《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)基礎(chǔ)課件》課件-第九章 人類疾病動(dòng)物模型

第九章人類疾病動(dòng)物模型概論第一節(jié)

人類疾病動(dòng)物模型概念第二節(jié)

人類疾病動(dòng)物模型的分類第三節(jié)

人類疾病動(dòng)物模型的設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)第四節(jié)

免疫缺陷動(dòng)物第五節(jié)

腫瘤動(dòng)物模型第一節(jié)

人類疾病動(dòng)物模型概念一、人類疾病動(dòng)物模型的定義人類疾病動(dòng)物模型：是指在醫(yī)學(xué)研究中建立的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)象和材料。用于生物醫(yī)學(xué)研究的還有與人類或其他動(dòng)物疾病類似的動(dòng)物，稱之為疾病動(dòng)物模型。二、人類疾病動(dòng)物模型的意義1．避免人體實(shí)驗(yàn)造成的危害。2．應(yīng)用動(dòng)物模型可研究平時(shí)不易見(jiàn)到的疾病。3．可提供發(fā)病率低，潛伏期和病程長(zhǎng)的疾病的動(dòng)物模型。4．克服復(fù)雜因素，增加方法學(xué)上的可比性。5．樣品收集方便，實(shí)驗(yàn)結(jié)果易分析。6．有利于更全面地認(rèn)識(shí)疾病的本質(zhì)。綜上所述，動(dòng)物模型在醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中做出了巨大的貢獻(xiàn)。第二節(jié)

人類疾病動(dòng)物模型的分類一、按產(chǎn)生原因分類1．誘發(fā)性動(dòng)物模型(Experimentalanimalmodel)2．自發(fā)性動(dòng)物模型(Spontaneousanimalmodel)3．基因修飾動(dòng)物模型（Geneticallymodifiedanimalmodel）4．人源化動(dòng)物模型（Humanizedanimalmodel）5．抗疾病型動(dòng)物模型(Negativeanimalmodel)6．生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物模型(Biomedicalanimalmodel)1．誘發(fā)性動(dòng)物模型又稱之為實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物模型，是指研究者通過(guò)使用物理的、化學(xué)的、生物的和復(fù)合的致病因素作用于動(dòng)物，造成動(dòng)物組織、器官或全身一定的損害，出現(xiàn)某些類似人類疾病時(shí)的功能、代謝或形態(tài)結(jié)構(gòu)方面的病變，即為人工誘發(fā)出特定的疾病動(dòng)物模型。優(yōu)點(diǎn)：制作方法簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)條件比較簡(jiǎn)單，其他因素容易控制，短時(shí)間內(nèi)可大量復(fù)制缺點(diǎn)：誘發(fā)的疾病模型與自然產(chǎn)生的疾病在某些方面有所不同。而且有些人類疾病不能用人工方法誘發(fā)出來(lái)。物理因素誘發(fā)：如外科手術(shù)方法復(fù)制大鼠急性肝衰動(dòng)物模型、放射線復(fù)制大鼠萎縮性胃炎動(dòng)物模型化學(xué)因素誘發(fā)：如應(yīng)用羥基乙胺復(fù)制大鼠急性十二指腸潰瘍動(dòng)物模型、應(yīng)用D—氨基半乳糖復(fù)制大鼠肝硬化動(dòng)物模型生物因素誘發(fā)：如以柯薩奇B族病毒復(fù)制小鼠、大鼠、豬等心肌炎動(dòng)物模型；以福氏Ⅳ型痢疾桿菌或志賀氏桿菌復(fù)制猴的細(xì)菌性痢疾動(dòng)物模型；復(fù)合因素誘發(fā)：如復(fù)制大鼠或豚鼠慢性支氣管炎動(dòng)物模型可使用細(xì)菌加寒冷方法或香煙加寒冷，也可使用細(xì)菌加二氧化硫等方法來(lái)復(fù)制；2．自發(fā)性動(dòng)物模型指實(shí)驗(yàn)動(dòng)物未經(jīng)任何人工處置，在自然條件下自發(fā)產(chǎn)生、或由于基因突變的異常表現(xiàn)通過(guò)遺傳育種手段保留下來(lái)的動(dòng)物模型。自發(fā)性動(dòng)物模型以腫瘤和遺傳疾病居多，可分為代謝性疾病，分子性疾病和特種蛋白合成異常性疾病等。優(yōu)點(diǎn)：是一定程度上減少了人為的因素，更接近自然的人類疾病。缺點(diǎn)：許多這類動(dòng)物模型來(lái)源比較困難，種類有限。動(dòng)物自發(fā)性腫瘤模型因?qū)嶒?yàn)動(dòng)物品種、品系不同，其腫瘤所發(fā)生的類型和發(fā)病機(jī)理也有差異。自發(fā)性疾病模型的動(dòng)物飼養(yǎng)條件要求高，繁殖生產(chǎn)難度大，自然發(fā)病率也比較低，發(fā)病周期也比較長(zhǎng)，大量使用有一定困難，如山羊家族性甲狀腺腫，牛免疫缺陷病(BIV)等。3．基因修飾動(dòng)物模型是指通過(guò)轉(zhuǎn)基因、基因敲除、基因敲入、基因敲低等生物工程技術(shù)人為改變動(dòng)物遺傳性狀的動(dòng)物模型?；蛐揎梽?dòng)物也稱遺傳工程動(dòng)物，是研究人類基因功能、人類疾病及新藥研究開發(fā)的極為重要、極具價(jià)值的模型動(dòng)物。4．人源化動(dòng)物模型是指用人類細(xì)胞或基因替代或置換動(dòng)物的內(nèi)源性同類細(xì)胞或基因產(chǎn)生的動(dòng)物?；蛉嗽椿?xì)胞人源化5．抗疾病型動(dòng)物模型

