生物醫(yī)學研究中實驗動物選擇與動物實驗設計

實驗動物選擇的總體思路實驗動物種類眾多，如何依據(jù)不同的實驗目的來正確地選擇動物，是作好一項研究工作的第一步。嚴格地說，實驗動物選擇的正確與否，不僅影響到經(jīng)費支出、工作進展，還會影響到實驗結果的正確性與可靠性，以及整個實驗的順利完成。第一頁，共83頁。目的名稱實驗用動物種類單孔目(Monotremata)有袋目(Marsupialia)貧齒目(Edentata)食蟲目(lnsectivora)翼手目(Chiroptera)靈長目(Primates)兔形目(Lagomorpha)嚙齒目(Rodentia)鯨目(Cetacea)食肉目(Carnivora)鰭足目(Pinnipedia)長鼻目(Proboscidea)海牛目(Sirenia)奇蹄目(Perissodactyla)偶蹄目(Artiodactyla)至今無袋鼠犰狳、穿山甲刺猬蝙蝠獼猴、松鼠猴、狨猴、黑猩猩兔、鼠兔小鼠、大鼠、金黃地鼠、豚鼠、沙鼠、黑線姬鼠江豚貓、犬、雪貂海狗至今無至今無馬、驢、騾豬、羊、牛、鹿第二頁，共83頁。第一節(jié)一般選擇原則一般選擇原則不同種動物對同一實驗反應的差異同種不同品系動物對同一實驗反應的差異品種與品系性別生理與健康狀況標準化控制狀況年齡與體重第三頁，共83頁。一、動物品種品系

同物種內的不同品種、品系，由于生物學特性的差異，對相同試驗反應結果存在差異。同品系的各亞系之間差異可相當于不同品系。例如：

DBA小鼠會發(fā)生聽源性癲癇發(fā)作，而C57BL小鼠根本不出現(xiàn)這種反應。

BALB/cAnN小鼠對放射線極敏感，而C57BL/CdJN小鼠對放射線卻有抵抗力。

C57BL小鼠對腎上腺皮質激素的敏感性比DBA小鼠高12倍。

DBA小鼠對雌激素較C57BL小鼠敏感。第四頁，共83頁。二、動物的年齡和體重

實驗動物的機體反應性隨年齡而有所變化。幼年動物往往較成年動物敏感，而老年動物代謝功能降低，反應不靈敏。成年動物—大多數(shù)實驗都選擇老年動物—多用于老年醫(yī)學研究中幼年動物—慢性實驗或長期毒性實驗（實驗周期長）第五頁，共83頁。不同種屬實驗動物的壽命長短不一，但多比人的壽命短。選擇實驗動物時必須了解有關動物的壽命，并安排與人的某年齡時期相對應的動物進行實驗研究。第六頁，共83頁。第七頁，共83頁。動物的體重年齡與體重一般呈正相關性。同一實驗中，動物的體重應盡可能一致，一般不應相關10%，若相差懸殊，則易增加動物反應的個體差異，影響實驗結果的正確性。

實驗動物年齡和體重一般呈正比，嚙齒類動物可根據(jù)體重推算年齡。第八頁，共83頁。三、動物的性別許多實驗證明，不同性別的動物對同一藥物的敏感性差異較大，對各種刺激的反應也不盡一致，雌性動物在性周期不同階段和懷孕、哺乳時的機體反應性有較大的改變，因此科研工作匯總一般選擇雌雄各半進行試驗。藥物反應中性別不同效果尤為不同。例如：5-6周的雄性大鼠給藥角新堿，可見鎮(zhèn)痛效果，但是雌性，則沒有鎮(zhèn)痛效果。第九頁，共83頁。四、生理與健康狀況實驗動物處在特殊的生理狀態(tài)如懷孕、哺乳時，其體重及某些生理生化指標將有所不同，對外界環(huán)境因素作用的反應亦與非懷孕、非哺乳的實驗動物有著較大差異。功能狀態(tài)：如：體溫升高—對解熱藥敏感血壓升高—對降壓藥敏感第十頁，共83頁。

