第一章实验动物标准化(NXPowerLite).

实验动物学李永金江苏大学医学院E-mail:[e-mail]引言•实验动物学：是研究实验动物与动物实验的一门新兴学科。•引用动物代替人身实验历史悠久。但作为独立学科却是上世纪50年代才发展起来的。•实验动物应用范围广泛，但以医学实验动物应用最多。实验动物的概念•实验动物：经人工饲养、繁育，对其携带的微生物及寄生虫实行控制、遗传背景明确或来源清楚，而应用于科研、教学、生产和检定以及其他科学实验的动物。•实验用动物包括：实验动物，野生动物，经济动物。实验动物科学的发展•1909建立第一株近交系•1914无菌动物•1915化学致癌理论建立•1956建立ICLAS(国际实验动物科学委员会）3R运动•实验动物在广泛开展法制化管理的基础上，由技术上严格要求转向人道主义的管理，提倡动物福利与动物保护。•Reduction（减少）•Replacement（替代）•Refinement（优化）实实验动物标准化（质量控制）验遗传控制环境控制实动微生物控制营养控制验物各种实验动物特性和应用动实验动物的选择物动动物实验基本技术和方法学物人类疾病动物模型实免疫缺陷动物动物胚胎工程验转基因动物及其它基因工程动物第二章实验动物标准化第一节实验动物标准化的意义生物学实验研究的四个基本条件Animal（动物），Equipment（设备），Information（信息），Reagent（试剂），简称AEIR四要素这4个要素在整个实验研究中具有同等重要的地位，不能忽略或偏废。事实上，实验动物质量往往成为制约性要素，影响整个实验的质量和水平使用标准的实验动物并在标准的环境条件下进行实验是保证医学生物学研究质量的重要条件实验、工作人员的健康和生命的保证•常见的人畜共患病：流行性出血热、狂犬病、猴B病毒、淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒、利什曼原虫等动物生产和繁殖的保证•动物一旦染上传染病，则种群难以净化，一些烈性传染病如鼠痘、兔病毒性出血症等可导致动物全军覆没，造成巨大的经济损失。实验结果准确性、规律性、重复性的保证按工作程序实验动物标准化划分为：实验动物生产条件标准化实验动物质量标准化动物实验条件标准化对应三种合格证一、实验动物质量标准化微生物质量标准化遗传学质量标准化1、实验动物微生物学质量的影响（1）威胁人的健康和生命流行性出血热病毒（Epidemichemorrhagicfevervirus)淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（Lymphocyticchoriomeningitisvirus）猴B病毒(Bvirus)狂犬病病毒(Rabiesvirus)布氏杆菌(Brucella)•流行性出血热病毒•宿主动物主要是小型啮齿动物，实验动物中小鼠和大鼠比较常见•传播途径以接触感染为主，常由带毒动物咬伤抓伤为主•典型表现有发热、出血和肾脏损害三类主要症状，以及发热、低压，少尿、多尿与恢复期等五期临床过程•淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒•病毒属RNA型病毒，宿主动物主要是仓鼠小鼠、田鼠等鼠类•通过呼吸道及消化道及接触病鼠皮毛排泄物使人感染•临床症状刚开始为流感型症状，后表现为脑膜炎型•猴B病毒•病毒属疱疹病毒Ⅰ型，自然宿主为旧世羿猴，猕猴也可感染，无明显症状•人、猴之间的传播主要以密切接触、抓咬为主•人感染后可出现脑炎等严重中枢神经症状，病死率较高•狂犬病病毒•病毒属弹状病毒科狂犬病毒属，自然宿主广泛狼、狐狸、鼬鼠、蝙蝠等及家养动物狗、猫、牛等均可感染•人主要被病兽或带毒动物咬伤后感染•一旦感染，如不及时采取有效防治措施，可导致严重的中枢神经系统急性传染病，病死率极高（2）影响动物生产结核分枝杆菌(M.tuberculosis)鼠痘病毒(Mousepoxvirus)泰泽氏菌(Tyzzer'sorganism)犬细小病毒(CanineDistemperVirus)犬瘟热病毒(Caninedistempervirus)巴氏杆菌(Pasteurella)（3）干扰实验结果隐性感染，不表现临床症状。