常用實驗動物生物學特性省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

慣用試驗動物生物學特征

及其應用1

試驗動物學教研室孫偉1/66復習概念試驗動物、試驗用動物、試驗動物科學、比較醫(yī)學、動物福利、動物倫理學、3R試驗動物科學研究內(nèi)容了解相關(guān)法律和法規(guī)2/66試驗動物質(zhì)量控制從遺傳學角度要求，遺傳背景明確，起源清楚。依據(jù)其基因純合程度，通常劃分為近交系（Inbredstrain)封閉群（Closedcolony)雜交群（Hybridcolony)掌握遺傳特征、特點及其及其應用對試驗動物攜帶微生物、寄生蟲實施人工控制。我國將試驗動物分為四個等級普通動物（Conventionalanimal，CV）清潔動物（CleanAnimal，CL）無特定病原菌動物（specificpathogenfree，SPF）無菌動物（Germfree，GF）掌握各等級動物特征及其應用敘述試驗動物疾病危害性，并舉例說明。3/66慣用試驗動物

小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、猴、豬本章學習關(guān)鍵點：一、生物學特征（一）習性和行為（二）主要解剖學特點（三）主要生理學特點二、在生物醫(yī)學研究中應用三、慣用具種、品系四、喂養(yǎng)管理關(guān)鍵點4/661.含有繁殖力強、生殖周期短、個體小、品種、品系和自發(fā)型突變模型多等特點，因而被廣泛應用于生命科學各個領(lǐng)域。2.小鼠基因組與人類基因組有很高同源性，小鼠基因總數(shù)與當前已知人類基因數(shù)量相近，約為3萬個左右；90%以上小鼠和人類基因組分布在對應保守區(qū)域里，80%人類基因組核苷酸序列與小鼠相對應。一些基因功效可類推到人類，因而基因突變造成表型改變和病理改變也可作為極好人類疾病動物模型，用來說明人類基因功效。3.胚胎干細胞（ES細胞）在體外培養(yǎng)試驗中，小鼠是使用量最多哺乳動物，而ES細胞是進行基因修飾和遺傳操作最主要伎倆之一。年Science雜志首次公布從大鼠胚胎中成功地提取干細胞。小鼠廣泛使用理由5/66第一節(jié)小鼠

概述6/667500萬－1.25億年前--人鼠始祖

圖片上顯示是1.25億年前EomaiaScansoria,是已知最早哺乳動物綱代表物種，從它進化出了全部當代胎生哺乳動物。（參見Q.Jietal.

Nature416,816-822;）7/66約六百萬年前形成了小家鼠種（MusMusculus）19世紀――寵物鼠在20世紀初，科學家們也開始意識到能夠用這些不一樣顏色老鼠進行一些遺傳學試驗，這些寵物鼠成了試驗鼠“先驅(qū)”。

8/66小鼠(Mouse)動物分類學哺乳綱(ClassisMammalia)嚙齒目(OrderRodentia)鼠科(FamiliaMurinae)小鼠屬(GenusMusmusculus)小家鼠種(Speciesmusculus)染色體數(shù)2n=40。9/66一、生物學特征（一）習性和行為外貌特征：體型小膽小怕驚,行動靈敏晝伏夜動喜群居適應性差喜啃咬10/66新生乳鼠5日齡乳鼠和母鼠不一樣日齡乳鼠剛斷奶小鼠與成年小鼠11/66（二）主要解剖學特點1.骨骼系統(tǒng)下頜骨形態(tài)：用于近交系小鼠遺傳檢測下頜骨喙狀突較小，髁狀突發(fā)達12/662.消化系統(tǒng)消化管小鼠胃屬單胃，分為前胃和腺胃；胃容量小，約1.0－1.5ml食管內(nèi)壁與胃頭側(cè)有一層角質(zhì)化鱗狀上皮.盲腸不發(fā)達。消化腺唾液腺3對肝臟4葉胰腺13/663.呼吸系統(tǒng)和皮膚肺：右肺4葉，左肺1葉氣管：氣管和支氣管腺不發(fā)達皮膚：無汗腺14/664.免疫器官和淋巴系統(tǒng)胸腺脾臟淋巴系統(tǒng)發(fā)達，咽部無扁桃體15/665.泌尿生殖系統(tǒng)腎臟：小鼠尿液濃度高，尿中含有較多蛋白質(zhì)，同時也含有肌酸酐，這是小鼠不一樣其它哺乳動物特征。雌性生殖器官：小鼠有5對乳頭，雌性小鼠為“Y”形雙子宮型腎臟16/66雌性生殖器官雄性生殖器官

