【正文】 常見人類疾病動物模型及研究進展 寧夏醫(yī)科大學實驗動物中心 主講教師：冉林武 Email： 電話： 18295107266 常見人類疾病動物模型及研究進展 第一章 人類疾病動物模型概述 人類疾病動物模型 (animal model of human diseases)是指醫(yī)學研究中建立的具有人類疾病表現(xiàn)的動物實驗對象和相關(guān)材料。 一、概念 第一章 人類疾病動物模型概述 避免人體實驗造成的危害； 應用動物模型可研究平時不易見到的疾??； 烈性傳染病 （ SAS；狂犬病）、 中毒病 （ CO；蛇毒等）、 放射病 等。 二、醫(yī)學科學研究應用動物模型的 意義 第一章 人類疾病動物模型概述 研究發(fā)病率低 ， 潛伏期和病程長的疾病； 遺傳病 （ 白化病 ） ； 動脈硬化 ； 肥胖 等 。 可嚴格控制條件 ， 克服復雜因素； 年齡 、 性別 、 飲食 、 文化經(jīng)濟等 二、醫(yī)學科學研究應用動物模型的 意義 第一章 人類疾病動物模型概述 樣品收集方便 ， 實驗結(jié)果易分析； 比較人畜共患病病原體對人與動物病變的異 同 ， 更加全面了解疾病性質(zhì) 。 二、醫(yī)學科學研究應用動物模型的 意義 第一章 人類疾病動物模型概述 自發(fā)性動物模型； 誘發(fā)性動物模型； 基因工程動物模型； 抗疾病型動物模型； 生物醫(yī)學模型； 三、動物模型的 分類 （一）按 產(chǎn)生原因 分類 第一章 人類疾病動物模型概述 自發(fā)性動物模型 （ spontaneous animal model ） （ 1） 概念 指實驗動物未經(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 遺傳育種手段保留下來的動物模型 。 （一）按 產(chǎn)生原因 分類 自發(fā)性高血壓大鼠 (突變系的遺傳病 ) (spontaneously hypertensive rat, SHR Rat) ? SHR Rat – 141/203 mmHg – Heart rate 390 ? Normal Rat – 84/121 mmHg – Heart rate 380 裸鼠 nude mouse 肥胖癥小鼠 ob/ob or obese mouse 自發(fā)性動物模型 自發(fā)性動物模型 乳腺腫瘤；肺臟腫瘤；肝臟腫瘤； 卵巢腫瘤；胃腸道腫瘤；淋巴性白血?。淮贵w瘤等 近交系 小鼠自發(fā)性腫瘤疾病 第一章 人類疾病動物模型概述 （ 2） 優(yōu)點 ：完全在自然條件下發(fā)生的疾病 ， 排除了人為的因素 ， 疾病的發(fā)生 、 發(fā)展與人類相應的疾病很相似 ， 其 應用價值很高 。 （ 3） 缺點 ：來源困難 ， 種類有限 ， 價格昂貴 ，飼養(yǎng)條件要求高 。 自發(fā)性動物模型（ 腫瘤、遺傳病 ） 第一章 人類疾病動物模型概述 誘發(fā)性動物模型 （ experimental animal model） （ 1） 概念 指通過使用物理 、 化學 、 生物等致病手段 ， 人為制造的與人類疾病表現(xiàn)類似的動物模型 。 （一）按 產(chǎn)生原因 分類 誘發(fā)性動物模型 （一）按 產(chǎn)生原因 分類 物理因素 ：機械損傷 、 手術(shù) 、 凍傷 、 燒傷等； 化學因素 ：化學致癌劑 、 化學毒物中毒 、 強酸強堿燒傷 、 營養(yǎng)物質(zhì)過剩 、 營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等 。 生物因素 ：細菌 、 病毒 、 寄生蟲 、 生物毒素等； 復合因素 。 