第九章實驗動物的選擇和利用第一節實驗動物選擇基本原則一、根據課題研究的目的、內容、水平，選用相匹配的標準化動物一切動物實驗都是為科學研究服務的，選擇實驗動物，首要的就是要根據研究的內容來選擇實驗動物。蛙的大腦不發達，不可作為高級神經活動的實驗，但蛙的脊髓具有最簡單的發射中樞，做神經反射弧實驗，簡單、直觀、明確、容易分析。二、必要的預試驗有助于選擇與本課題相適應的實驗動物動物預試驗的作用在于1.初步觀察動物是否適宜于本項目的研究2.熟悉動物的生物學特性及飼養管理3.檢查與動物實驗配套的實驗條件、方法是否初步到位三、充分利用與人具有某種相似性的實驗動物絕大多數生物學與醫學研究的最終目的是要為人類服務的。因此在實際可能的情況下，盡量選擇那些生物學特征及解剖生理特點等與人類類似的實驗動物。一般來說，實驗動物愈高等，進化程度愈高、其機能、代謝、結構愈復雜．反應就愈接近人類，猴、拂拂、猩猩、長臂猿等靈長目動物是最近似于人類的理想動物。但實驗動物中，并非僅靈長類動物在生物學特性、解剖生理特點等方面與人具有相似性。1.結構功能的相似性2.時象或年齡狀態的相似性3.群體分布的相似性在以群體為對象的研究課題,有時要考慮到選擇與人群基因型及表現型分布類型相似的動物類別。主要是一些封閉群動物,如:KM小鼠,Wistar大鼠,畢格犬等。人類封閉群動物群體分布相似4.生態或健康狀況的相似性在正常生命過程的研究中，找到與人類生態情況相似的替代模型非常重要。現有的不同微生物學質量級別的普通動物、清潔動物、SPF動物、無菌及悉生動物分別代表著不同的微生態模式并具有不同特點,適用于不同研究目的。5.疾病特點的相似性實驗動物有許多自發或誘發性疾病能局部或全部地反映與人類類似的疾病過程及特點，可用于研究相關的人類疾病。6.操作實感的相似性外科手術性的操作模型中或教學示教中,常選擇體型較大的動物。1.差異性原則

由于物種之差異，各種動物之間存在基因型、組織型、代謝型、易感性等方面的差別，這種差異有時可作為研究課題所需的一種指標或特殊條件。四、除利用與人具有的相似性以外的實驗動物選擇原則

如：對毒性或抑制機制的敏感性的差異常被利用于藥物尤其是抗菌、抗腫瘤藥物的研究，這類差異越大則藥物特異性越強。利用這一特點，人們可能找對人類毒性小而對病原微生物或腫瘤細胞殺傷力強的藥物。又如，免疫缺陷模型在組織排斥反應上的差異，使得同種異體移植或異種異體移植得以實現。2.易化原則進化程度高或結構機能復雜的動物有時會給實驗條件的控制和實驗結果的獲得帶來難以預料的困難。應依據易化原則選擇那些結構功能簡單而又反映研究指標特質的動物。例如：在遺傳研究中，用壽命短、繁殖快的果蠅取得了豐碩的成果，而同樣方法若改用靈長目動物其難度是很難設想的。有時為了刪除系統作用背景對某器官或某功能進行研究，可用離體方法進行。3.相容或匹配原則所謂“相容”或“匹配”是指所用動物的標準化品質應與實驗設計、技術條件、實驗方法等條件相適應。在設計實驗時不但要了解實驗儀器精度和靈敏性能．了解試劑的品質、性能以及試劑和儀器之間的匹配性能，也要了解動物或動物模型對實驗手段的反應能力。避免應用高精儀器、試劑和低品位動物或低反應性能匹配，或用低性能測試手段與高反應性動物相匹配的不相協調的配合。4.易獲性原則易獲性是理想的實驗動物條件之一。雖然貓、狗、豬及靈長動物居于較高進化水平．各有其研究價值，尤其是靈長類動物在許多方面有不可替代的優越性。然而這些大動物則往往由于其較長生殖周期，低繁殖率或產仔率等弱點而影響其易獲性，因而亦影響其被選用，故通常不作首選。從Little1901年育成第一株近交小鼠至今，已有常用近交系小鼠260多系，近交大鼠100多系，30多系近交地鼠，還有近交系鼠和近交免。此外，還有許多嚙齒目封閉群、突變系、雜交系動物可供選擇。這些動物因其繁殖周期短，多胎性等特點，使其非常易獲，且又是小型哺乳動物，在進化上比其他綱的脊椎動物要優越，而且有豐富而清楚的背景資料、文獻索引、價低、分布又廣，故為實驗的良好選擇。??????5.重現性、均一性原則重現性和均一性為實驗結果質量品質所在。若實驗結果不能再現或不穩定，則該結果的可靠性便成了問題。理論上說一定的基因型產生一定的表現型和演出型。因此，選擇基因型一致或相似是保障重現性和穩定性的重要措施。一般情況下近交系動物的生物反應穩定性、實驗重復性都較封閉群好。F1代雜交群在一定程度上兼有近交系和遠交群的特點。封閉群動物雖然能較好地代表自然群體．但群與群之間有時存在有差異。因而在重現性上都有一定問題。周圍環境與發育環境是影響實驗動物表現型、演出型的重要因素。營養因素對胚胎影響、不同微生態環境、動物的疾病狀況等等，都會影響實驗反應穩定性，故也是選擇實驗動物的重要指標。genotype基因型發育環境developmentalphenotype表現型周圍環境proximatedramatype演出型五、動物實驗結果的外推大多數生物學與醫學研究的最終目的是要為人類服務的。因此動物模型和動物實驗結果都要外推到人身上去，這就是動物實驗結果的外推（extrapolation）。因為動物與人不是同一種生物，加之不同的動物有不同的功能和代謝特點，所以肯定一個實驗結果最好采用兩種以上的動物進行觀察比較。所選的實驗動物中一種為嚙齒類動物，另一種為非嚙齒類動物。常用的實驗序列是小鼠、大鼠、狗、猴或小型豬。六、選用與實驗要求相適應的實驗動物規格1.年齡實驗動物的年齡不同，其生物學特性也不同。2.體重實驗動物的體重與年齡有一定的相關性，在正常營養狀態及飼養條件下，也可根據體重加以選擇，發育正常、體重符合要求的實驗動物。3.性別許多實驗證明，同一品種（系）動物不同性別對許多外界刺激的反應不一致，對實驗結果的影響不同。一般來說，無特殊要求宜選用雌雄各半。

