第三篇實驗動物的操作方法實驗動物是當代生命科學研究的重要組成部分，從巴甫洛夫的條件反射發現到通過電刺激大腦揭示動物應答系統的中樞定位理論建立；以及當前生物醫學領域建立的各種動物病理模型等等無不體現了實驗動物的重要性。在生命科學、人類醫藥和健康研究，實驗動物在生命活動中的生理和病理過程，與人類或異種動物都有很多相似之處，并可互相參照，一種動物的生活過程可以成為另一種動物或者人類的參照物。對一些難以在人身上進行的工作，及一些數量很少的珍稀動物，或一些因體形龐大、不易實施操作的動物種類，采用取材容易、操作簡便的另一種動物來代替人類或原來的目標動物進行實驗研究，這就是動物實驗。為了保證這些動物實驗更科學、準確和重復性好，可以用各種方法把一些需要研究的生理或病理活動相對穩定地顯現在標準化的實驗動物身上，供實驗研究之用。這些標準化的實驗動物就稱之為模式動物。無論是從事生命科學研究還是從事環境生物科學研究者，只有對常用的實驗動物的生物學特征、來源、主要用途以及實驗操作方法有了基本了解，才能正確地選擇與使用動物，才能獲得可靠的實驗結。尤其是隨著現代生物醫學的不斷深入和發展，不僅對實驗動物的種類和質量制定了嚴格的標準化管理和相應的法制條例，而且對實驗動物的使用人也提出了同樣嚴格的操作要求和行為準則。所謂的實驗動物(experimemtalanimals)，一般是指“所有脫離自然環境而用于教學、研究和試驗的動物”。但目前不同分支學科的教科書或操作手冊中對實驗動物的劃定有很大差異，有的局限于哺乳動物的嚙齒類、貓、犬和靈長類動物；有的則擴展到魚類、兩棲類、爬行類和鳥類。本教材則將實驗動物定義范圍擴展列低等的無脊椎動物(只要它們的來源或遺傳背景清楚并已脫離野生環境)，這是基于下述2個理由：(1)生命科學(及環境科學、食品科學)研究所使用的動物并不局限于哺乳動物。(2)國際上已有許多發達國家的科學界和政府部門制定的“實驗動物管理條例”中往往強調“科學研究盡可能使用低等動物(如原生動物、蚯蚓、昆蟲等)而不用高等動物”。知道了實驗動物的定義及其在生命科學的教學科研中的重要與必需，那么作為生命科學院的學生則有必要在理解優化動物、人道地對待動物和有效研究的基礎上，學習和掌握實驗動物的基本操作方法。實驗動物的基本知識第一節實驗動物的分類實驗動物按遺傳學控制分類近交系（InbredStrain）近交系的基本概念理論上把近交程度相當于連續全同胞兄妹交配20代以上，近交系數達98.6%以上，群體基因達到高度純合和穩定的動物全體稱之為近交系。近交（inbreeding）是指任何血緣關系相近的個體間進行的配偶，屬于基因型分離交配。它能使動物群的基因純合而達到穩定。在實驗動物的遺傳培育過程中，常見的近交方式有：全同胞兄妹（BXSmating），父女或母子交配（回交backcross），堂兄妹交配（cousinmating）等。近交系動物的特點及應用基因位點純合性（homozygosity）遺傳組成的同源性（isogenicity）長期遺傳穩定性（stability）均一性（uniformity）遺傳特征的可辨別性（identifiability）遺傳組成的獨特性（individuality）國際分布性（internationaldistribution）背景資料的完整性(backgrounddata)封閉群（ClosedColony）封閉群動物的基本概念通常把5年以上不從外部引種，只在群體內進行隨機交配，為日常提供實驗動物而進行生產的群體稱之為封閉群。封閉群是一個長期與外界鼓勵，雌雄個體之間能夠隨機交配的動物群。封閉群的關鍵在于不從外部引進任何新的基因，同時亦不讓群內基因因近交而丟失，以保持封閉群一般遺傳性和雜合性。封閉群動物的特點及應用封閉群動物具有雜合性，避免了近交衰退的出現，具有較強的繁殖力和生活力；封閉群動物的遺傳組成具有很高度的雜合性；就整體而言，其遺傳特性以及其他反應性能保持相對穩定，但就群體內個體而言，因其具有雜合性，所以個體間的反應性具有差異。常用的封閉群動物常用的封閉群動物主要有：昆明小鼠，NIH小鼠，ICR小鼠，LACA小鼠，Wistar大鼠，SD（Sprague-Dawley）大鼠，DunkinHarleg豚鼠，青紫蘭兔，新西蘭兔等。突變系（MutantStrain）突變動物的基本概念由于遺傳物質的變化而使親代與子代在某個形狀上發生的變化稱為遺傳變異，這種變異一般可以通過生殖過程而傳遞給后代。而具有了突變型基因的動物稱為突變動物,這些突變動物按照生物醫學實驗的要求,進行定向培育,育成的具有突變基因的近交系稱為突變系(MutantStrain)。突變系動物的特點及應用遺傳變異具有不定向性，對突變系動物的研究可以用來認識生命的復雜性，解釋一些基本的生命現象。