但改变动物生物学参数，影响实验准确性、规律性、重复性。实验刺激下感染显性化，得病、死亡，实验终止。裸鼠慢性感染一些微生物绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)感染免疫抑制动物•按微生物学控制标准，实验动物在我国分为四级•一级动物普通动物•二级动物清洁动物•三级动物SPF动物•四级动物无菌动物普通动物（Conventionalanimal，简称CV动物）定义：微生物控制程度最低的动物，饲养在开放系统，不允许有人畜共患病和动物烈性传染病及体外寄生虫。饲养条件：普通开放环境来源：经微生物学检查不带有上述病原体的动物，或SPF动物降级。应用：豚鼠、兔、犬、猴等大动物的实验研究。清洁动物（Cleananimal，简称CL动物）定义：最低限度疾病动物，饲养在亚屏障系统，除不能带有一级动物应排除的病原外，还不能携带对动物危害大对科研干扰大的病原。微生物控制级别介于SPF动物和普通动物之间的动物饲养条件：屏障系统大规模生产来源：SPF动物扩群应用：各种科研、教学用大小鼠无特定病原体动物（Specificpathogenfreeanimal，简称SPF动物)定义：指不携带特定病原体（细菌、病毒、寄生虫），但带有未知的微生物群的动物。饲养条件：屏障系统内大规模生产/隔离器内保种最初来源：将无菌动物/悉生动物转移到屏障系统中饲养繁殖•无菌动物（Germfreeanimal，简称GF）定义：指用现有的实验手段检测，动物的体表体内不携带其它生命体（包括一切微生物和寄生虫）的实验动物。饲养条件：无菌隔离器内来源：第一代通过无菌剖腹产术，人工哺乳获得；以后通过无菌动物雌雄交配繁殖或无菌剖腹产术，保姆鼠代奶扩群。实验动物微生物等级2001版国家标准根据微生物和寄生虫等级对实验动物等级进行了重新设定。小鼠清洁级SPF级无菌级大鼠清洁级SPF级无菌级地鼠普通级清洁级SPF级无菌级豚鼠普通级清洁级SPF级无菌级家兔普通级清洁级SPF级无菌级犬普通级SPF级猴普通级SPF级2、实验动物遗传学质量的影响动物实验结果的重复性取决于动物个体差异，而动物个体特征主要受遗传基因控制，故实验动物的遗传学质量对动物实验结果有重要影响。不同基因型动物，生物学特性有明显差异，对实验刺激有不同反应。BALB/c对放射线比其他品系更为敏感。C57BL/6肿瘤发生率低，A系高。DMBA可致BALB/c产生白血病，对A系却产生皮肤溃疡BALB/c和C3H小鼠对鼠伤寒沙门氏菌的敏感性存在显著差异SHR为自发性高血压大鼠，心血管疾病发生率高必须推广应用标准品系动物，防止各种品系动物发生遗传污染、基因型及生物学特性的改变，保证动物的遗传质量•按遗传学控制标准即基因的纯合程度，实验动物分为•近交系•封闭群•杂交一代动物•近交系经至少连续20代的全同胞兄妹交配或亲代与子代交配培育而成，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。代表动物：BALB/c、C57BL/6、DBA/2近交系动物的分类普通近交系重组近交系同源近交系：同源突变近交系同源导入近交系分离近交系近交系动物的特征遗传基因位点的纯合性近交系动物培育成后，其任何一个基因位点上的纯合概率高达98.6％以上，导致动物群体不再携带未知的隐形基因（Hiden），品系将会保留和表现所有的遗传性状。遗传组成的同源性一个近交系内，所有动物都可追溯到其原始的一对共同的祖先。所有位点的基因都是纯合的，并且只来源于共同祖先的一个拷贝。遗传同源性将导致近交系有以下三个重要特性：（1）品系内个体间可接受组织移植（2)从品系内单个个体的监测中可得知品系整体的基因类型（3）从一个群体内可以很容易分离出许多遗传上相同的亚群体表型一致性由于遗传上的同源性，近交品系内个体在表型上极为相同，尤其是那些高度由遗传决定的生物学特征。近交系表型上的一致性使得使用较少量的动物，即可以达到统计学的精确程度。