是指特定的疾病不會(huì)在某種動(dòng)物身上發(fā)生，從而可以用來(lái)探討為何這種動(dòng)物對(duì)該疾病有天然的抵抗力。如哺乳動(dòng)物均易感染血吸蟲病，而居于洞庭湖流域的東方田鼠(OrientHamster)卻不能復(fù)制血吸蟲病，因而將之用于血吸蟲病的發(fā)病機(jī)制和抗病機(jī)制的研究。6．生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物模型是指利用健康動(dòng)物生物學(xué)特征來(lái)提供人類疾病相似表現(xiàn)的疾病模型。如沙鼠缺乏完整的基底動(dòng)脈環(huán)，左右大腦供血相對(duì)獨(dú)立，是研究中風(fēng)的理想動(dòng)物模型；鹿的正常紅細(xì)胞是鐮刀形的，多年來(lái)被供作人類鐮刀形紅細(xì)胞貧血癥的研究；兔胸腔的特殊結(jié)構(gòu)用于胸外手術(shù)研究比較方便。但這類動(dòng)物模型與真正的人類疾病存在著一定的差異，研究人員應(yīng)加以分析比較。二、按系統(tǒng)范圍分類1．疾病的基本病理過(guò)程動(dòng)物模型2．各系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型1．疾病的基本病理過(guò)程動(dòng)物模型是指各種疾病共同性的一些病理變化過(guò)程模型。致病因素在一定條件下作用于動(dòng)物，使動(dòng)物組織、器官或全身造成一定病理?yè)p傷，出現(xiàn)各種功能、代謝和形態(tài)結(jié)構(gòu)的某些變化，其中有的變化是許多疾病都可能發(fā)生的共有的，不是某種疾病所特有的變化，如發(fā)熱、缺氧、水腫、休克、彌漫性血管內(nèi)凝血、電解質(zhì)紊亂、酸堿平衡失調(diào)等，均可稱之為疾病的基本病理過(guò)程。2．各系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型是指與人類各系統(tǒng)疾病相應(yīng)的人類疾病動(dòng)物模型。各系統(tǒng)疾病模型分為消化系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型、呼吸、心血管、泌尿、神經(jīng)、血液與造血系統(tǒng)、內(nèi)分泌、骨骼等系統(tǒng)的動(dòng)物模型，還包括按科分類，如：傳染病、婦科病、兒科病、皮膚科病、五官科病、外科病、寄生蟲病、地方病、維生素缺乏病、物理?yè)p傷疾病和職業(yè)病等動(dòng)物模型。三、按模型種類分類