突變系動物作為人類疾病的動物模型而在基礎醫學和臨床醫學中應用。例如糖尿病小鼠，4號染色體基因發生隱形突變（db），純合子小鼠肥胖，并伴有糖尿病，可作為糖尿病模型用于實驗。常用的突變系動物糖尿病小鼠； 肥胖癥大鼠（fa），第5號染色體隱性突變，純合子動物肥胖，飲食亢進，血清中胰島素含量高。系統雜交動物（HybridAnimal）系統雜交動物的基本概念兩個不同近交系雜交所產生的第一代動物稱系統雜交動物或F1動物（Firstfilialgeneration）。系統雜交動物的特點及應用雜交優勢遺傳和表型上的一致性具有雜合的遺傳組成轉基因動物（TransgenicAnimal）轉基因動物是指以實驗方法導入的外源基因在其染色體基因組內穩定整合并能遺傳給后代的動物。嵌合體動物（Chimeras）嵌合體動物是指將動物早期胚胎進行分后與同種或異種的胚胎細胞聚合而發育成的個體。嵌合體動物體內帶有兩種遺傳組成不同的細胞，從遺傳組成特征來說，是自然界前所未有的類型。廣泛應用于基因表達、細胞分化、胚胎發育、免疫功能、遺傳病等研究領域。實驗動物按微生物控制分類微生物控制是實驗動物質量控制的一項重要內容。在開放條件下飼養，未經微生物控制的動物，體表和體內存在著大量的，種類繁多的微生物和寄生蟲，這給實驗結果造成不良影響。另外，一些人獸共患的病原體可以在人和動物之間交叉感染，對動物管理人員和實驗者的健康構成威脅，因此，對實驗動物進行微生物控制有著極為重要的意義。根據實驗動物所攜帶其他生命體的情況，目前國際上一般將實驗動物分為四個等級，即：無菌動物（germfreeanimal,GF）,悉生動物（gnotobioticanimal,GN,無特定病原體動物（specificpathogenfreeanimal,SPF）和普通動物（conventionalanimal,CV）。并對每個等級動物的微生物控制程度和飼養環境條件進行以下規定：表1按微生物控制程度的分類原則種類飼養條件控制程度無菌動物（GF）隔離系統Isolationsystem以無菌技術獲得，用現有的方法見不出任何微生物和寄生蟲的動物悉生動物（GN）隔離系統Isolationsystem帶有明確的微生物叢，無菌條件飼育的動物SPF動物屏障系統Barriersystem不帶有指定的致病性微生物和寄生蟲的動物普通動物（CV）開放系統Opensystem微生物、寄生蟲帶有情況不明確，但不能帶有人畜共患的和致動物烈性傳染病的病原體的動物普通動物實驗動物學中將飼養在開放環境中,未經積極的微生物控制,不攜帶主要人獸共患病和動物烈性傳染病病原體的動物稱之為普通動物。普通動物是實驗動物中再微生物控制上要求最低的動物，這種動物本身所攜帶的微生物狀況不明確，僅要求排除能感染人類的人獸共患病原體如：流行性出血熱病毒，LCM病毒，沙門氏菌，致病性皮膚真菌，弓形體和體外寄生蟲等，以及能引起動物自身烈性傳染病的病原體：鼠痘病毒、兔出血癥病毒等。普通動物由于自身所攜帶的微生物背景不明確，難以排除微生物和寄生蟲等對實驗結果的干擾，故不適合進行科學研究。清潔動物清潔動物也稱清潔級普通動物，是指除一級動物應排除的病原體外，不攜帶對動物危害大和對科學研究干擾大的病原體的動物。一般國外科學實驗采用SPF動物或無菌動物，根據我國目前的發展狀況和具體條件，普及SPF動物尚有一定困難。清潔級動物作為之中過渡在我國得到廣泛應用。清潔級動物較普通動物健康，在實驗過程中可排除動物疾病的干擾，又較SPF動物容易達到質量控制標準，目前可作為一種標準實驗動物用于一般科學實驗。無特定病原體動物無特定病原體動物簡稱SPF動物，是指除一，二級動物應排除的病原外，不攜帶主要潛在感染或條件致病和對科學實驗干擾大的病原體的實驗動物。SPF動物來源于吳軍動物或剖腹產動物，飼養于屏障系統中，體內及環境中都不存在致病性微生物和寄生蟲，屬于健康無病動物。SPF動物在廣義上也屬悉生動物范疇，但帶菌的情況不如悉生動物明確，只知道動物排除了哪些微生物和寄生蟲，而不知道還攜帶那些其他生命體，但能安全課可靠地排除微生物和寄生蟲對實驗的干擾，目前已廣泛應用于藥物學、病毒學、腫瘤學、免疫學、傳染病學、多種診斷血清和疫苗的產生，以及生物制品的鑒定中。無菌動物（Germfreeanimal,GFA）無菌動物是指現有技術手段從動物體內外檢查不到其他生命體的動物。無菌動物來源于無菌的剖腹產，然后將仔獸轉移到絕對屏障系統——隔離器中，經人工哺育或無菌動物代乳飼育而成。其微生物控制要求是用現有技術手段檢測不到任何微生物和寄生蟲。悉生動物(Gnotobioticanimal,GNA)悉生動物又稱已知菌動物（animalwithknownbactericlfflora）,一般是指動物體內所攜帶的其他生命體是已知的，并在屏障系統內飼養的動物。廣義的悉生動物包括無