•遗传组成独特性•近交系培育后，每个品系从物种的整个基因库只获得极少部分基因，这些基因的组合构成了品系的遗传组成。因此，每个品系在遗传组成上是独一无二的，具有独特的表型特征。•长期遗传稳定性•近交系虽然在遗传上并不是绝对稳定不变，但是其遗传组成不受选择、近交的影响，能导致遗传上发生变化的因素易受人为控制，而且出现的概率很低。•遗传特征的可辨性•近交系一旦培育成功，动物群体内几乎将不存在遗传多态性，即每个位点只有一种基因类型，而不会存在其它的等位基因。国际分布广泛近交系动物个体具备品系的全能性，任何个体均可携带该品系全部基因库，引种非常方便，仅需1至2对动物。•背景资料•近交系动物由于在培育和保种的过程中都有详细记录，加之这些动物分布广泛，经常使用，已有相当数量的文献记载着各个品系的生物学特性，另外对任何近交系每一项研究又增加了该品系的研究应用履历档案，这些基本数据对于设计新的实验和解释实验结果提供了有价值的参考信息。•生活力•由于近交衰退，近交系一般具有较低的生育力和生活力。这一特征给品系的维持、保种和繁殖生产带来极大的不利，所以近交系生产量较低，很容易断种，而且这一特征也使动物不能接受剧烈的实验处理。常用近交系的缩写品系缩写品系缩写AKRAKC57BRBRBALB/cCC57LLC3HC3DBA/1D1C57BLBDBA/2D2CBACBHRS/JHRC57BL/6B6C57BL/10B10•封闭群：以非近亲交配方式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，称为一个封闭群，或叫远交群代表动物：ICR小鼠、SD大鼠、毕格犬封闭群动物的特点及应用1、封闭群动物避免了近亲交配，具有较强的繁殖力和生活力，表现为每胎产子多，胎间隔较短，仔鼠死亡率低，生长快，成熟早，寿命长，对疾病的抵抗力强。在饲养繁殖过程中无需详细记录谱系，成本低，易生产，可大量生产，充足供应。广泛应用于实验，一般实验及学生的教学。2、封闭群动物（远交种）的遗传组成具有很高的杂合性，类似于人类群体遗传异质性的遗传组成，用于人类遗传学研究、药物筛选、毒物试验，生物制品和化学药品的鉴定等方面。3、由于封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性，所以在遗传学研究中可作为选择实验的基础群体，用于对一些性状遗传力的研究。毕格犬4、封闭群动物的突变种携带的突变基因通常可导致动物某些方面的异常，成为生理学、胚胎学和医学研究的模型。如高血压大鼠。5、由于其可携带大量的隐性有害基因，可用于估计群体对自发或诱发突变的遗传负荷能力。SHR•常用的封闭群动物SD大鼠毕格犬青蓝紫兔ICR小鼠杂交F1代动物（F1-hybrid)由两个近交系杂交生育的第一代动物，其遗传组成均等地来自两个近交系，属于遗传均一并具有表现型相同的动物，是医学生物学研究中所使用的相同基因型动物的一种。代表动物：如C3H/HeJ♀×AKR/J♂杂交F1代动物虽然基因型是杂合的，但个体间的遗传型与表现型都是一致的，符合实验动物有明确遗传背景的基本要求，在实验研究中应用时能获得一致的、可重复的、正确的实验结果.杂交F1代动物不是一个品种或品系，因为它不具有育种功能，不能自群繁殖出与杂交F1代相同基因型的动物，如果进行自群繁殖则在F2时会发生遗传上的性状分离。杂交F1代动物的特点及其应用1、遗传和表型的一致性：杂交F1代的基因不是纯和子，但个体间基因型是整齐一致的，遗传性是稳定的，表现型也一致。故可获得精确度很高的实验结果，广泛用于营养、药物、病原和激素的生物学评价。2、基因型一致：杂交群动物虽然具有杂合的遗传组成，但个体间基因是相同的,可接受个体间、亲本品系细胞、组织、器官、肿瘤移植。用于免疫学、发育生物学研究。3、与近交系相比具有杂交优势：近交系动物的生活力、对疾病的抵抗力、对实验的耐受性都较差，而且较难繁殖和饲养，反之，F1代具有较强的生命力，对疾病的抵抗力强，寿命较长，容易饲养。在某些方面比近交系更适用于科学研究。可作为代乳动物，卵、胚胎、卵巢移植的受体。4、国际分布广泛：杂交群动物已广泛应