疾病模型的種類包括整體動(dòng)物、離體器官和組織、細(xì)胞株和數(shù)學(xué)模型。整體動(dòng)物模型是常用的疾病模型，也是研究人類疾病常用的手段。四、按中醫(yī)藥體系分類第三節(jié)

人類疾病動(dòng)物模型的設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)一、人類疾病動(dòng)物模型應(yīng)具有的特點(diǎn)①能夠再現(xiàn)所要研究的人類疾病，動(dòng)物疾病表現(xiàn)應(yīng)該與人類疾病相似；②動(dòng)物能重復(fù)產(chǎn)生該疾??；③動(dòng)物背景資料完整，動(dòng)物質(zhì)量合格，生命周期滿足實(shí)驗(yàn)需要；④動(dòng)物要價(jià)廉、來(lái)源充足、便于運(yùn)送；⑤盡可能選用小動(dòng)物。二、人類疾病動(dòng)物模型的設(shè)計(jì)原則1．相似性

復(fù)制的動(dòng)物模型應(yīng)盡可能近似人類疾病，最好能找到與人類疾病相同的動(dòng)物自發(fā)性疾病。

例如大鼠自發(fā)性高血壓就是研究人類原發(fā)性高血壓的理想動(dòng)物模型；小型豬自發(fā)性冠狀動(dòng)脈粥樣硬化就是研究人類冠心痛的良好動(dòng)物模型；自發(fā)性狗類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎與人類幼年型類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎十分相似，同樣是理想的動(dòng)物模型。2．重復(fù)性理想的人類疾病動(dòng)物模型應(yīng)該是可重復(fù)的，甚至是可標(biāo)

準(zhǔn)化的，不能重復(fù)的動(dòng)物模型是無(wú)法進(jìn)行應(yīng)用研究的。3．可靠性

復(fù)制的動(dòng)物模型應(yīng)力求可靠地反映人類疾病，即可特異地可靠地反映該種疾病或某種機(jī)能、代謝、結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)應(yīng)具備該種疾病的主要癥狀和體征，并經(jīng)受一系列檢測(cè)(如心電圖、臨床生理、生化指標(biāo)檢驗(yàn)、病理切片等)得以證實(shí)。4．適用性和可控性設(shè)計(jì)復(fù)制人類疾病動(dòng)物模型，應(yīng)盡量考慮在今后臨床能應(yīng)用和便于控制其疾病的發(fā)展過(guò)程，以便于開展研究工作。

有些動(dòng)物對(duì)某致病因子特別敏感，極易死亡，不好控制也不適宜復(fù)制動(dòng)物模型。5、易行性和經(jīng)濟(jì)性復(fù)制動(dòng)物模型的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量做到方法容易執(zhí)

行和合乎經(jīng)濟(jì)原則。除了動(dòng)物選擇上要考慮易行性和經(jīng)濟(jì)性原則外，

在選擇模型復(fù)制方法和指標(biāo)的檢測(cè)觀察上也要注意這一原則。三、影響動(dòng)物模型質(zhì)量的因素1．致模因素對(duì)動(dòng)物模型復(fù)制的影響選擇好致模因素是復(fù)制動(dòng)物模型的第一步。應(yīng)明確研究目的，清楚相應(yīng)人類疾病的發(fā)生、