♂≠♀七、實驗動物的選擇和應用要注意有關國際規范和動物福利國際上普遍要求動物實驗達到實驗室操作規范（Goodlaboratorypracitice，GLP）和標準操作程序（Standardoperatingprocedure，SOP）。同時國際上廣泛宣傳3R原則。第二節論文中動物實驗的描述品種、品系的名稱微生物質量來源合格證號性別年齡體重數量實驗和飼養環境動物實驗處理方式第三節醫藥研究中實驗動物的選擇和應用藥理學研究中的選擇

主要藥效學一般藥理學藥物代謝動力學一、主要藥效學《新藥藥效學研究技術指導原則》（一）總的要求：1.方法體內體外兩種以上試驗方法證明主要藥效，其中一種必須是整體的正常動物或模型動物。實驗模型必須能反映藥理作用的本質。確無法滿足上述動物和模型要求時，應予以充分說明理由，改用其它模型。

2.指標應能反映主要藥效作用的藥理本質客觀，能定量或半定量。3.劑量應做出量效關系，盡量求出ED50，或有效劑量范圍。量效關系不明確的藥物應說明原因。4.給藥方法應采用擬推薦臨床應用的給藥方法。如該法在動物上無法實施時，應予說明，改用他法。5.對照應有空白對照和巳知標準陽性藥物或治療措施對照。（二）有關說明：1.動物選擇一般選擇的動物應是品系清楚、成年、健康、雌雄各半、符合實驗動物管理要求、且對藥效學反映敏感的動物。但同時要注意對動物年齡、性別、種屬的選擇。2.模型的建立3.分組：單組比較設計：同一個體的前后觀測指標比較，消除了個體差異配對比較設計：將性質相同的動物為一對，配成若干對，再將一對動物隨機分配在兩組，取得均衡實驗。減少誤差和個體差異完全隨機設計拉丁方設計：適用于多因素實驗正交設計：多因素、多水平的實驗。4.劑量(一)最小有效量藥物達到開始出現藥效的劑量。