健康狀況

患病動物對藥物的耐受性較健康動物小，因而患病動物容易在實驗過程中中毒死亡。動物潛在感染，對實驗結果影響很大。兔球蟲病對肝臟功能影響較大。犬食量不足、饑餓，麻醉時間延長。第十一頁，共83頁。第二節(jié)基本選擇原則基本選擇原則生物進化特點的相似性解剖生理特點的相似性病理生理特點的相似性相似性選擇原則重復性選擇原則可控性選擇原則經(jīng)濟性選擇原則可靠性選擇原則第十二頁，共83頁。靈長類動物：從整體的相似性來講，最接近于人類，是應為各學科研究首選動物。很多傳染性疾病，有較強感染種屬特異性，如人類乙型肝炎病毒(HBV)，在自然情況下只感染人和黑猩猩。SARS—恒河猴整體相似性第十三頁，共83頁。靈長類動物：獼猴的生殖生理與人類非常接近，性周期為28d，是研究人類生殖生理的理想動物。獼猴還能發(fā)生各種形態(tài)上和生物學性質上與人的腫瘤相似的病變。缺點：較難獲得，價格昂貴，瀕危保護動物。對飼養(yǎng)條件的要求特殊。遺傳和微生物控制困難。實驗操作不便，所以在實際應用中常常退而求其次。整體相似性第十四頁，共83頁。樹鼩：體重120～250g，每隔45天左右可以繁殖生育一次，其新陳代謝過程遠較家犬、鼠類等動物與人相似，解剖和生理功能也與其它靈長類相似。HAV、HBV、麻風桿菌等第十五頁，共83頁。動物進化的越高級并不一定所有器官和功能都接近人，有些動物的進化程度并不一定很高，但是某些組織器官的結構或疾病特點與人類很相似。蛙：不能選作研究高級神經(jīng)活動，但蛙的脊髓合適做簡單的反射弧實驗，用蛙的脊髓作這方面的試驗，簡單、直觀、明確、容易分析。局部相似性第十六頁，共83頁。犬：具有發(fā)達的神經(jīng)系統(tǒng)，消化生理、毒理和對疾病的反應和人類近似，適于作生理、營養(yǎng)、藥理、毒理、行為和外科手術的研究。嗅覺特別靈敏，聽覺也很敏銳，犬聽到聲音時，由于耳與眼的交感作用，有注視聲源的習性。犬對于人的口令和簡單語言可根據(jù)音調、音節(jié)變化建立條件反射，完成主人交給的任務。局部相似性第十七頁，共83頁。豬：心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、皮膚、營養(yǎng)需要、骨骼發(fā)育及礦物質代謝等都與人的情況極其相似。心臟瓣膜、結構與人相似，已用于人心臟瓣膜缺損修補。豬的膽固醇代謝與人類似，是高膽固醇飼料引發(fā)的動脈粥樣硬化的理想的動物模型。小型豬的皮膚組織結構與人類很相似（毛發(fā)的疏密，表皮厚薄，表皮形態(tài)學和增生動力學，燒傷皮膚的體液和代謝變化機制等）局部相似性第十八頁，共83頁。小鼠和大鼠：由于它們的解剖和組織學特點、生理反應、代謝狀況以及對許多藥物的反應均類似于人，另外它們價格便宜、易于管理和控制。選用人獸共患疾病的實驗動物：有些病因造成人和動物共同患病，其臨床過程、病理變化也相似，所以就應選用這樣的動物來研究人類疾病。第十九頁，共83頁。其他相似性

群體分布以群體對象為研究課題，要選擇群體型、表型分布與人相似的實驗動物。例如，藥物安全性評價、藥物篩選時，通常以封閉群模擬自然群體基因型動物。操作實感為臨床操作打基礎的實驗。例如豬以及的形態(tài)大小與人接近第二十頁，共83頁。

復制的動物模型應可靠地反映人類疾病，即可特異地反映該種疾病或某種機能、代謝、結構的變化，同時具備疾病的主要癥狀和體征，并且不能出現(xiàn)另外的自發(fā)性的病變。例如鉛中毒用大白鼠做模型，容易與鉛中毒所致的腎病相混淆。用蒙古沙土鼠就比較容易確定，因為一般只有鉛中毒才會使它出現(xiàn)相應的腎病變?？煽啃栽瓌t第二十一頁，共83頁。重復性原則理想的動物模型應該是可重復的，甚至是可以標準化的。例如用一次定量放血法可百分之百造成出血性休克，百分之百死亡，這就符合可重復性和達到了標準化要求。又如用狗做心肌梗死模型照理很合適，因為它的冠狀動脈循環(huán)與人相似，而且在實驗動物中它最適宜做暴露心臟的剖胸手術，但狗結扎冠狀動脈的后果差異太大，不同狗同一動脈同一部位的結扎，其后果很不一致，無法預測，無法標準化。相反，大小白鼠、地鼠和豚鼠結扎冠脈的后果就比較穩(wěn)定一致，可以預測，因而可以標準化。

