动物实验基础知识.

实验动物学基础马奔2011-8-14实验动物学：（laboratoryanimalscience)是研究实验动物和动物试验的科学。它涉及到两方面的问题：实验动物和动物实验方法学1、实验动物实验动物（laboratoryanimal)是以实验动物本身为研究对象，专门研究它的生物学特性，遗传育种，保种，培育新的品种品系，疾病控制，营养需要等方面的问题，以达到提供标准化的实验动物的目的。2、动物试验动物试验：（animalexperiment)是以实验动物为材料，采用各种方法在实验动物身上做试验，研究动物在实验过程中的反应、表现及发生、发展规律和有关技术问题。也就是实验动物的应用问题。学习内容：一、实验动物1、实验动物的概念、特征及作用2、实验动物的标准化控制和分类3、常见实验动物的特点及应用二、动物实验方法学1、动物实验设计的基本原则2、选择实验动物的基本原则3、动物实验技术方法三、动物实验流程实验动物的概念、特征及作用实验动物（laboratoryanimal）是指经人工饲育，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确或者来源清楚的用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。实验动物必须具备三个特点：1、从遗传控制角度实验动物必须是来源清楚、人工培育、遗传背景明确的动物。2、从微生物控制角度所有实验动物携带的微生物、寄生虫都是在人工严格控制之下的。3、从应用角度培育所有实验动物的最终目的都是用于科学实验。实验动物的应用领域广泛1、医学生物学2、制药工业3、生物制品4、中医药5、轻工业和食品工业6、农业7、宇航、国防和军事科学实验动物标准化的控制1、实验动物遗传质量控制2、实验动物微生物和寄生虫质量控制3、实验动物营养质量控制4、实验动物环境质量控制实验动物的标准化直接关系到生命科学研究的质量、生物制品的产品质量、以及药品、食品等的安全性有效性的正确评价，因而与人类健康紧密相关。实验动物遗传质量控制实验动物是具有明确遗传背景并受严格遗传控制，属于遗传限定性动物，根据其遗传特点的不同，将实验动物分为不同的类别同源突变近交系近交系同源导入近交系相同基因类型分离近交系品系重组近交系杂交F1代远交种不同基因类型封闭群突变种品种1、近交系近交系(Ilineanimals)：经连续20代（或以上）的全同胞兄妹交配（或者亲代与子代交配）培育而成，近交系数应大于99%，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。--相同基因类型，由于此种交配较为方便而多被采用，肿瘤研究。近交系的特征基因纯合性(homozygosity)遗传稳定性(stability)遗传同源性(isogenicity)表型一致性(uniformity)个体性(individuality)可分辨性(identification)分布的广泛性资料可查性小鼠近交系如：C57BL、BALB/C、C3H、DBA、TA1、129、615等系。转基因动物也属于近交类型2、封闭群（远交系）封闭群（远交系）：在一定群体内，以非近亲交配方式育成的动物品系，连续15代不从外部引入新的动物种群，或者来源于近交系的种群，在封闭条件下至少经过4代繁殖的动物，都称为封闭群。除少数小鼠、大鼠以近交系或突变系保种和生产外，实验动物绝大多数以封闭群的形式繁育生产。---不同基因类型特点：1、一定的杂合性：不引入新的基因，又不使群体内基因丢失。2、相对的稳定性：群体在一定范围内保持相对稳定的遗传特征。3、个体差异取决于祖代动物。4、较强的繁殖力、抗病力。5、群体易保存有模型价值的突变基因。常见blockingnestanimals有KM(昆明鼠)、ICR、NIH、CFW等小鼠，Wistarrat、Hartleycavy和新西兰白兔等。3、突变系突变系：育种过程中，出于单个基因的突变，或将某个基因导入，或通过多次回交“留种”，而建立一个同类突变品系（mutationalstrain），扩大数量，定向培育而成。