臨床癥狀和發(fā)病機(jī)制，熟悉致病因素對(duì)動(dòng)物所產(chǎn)生的臨床癥狀和發(fā)病情況，致病因素的

劑量。2．動(dòng)物因素對(duì)動(dòng)物模型復(fù)制的影響復(fù)制動(dòng)物模型的動(dòng)物種類繁多，應(yīng)盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，這樣可排除遺傳背景和

微生物對(duì)動(dòng)物模型本身及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

此外，動(dòng)物種類、動(dòng)物品系、年齡和體重、性別、生理狀態(tài)和健康因素等均對(duì)動(dòng)物模型

質(zhì)量有不同程度的影響。3．實(shí)驗(yàn)技術(shù)因素對(duì)動(dòng)物模型復(fù)制的影響（1）實(shí)驗(yàn)季節(jié)的影響：動(dòng)物體對(duì)外界反應(yīng)情況，如動(dòng)物有季節(jié)性發(fā)情、換毛等正常生理現(xiàn)象。（2）晝夜不同時(shí)間的影響：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的體溫、血糖、基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)分泌激素的分泌等隨著晝夜的不同進(jìn)行著節(jié)律性的變化。（3）麻醉深度的影響：不同麻醉藥物和不同麻醉劑量有不同的藥理作用和副作用（4）手術(shù)技巧的影響：在實(shí)驗(yàn)手術(shù)造模時(shí)，首先要選擇好最佳的手術(shù)路線，手術(shù)技術(shù)熟練與否也是影響因素。（5）實(shí)驗(yàn)給藥的影響：如給藥的途徑、方法、劑量、熟練程度等都會(huì)帶來(lái)影響。（6）對(duì)照組對(duì)造模的影響：根據(jù)不同要求設(shè)置好對(duì)照組。4．環(huán)境因素和營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)復(fù)制動(dòng)物模型的影響營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)復(fù)制動(dòng)物模型，特別是長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，影響顯著，應(yīng)予以重視。如果采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)飼料則問(wèn)題就會(huì)解決。造模過(guò)程中應(yīng)注意給水量充分和給予符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的飲水。環(huán)境因素是影響造模及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要因素，居住條件、飼料、營(yíng)養(yǎng)、光照、噪音、氨濃度、溫度、濕度、氣流速度等任何一項(xiàng)都不容被忽視。第四節(jié)

免疫缺陷動(dòng)物一、概述免疫缺陷動(dòng)物是指由于先天性遺傳突變或用人工方法造成一種或多種免疫系統(tǒng)組成成分缺陷的動(dòng)物。廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究，成為腫瘤學(xué)、免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究等的重要模型動(dòng)物二、免疫缺陷動(dòng)物的分類1．T淋巴細(xì)胞功能缺陷，常見(jiàn)的包括裸小鼠和裸大鼠1）裸小鼠裸小鼠是指先天性無(wú)胸腺無(wú)毛的裸體小鼠，常簡(jiǎn)稱裸小鼠。導(dǎo)致這種異常狀態(tài)的裸基因（nu）是一個(gè)隱性突變基因，位于11號(hào)染色體上。各個(gè)品系裸小鼠因其遺傳背景不同，所表現(xiàn)的細(xì)胞免疫反應(yīng)和實(shí)驗(yàn)檢查指標(biāo)也不盡相同。帶有純合裸基因的小鼠具有兩個(gè)主要的缺陷特征：（1）毛發(fā)生長(zhǎng)發(fā)育異常，表現(xiàn)為全身形似無(wú)毛，呈裸體外表；（2）無(wú)胸腺，僅有胸腺殘跡或僅有異常的胸腺上皮B細(xì)胞功能基本正常，成年裸小鼠（6-8周齡）較普通鼠有較高水平的NK細(xì)胞活性，但幼鼠（3-4周齡）的NK細(xì)胞活性低下，裸小鼠粒細(xì)胞數(shù)比普通小鼠低。2）裸大鼠（nuderat）

