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实验动物的第二位挑大梁能手——大鼠

2020.4.06
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

学者在Open Access里随机挑选了276 篇有关模式动物的学术论文,除去小鼠(Mouse)比例,其中有16 篇使用大鼠(Rat)作为了实验动物,大鼠无疑成为了实验动物的第二主角。而很多接触实验动物的同学们,对大鼠的了解却少之又少,可能对其还仅仅停留于它体型庞大,性格凶残等表象,其实,这样的理解不仅仅存在错误并且远远不够。

 大鼠(Rat)属于野生褐家鼠的变种,在动物学分类上属于哺乳纲、啮齿目、鼠科、大鼠属。在这16篇大鼠文章中,有8篇用到Sprague-Dawley(SD)大鼠,7篇用到Wistar大鼠,也就是说它们是最常用的的两种大鼠品系。

下面以最常用到SD大鼠为例,首先看一组她们从出生到老去的照片,萌萌的非常可爱!

刚出生10天的SD仔鼠:约15 g,咋一看有点像一只小宠物猪,此时全身已经覆盖毛发,但眼睛和耳朵都还未睁开,依偎在母亲身边,找安全感呢。

2周左右,开始了它的童年生活了,约重50g,毛发浓密了,眼睛和耳朵都长开了,俨然像一只小大鼠啦!

大鼠与人类相比,可怜的几乎没有童年,它的童年是非常短暂并加速成长的,约在6周龄时,就达到性成熟,体重约为150g。雄鼠比雌鼠重几十克。

一般6-8周(2个月)的大鼠用于实验,体重大概达到200g左右,其体长不小于18~20 cm。

6个月大鼠达到体成熟,即各器官生长发育基本结束。雄性大鼠体重300~500g,雌性大鼠250~500 g。

上图我们看到大鼠几个关键阶段的写照,由于在不同阶段的大鼠,其解剖学,生理学及生物行为存在较大差异,并且研究发现大鼠的成长和衰老过程并非和人类一致,即它三年的寿命并非是人类衰老的缩影。

为了更准确反映人类疾病发展情况,我们还必须需要了解大鼠每个阶段与人类对应关系。

大鼠与人类年龄对比关系

我们通常会把一个人分为幼儿期、童年期、青春期、成年期、中年期及老年期等,同样有文献报道大鼠与人类的年龄也有某种联系,它们的对应关系并非线性,属于离散量。

大鼠一般寿命2-3年,在1.5个月就达到性成熟,在6个月时达到体成熟,一般6-18个月都应为成年期。对于雌鼠在18个月进入中年期,相当于人类45岁。如下图:

大鼠体成熟后其月龄与人类年龄对应的关系

为了更精确在大鼠身上反应人类情况,Quinn等人又进一步细分,将小鼠在每个发育阶段,换算成人类增长1岁对应的天数。如下图所示:

大鼠每个阶段对人类一年对应比例

通过这个表格,我们在选择相应阶段的大鼠后,找到此阶段与人类对应的比例,可以更准确地模拟人类。

如你选择10-12周的肥胖大鼠去研究神经生物学与肥胖症的关系,那么对应上图即该阶段大鼠成长10-12天就反应人类一年的发展情况。

如选择3-7周的大鼠研究乳腺发育和饮食关系,那么这些青春期前的大鼠的4天就等于人类一年,有了这种对应关系后,就可以更加准确合理地从大鼠身上反应人类的发展。

大鼠具备的特点

1. 体型大的能够提供足够的一般实验分析的血液和体液等样品,且便于实验操作;

2. 生长发育较快,强大的生育能力;

3. 明确的质量标准,对传染病的抵抗力较强;

4. 多样的品种品系

需要用大鼠的实验方向

1. 安全性评价及药代动力学研究的首选模型

大鼠常作为评价药物亚急性实验的动物,可以评价药物吸收、分布、代谢及排泄等过程。同时对药物安全性、有效性、合理剂量及联合用药作出科学评价,如神经疾病、心血管疾病及炎症药物等。

2. 肝胆外科研究的理想模型

大鼠肝脏具有极强再生能力,切除60-70%的肝叶仍有再生能力,是研究肝脏再生和肝脏代谢功能时首选大鼠模型;大鼠无胆囊,但胆总管较大,可从胆管直接收集胆汁,可用于消化功能的研究。

3. 肿瘤研究

可以在大鼠上复制多种人类的肿瘤模型,如大鼠对化学物质敏感,可以复制多种诱导性的肿瘤模型;部分肿瘤可以移植到大鼠上,如人工复制大鼠肝癌、食管癌动物模型,还可皮下荷瘤。

4. 神经-内分泌研究

大鼠的神经系统与人类相似,广泛用于高级神经活动的研究,如抑郁症、精神发育阻滞等疾病。大鼠的垂体-肾上腺系统功能发达,常用作应激反应和肾上腺、垂体、卵巢等的内分泌实验研究。

5. 营养学及代谢性疾病的研究

大鼠是第一种用于营养学研究的实验动物,大鼠对营养物质缺乏敏感,如维生素D就是用大鼠研究而发现的。大鼠解剖、生理与人相似,常用于维生素、蛋白质缺乏,氨基酸和钙磷代谢疾病的研究。如动脉粥样硬化,淀粉样变性、营养不良等代谢病一般选择大鼠来研究。

大鼠作为实验动物的第二主角,却总是被大家忽略,小编希望大家看完这篇文章后,能对大鼠有一个比较全面的理解,同时在选择实验动物时,小鼠虽是首选,但切不可忘记有的实验需要大鼠验证。

参考文献

Mary Johnson. Laboratory Mice and Rats[J]. DOI: http://dx.doi.org/10.13070/mm.en.2.113

Date last modified : 2016-05-25; original version : 2012-10-05

Nelson Adami ANDREOLLO, Elisvânia Freitas dos SANTOS, Marina Rachel ARAÚJO, Luiz Roberto LOPES. RAT’S AGE VERSUS HUMAN’S AGE: WHAT IS THE RELATIONSHIP?  ABCD Arq Bras Cir Dig 2012;25(1):49-51


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