第一章 人類疾病動物模型概述 （ 2） 優(yōu)點 ：能在短時間內(nèi)復制出大量疾病模型 ，實驗條件易控制 ， 重復性好 。 （ 3） 缺點 ：和自然產(chǎn)生的疾病模型在某些方面存在一定差異 。 誘發(fā)性動物模型 第一章 人類疾病動物模型概述 基因工程動物模型 （ 1） 概念 指通過基因重組技術(shù) ， 改變動物的基因或基因組 ， 使動物的遺傳特性表現(xiàn)與人類疾病表現(xiàn)相似的動物模型 。 （一）按 產(chǎn)生原因 分類 基因工程動物模型 （一）按 產(chǎn)生原因 分類 （ 2） 分類 (transgenic mice）：指用實驗的方法將 外源基因 導入早期胚胎細胞，使之整合于細胞基因組中而建立的動物品系。 (gene knockout mice）：通過同源重組將外源基因定點整合入胚胎干細胞基因組上某一確定的位點，利用修飾的后的干細胞生成嵌合體，再由嵌合體生成基因敲除小鼠。 雄原核注射轉(zhuǎn)基因小鼠 基因敲除轉(zhuǎn)基因動物 基因工程動物模型 （一）按 產(chǎn)生原因 分類 （ 3） 優(yōu)點： 不但能從動物整體水平和組織器官水平上進行研究 ， 而且還可以深入到細胞水平和分子水平 ， 為發(fā)病機制 、 藥物篩選和臨床醫(yī)學研究提供了比較理想的實驗體系 。 （ 4） 缺點： 動物機體基因調(diào)控機制十分復雜 ， 目前基因工程動物模型提供的信息還很局限 。 第一章 人類疾病動物模型概述 疾病的基本病理過程動物模型：指各種疾病 共同性的一些病理變化 過程模型 。 如 發(fā)熱 、 缺氧 、 水腫 、 休克 、 彌散性血管內(nèi)凝血 、 電解質(zhì)紊亂 、 酸堿平衡失調(diào) 等 。 三、動物模型的 分類 （二）按 系統(tǒng)范圍分類 第一章 人類疾病動物模型概述 各系統(tǒng)疾病動物模型： 指與人類各系統(tǒng)疾病相應的人類疾病動物模型 。 各系統(tǒng)疾病模型分為消化系統(tǒng)疾病動物模型 ，呼吸 、 心血管 、 泌尿 、 神經(jīng) 、 血液與造血 、 內(nèi)分泌 、 骨骼等系統(tǒng)的動物模型 ， 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 、 物理損傷疾病和職業(yè)病等動物模型 。 三、動物模型的 分類 （二）按 系統(tǒng)范圍分類 第一章 人類疾病動物模型概述 疾病模型 的種類包括 整體動物 、 離體器官和組織 、 細胞株和數(shù)學模型 。 三、動物模型的 分類 （三）按 模型種類分類 第一章 人類疾病動物模型概述 自 1960年有人 復制小鼠陽虛動物模型 至今已有 30多年 ， 在此期間中醫(yī)藥動物模型迅猛發(fā)展 ， 已形成獨特的較完整的體系 ，以其獨特的理論體系 “ 辨證論治 ” ；獨特的評價標準 ， 證 、 病 、癥；獨特的處置措施 ， 中藥 、 針灸 、 養(yǎng)生；獨特的觀察指標 ，舌 、 脈 、 汗 、 神 、 色；獨特的認識特色 ， 審證求因 ， 形成中醫(yī)藥動物模型體系 ， 進入了人類疾病動物模型的大家族 ， 成為一支不可缺少的生力軍 。 三、動物模型的 分類 （四）按 中醫(yī)分類 第一章 人類疾病動物模型概述 對動物模型復制的影響； 對動物模型復制的影響 （ 野生動物 、 家養(yǎng)動物 、標準化實驗動物 ） ； 對動物模型復制的影響； 季節(jié) 、 時間 、 試劑 、 麻醉 、 手術(shù)方法等 。 對復制動物模型的影響； 居住條件 、 飼料 、 光照 、 噪音 、 溫濕度 、 氣流速 、 氨濃度等 。 