17/666.循環(huán)系統(tǒng)特征小鼠心臟收縮壓介于84－105毫米汞柱，體溫升高并不引發(fā)血壓升高。心尖位于胸骨端第4肋間，此位置往往是心臟采血進針部位。18/66（三）主要生理學特點

1.生長發(fā)育指標生長久短、成熟早、繁殖力強0日齡：出生時1.5g，體長20mm，赤裸無毛，身體成半透明，眼緊閉，兩耳貼皮膚，嗅覺、味覺敏感。3日齡：皮膚出現(xiàn)毛色4-6日齡：雙耳張開聳立，7-8日齡：開始爬動9-11日齡：聽覺發(fā)育，被毛長齊12-14日齡：睜眼，開始采食飲水，四處活動21日齡：離乳8—12g壽命：2-3年19/66KM小鼠生長曲線20/662.生殖生理性成熟：♂45-60日齡，♀35-45日齡體成熟：♂70-80日齡，♀65-75日齡性周期：4－5天妊娠期：19-21天哺乳期：20-22天生育期：1年21/663.主要生理指標（試驗參數(shù)）體溫：37～39℃呼吸：140－210次/min心率：310－840次/min日增重：0.5g胃容量：1.0-1.5ml日攝食量：2.8-7.0g日飲水量:4-7ml排糞量:1.4-2.8g/d排尿量：1－3ml/d采血量：0.5ml22/66

二、在生物醫(yī)學中應用（一）藥品研究藥品安全性評價：用于急性毒性、亞慢性毒性試驗，半數(shù)致死量測定，生殖毒性試驗等。藥效學評價試驗生物制品檢定23/66（二）腫瘤學研究進行腫瘤病因、發(fā)病機理、防治及抗癌藥品篩選研究。自發(fā)腫瘤模型:---AKR白血病發(fā)病率90％---C3H乳腺癌發(fā)病率90％人體腫瘤研究誘發(fā)性腫瘤模型烏拉坦（氨基甲酸乙酯，C２H５O-CONH２）、二乙基亞硝胺－－小鼠肺癌四氯化碳、氯仿---小鼠肝癌移植性腫瘤模型24/66（三）遺傳學研究遺傳學分析基因研究：利用重組近交系、同源突變近交系和遺傳工程小鼠進行基因功效、表示和調(diào)整研究突變系疾病動物模型25/66（四）傳染性疾病研究小鼠對各種病原體尤其是病毒極為敏感，慣用于研究這些病原發(fā)病機理。（五）免疫學研究制備單克隆抗體用免疫缺點小鼠研究淋巴細胞功效26/66

（六）老年病研究

在老年病試驗研究中使用僅次于大鼠。用于老年病發(fā)病機理、表現(xiàn)以及防治研究。（七）其它疾病研究

1.神經(jīng)系統(tǒng)疾病如亞急性壞死性腦脊髓病、癲癇可用小鼠進行。

2.呼吸系統(tǒng)疾病

小鼠是研究鎮(zhèn)咳藥首選動物。

3.計劃生育27/66（八）不宜采取小鼠試驗研究體溫改變試驗：因為小鼠體溫改變不穩(wěn)定慢性支氣管炎試驗：因為小鼠氣管及支氣管腺不發(fā)達催吐試驗：因為小鼠無嘔吐反應28/66三、慣用品種、品系（一）近交系BALB/c(C)：白化小鼠毛色基因AAbbcc

