实验动物的选择和应用

选择实验动物的原则

    科学研究、医疗实践、生物制品的生产和检定都离不开实验动物，为了保证实验结果的科学性、重复性，必须选择标准化及与实验目的相适应的实验动物。

   在某种意义上讲，选择适宜的实验动物来进行实验，是科学研究成功的关键。一般应遵循以下的原则：    一、选择与人体结构、机能、代谢及疾病特征相似的动物    利用实验动物某些与人类相近似的特性，通过动物实验对人类的疾病发生和发展的规律进行推断和探索。例如，在结构与功能方面，哺乳动物之间存在许多相似点，从解剖学上看，除在体型的大小比例存在差异外，身体各系统的构成基本相似，因此，它们在生命活动中基本功能过程也是相似的。    从进化的角度看，猩猩和猴与人类最接近。在解剖学、组织器官功能、白细胞抗原及染色体带型等方面与人相似，用这些动物试验的结果来说明人则很有说服力。    以高胆固醇膳食饲喂兔、鸡、猪、狗、猴等动物时，均可诱发动物的高脂血症或动脉粥样硬化。但猴和猪除有动脉粥样硬化外，心脏冠状动脉前降支形成斑块、大片心肌梗塞，情况与人更为相似。    一些带有自发性疾病的动物，可以局部或全部地反映人类类似疾病过程表现，经过遗传育种的方法，可把这种动物培育成疾病的模型动物，以供研究。如，遗传性高血压大鼠、糖尿病小鼠等。    如在外科手术操作性实验中，选用猪或狗等大动物比用大鼠、小鼠在操作实感上更接近于人类。    家犬是红绿色盲，不能以红绿为刺激条件进行条件反射实验；其汗腺不发达，不宜选作发汗实验；胰腺小，适宜作胰腺摘除术；胃小，易作胃导管，便于进行胃肠道生理的研究。    大鼠无胆囊，不会呕吐，不能做胆功能观察或催吐实验。狗、猫、猴等动物呕吐反应敏感，则宜选用。    家兔对体温变化十分敏感，宜选做发热、解热和检查热原的实验研究，大鼠、小鼠体温调节不稳定，不宜选用。    一般动物可自身合成维生素C，豚鼠则不能合成，因而可用来做Vc缺乏试验。    二、选用结构简单又能反映研究指标的动物    进化程度高或结构功能复杂的动物有时会给实验条件的控制和实验结果的获得带来难以预料的困难。在能反映实验指标的情况下，选用结构功能简单的动物，例如果蝇的生活史短(12天左右)、饲养简便、染色体数少(只有4对)、唾腺染色体制作容易等诸多优点，所以是遗传学研究的绝好材料，而同样方法若以灵长类动物为试验材料，其难度是可以想像的。    三、选择适龄的实验动物    慢性实验或观察动物的生长发育，应选择幼龄动物。在老年医学研究中，常选用老龄动物，因其机体的代谢和各种功能反应已接近老年。一般实验中应选用成年的动物，常用实验动物成年体重如表7.1。                 表1 常用实验动物成年体重      ────────────────────────────────        动物    小鼠     大鼠      豚鼠     家兔      猫       狗      ────────────────────────────────        体重   18-28g  180-280g  350-650g   2-3kg  1.5-2.5kg  9-15kg      ────────────────────────────────    四、选择易获得、经济、易饲养管理的动物    在不影响实验结果正确可靠的前提下，尽量选用容易繁殖，比较经济实用的实验动物。当前“３个R”的原则已经在国际上被接受和推广，３R是指Reduction( 减少 ) 、Replacement(替代)和Refinement(优化),意思为尽量减少动物实验的次数和使用动物数量；尽可能使用替代物和善待动物，使实验设计尽善尽美。所以能用小动物的不用大动物，能用低等动物不用高等动物。  实验动物选择时应注意的问题 一、年龄、体重    不同品种和品系的实验动物其寿命各不同，有的以日,有的以月,有的以年计算。如果对狗和小鼠均观察一年，所反应的发育过程是不同的，即使同样是狗，不同的年龄阶段所得的实验数据也不尽相同。所以选用实验动物时，应注意到实验动物之间、实验动物与人之间的年龄对应，以便进行分析和比较。表7.2是狗与人的年龄对应表。                 表2  狗与人的年龄对应    ─────────────────────────────                      年龄对应(年)    ─────────────────────────────    狗  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16    人 15 24 28 34 40 42 44 48  52 56  60  64  68  72  76  80    ─────────────────────────────    动物的体重与年龄有一定的关系，也可按体重推算年龄，例如昆明小鼠6 周龄时雄性约32g，雌性约28g；Wistar大鼠6周龄时雄性为180g,雌性约160g，豚鼠2 月龄体重约400g,日本大耳白兔8月龄时体重约4500g。应注意的是，动物体重除与年龄密切相关外,与动物品种、品系、营养状态、饲养管理等因素有关，不宜笼统对待(表7.3、7.4)。               表3 人和实验动物生命过程中某些数据    ──────────────────────────────     种  类   妊 娠 期   哺 乳 期     性 成 熟         寿   命    ──────────────────────────────    人           280天                  13.5年           70年    猕    猴     170天   3个月       ♂4.5,♀3.5年       20年    狗            63天  1个月稍多        6个月           15年    猫        57～63天  1个月稍多        7个月           10年    家    兔  30～32天    42天          7.2个月         7～8年    豚    鼠  60～72天    15天     ♂60～70,♀40～50天  6～7年    金黄地鼠  15～18天   15～20天        5～8周             大    鼠  18～22天   20～25天  ♂60～80,♀50～80天  2～3年    小    鼠  18～22天   17～21天      40～50天         2～3年    猪           114天     30天         8.5个月          16年    山    羊     152天     30天         6～7个月        8～10年    绵    羊     149天     30天         6～7个月       10～15年    ──────────────────────────────             表4 不同日龄小鼠的体重情况    ───────────────────────────────                昆明              615              C3H    日龄  ────────────────────────────            ♂      ♀       ♂        ♀         ♂        ♀    ───────────────────────────────    初生   1.90    1.70     1.58      1.58       1.44      1.44     7     6.40    5.70     4.64      4.64       4.40      4.40    14     9.77    8.35     7.96      7.96       7.00      7.00    21    12.70   12.50     9.83      9.83       9.70      9.70    28    20.00   17.50    19.00     15.75      13.30     12.10    35    29.50   24.00    22.58     20.75      17.20     15.20    42    32.50   28.50    25.96     21.88      20.00     17.80    49    36.00   30.00    27.96     23.12      21.20     18.00    56    38.00   33.00    28.83     24.16      22.30     19.27    63    40.00   34.00    28.88     24.80      25.30     20.85    70    41.00   35.00    29.79     25.28      25.80     22.10    ───────────────────────────────    同一实验中，动物体重尽可能一致，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。    二、性别    性别不同对实验的敏感程度可不同。例大鼠皮下注射0.1～0.2ml的 30％乙醇溶液,雄性动物死亡84％，而雌性动物死亡30％。有时雌性动物的敏感型较雄性高，如用戊巴比妥钠麻醉大鼠，雌性动物的敏感性是雄性动物的2.5～3.8倍。又如雌雄小鼠对食盐急性毒性与慢性毒性的敏感性不一致，急性毒性雌鼠较雄鼠敏感，而慢性毒性雄鼠较雌鼠敏感。一般来说，实验若对动物性别无特殊要求，则宜选用雌雄各半。    三、生理状况    动物如果怀孕、哺乳等对实验结果影响很大，因此实验不宜采用处于特殊生理状态下的动物进行。如在实验过程中发现动物怀孕，则体重及某些生理生化指标均可受到严重影响,有时应将怀孕动物剔除。动物换毛季节例鸡换羽,兔换毛,动物的免疫功能低下。    四、健康状况    动物的健康状况对实验的结果正确与否有直接的影响。健康动物从外观看，体型丰满、发育正常、被毛浓密有光泽紧贴身体、眼睛明亮活泼、行动迅速、反应灵敏、食欲良好。微生物检测符合等级要求。    五、微生物等级    等级表示实验动物微生物控制的标准化条件。按微生物学控制分类，国外将实验动物分成四级，即普通动物、无特定病原体动物、悉生动物及无菌动物。根据我国实际情况,国家科委将实验动物分为普通动物、清洁动物、SPF动物和无菌动物(包括悉生动物)四个级别。各级动物具有不同的特点，分别适用不同的研究目的。Gf动物是一种超常生态模型，即能排除微生物对背景的干扰，亦减少了免疫功能的影响，SPF 动物是正常的健康无病模型，应用这类动物，能排除疾病或病原的背景性干扰；普通动物具有价廉、易获得、饲养设施简便、容易管理等特点，但选用时应考虑微生物对实验结果的影响。根据各级实验动物特点有人将其在实验中的优缺点总结于表7.5。    表5  普通动物、SPF动物与无菌动物特点比较━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━  实验项目          普通动物      SPF动物     无菌动物━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━   传染病          有或可能有      无          无   寄生虫          有或可能有      无          无  实验结果         有疑问          明确        明确 应用动物数        多(或大量)      少数        少数  统计价值         不准确          可能好      好  长期实验         困难            可能好      可能好  自然死亡率       高              低          很低 长期实验存活率    约40%           约60%       约100% 实验的准确设计    不可能          可能        可能 实验结果讨论价值  低              高          很高━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━     六、遗传背景    尽量选用遗传背景明确的品系动物，而不选用随意交配繁殖的杂种动物。采用遗传学控制方法培育出来的近交系动物、突变系动物、杂交系动物存在遗传均质性，反应一致性好，因而实验结果精确可靠，广泛用于各科研领域。封闭群动物在遗传控制方面虽比未经封闭饲养的一般动物严格,具有群体的遗传特征,但是动物之间存在个体差异。因此，其反应的一致性不如近交系动物。    各种近交系动物均具有独特的性质，要根据不同的需要进行选择。并非随意选择一个近交系就比非近交系动物好。由于近交系动物即便是同种的动物，亦可能在某些特性上存在很大差异。从某种意义上讲，如果选用不当, 可能反而得不出正确的实验结论。不同品系的小鼠对同一刺激的反应差异很大，在选用时应充分注意。如C57BL 小鼠对肾上腺皮质激素的敏感性比DBA及BALB/c小鼠高12倍；DBA小鼠闻电铃声音刺激后可出现明显的癫痫症状，甚至死亡，而C57BL小鼠则根本不出现此反应；DBA/2及C3H 小鼠对同一种病毒(Newcastle 病毒)的反应和DBA/1小鼠则完全不同， 前者引起肺炎而后者引起脑炎；A、TA2、C3H小鼠易致癌，C57、C58、TA1等品系不易致癌；AKR、DBA/2、L615等品系易致白血病，C3H雌鼠乳腺癌自发率达90%等。