有人改向结扎胆囊动脉和胆管的动物胆囊中注入细菌，复制人类感染性休克的模型，认为这样动物既有感染又有内毒素中毒，就与临床感染性休克相似。,4.为了判定所复制的模型是否与人相似，需要进行一系列的检查。例如有人检查了动物压、脉率、静脉压、呼吸频率、动脉血pH、动脉氧分压和二氧化碳分压、静脉血乳酸盐浓度以及血容量等指标，发现一次定量放血法造成的休克模型与临床出血性休克十分相似，因此认为些法复制的模型是一种较理想的模型。同理，按中医理论用大黄喂小鼠使其出现类似人的“脾虚症，如果又按中医理论用四君子汤把它治好，那么就有理由把它看成人类“脾虚症的动物模型。,(二).重复性,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到达了标准化要求。又如用狗做心肌梗死模型照理很适宜，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。,为了增强动物模型复制时的重复性，必须在动物品种、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、方法；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等等方面保持一致，因为一致性是重现性的可靠保证。,(三).可靠性,复制的动物模型来应该力求可靠地反映人类疾病，即可特异地、可靠地反映某种疾病或某种机能、代谢、结构变化，应具备该种疾病的主要病症和体征，经化验或X光照片、心电图、病理切片等证实。假设易自发地出现某些相应病变的动物，就不应加以选用，易产生与复制疾病相混淆的疾病者也不宜选用。例如铅中毒可用大白鼠做模型，但有缺点，因为它本身容易患动物地方性肺炎及进行性肾病，后者容易铅中毒所致的肾病相混淆，不易确定该肾病是铅中毒所致还是它本身的疾病所致。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。,(四).适用性和可控性,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开展，以利于研究的开展。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。,(五).易行性和经济性,在复制动物模型时，所采用的方法应尽量做到容易执行和符合经济原那么。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那么外，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那么。,二.动物模型的分类,一按产生原因分类,1.诱发性动物疾病模型Experimental artificial or induced animal model是指通过使用物理的、化学的、生物的或复合的致病因素作用于动物，造成动物组织、器官或全身一定的损害，出现某些类似人类疾病时的功能、代谢、形态结构等方面的病变，即人为地诱发动物产生类似人类疾病模型。,1.1 物理因素诱发动物模型：如机械损伤、放射线损伤、气压、手术等因素复制模型比较直观、简便，是较常见方法。,1.2 化学因素诱发动物模型：化学药致癌、化学中毒、强酸强碱烧伤。,1.3 生物,因素诱发动物模型：如细菌、病毒、寄生虫、生物毒素等复制传染病、寄生虫病以及微生物学、免疫学研究的动物模型。如志贺氏杆菌复制猴的细菌性痢疾模型，柯萨基B族病毒复制大、小鼠、猪等心肌炎模型，钩端螺旋体复制豚鼠肺出血模型。,1.4 复合因素诱发动物模型：如复制豚鼠慢性支气管炎模型可使用细菌加寒冷或香烟加寒冷方法，也可使用细菌加SO,2,。,2.自发性动物模型Spontaneous animal model是指实验动物未经任何人工处置，在自然条件下动物自然产生的疾病，或者由于基因突变的异常表现通过遗传育种保存下来的动物疾病模型。其中包括近交系的肿瘤疾病模型如大鼠的结肠腺癌、肝细胞癌模型，家犬的基内幕胞癌、间质细胞癌模型等十余种和突变系的遗传性疾病模型。突变系的遗传性疾病很多，无胸腺裸鼠、肌肉萎缩症小鼠、肥胖症小鼠、癫痫大鼠、高血压大鼠、无脾小鼠和青光眼兔等。,优点是在一定程度上减少了人为的因素，疾病的发生、开展与人类相应的疾病很相似，均是在自然条件下发生的疾病，更接近自然的人类疾病，其应用价值就很高，特别是遗传性疾病、免疫缺陷病、肿瘤等得到广泛应用。,缺点是目前所发现的种类有限。近交系的肿瘤模型因实验动物种系、品种不同，其肿瘤所发生的类型和发病机制有差异。而且疾病动物饲养条件要求高，需要一定的时间，操作技术性能强，尚不能普遍应用。,3.抗疾病型动物模型Negative animal model是指特定的疾病不会在某种动物身上发生。因此可借以探讨为何该种动物对该疾病有天然的抵抗力。如哺乳类动物均感染血吸虫病，而洞庭湖流域的东方田鼠却不能复制血吸虫病，故可用于血吸虫感染和抗病的研究。,4.生物医学动物模型biomedical animal model是指利用健康动物生物学特征来提供人类疾病相似表现的疾病模型。如沙鼠缺乏完整的基底动脉环，左右大脑供血相对独立，是研究中风的理想模型。,二.按系统范围分类,1.疾病根本病理过程动物模型 Animal model of fundemently pathologic processes of disease 是指各种疾病共同性的一些病理变化过程的动物模型。致病因素在一定条件下作用于动物后，所出现的共同性的功能、代谢、形态结构某些改变的动物模型。如发热是各种病原生物感染所致，假设给动物注射内毒素或异性蛋白可使动物体温调节中