第二十二頁，共83頁。增強動物模型復制時的重復性（一致性）動物品種、品系、年齡、性別、體重、健康情況、飼養(yǎng)管理；實驗及環(huán)境條件，季節(jié)、晝夜節(jié)律、應激、室溫、濕度、氣壓、消毒滅菌；實驗方法步驟；藥品生產(chǎn)廠家、批號、純度規(guī)格、給藥劑型、劑量、途徑、麻醉、鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛等用藥情況；儀器型號、靈敏度、精確度；實驗者操作技術熟練程度因為一致性是重現(xiàn)性的可靠保證。

第二十三頁，共83頁。可控性原則供醫(yī)學實驗研究用的動物模型，在復制時，應盡量考慮到今后臨床應用和便于控制其疾病的發(fā)展，以利于研究的開展。如雌激素能終止大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能終止人的妊娠。因此，選用雌激素復制大鼠和小鼠終止早期妊娠的模型是不適用的，因為在大鼠和小鼠篩選帶有雌激素活性的藥物時，常常會發(fā)現(xiàn)這些藥物能終止妊娠，似乎可能是有效的避孕藥，但一旦用于人則并不成功。第二十四頁，共83頁。如選用大小鼠作作實驗性腹膜炎就不適用，因為它們對革蘭氏陰性細菌具有較高的抵抗力，很不容易造成腹膜炎。有的動物對某致病因子特別敏感，極易死亡，也不適用。如狗腹腔注射糞便濾液引起腹膜炎很快死亡（80%24小時內死亡），來不及做實驗治療觀察，而且糞便劑量及細菌菌株不好控制，因此不能準確重復實驗結果。

第二十五頁，共83頁。經(jīng)濟性原則在動物實驗設計時，所采用的方法應盡量做到容易執(zhí)行和合乎經(jīng)濟原則。靈長類動物與人最近似，復制的疾病模型相似性好，但稀少昂貴，即使獼猴也不可多得，更不用說猩猩、長臂猿。幸好很多小動物如大小鼠、地鼠、豚鼠等也可以復制出十分近似的人類疾病模型。它們容易作到遺傳背景明確，體內微生物可加控制、模型性顯著且穩(wěn)定，年齡、性別、體重等可任意選擇，而且價謙易得、便于飼養(yǎng)管理，因此可盡量采用。除非不得已或一些特殊疾?。ㄈ缌〖?、脊髓灰白質炎等）研究需要外，盡量不用靈長類動物。除了在動物選擇上要考慮易行性和經(jīng)濟性原則外，而且在模型復制的方法上、指標的觀察上也都要注意這一原則。第二十六頁，共83頁。第三節(jié)實驗分組原則實驗分組原則應遵循的基本原則（隨機性）對照組的設立動物實驗結果外推實驗方法的選擇平行對照組自身對照空白對照陽性對照性別對照年齡對照同體對照配對對照第二十七頁，共83頁。對照性原則一致性原則重復性原則隨機性原則客觀性原則實驗設計原則第二十八頁，共83頁。單組比較設計配對比較設計隨機區(qū)組設計完全隨機設計拉丁方設計動物實驗設計方法正交設計第二十九頁，共83頁。動物實驗結果分析進行動物試驗研究時，一定要對可能的研究結果進行充分的分析論證。因為動物實驗的結果或結論，根據(jù)對應原則，最終將主要應用于人類疾病研究中。在肯定一個實驗結果時，最好采用兩種以上動物進行比較觀察（嚙齒類、非嚙齒類）常用順序：小鼠、大鼠、狗或猴第三十頁，共83頁。第四節(jié)選擇時應注意的事項注意事項年齡、體重生理狀況健康狀況性別實驗動物年齡與體重一般呈正相關，可按體重推算年齡。生物節(jié)律、生活習性實驗若對動物性別無特殊要求，則宜選用雌雄各半。動物實驗不宜采用特殊生理狀態(tài)（妊娠、哺乳、季節(jié)性更換被毛）下的動物進行。許多動物的習性是晝伏夜行，與人類不同。第三十一頁，共83頁。兩棲綱蛙蟾蜍心血管生理實驗神經(jīng)生理實驗生理學實驗計劃生育研究遺傳學研究腫瘤學研究第三十二頁，共83頁。爬行綱蛇蜥蜴再生、神經(jīng)和毒物研究蛇毒用來制備抗血清、鎮(zhèn)痛劑蛇毒的抗腫瘤研究胃、十二指腸潰瘍等病的治療研究腦血栓及脈管炎等疾病的治療研究第三十三頁，共83頁。高血脂、動脈粥樣硬化及康動脈粥樣硬化研究迷路與姿勢研究大腦半球和小腦切除實驗高血脂、動脈粥樣硬化及康動脈粥樣硬化研究迷路與姿勢研究大腦半球和小腦切除實驗鳥綱雞鴿子營養(yǎng)代謝研究性激素的研究代謝和遺傳研究雞胚在各學科中的廣泛應用發(fā)育生物學及疫苗開發(fā)研究生理及維生素研究血凝、血凝抑制試驗及在免疫學研究中的應用鴿子高血脂、動脈粥樣硬化及康動脈粥樣硬化研究迷路與姿勢研究大腦半球和小腦切除實驗第三十四頁，共83頁。哺乳綱嚙齒目兔形目食肉目有蹄目靈長目大鼠豚鼠地鼠長爪沙鼠棉鼠小鼠嚙齒目犬貓雪貂豬羊獼猴樹鼩第三十五頁，共83頁。二、生物醫(yī)學主要研究課題中實驗動物的選擇第三十六頁，共83頁。