可以以基因符号来表示基因型，或能保持特定遗传性状的品系动物。此类个体具有同样遗传缺陷或病态，如肥胖症、侏儒症、肌萎缩、白内障、视网膜退化、无毛等等，现己培养成的自然具有某些病的突变系有：白血病鼠、糖尿病鼠、肿瘤鼠、贫血鼠、高血压鼠和裸鼠(无胸腺无毛)等等，这些品系的动物对于研究相应疾病的防治具有很重要的价值。以基因符号表示的常见小鼠突变系如：Ay--yellow(被毛黄色、肥胖、致糖尿病)、an--anemia(贫血症)、cd--crooked(卷尾)、dw--dward(侏儒症)、dy--dystrophiamuscularis(肌肉萎缩)、hr--hairless(无毛症)、hy--hydrocephalus(脑积水)、ob--obese(肥胖症)、spa--spastic（痉挛）。以表型名称表示的突变系如：Fused(椎骨异常)、SHR(自发性高血压大鼠)、青光眼兔等。4、杂交一代动物（F1）杂交一代动物（F1）：两个不同近交系杂交所生的第一代动物称为杂交一代动物或F1代。不是一个品系或品种，不具有育种能力，不能自群繁殖成与杂交F1代相同基因型动物，需进一步交配得到F2出现遗传分离基因重组，个体间的一致性也随之消失。特点：a.个体间遗传均一：个体间遗传变异与近交系一样很小，其基因位点均为杂合型（近交系为纯合型），因此能取得一致的实验结果。b.表现双亲的显性性状c.环境适应性强d.具有杂种优势，如体质健壮、生长快、易于饲养管理、发育均匀、手术后恢复快等优点。小鼠F1代如：Nga：(C57BL/6×DBA/2)F1、LAF1：(C57BL/J×A/HJ)F1等。实验动物的微生物和寄生虫质量控制为什么要进行实验动物的微生物学控制？威胁人的健康和生命对动物生产有影响使实验被迫中断实验的准确性、重复性有质疑实验动物分级清洁级动物1)普通级动物（CV）：不携带规定的人畜共患病和烈性传染病的病原，没被疾病控制，饲养于普通开放环境下。2)清洁级动物（CL）：仅对于我国国情而定，微生物控制高于普通动物，种子来源于SPF动物（剖腹产），饲养于清洁级环境下，排除规定的寄生虫、微生物（排除对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体）。3)SPF动物（SpecificpathogenFree）：无特定病原体动物，没有特定的微生物、寄生虫，非特定的微生物和寄生虫允许存在。屏障条件下进行饲养。一般指无传染病的健康动物，是目前国外使用最广泛的实验动物，它的来源，既可来自无菌动物繁育的后裔，亦可经剖胎取后，在隔离屏障设施的环境中，由SPF亲代动物抚育。它不带有对人或动物本身致病的微生物，但不能排除可经胎盘屏障垂直传播的微生物。4)无菌动物(Germfree)：封闭无菌技术获得，现有方法不能检出任何微生物、寄生虫的动物。妊娠末期，通过剖腹产、子宫切除手术，将无菌取胎的仔鼠放在隔离器内无菌条件下进行饲养的动物。隔离系统实验动物常见人兽共患病人兽共患病病原体寄生虫细菌寄生虫1、狂犬病病毒2、流行性出血热病毒3、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒4、猴疱疹病病毒病毒5、沙门氏菌病6、志贺氏菌病7、结核分枝杆菌病8、弓形虫病9、体外寄生虫病实验动物的环境及营养控制实验动物的环境是指围绕实验动物客观事物的总和，主要包括外环境和内环境两大部分。1、外环境主要是实验动物饲育和实验场所外的周围环境。2、内环境主要是指实验动物饲育和实验场所内的环境。环境对动物的影响并非仅受上述诸因素中各个单一因素的作用，而是受到多种因素的复合作用。实验动物设施1.隔离环境---隔离器a.一种与外界隔离的实验动物饲养设备，空气经过高效过滤、物品经过无菌处理后方能进出饲养空间，人员通过固定在设备上的手套进行操作，该设备既能保证动物与外界隔离，又能满足动物所需要的特定环境。b.要求人不能与动物直接接触。c.