四、影響動物模型質(zhì)量的因素 第一章 人類疾病動物模型概述 可比性 ， 相似性越高越好 ； 動物自發(fā)性疾??；制作 重復性； 品種 、 品系 、 年齡 、 性別 、 體重 ， 健康狀況 ， 飼養(yǎng)環(huán)境 、 管理 、 實驗處理要一致 。 ； 特異的 、 可靠的反映某種疾病 。 五、動物模型的設計原則 第一章 人類疾病動物模型概述 ； 臨床應用和疾病的可控性 ， 利于疾病研究的開展 。 ； 制模方便易行 、 小動物多選用而靈長類少 五、動物模型的設計原則 第一章 人類疾病動物模型概述 ?沒有一種動物模型能完全復制人類疾病真實情況 ， 動物畢竟不是人體的縮影 。 模型實驗只是一種 間接性研究 ， 只可能在一個局部或幾個方面與人類疾病相似 。 因此 ， 模型實驗結(jié)論的 正確性只是相對 的 ， 最終必須在人體身上得到驗證 。 五、動物模型的設計原則 第一章 人類疾病動物模型概述 ?查找文獻 并咨詢動物實驗所需動物和條件是否可行 ， 了解前人所積累的經(jīng)驗 ， 避免低水平 的 重復 或 缺乏科學依據(jù)的盲動 所造成人力 、 物力的浪費； 五、動物模型的設計原則 第一章 人類疾病動物模型概述 六、課程的主要內(nèi)容 常見人類疾病動物模型及研究進展 第二章 自發(fā)性動物模型 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)組成成分缺陷的動物。 一、免疫缺陷動物 造血干細胞 淋巴細胞系 胸腺 腔上囊 (類囊組織 ) T細胞 CK CTL B細胞 抗體 IgG IgA IgM IgD IgE 粒細胞系 巨噬細胞 AG 免疫缺陷病發(fā)生的可能環(huán)節(jié) 第二章 免疫缺陷動物 （ 1） 先天性免疫缺陷動物 ： T淋巴細胞免疫缺陷；B淋巴細胞免疫缺陷； NK細胞免疫缺陷；聯(lián)合免疫缺陷 （ 2） 獲得性免疫缺陷動物 ：黑猩猩 HIV感染；有蹄動物慢病毒感染；猴 AIDS； 貓 FeLV病毒感染；小鼠 AIDS模型 一、免疫缺陷動物 裸小鼠（ Nude Mice） ? 第 11對染色體基因突變（ 隱性突變 ） ? 無毛以及胸腺缺陷 ? 缺乏成熟 T細胞的輔助、抑制及殺傷功能，因而 細胞免疫力低下 。B淋巴細胞正常，但功能不完善。 ? 成年裸小鼠（ 6～ 8week）較普通小鼠有較高水平的 NK細胞活性，但幼鼠（ 3～ 4week）的 NK細胞活性低下。 ? SPF環(huán)境 ,生產(chǎn)上一般采用純合型雄鼠與雜合型雌鼠交配。 BALB/cnu的胸腺 昆明小鼠的胸腺 胸腺殘留一些上皮樣細胞；外周血淋巴細胞減少。 無接觸敏感性，無移植排斥，無移植物抗宿主反應。 B細胞數(shù)量正常但功能有缺陷，合成的免疫球蛋白主要是 IgM，只有少量IgG。 粒細胞功能較低， NK細胞活性高。 第二章 免疫缺陷動物 裸小鼠的應用： 廣泛應用于 腫瘤學、微生物學、免疫學、寄生蟲學、毒理學 等基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床醫(yī)學研究中 。 品系： NIHnu、 BALB/cnu、C3Hnu、 C57BL/6nu 裸大鼠（ Nude Mice） ? 基因符號為 rnu，具有與裸小鼠基本相似的特征，無胸腺，缺乏功能性 T細胞， B細胞功能基本正常； ? 基本無毛，但頭部和四肢少量毛，皮膚呈白，黑或黑白相間； ? 優(yōu)點：個體大，利于試驗。 起源于 CBA/N品系 ， 又稱 CBA/N小鼠 。 由于 X性染色體上的基因 xid發(fā)生突變 ， 使其 B細胞功能缺陷 。