【正文】 醫(yī)學實驗動物學 楊衛(wèi)東 寧夏醫(yī)科大學 醫(yī)學實驗動物學教研室 第三章 常用實驗動物的特性 本章主要介紹生物醫(yī)學研究中常用實驗動物如 小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、地鼠、沙鼠、家犬、小 型豬、獼猴、貓、雞、蟾蜍、青蛙、山羊、綿羊、 魚類和爬行類等的生物學特性以及這些動物在生物 醫(yī)學研究中的應用及其進展。 第一節(jié) 小鼠、大鼠和地鼠 一、小鼠 實驗小鼠來源于野生家鼠，從 17世紀開始用于比較 解剖學研究及動物實驗后，經長期人工飼養(yǎng)、選擇、培 育和研究，現在已具有近 474個獨立的近交系、 200多 個遠交群、 2022多個突變品系。目前，用轉基因技術生 產的基因工程小鼠已在生物醫(yī)學研究中占有非常重要的 地位。如轉基因小鼠、基因剔除小鼠和基因替換小鼠。 小鼠是當今生物醫(yī)學領域研究最詳盡、用量最大、 用途最廣、品種最多的哺乳類實驗動物。 (一 )、生物學特性 1．一般特性 全身被毛，面部尖突，嘴臉前部兩側有觸須，耳聳立呈半圓形，眼睛大而鮮紅。尾長約與體長相等，成年鼠一般體長 10cm～ 15 cm。尾部被有短毛和環(huán)狀角質鱗片。有多種毛色。 體小嬌嫩，皮膚無汗腺，對外界環(huán)境適應能力差。性情溫順，易操作。喜居光線暗淡的環(huán)境，晝伏夜動，其進食、交配、分娩多發(fā)生在夜間?；顒痈叻迕刻煊袃纱危淮卧诎砗?1h～ 2h，另一次在黎明前。 為群居動物，群養(yǎng)時生長發(fā)育較快，過分擁擠抑制生殖能力。性成熟早，非同窩雄性易互斗并咬傷，群體中優(yōu)勢者保留胡須，劣勢者胡須被拔光。對外來刺激極為敏感。 目前是遺傳學背景知識研究最詳盡的動物之一，研究最為充分的是組織相容性復合體、毛色基因等。 2．解剖學特點 上下頜 各 有 2個門齒和 6個臼齒，門齒終身生長，需常磨損維持齒端的長短。食管長約 2cm，內壁有一層厚的角質化鱗狀上皮，利于灌胃操作。胃容量小 ( ml～ )，小鼠灌胃給藥的劑量不能超過 。 肺由 5葉組成，右 4左 1。氣管及支氣管不發(fā)達，不適于作慢性支氣管炎模型及去痰平喘藥的療效實驗。 心臟有左、右心房和左、右心室組成，心尖近胸骨第四肋間，為小鼠心臟采血的進針部位。 淋巴系統(tǒng)很發(fā)達，外界刺激可使淋巴系統(tǒng)增生，導致淋巴系統(tǒng)疾病。 雌鼠雙子宮、呈“ Y” 形。卵巢有細膜包繞，不與腹腔相通故無宮外孕。乳腺發(fā)達，胸部 3對，蹊部 2對乳頭。雄鼠為雙睪丸，幼年藏于腹腔，性成熟后則下降到陰囊。 骨髓為紅骨髓而無黃骨髓，終身造血。 2．生理學特性 體型較小，出生時體重 ， 1個月時體重 12 ～ 19g， ～ 2月齡時可達 20～ 39g。妊娠期為 19～ 21d。新生鼠赤裸無毛，皮膚肉紅色，不開眼，耳廓與 皮膚粘連。初生即可發(fā)聲，有觸、嗅、味覺。 3d臍帶脫 落，皮膚轉為白色，開始長毛并出現胡須。 4～ 6d有聽 覺，被毛長齊。 12～ 14d睜眼，長出上門齒，開始采食 及飲水。 3周齡可離乳獨立生活。 4周齡雌鼠陰腔張開。 5周齡雄鼠睪丸落至陰囊，開始生成精子。 發(fā)育迅速， 6～ 7周齡時已性成熟，開始繁殖一般是 在 65～ 90d之間。交配后 10～ 12h的雌鼠陰道和子宮頸 中凝固，形成陰道栓，防止精液倒流，提高受精能力， 陰栓是小鼠受精的重要特征。雌鼠性周期 4～ 5d，妊娠 期 19～ 21d，哺乳期 20～ 22d，每胎產仔 6～ 15只，年 產 6～ 9胎。小鼠性活動可維持 1年左右，壽命約 2年。 小鼠體表面積相對較大，對環(huán)境溫度的波動有明顯 的生理學反應。小鼠無發(fā)抖產熱作用，小鼠并不是一種 真正的溫血動物，而是變溫動物，外界溫度變化對小鼠 的影響很大，低溫可造成小鼠繁殖能力下降，抗病力下 降。持續(xù)高溫 (32℃ 以上 )常引起小鼠死亡或產生后效 應，出現某些功能的不可逆損害。研究發(fā)現小鼠在 21 ～ 25℃ 環(huán)境溫度區(qū)內生長較快，產仔多，活力強。 