臨床前藥代動力學研究：成年健康動物，常用大鼠、小鼠、兔、豚鼠、犬等。首選動物及其性別應盡量與藥效學或毒理學研究所用動物一致；作用于神經(jīng)系統(tǒng)的藥物研究：解熱藥首選家兔，因為其對熱源質非常敏感；神經(jīng)節(jié)傳導阻滯的藥物研究，首選貓，最常用頸神經(jīng)節(jié)，因其前部和后部可以區(qū)分；作用于呼吸系統(tǒng)的藥物研究：鎮(zhèn)咳藥篩選首選豚鼠，因其對化學刺激和機械刺激都很敏感，刺激后可誘發(fā)咳嗽；支氣管擴張藥物研究首選豚鼠，因其氣管平滑肌對致痙劑和藥物的反應最敏感。藥理學研究第三十七頁，共83頁。

作用于消化系統(tǒng)的藥物研究：胃腸解痙藥物研究用大鼠、豚鼠、家兔、犬等均可；催吐或止吐藥用犬、貓、鴿，而不用無嘔吐反射的大鼠、豚鼠、家兔。

作用于泌尿系統(tǒng)的藥物研究：利尿藥或抗利尿藥的研究以雄性大鼠為佳。

計劃生育藥物的研究：篩選口服避孕藥多使用嚙齒類動物，規(guī)律的動情周期，排卵有明顯的指標，易于檢測，價格便宜。

過敏試驗：首選豚鼠。

熱源檢查：首選家兔，體溫變化十分靈敏，最易發(fā)生發(fā)熱反應，反應典型、恒定。第三十八頁，共83頁。毒理學研究中的選擇

在試驗品毒性試驗研究中，選擇何種實驗動物取決于該動物對試驗品的反應，以及試驗品在該動物體內的與人類的異同程度。因此，作動物實驗時，選擇動物應當注意以下幾個方面的問題。1、不同種屬的動物對試驗品的毒性反應有質與量的區(qū)別。同一試驗品對不同種屬動物的毒性反應是有差異的，甚至有本質的不同。因此在毒理研究中，選擇動物時，應至少選擇兩種動物進行實驗且越大越好。一應選擇一種嚙齒類動物和一種大動物。第三十九頁，共83頁。2、通常情況下，動物的進化程度愈高，對試驗品毒性反應愈敏感。3、在選擇動物規(guī)格方面，選擇未成年的動物、較為合適（對年齡有特殊要求的除外）。原因是生長期動物對毒性反應比老年動物敏感；動物的性別不同對試驗品的毒性反應存在差異。第四十頁，共83頁。高血壓的研究

最常用的是犬和大鼠。犬與人類的高血壓有很多相似之處：1.高血壓早期波動較大，以后逐漸升高，并維持在高水平；2.環(huán)境和緊張刺激引起血壓明顯升高；3.高血壓發(fā)展過程中出現(xiàn)高級神經(jīng)活動障礙；4.部分動物血中兒茶酚胺含量增加。若研究高血壓病理、生理和藥理，SHR（自發(fā)性高血壓大鼠）是良好的模型，1.遺傳因素占主要地位；2.高血壓早期無明顯器質性改變；3.病程相似，血壓升高隨年齡增加而加劇；4.緊張刺激和大量食鹽等環(huán)境刺激加重高血壓的發(fā)展，5.血壓上升早期或高血壓前期有高血流動力學的特征；6.發(fā)生繼發(fā)性心血管損害，出現(xiàn)心腦腎合并癥。