(二)極量是指安全用藥的極限劑量。

(三)治療量(常用量:)治療量是指臨床常用有效劑量范圍。它比最小有效量要高，又比藥物極限量要低。

(四)最小中毒量最小中毒量是指藥物已超過極量，使機體開始出現中毒的劑量。

(五)中毒量中毒量是指大于最小中毒量，使機體中毒的劑量。

(六)致死量致死量是引起機體死亡的劑量。

(七)藥物的安全范圍是指最小有效量與極量之間的范圍。安全范圍廣的藥物，其安全性大；安全范圍窄的藥物，其安全性小。以上是臨床應用的各種劑量。此外，在實驗研究中，還要引用統計學計算的兩種劑量：半數致死量(LD50)及半數有效量(ED50)。（1）給藥量的確定參考結構和作用相似的藥物劑量作為應用劑量或者以小鼠中毒劑量或致死劑量的1/5或1/10作為應用劑量按等比關系設立至少3個劑量組進行動物實驗考慮動物種屬，年齡，給藥途徑調整給藥劑量。（2）人與動物及各類動物間藥物劑量的換算按體表面積計算A=K×(W2/3/10000)A：體表面積（m2）；W：體重(g);K：體表面積系數小鼠大鼠豚鼠家兔貓犬猴人K9.19.19.810.111.211.810.5例如：某藥大鼠劑量為250mg/kg，問犬的給藥劑量？（假設一般實驗大鼠0.2kg，實驗犬10kg）①算大鼠體表面積：A=0.031m2②將mg/kg劑量換算為mg/m2劑量：（250mg/kg×0.2kg）/0.031m2=1608mg/m2③算犬體表面積：A=0.5198m2④算犬給藥劑量：1608mg/m2×0.5198m2/10kg=84mg/kg按體型系數換算

dA=dB×RA/RB×（wA/wB）1/3

dA和dB分別是A、B兩種動物的每kg體重劑量（mg/kg)RA和RB分別是A、B兩種動物的體型系數

wA和wB分別是A、B兩種動物的體重小鼠大鼠豚鼠兔貓猴犬人R5990999382111104100二、藥物代謝動力學目的：了解新藥在動物體內動態變化的規律及特點，為臨床合理用藥提供參考。內容：藥時曲線、吸收速率、清除速率、分布情況等等。健康成年動物首選動物種類及性別盡量和藥效學或毒理學一致。藥物動力參數測定以大動物為好。藥物分布實驗以大鼠或小鼠為好。三、一般藥理學研究目的：了解新藥的全面藥理作用，補充毒性觀察之不足，為長期毒性的試驗設計提供參考。內容：至少觀察3個系統，神經系統、心血管系統、呼吸系統。盡量選擇和主要藥效學一致的動物對心血管系統和呼吸系統，一般用犬，而不用小鼠和兔對性別要求不嚴。對神經系統，多用小鼠、大鼠（一）抗腫瘤藥物研究抗腫瘤藥物的研究中常選擇以下3種類型的動物模型。1.自發性腫瘤模型2.誘發性腫瘤模型3.移植性腫瘤模型四、一些常用藥物研究中的動物選擇自發性腫瘤模型如：AKR的自發性白血病，C3H的自發性乳腺癌誘發性腫瘤模型用γ射線、二甲基苯蒽（DMBA）、黃曲霉素等誘發大小鼠、兔等發生癌癥。移植性腫瘤模型通常是接種一定數量的腫瘤細胞，或者是一些可致癌的病毒濾液，成功率接近100％，是最常用的抗腫瘤藥篩選模型。早期的抗癌藥物研究均已動物腫瘤為篩選模型，隨著T細胞免疫缺陷的裸鼠以及T、B細胞均缺陷的Scid鼠的發現，人體腫瘤異種移植動物模型得到了極大的發展，為抗癌藥物的尋找提供了更好的動物模型。（二）心血管系統疾病研究1、動脈粥樣硬化癥研究：早期選用鳥類（雞和鴿）和兔。但兔病變的局部解剖學與人類不同。兔是草食動物，膽固醇代謝與人不完全一致。目前常用大鼠、小型豬、狗、鴿、非人靈長類。恒河猴可以廣泛的主動脈和各個動脈的粥樣硬化。豬在高脂飼料誘導下形成的動脈粥樣硬化病變和分布與人很相似，又較猴便宜。2、高血壓研究：常用狗和大鼠試驗性高血壓模型常對動物給予加壓物質或進行手術結扎腎動脈制備自發性高血壓動物模型有ＳＨＲＨ，ＤＳ，ＳＴＲ，ＬＨ等大鼠品系．