进入的物品必须包装消毒后经灭菌渡舱或传递舱移入。d.隔离器的正压要求达到100～150Pa。e.适用于饲育无特定病原体（SPF）、悉生及无菌实验动物，保种或少量动物的饲养。2.屏障环境a.空气必须经初、中、高效过滤器进入动物饲养室或实验室。b.利用空调送风系统形成清洁走廊、动物饲养间、非清洁走廊、室外的静压差梯度，各梯度差不低于20Pa。c.空气、人流、物流均采用单向流通路线。d.人流、物流分开，所有物品应采用严格灭菌控制。e.空气洁净度为10000级。f.用于满足清洁级和SPF级实验动物生产或动物实验人员进入SPF室线路图实验动物环境实验动物环境因素的分类(1)气候因素：温度、湿度、气流、风速与换气、气压等。(2)物理化因素：粉尘、臭味臭气、噪音、照度、杀虫剂、消毒剂、有害化学物质等。(3)居住因素：房屋、饲养笼具、垫料、给食器、饮水器等。(4)营养因素：饲料、水、蛋白质、矿物质、维生素等。(5)生物因素：动物社会等级、动物饲养密度、病原微生物、与人和其它动物的关系。二、各种环境因素对动物实验结果的影响1、温度动物实验时最适宜的环境温度为：21℃-25℃，GB目前18--29℃。1)灵长类外，高温条件实验动物很难维持体温恒定。2)影响动物的生殖机能、机体抵抗力、新陈代谢。3)影响动物脏器重量，环境温度与动物脏器重量有显著的负相关。4)影响动物的实验反应性。小鼠的心跳、呼吸数随着气温的升高而呈直线下降。5)不适宜的环境温度可使实验动物处于应激状态，从而出现对化学物质的急性毒性反应改变暴露在高温或低温环境下的动物，对其神经系统、内分泌系统以及各种酶活性的亢进或抑制等均有影响。2、湿度（40-70%）1)环境温度与体温接近时，通过蒸发作用散热。2)高温高湿导致机体蒸发散热受阻，易引起代谢紊乱和抵抗力下降。大鼠、小鼠易死亡。3)湿度过高，微生物易于繁殖和传播，垫料、饲料也易发生霉变。4)湿度过低，易致粉尘飞扬，引起动物和人的呼吸道疾病。空气中变态反应原的含量随湿度的下降而上升。大鼠对空气低湿度的耐受能力较差，易发生环尾症，尾巴坏死脱落。大鼠在27℃环境温度下，湿度低至20%时大鼠几乎均可发生环尾病（ringtail），Wistar为78%，SD为82%。3、气流与风速气流速度控制在0.1~0.2m/s，换气次数10~20次/小时风速是除了温度、湿度以外与体热发散有关的环境因素。1)实验动物单位体重的体表面积比人大，气流对实验动物的影响也较大。2)气流速度过小，空气流通不良，有害气体浓度升高，散热困难，易造成呼吸道疾病的传播。3)气流速度过大，动物体表散热量增加，同样危及动物的健康，影响动物实验结果。4)合理的气流组织和风速能调节温度和湿度，有效降低室内粉尘和有害气体，控制传染病的流行，有利于实验动物和工作人员的健康。4、光照能控制垂体中促性腺激素和肾上腺皮质激素的分泌，控制光照就控制了整个生殖过程。1)啮齿类实验动物大小鼠适应黑暗，易受强光损害。使动物烦燥不安，亢奋，导致雌鼠吃仔。2)强烈光线--视网膜和视神经--下丘脑----神经激素----垂体----促性腺激素和肾上腺皮质激素分泌，影响实验动物生理和行为活动。3)持续黑暗抑制大鼠的生殖过程，使卵巢减轻；持续光照产生持续发情，大、小鼠出现永久性阴道角化。5、噪声噪声严重影响动物的生殖生理，如生育力减退，妊娠障碍、流产，放弃哺乳。噪声引起动物呼吸和心跳加快、血压升高、肾上腺皮质激素升高等生理变化。6、空气洁净状况空气洁净度包括漂浮的颗粒物与有害气体。常用实验动物小鼠一、生物学特性（一）、动物学分类位置小鼠属于脊椎动物门，哺乳纲、啮齿目、鼠科、小鼠属、小家鼠种。（二）、一般特性1、外观：小鼠全身被毛，面部尖突，头呈锥体形，嘴脸前部两侧有触须，耳耸立呈半圆形，白色小鼠眼睛大而鲜红。体长10～15cm，尾长约与身长相等，尾部覆有短毛和环状角质鳞片，有四条明显的血管。健康小鼠皮毛光滑紧贴皮肤，四肢匀称，眼睛亮而有神。小鼠有多种毛色，如白、黑、棕、灰色等。2、体型小出生体重仅1.5克左右，一月龄体重达18-22克，可供实验使用。成年小鼠每日食量5-