組織相容性基因H－2d

主要生物學特征：乳腺癌發(fā)病率低對放射線敏感有自發(fā)性心血管病變

主要用于免疫學、腫瘤學研究和單克隆抗體制備。29/662.C57BL/6(B6)：黑色毛色基因aaBBCC

組織相容性基因H－2b

主要生物學特征：乳腺癌自然發(fā)病率低對放射線中度抵抗嗜酒精性高

對結(jié)核桿菌、百日咳組織胺易感因子敏感雌性經(jīng)超排后，排卵數(shù)多遺傳背景清楚，基因組測序完成

慣用于轉(zhuǎn)基因小鼠制備和腫瘤學、遺傳學、生理學研究。30/663.C3H(C3):

野鼠色（agouti）毛色基因AABBCC

組織相容性基因H－2k主要生物學特征：9-10月齡雌鼠中乳腺癌自發(fā)率97-100%雄性鼠對氯仿、松節(jié)油、狂犬病毒敏感補體活性高，干擾素產(chǎn)量低老年鼠常見膀胱擴張、肝癌和自發(fā)形成骨肉瘤

主要用于腫瘤學、生理學、核醫(yī)學和免疫學研究。31/664.DBA/2（D2)：淡棕色毛色基因aabbCCdd

組織相容性基因H－2d主要生物學特征：

a雌性鼠乳腺癌發(fā)病率為31-66%b白血病發(fā)病率6-8%c35日齡聽源性癲癇發(fā)作達100％，

d對鼠傷寒沙門氏菌C5有抵抗力，

e對酒精過敏

f雄性鼠接觸氯仿和乙二醇氧化產(chǎn)物時以及維生素K缺乏時死亡率高。

慣用于腫瘤學、遺傳學和免疫學研究。32/66（二）封閉群1.昆明種（KM)：白化小鼠主要生物學特征：繁殖率和存活率高抗病率和適應性強雌性小鼠乳腺腫瘤發(fā)病率25%

廣泛用于藥理、毒理、病毒和細菌學研究，以及藥品、生物制品檢定。33/662.ICR：白化小鼠主要生物學特征：繁殖力強，母性好體型較昆明種小鼠大廣泛用于藥理、毒理、病毒和細菌學研究，以及藥品、生物制品檢定，轉(zhuǎn)基因小鼠胚胎移植。3.NIH小鼠：白化小鼠

起源于美國NIH研究所，許多生長性狀與KM小鼠相同，但免疫反應敏感性比很好，也是國際上較通用封閉群小鼠，已被公認為許多生物制品檢定試驗法規(guī)動物。34/66四、小鼠喂養(yǎng)管理（一）日常管理保持喂養(yǎng)室內(nèi)溫濕度穩(wěn)定。給料給水：提供足夠飼料和飲水，自由攝取。定時更換墊料和清潔衛(wèi)生。觀察統(tǒng)計：小鼠外觀健康標準：1）食欲旺盛2）眼睛有神，反應靈敏3）被毛光滑，肌肉豐滿，活動有力4）眼、耳、鼻、肛門等處無分泌物5）糞便呈顆粒狀35/66小鼠喂養(yǎng)盒小鼠喂養(yǎng)室小鼠飼料?。ù螅┦箫嬎?6/66

（二）繁殖和保種：乳鼠雌雄比較成年鼠雌雄比較37/66大鼠(Rat)屬于哺乳綱、嚙齒目、鼠科、大家鼠屬(Genusrattus)、大家鼠種(Speciesrattusnorvegicus)動物，學名褐家鼠（大家鼠）（RattusNorvegicus），染色體數(shù)2n=42。大鼠與人類有90％基因相同，大鼠染色體上有27.5億個堿基對，與人類染色體上29億個堿基對相當靠近，所以了解大鼠非常有利于了解人類本身。廣泛應用于藥理學、毒理學、營養(yǎng)學、內(nèi)分泌學、腫瘤學、生物化學、醫(yī)藥、農(nóng)藥毒性等諸方面研究之中。第二節(jié)大鼠38/66（一）習性和行為外觀與體型：體型較大，體重約是小鼠10倍。新生仔鼠體重約5.5-10g,1.5-2月齡到達180-220g，其體長大于18-20cm。雄性大鼠最大致重達300-800g，雌性大鼠250-400g。性情溫順，喜平靜晝伏夜動膽小怕驚雜食5.壽命2.5-3年