小鼠體表蒸發(fā)面與整個身體相比所占比例比其它動 物大。因此，比其它哺乳動物對飲水量不足更為敏感， 水分在體內的周轉期比其它哺乳動物快，可通過呼出的 氣體在鼻腔內冷卻以及尿液的高度濃縮來保持水分。小 鼠飲水量為 4～ 7ml/d，水分代謝的半衰期僅為 ， 比大的哺乳動物要快速得多，需要供給充足的飲水。 (二 )、小鼠在生物醫(yī)學研究中的應用 體型小，生長繁殖快，易于操作、控制和管理，質 量標準明確，在生物醫(yī)學研究各個領域得到廣泛應用。 1．藥物研究 (1) 藥物毒性和安全評價實驗 常被用于藥物的急性 、亞急性、慢性毒性試驗和最大耐受量的測定，用于藥 物的安全評價實驗，藥物的致畸、致癌、致突變的 “ 三 致 ” 實驗。 (2) 藥物篩選試驗 用于藥物對疾病綜合治療效果的 篩選試驗。 (3) 生物效應測定和藥物效價的比較實驗 用于血清 、疫苗等生物制品的鑒定，生物效價的測定以及各種生 物效應的研究。 (4) 藥效學研究 常作某些藥物的藥效學和副作用的 評價。如，利用小鼠瞳孔放大作用測試藥物對副交感神 經和神經連結的影響；用聲源性驚厥的小鼠評價抗痙攣 藥物；用小鼠熱板技術引起的后爪運動或機械壓尾評價 止痛藥；用小鼠角膜和耳廓反射評價鎮(zhèn)靜藥藥效；小鼠 對鎮(zhèn)咳藥敏感，在氫氧化銨霧劑刺激下有咳嗽反應，是 研究鎮(zhèn)咳藥的首選動物；洋地黃、烏頭堿可誘發(fā)小鼠心 率失常，宜復制快速性心率失常模型。 2．腫瘤學研究 (1) 腫瘤實驗研究 474個近交系小鼠中大約 244個 品系或亞系都有其特定的自發(fā)性腫瘤。 AKR白血病發(fā) 病率可達 90%， C3H小鼠乳腺癌發(fā)病率達 90～ 100% 。從腫瘤發(fā)生學看，這些自發(fā)性腫瘤與人體腫瘤相近， 為研究各種類型腫瘤的發(fā)生和生物學特征以及治療防治 提供了極好的動物模型。另外小鼠對致癌物敏感，可誘 發(fā)各種供研究用的腫瘤模型。二乙基亞硝胺誘發(fā)小鼠肺 癌，甲基膽蒽誘發(fā)小鼠胃癌和宮頸癌等。 (2) 人體腫瘤研究 胸腺嚴重缺陷的裸小鼠可接受人 類各種腫瘤細胞的植入，成為活的癌細胞 “ 試管 ” ，是研 究人類腫瘤生長發(fā)育、轉移和治療的最佳動物模型。 (3) 腫瘤遺傳學研究 小鼠已成為腫瘤遺傳學研究的 主要動物，用于原病毒基因組學說和癌基因假說的研究 ，如對小鼠乳腺癌、垂體腫瘤、腎上腺皮質腫瘤發(fā)生過 程中基因成分的相互作用進行大量的研究分析。 3．微生物學研究 小鼠對多種病原體和毒素敏感，適宜復制多種細菌 性和病毒性疾病模型，特別適用于瘧疾、血吸蟲病、馬 錐蟲病、流行性感冒及腦炎、狂犬病及其它許多細菌性 疾病的感染研究及實驗治療，還可對其它病原體的致病 力、宿主抵抗的機制、病理學和治療進行研究。 4．遺傳學研究 (1) 小鼠的毛色變化多種多樣，其遺傳學基礎已研 究得比較清楚。因此，毛色常作為小鼠遺傳學分析中的 遺傳標記。 (2) 重組近交系小鼠將雙親品系的基因自由組合和 重組產生一系列的子系，這些子系是小鼠遺傳學分析的 重要工具，主要用于研究基因定位及其連鎖關系。 (3) 同源近交系小鼠常用來研究多態(tài)性基因位點的 多效性、基因的效應和功能以及發(fā)現新的等位基因。 (4) 轉基因小鼠可用于研究基因的功能、表達和調 節(jié)，探索疾病的分子遺傳學基礎和基因治療的可能性和 方法。 5．免疫學研究 (1) 使用 BALB/C， AKR， C57BL/6J等小鼠免疫 后的脾細胞與骨髓細胞融合，進行單克隆抗體的制備和 研究。 (2) 利用免疫功能缺陷的小鼠進行免疫學研究。如 無胸腺的突變系裸鼠由于缺乏 T細胞，常用于研究 T細 胞功能以及細胞免疫在免疫應答反應中的作用。 80年 代培育出的 SCID小鼠是一種先天性 T和 B細胞聯合免疫 缺陷的突變系動物，有利于研究 NK細胞、 LAK細胞、 巨噬細胞和粒細胞等 “ 自然防御 ” 細胞和免疫輔助細胞的 分化和功能，以及它們與淋巴細胞及其分泌的淋巴因子 的相互作用。 SCID小鼠能接受同種或異種淋巴組織移 植，是研究淋巴組織細胞分化和功能的活體測試系統(tǒng)。 NZB小鼠有自發(fā)性自身免疫貧血癥，用于研究自身免疫 疾病的機制。