純合子裸大鼠（rnu/rnu）具有與裸小鼠基本相似的特征，無(wú)胸腺，缺乏功能性T淋巴細(xì)胞，B細(xì)胞功能基本正常，NK細(xì)胞活力增強(qiáng)，抵抗力差，易患呼吸道疾病，繁殖方法與裸小鼠相同，但軀干部仍有稀少被毛而并非像裸小鼠那樣完全無(wú)毛，頭部及四肢更多。2．B淋巴細(xì)胞功能缺陷小鼠：性連鎖免疫缺陷小鼠CBA/N小鼠）

性連鎖免疫缺陷小鼠（X-linkedimmunedeficiencymouse，XID）起源于CBA/N品系，又稱CBA/N小鼠，其B細(xì)胞功能缺陷，基因符號(hào)xid，位于X性染色體上。3．NK細(xì)胞功能缺陷小鼠：Beige小鼠

Beige（bg）小鼠為NK細(xì)胞活性缺陷的突變系小鼠，bg是隱性突變基因，位于13號(hào)染色體上。4．聯(lián)合免疫缺陷小鼠：指兩種以上的免疫細(xì)胞（T、B、NK）缺陷的小鼠1）SCID小鼠：嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷小鼠（severecombinedimmunodeficientmice，SCID小鼠）在1983年由美國(guó)學(xué)者Bosma首先發(fā)現(xiàn)于C.B-17近交系小鼠，是位于16號(hào)染色體的稱之為scid的單個(gè)隱性突變基因所導(dǎo)致。2）Motheaten小鼠

Motheaten小鼠突變基因（me）位于第6對(duì)染色體上，出生后2h內(nèi)即可出現(xiàn)皮膚膿腫，有嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷，表現(xiàn)為對(duì)胸腺依賴和不依賴抗原均無(wú)反應(yīng)，對(duì)T、B細(xì)胞分裂素的增殖反應(yīng)嚴(yán)重受損，細(xì)胞毒和NK細(xì)胞活性減低。3）人工培育的聯(lián)合免疫缺陷型小鼠①B-NSG：利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)直接在NOD鼠上進(jìn)行Prkdc和IL2rg雙基因敲除的小鼠②NCG:該小鼠是直接在NOD/ShiLtJNju小鼠上敲除Prkdc及Il2rg基因所得③其他人工培育的聯(lián)合免疫缺陷小鼠第五節(jié)

腫瘤動(dòng)物模型一、誘發(fā)性腫瘤動(dòng)物模型誘發(fā)性腫瘤模型：是使用致癌因素在實(shí)驗(yàn)條件下誘發(fā)動(dòng)物發(fā)生腫瘤的動(dòng)物模型，它是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)[瘤學(xué)研究的常用方法。誘發(fā)性腫瘤模型的原理是利用外源性致癌因素引起細(xì)胞遺傳特性異常而呈現(xiàn)出異常生長(zhǎng)和高增殖活性，形成腫瘤。外源性致癌因素主要有化學(xué)性、物理性及生物性致癌物，其中化學(xué)性致癌物最常見(jiàn)。

(一)誘發(fā)方法原位誘發(fā)是指將致癌物直接與動(dòng)物靶組織或靶器官接觸而誘發(fā)該組織或器官發(fā)生腫瘤，接觸方法可通過(guò)涂抹、灌注、喂養(yǎng)或埋置等；異位誘發(fā)是將與致癌物接觸后的動(dòng)物組織或器官埋置于該動(dòng)物或另一正常動(dòng)物皮下而產(chǎn)生的該組織或器官的腫瘤。異位誘發(fā)腫瘤具有易于觀察和取材的優(yōu)點(diǎn)。

常用的給藥基本方法：1．涂抹法

將致癌物涂抹于動(dòng)物背側(cè)及耳部皮膚，主要用于誘發(fā)皮膚腫瘤(如乳頭狀瘤、鱗癌等)。常用于此法的致癌物有煤焦油、3，4-苯并芘及20-甲基膽蒽等。2．經(jīng)口給藥法