第四十一頁，共83頁。消化系統(tǒng)的研究

犬有發(fā)達的消化系統(tǒng)，且具有與人類相似的消化過程，適用于做消化系統(tǒng)的慢性實驗，如食道瘺、胃瘺等；大鼠和馬沒有膽囊，適合做總膽管插管收集膽汁；大鼠肝臟枯否氏細胞90%有吞噬能力，再生能力強，適合做肝臟移植實驗；老齡NIH小鼠多自發(fā)慢性十二指腸潰瘍；

旱獺是研究人類乙型肝炎、丁型肝炎、原發(fā)性肝癌的理想動物；

豚鼠是目前唯一研究壞血病的動物。嘔吐實驗的研究，選用貓、犬、雪貂等，不選用食草動物。第四十二頁，共83頁。呼吸系統(tǒng)的研究

慢性支氣管炎的研究，選用猴，因其氣管腺數(shù)量很多，且至三級支氣管中仍有存在；

豚鼠對結核桿菌、白喉桿菌很敏感；

大鼠可用于實驗性肺纖維化、肺水腫的研究；豚鼠可復制典型的急性肺水腫模型（切斷頸部兩側的迷走神經(jīng)）；

雪貂是研究流感的模型動物；開胸實驗選用家兔，因其胸腔結構的特殊性。第四十三頁，共83頁。神經(jīng)系統(tǒng)的研究兔頸部的交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)、減壓神經(jīng)獨立行走，如觀察減壓神經(jīng)對心臟的作用，必須選用兔；犬和貓具有發(fā)達的神經(jīng)系統(tǒng)，是神經(jīng)研究的良好模型；

沙鼠是研究腦梗死所呈現(xiàn)的中風、術后腦貧血及腦血流量的良好實驗材料，因其腦椎底動脈環(huán)后交通支缺損；

青蛙和蟾蜍的腓腸肌和坐骨神經(jīng)很容易獲得，適用于觀察藥物對外周神經(jīng)、橫紋肌、神經(jīng)肌肉接頭作用。第四十四頁，共83頁。免疫學研究中實驗動物的選擇

大鼠有抗體IgE,蠕蟲感染常能誘發(fā)大量的IgE抗體；大鼠多發(fā)性關節(jié)炎較其他動物的炎癥模型更接近于人類類風濕性關節(jié)炎；常使用BALB/c、AKR、C57BL等小鼠免疫后的脾細胞與骨髓瘤細胞融合制備單抗；

豚鼠可作為補體的來源，還被用于結合菌素的皮內試驗和接觸過敏物質的遲發(fā)性變態(tài)反應的研究。第四十五頁，共83頁。放射醫(yī)學中實驗動物的選擇1.實驗動物種系的選擇放射生物學研究中可選用成年的猴、豬、羊、狗、兔、豚鼠、田鼠、大鼠、小鼠等動物來作實驗。我們認為用猴、狗、大鼠和小鼠復制放射病模型比較理想。BALB/c、LACA小鼠和Wistar大鼠對射線敏感，應該首選。2.實驗動物性別的選擇關于動物性別對放射敏感性影響的報導是有爭論的。一些材料證明雌性敏感性較高。而另一些（占多數(shù)）材料則認為雄性敏感性高或性別間無明顯差別。性別間無明顯差別在狗的實驗中得到很好的證明。然而，在性周期的不同階段，雌性動物的放射敏感性可能有變化?？紤]到這點以及在實驗中可能混入妊娠的雌性動物，所以在絕大多數(shù)情況下為放射生物學實驗選擇動物時，應該優(yōu)先選用雄性動物。第四十六頁，共83頁。3.實驗動物體重、年齡的選擇

放射生物學實驗所用的動物體重，小鼠18～22g，大鼠180～220g，豚鼠250～300g，家兔2～2.5kg，狗10～15kg。對慢性實驗，考慮到實驗的持續(xù)時間長，可選擇體重較小的動物。希望實驗所用的各組動物的體重波動在一定范圍內，小鼠1～2g、大鼠5～10g、豚鼠15～20g、家兔200～300g。體重的波動范圍可以容許在±5～7%。第四十七頁，共83頁。4.實驗動物不同季節(jié)和晝夜過程輻射效應的選擇