SHR(spontaneouslyhypertensionrat)是日本人okamoto用Wistar交配逐代選育而成。其發病表現與人原發性高血壓極為相似，是高血壓研究的最佳模型。1.5~2月齡就開始出現病變。血壓高、心臟肥大、出現腦梗死、心肌梗死、動脈肥厚等。繁殖正常。它和人類自發性高血壓有很多相近之。如：都是遺傳因素占主要地位；病程相似，血壓隨年齡增加而增加；高血壓早期有高血流特征；刺激和大量攝入食鹽加重病情；發生繼發性心血管損害．3、心肌缺血試驗研究：狗、豬、兔、大鼠、貓。狗心臟解剖和人類似，冠狀血管容易操作，心臟抗紊亂能力強，狗容易馴服。豬的冠狀循環和血液動力學和人類似，側枝循環比狗少，容易造成心肌缺血兔開胸手術不需要人工呼吸4、心率失常試驗研究：豚鼠、狗、豬、猴、兔、大鼠、貓。需要注意：小型動物因心臟小，沖動傳遞通路比較短，心室失常的震顫自發恢復較快。大鼠對強心甙不敏感。大小鼠心電圖無S~T段。若做開胸和心臟實驗，兔是首選動物。（三）消化系統疾病研究:1、狗有發達的消化系統，而且有與人相似的消化過程，適宜作消化系統的慢性實驗。2、獼猴適合做人痢疾桿菌病，3、大鼠肝再生能力強，適合肝切除術，4、維生素C缺乏癥選擇豚鼠。5、胃潰瘍多選擇大小鼠給以寒冷刺激、醋酸燒灼、幽門螺旋桿菌感染等方法5、乙肝病毒的研究黑猩猩最適合，但不易獲得。雛鴨DHBV感染，土撥鼠WHBV感染和人HBV感染有一定差別。樹鼩HBV感染表現為一過性，復制和表達水平不高。近年來HBV轉基因小鼠受到重視。（四）呼吸系統疾病研究:１.鎮咳藥首選動物是豚鼠．豚鼠對化學刺激或機械刺激都很敏感。狗也是咳嗽的良好動物模型．狗的咳嗽在反復刺激時變異小，故特別適合觀察鎮咳作用持續時間．一般不用大小鼠，因為它們噴嚏和咳嗽動作很難區別。也不用兔。2、支氣管哮喘最常用的是大鼠、豚鼠、狗。豚鼠的支氣管平滑肌對致痙劑和藥物反應敏感3、祛痰藥研究選用雄性小鼠、兔或貓。4、大鼠可以用做實驗性肺纖維化、矽肺、肺水腫研究5、豚鼠可用做結核桿菌、白喉桿菌研究（五）神經系統疾病研究：1、鎮痛藥一般用大鼠或小鼠，但熱板法一般不用于雄性動物，因為雄性動物陰囊對熱敏感2、研究神經傳導首選貓3、沙鼠因為Willis動脈環不完整，結扎一側總動脈，沙鼠出現腦梗塞。沙鼠還可以作為自發性癲癇模型。4、家兔頸部減壓神經、、迷走神經、交感神經獨立行走，可以用來研究減壓神經對心臟的作用5、DBA/2N小鼠（35日齡）聽源性癲癇發生率為100%。C3H/eN小鼠對脊髓灰質炎病毒Lan-sing株敏感。C57BL/KalWN小鼠有先天性腦積水。6、研究嗎啡的時候注意，嗎啡對小鼠和貓表現為中樞興奮作用，而對犬、兔、猴、大鼠、人表現為中樞抑制。7、靈長目用于行為學研究8、樹鼩的神經系統有特色，對它進行腦外科手術，無須麻醉樹鼩也可以忍受切割皮膚、肌肉、硬腦膜等引起的疼痛。表現僅為流口水，而不掙扎。9、抗焦慮藥研究一般選用成年健康小鼠、大鼠、兔等。長期實驗應選用雄性動物為好，因為雄性動物耐受性強。抗抑郁藥可選用小鼠、大鼠，其次為狗、豬。（六）內分泌系統疾病研究：有多種基因突變動物1、db：糖尿病基因（diabetes),為4號染色體隱性突變基因。發現于C57BL/KsJ小鼠。純合子糖尿病伴有肥胖癥。多食、多飲、多尿，高血糖，尿糖，胰島素分泌過多。短壽，純合子一般不孕。2、ob：肥胖基因（obese),為6號染色體隱性突變基因。純合子單純肥胖，或伴有輕度糖尿病。4周齡就表現肥胖。8~9月齡可達峰值70g。一度有中高血糖，但隨后自行消失。免疫反應水平降低。3、NOD/LtJ小鼠NOD小鼠由日本Aburahi的Shionogi研究實驗室培育而成。NOD小鼠在糖尿病形成中所產生的胰島炎(insulitis)癥狀，是指胰臟小島中產生白血球的浸潤物。約１２周齡的母鼠有明顯的胰島素含量降低的現象；而雄鼠則于稍后幾周也發生此現象。糖尿病開始時有明顯的中度糖尿病癥，非禁食期的葡萄糖含量高于250mg/dl。主要用于糖尿病和免疫學方面的研究。4、dw：矮小基因(dwarf)1929年Snell發現。純合子腦下垂體前葉缺損，幾乎不分泌生長激素，腎上腺素分泌水平很低，睪丸和卵巢發育不正常，雌雄都無繁殖能