本法是將化學(xué)致癌物溶于飲水或以某種方式混合于動(dòng)物食物中自然喂養(yǎng)或灌喂動(dòng)物而使之發(fā)生腫瘤。食管癌、胃癌、大腸癌等腫瘤常用此方法。3．注射法

注射法是將化學(xué)致癌物制成溶液或懸浮物，經(jīng)皮下、肌肉、靜脈或體腔等途徑注入體內(nèi)而誘發(fā)腫瘤。本法亦常用，其中皮下和靜脈注射又最常用。4．氣管灌注法

常用于誘發(fā)肺癌。將顆粒性致癌物制成懸浮液直接注入或用導(dǎo)液管注入動(dòng)物氣管內(nèi)。多使用金黃地鼠和大鼠為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。5．穿線法

適用于將多環(huán)芳烴類致癌物直接置于某特定部位或器官，如宮頸、食管和腺胃等。方法是將一定量的致癌物放置于無(wú)菌試管內(nèi)，加熱使致癌物升華，吸附于預(yù)制的線結(jié)上；將含有致癌物的線結(jié)穿入靶器官或靶組織而誘發(fā)腫瘤。6．埋藏法

將致癌物包埋于皮下或其它組織內(nèi)，或?qū)⒔?jīng)致癌物作用過(guò)的器官、組織移植于同種或同種系動(dòng)物皮下進(jìn)行腫瘤的誘發(fā)實(shí)驗(yàn)。

(二)常見(jiàn)誘發(fā)腫瘤動(dòng)物模型1．肺癌（Carcinomaofthelung）

肺癌的誘發(fā)模型較多，方法也很成熟。常用方法有：（1）二乙基亞硝胺(DEN)誘發(fā)小鼠肺癌模型：（2）烏拉坦誘發(fā)肺多發(fā)性腫瘤模型：（3）氣管內(nèi)灌注致癌物誘發(fā)肺癌模型：2．鼻咽癌（nasopharyngealcarcinoma）（1）二甲基膽蒽(DMC)誘發(fā)大鼠鼻胭癌模型（2）二乙基亞硝胺(DEN)滴鼻法誘發(fā)大鼠鼻咽癌3．食管癌（carcinomaofesophagus）（1）甲基芐基亞硝胺(MBNA)誘發(fā)大鼠食管癌模型（2）二烴黃樟素(dihydrosaforle)誘發(fā)大鼠食管癌模型

4．胃癌（carcinomaofthestomach）（1）甲基膽蒽(MC)誘發(fā)小鼠胃癌模型（2）不對(duì)稱亞硝胺誘發(fā)小鼠胃癌模型（3）甲基亞硝基醋酸尿素誘發(fā)大鼠胃癌模型（4）金黃倉(cāng)鼠胃癌模型（5）甲基芐基亞硝胺(MBNA)誘發(fā)小鼠前胃癌模型5．大腸癌（carcinomaofthelargeintestine）（1）二甲基芐肼(DMH)誘發(fā)大腸癌模型（2）甲基硝基亞硝基胍(MNNG)誘發(fā)大鼠大腸癌模型6．肝癌（carcinomaoftheliver）（1）二乙基亞硝胺(DEN)誘發(fā)大鼠肝癌模型（2）4—二甲基氨基偶氮苯(DAB)誘發(fā)大鼠肝癌模型（3）2—乙酰氨基芴(2AAF)誘發(fā)動(dòng)物肝癌（4）亞胺基偶氮甲苯(OAAT)誘發(fā)小鼠肝癌（5）黃曲霉素誘發(fā)大鼠肝癌7．腦腫瘤（braintumor）（1）乙基亞硝基脲(ENU)誘發(fā)大鼠膠質(zhì)瘤（2）甲基膽蒽(MC)誘發(fā)腦腫瘤8．宮頸癌（cervicalcarcinoma）二、