實驗證明，不同季節(jié)對輻射效應有影響。家兔的放射敏感性在春夏兩季升高，秋冬兩季降低。在狗的實驗中，這方面的關系雖不象家兔表現(xiàn)得那樣明顯，但狗在春、夏兩季照射后的死亡率比秋、冬為高。小鼠的放射敏感性，在冬季和初夏顯著升高，而初春和夏季則降低。大鼠的放射敏感性則沒有明顯的季節(jié)性波動。動物對照射的敏感性晝夜間有不同的變化，這種變化見于不同性別、種系和年齡的小鼠和大鼠。白天放射敏感性降低（死亡較少，LD50/30較高，體重下降較少，肝臟損傷較輕），夜間升高。同時，在小鼠和大鼠實驗中，除了夜間21～24點的高峰外，還發(fā)現(xiàn)白天（小鼠9～12點，大鼠15點）損傷加重的情況。下午和后半夜放射敏感性最低。大鼠與小鼠不同，其放射敏感性雖有晝夜間的明顯波動，但不很劇烈。因此，為了得到有可比性的實驗結果，所有實驗組動物應在同一時間內進行照射。

第四十八頁，共83頁。其他

老年病研究：大鼠、小鼠；皮膚移植、燒傷的研究：小型豬；眼科疾病的研究：有色家兔；口腔醫(yī)學的研究：犬（干槽癥動物模型、牙周病的研究）；脫發(fā)的研究：樹鼩。第四十九頁，共83頁。三、動物實驗設計第五十頁，共83頁。一、動物實驗設計的定義動物實驗設計是指研究者根據(jù)實驗目的和要求，運用有關科學知識和原理，結合統(tǒng)計分析及倫理學的要求而制定的在動物身上進行試驗的實施計劃和方案，并用文字記錄或流程圖表述的實驗方案和技術路線。第五十一頁，共83頁。動物實驗設計概論一般來說，動物實驗的研究工作應該明確描述：研究的目的和/或者需要驗證的假說。選擇特定動物模型的原因。動物種、品系、來源和類型。每個獨立實驗步驟的詳細描述，包括研究設計和使用動物數(shù)量。數(shù)據(jù)分析所用的統(tǒng)計學方法。第五十二頁，共83頁。動物實驗設計的意義一、正確的動物實驗設計對提高科學研究質量、發(fā)表高水平的學術論文非常重要二、目前許多動物實驗質量不高1、動物質量不高,低級別動物給實驗結果的科學性帶來影響。2、實驗設計和統(tǒng)計學分析能力有限三、一個好的實驗設計，對統(tǒng)計學分析來說幫助很大，可以使問題變得更加容易解決四、一個不正確的實驗設計，導致結果信息無用。動物實驗設計概論第五十三頁，共83頁。實驗設計的主要目的一是保證所測變量的任何差異是由處理造成的，而不是其他非對照變量引起；另一個目的是通過控制確定的變量在盡可能小的范圍內，減少所測反應的變異性，這樣對處理效應的評介更準確。第五十四頁，共83頁。動物模型應用的重要步驟一、動物實驗通常是研究某種類、品系或性別動物的生物學特性，并間接推斷人或其他研究對象的相關方面。二、3個重要方面1、基于對研究對象和模型（候選）動物中疾病發(fā)展方面掌握的已有知識2、進行一個或多個實驗，觀察模型對所實施的處理如何反應3、考察模型實驗的結果與研究對象物種的相關性動物實驗設計概論第五十五頁，共83頁。3R原則一、減少NO.1Reduction二、替代NO.2Replacement三、優(yōu)化NO.3Refinement動物實驗設計概論第五十六頁，共83頁。差異的控制進行動物試驗設計時，需要考慮的一個重要控制因素就是實驗中的非研究目的差異。1、遺傳引起表型差異(遺傳學質量控制）2、其他原因，例如：分組因素、飼養(yǎng)條件微小變化3、在實驗中引入了太多的‘背景噪音’第五十七頁，共83頁。差異的控制一、概述有機體的形態(tài)行為特征要適應環(huán)境，正是這種適應的不同導致有機體產(chǎn)生個體之間的差異，因而，動物的適應性的傾向對一個精確的實驗設計來說是不可回避的挑戰(zhàn)。生物學的觀察是在一個可變背景上進行的1、生命形成的化學過程復雜2、生命適應環(huán)境不停的變化，穩(wěn)定性差（差異大，所用數(shù)量多）差異的來源1、實驗者2、動物固有3、動物所處環(huán)境相互作用產(chǎn)生的差異第五十八頁，共83頁。差異的控制二、實驗者帶來的差異1、實驗過程的實施實驗操作的一致性、準確性、完整性：A:每只動物更換注射器B:注射器容量，精確C:根據(jù)稱重給藥（吸入藥品后注射器重量-空注射器重量=劑量）D:良好的操作技術（避免給藥時，藥物溢漏）實驗操作的小心，減少動物緊張情緒：A:代謝B:血流（影響血流速度，從而影響藥物的吸收率）第五十九頁，共83頁。差異的控制二、實驗者帶來的差異2、不準確的測量A：盡管現(xiàn)在的測量手段越來越先進，但是有些方法本身就存在缺陷。例如：凝膠電泳（點和帶的遷移率、密度、大小受很多微妙因素影響）；光密度掃描（色彩的飽和度可以使結果呈現(xiàn)非線性）B:觀察動物自然行為的測量，控制更困難。例如：采用多個不同觀察人員，數(shù)據(jù)交換分析數(shù)據(jù)。一個連續(xù)的時間點，重復觀測。第六十頁，共83頁。差異的控制二、實驗者帶來的差異2、不準確的測量C:動機狀態(tài)觀察專業(yè)觀察人員，采用同一標準。行為類型被分解成更加數(shù)量化的組分。