一、主要生物學特征39/66（二）主要解剖學特點

骨骼系統(tǒng)牙齒和齒式：上下頜各有2個門齒和6個臼齒生長發(fā)育期長，長骨長久有骨垢線存在，不骨化；40/662.消化系統(tǒng)

消化管單胃同小鼠無膽囊，膽管直接與十二指腸相連。大鼠食管與胃交接處有皺褶，能阻止胃內(nèi)容物返流到食管，故不會嘔吐。大鼠腸道較短，盲腸較大，但功效不發(fā)達。消化腺唾液腺發(fā)達肝臟：分為6葉，再生能力強41/6642/663.呼吸系統(tǒng)和皮膚肺：右肺4葉，左肺1葉。氣管：氣管和支氣管腺不發(fā)達皮膚：汗腺不發(fā)達，僅在爪墊上有汗腺。尾巴是散熱器官。在高溫下靠流出大量唾液調(diào)整體溫。43/66心血管系統(tǒng)：心臟血液供給既來自冠狀動脈,也來自冠狀外動脈泌尿生殖系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)和功效同小鼠相同

大鼠腎與其它嚙齒動物、兔型動物一樣，是單乳頭。因為大鼠腎只有一個乳頭和一個腎盞，使其可用于腎管插入研究，是研究腎單位運轉(zhuǎn)理想模型。44/666神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌

腦分為大腦、間腦、中腦、小腦和延腦。大腦半球很發(fā)達。腦神經(jīng)13對。 垂體—腎上腺系統(tǒng)功效發(fā)達，應激反應靈敏。 大鼠對噪聲敏感，噪聲易引發(fā)內(nèi)分泌紊亂，吃仔或死亡。45/66（三）主要生理學特點

1.生長發(fā)育指標：生長久短、成熟早、繁殖力強0日齡：出生時5-7g，，赤裸無毛，眼緊閉，兩耳貼皮膚，嗅覺、味覺敏感。21日齡：離乳體重50－－70g成年體重：180－200g壽命：2.5-3年46/66大鼠體重增加表（單位：g）

日齡（d）體重2128354249566370Wistar♂♀56971341872332973253705491134166209214232246SD♂♀521011502062623183653995086130172

21024025827247/662.生殖生理性成熟：♂45-60日齡，♀35-45日齡體成熟：♂80-90日齡，♀75-85日齡發(fā)情周期：4-5天妊娠期：19-21天哺乳期：20-22天生育期：1年48/663.其它生理學特點大鼠嗅覺靈敏，對空氣中塵埃、氨氣、硫化氫極為敏感，易患肺炎或進行性肺壞死而死亡。大鼠對濕度要求嚴格，如空氣過于干燥，易發(fā)生環(huán)尾病。大鼠血壓和血管阻力對藥品反應靈敏，但對強心甙作用較貓敏感性低671倍；對營養(yǎng)、維生素、氨基酸缺乏敏感，可發(fā)生經(jīng)典缺乏癥狀。體內(nèi)可合成維生素C。49/66（四）主要生理學試驗參數(shù)體溫：37.8～38.7℃呼吸：66-114次/min心率：260-450次/min血壓：收縮壓17.73-21.33kPa