動物不同行為分解為元素，采用同一打分系統(tǒng)。D:整體動物進行實驗時，行為學和生態(tài)學觀測的差異是可以控制的GLP(goodlaboratorypractice)，最根本的基礎是實驗中得到的數(shù)據(jù)和信息的可信性是通過人員的工作質量來保證和實現(xiàn)的。實驗觀察的每一個步驟，必須按照SOP（standardoperatingprocedure)的文本執(zhí)行。第六十一頁，共83頁。差異的控制三、固有動物之間的差異動物之間除了遺傳組成的差異外，許多其他方面的影響也能增加動物間的差異，是我們進行試驗設計時需要加以重視和考慮的差異來源。1、動物來源不同2、動物飼養(yǎng)管理的差別3、動物生活環(huán)境的不同：4、動物健康狀況溫度：排氣口的溫度高3~4度濕度：排氣口濕度高5%~10%光線：不同層面，感受光線不同聲音：20~40HZ,交配推遲，產(chǎn)仔低墊料：松木和桉木可以引起大動物肝臟酶活性和細胞毒效應的物質。第六十二頁，共83頁。差異的控制四、動物與環(huán)境之間相互作用引起的差異1、動物對環(huán)境應激或應激的生理反應、行為反應和生化反應使用環(huán)境豐富物，增加生存環(huán)境的復雜性，減少應激。2、群居群居體重差異小，等級明顯，豐富物（改善還是惡化）第六十三頁，共83頁。差異的控制四、動物與環(huán)境之間相互作用引起的差異3、動物與實驗操作過程之間相互作用誘發(fā)產(chǎn)生的差異是存在的動物對不同飼養(yǎng)者表現(xiàn)不同，人員保持一致實驗時間和飼養(yǎng)程序的之間的關系：更換籠盒前后給藥不同效果，給藥順序不同，同樣引起差異動物發(fā)出信號控制這類差異最有效的方法：A:確保操作人員的熟練程度B:開始實驗前動物適應過程第六十四頁，共83頁。動物實驗設計的內容和步驟一、實驗設計的最初步驟1、查閱文獻A:明確研究焦點B：明確方法C：明確模型D：評估實驗2、科研方法A：觀察和描述科研中的現(xiàn)象B：系統(tǒng)的陳述問題和解釋問題的假說C：利用假說預測新的觀察結果D：驗證假說第六十五頁，共83頁。動物實驗設計的內容和步驟一、實驗設計的最初步驟3、問題的陳述、研究的目標和提出假說問題提出：實驗將說明的問題是什么，意義研究目標：總目標，特殊問題假說：對每一個至少給出兩個預計結果第六十六頁，共83頁。動物實驗設計的內容和步驟一、實驗設計的最初步驟４、動物模型的確定使用系統(tǒng)發(fā)育水平最低的動物，符合３Ｒ原則使用的動物具有研究要求種屬或品系專一特點，特定研究目的必須特點實驗期間動物模型維持條件動物模型來源渠道最終確定動物模型前征詢實驗動物獸醫(yī)意見第六十七頁，共83頁。動物實驗設計的內容和步驟一、實驗設計的最初步驟５、實驗合作者的確定在研究的過程中，明確應用的試驗技術操作，并確認具有相應操作專長的人員來完成。讓合作者了解實驗：設計、計算、樣品收集．．．．實驗動物中心可以提供動物實驗有關技術操作培訓及昂貴設備服務第六十八頁，共83頁。動物實驗設計的內容和步驟二、動物實驗設計１、研究方案根據(jù)問題、目標、假說，提出實驗操作安排的計劃并文字化考慮的方面：A：動物模型持續(xù)時間B:模型中預期疾病的進程（決定測定的最適時間點）Ｃ：人員參加的時間，實驗花費Ｄ：給藥方法Ｅ：風險評估Ｆ：統(tǒng)計學方法選定第六十九頁，共83頁。動物實驗設計的內容和步驟二、動物實驗設計２、實驗單元可以是一個動物，也可以是一組動物群體３、Ｎ因子；實驗組別的動物只數(shù)將適當數(shù)量的動物分配到每一個實驗組別每一個實驗組別動物數(shù)量是通過預期各組接過差異的可能程度和采用統(tǒng)計學的方法計算出來的一個標準籠盒能夠容納動物的數(shù)量第七十頁，共83頁。動物實驗設計的內容和步驟二、動物實驗設計４、對照過多的變量（如遺傳、環(huán)境、感染因子）對動物試驗的結果產(chǎn)生影響，因此為消除這些外來變量或可能存在的未知變量的影響而設置對照動物。對照種類：陽性對照陰性對照空白對照媒介物對照比擬物對照第七十一頁，共83頁。動物實驗設計的內容和步驟二、動物實驗設計陽性對照：一般在陽性對照組希望有變化作用：作為一個標準，測量各實驗組間差異的程度。例如：毒物試驗，動物給予毒物作為對照，結果是產(chǎn)生損傷或變化陰性對照：期望有正常狀態(tài)不產(chǎn)生變化作用：保證未知變量對實驗組動物引起相反的效應不存在，即排出假陽性第七十二頁，共83頁。二、動物實驗設計空白對照模擬處理組的過程而實際上沒有給予動物以受試物或處理。移植或損傷媒介物對照在測試化合物溶于一種媒介時，這種媒介需要對照作用：觀察溶劑是否引起反應比擬物對照與陽性對照性質一樣，使用一個已知的處理來對比待測的處理例如：藥物治療，使用一種已知臨床藥物，對比實驗藥物。動物實驗設計的內容和步驟第七十三頁，共83頁。二、動物實驗設計５、動物分組的隨機化動物實驗時必須把動物隨機分配到實驗各組，以確保研究的變量在每一組中不會導致偏差數(shù)據(jù)。必須在選擇的時候選定同源的動物群體，生物學特性一致的動物方法:A：每一只動物一個編號，1第一組，2第二組………暗箱抽取B:動物多可以利用數(shù)字隨機或計算機程序隨機動物實驗設計的內容和步驟第七十四頁，共83頁。樣本大小的確定在實驗設計中確定樣本大小十分重要A：滿足科學研究需求B：符合實驗動物法律法規(guī)C：符合3R原則由于科研目的的不一樣，采用的實驗動物種類也不一樣，計算實驗樣本大小的方法也就不一樣。第七十五頁，共83頁。