舒張壓13.60-14.66kPa白細胞計數(shù)總數(shù)：5.0-15.0×109/L紅細胞計數(shù)7.2-9.6×1012/L血小板120（110-138）×109/L日增重：1.8－2.4g胃容量：4.0-7.0ml日攝食量：75-100g/kg日飲水量:20-45ml日排尿量：10-15ml50/66二、在生物醫(yī)學中選擇應用（一）生理學研究大鼠垂體一腎上腺系統(tǒng)發(fā)達，垂體摘除比較輕易，可用來進行腎上腺、垂體，卵巢等內(nèi)分泌研究。利用大鼠對新環(huán)境易適應，有探索性，易訓練，對處罰和暗示敏感等特征進行行為學研究和高級神經(jīng)活動研究。大鼠無膽囊，但膽總管較粗大，可采取膽總管插管搜集膽汁進行消化功效研究。51/66電迷宮訓練裝置水迷宮52/66

（二）藥品學研究1.藥品安全性評價：如急性、亞慢性和慢性毒性試驗、生殖毒性試驗和藥品依賴試驗等;大鼠也經(jīng)慣用于“三致”試驗研究。2.藥品藥效研究：神經(jīng)系統(tǒng)疾病藥品藥效評價：尤其對影響副交感神經(jīng)效應器接點藥品研究時，首選大鼠。心血管疾病藥品藥效評價：大鼠血管阻力和血壓對藥品反應均很敏感，與人類或大動物反應均較一致。比如SHR大鼠是研究高血壓藥品極好動物模型。治療炎癥藥品藥效評價：大鼠踝關(guān)節(jié)對炎癥反應敏感，用于抗關(guān)節(jié)炎藥品研究。

53/66（三）營養(yǎng)學、代謝性疾病研究大鼠對營養(yǎng)缺乏比較敏感，可發(fā)生經(jīng)典癥狀，是研究營養(yǎng)學首選動物。慣用于蛋白質(zhì)缺乏、氨基酸、維生素和無機離子代謝等研究；用于營養(yǎng)不良和饑餓對身體發(fā)育所產(chǎn)生不利影響研究；自發(fā)高血壓肥胖大鼠SHR/N-CP用于研究Ⅱ型糖尿??；自發(fā)糖尿病大鼠“BB”Wistar用于研究Ⅰ型糖尿?。桓咧暳希玈TZ誘導，研究Ⅱ型糖尿病及其并發(fā)癥。54/66（四）腫瘤研究有些大鼠品系含有較高腫瘤自發(fā)率。試驗中主要用化學物質(zhì)誘發(fā)大鼠腫瘤模型,進行癌變機理研究和抗癌藥品篩選。（五）遺傳疾病研究有些大鼠品系含有自發(fā)性遺傳疾病，如白內(nèi)障、尿崩癥、肥胖、高血壓、癲癇等，這些疾病含有與人類相同特征，可作為人類這些遺傳性疾病良好動物模型。55/66誘發(fā)性腫瘤致癌物敏感動物誘發(fā)腫瘤二甲基苯蒽（DMBA）甲基膽蒽大鼠乳癌二乙基硝胺（DEN）、乙硫氨酸大鼠肝癌黃曲霉素AFB大鼠肝癌N-甲基-N-硝基-N-亞硝基胍（MNNG）大鼠胃癌四氯化碳、氯仿大鼠肝癌56/66（六）口腔醫(yī)學研究

用變異鏈球菌接種大鼠口腔，然后喂給含蔗糖食物，大鼠牙齒上琺瑯質(zhì)蛀損在宏觀和微觀上同人蛀齒相同，可用來研究齲齒。（七）外科學研究大鼠肝臟移植脊椎損傷骨折57/66八、其它研究化學藥品致內(nèi)臟高敏感類風關(guān)心梗模型肝再生肝硬化治療腎衰58/66（八）不宜采取大鼠試驗研究研究體溫改變試驗,因為大鼠體溫改變不穩(wěn)定；慢性支氣管炎試驗,因為大鼠氣管及支氣管腺不發(fā)達；催吐試驗,因為大鼠無嘔吐反應；膽囊功效試驗,因為大鼠無膽囊。59/66三、慣用具種和品系（一）封閉群SD(SpragueDawley)：白化大鼠主要生物學特征：對疾病抵抗力較強，尤其對呼吸道疾病抵抗力很強