動物實驗數(shù)據(jù)收集與處理動物實驗數(shù)據(jù)是指在動物實驗過程中對動物采取某種（或多種）處理的觀察記錄或用物理、化學的方法檢測而獲取的原始資料或數(shù)據(jù)。原始資料還包括照片、圖片和視頻記錄。通過對實驗數(shù)據(jù)的記錄，貯存，分類和整理，可使研究資料系統(tǒng)化，便于后期對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理。可以說，實驗數(shù)據(jù)的收集和整理是實驗結果分析和評判的基礎，也是動物實驗最重要的工作內容之一。第七十六頁，共83頁。77一、實驗數(shù)據(jù)的記錄與貯存（一）實驗數(shù)據(jù)的記錄設計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格準確記錄實驗數(shù)據(jù)保存儀器設備自動打印的原始數(shù)據(jù)（二）實驗數(shù)據(jù)的貯存一般記錄的介質有實驗專用記錄本（卡）、計算機的硬盤、光盤、U盤等。應做好必要的數(shù)據(jù)備份。第七十七頁，共83頁。78二、實驗數(shù)據(jù)的檢查與核對

三、數(shù)據(jù)缺項與差錯的處理四、實驗數(shù)據(jù)的分類與整理應先區(qū)別原始數(shù)據(jù)是數(shù)量性狀資料還是質量性狀資料。不同類型的數(shù)據(jù)采用不同的整理方法。（一）數(shù)量性狀資料1.計數(shù)資料：指用計數(shù)方式而獲得的資料。這類資料每個變量或變數(shù)（variable）必須以整數(shù)表示，在兩個相鄰的整數(shù)間不允許有帶小數(shù)的數(shù)