【正文】 醫(yī)學(xué)實驗動物學(xué) 楊衛(wèi)東 寧夏醫(yī)科大學(xué) 醫(yī)學(xué)實驗動物學(xué)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(xué)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(xué)特性以及這些動物在生物 醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)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(jì)開始用于比較 解剖學(xué)研究及動物實驗后，經(jīng)長期人工飼養(yǎng)、選擇、培 育和研究，現(xiàn)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(zhuǎn)基因技術(shù)生 產(chǎn)的基因工程小鼠已在生物醫(yī)學(xué)研究中占有非常重要的 地位。如轉(zhuǎn)基因小鼠、基因剔除小鼠和基因替換小鼠。 小鼠是當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(xué)特性 1．一般特性 全身被毛，面部尖突，嘴臉前部兩側(cè)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(zhì)鱗片。有多種毛色。 體小嬌嫩，皮膚無汗腺，對外界環(huán)境適應(yīng)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?，一次在傍晚后 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(xué)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(fù)合體、毛色基因等。 2．解剖學(xué)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(nèi)壁有一層厚的角質(zhì)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(dǎo)致淋巴系統(tǒng)疾病。 雌鼠雙子宮、呈“ Y” 形。卵巢有細(xì)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(xué)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(zhuǎn)為白色，開始長毛并出現(xiàn)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(chǎn)仔 6～ 15只，年 產(chǎn) 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(xué)反應(yīng)。小鼠無發(fā)抖產(chǎn)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(chǎn)生后效 應(yīng)，出現(xiàn)某些功能的不可逆損害。研究發(fā)現(xiàn)小鼠在 21 ～ 25℃ 環(huán)境溫度區(qū)內(nèi)生長較快，產(chǎn)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(nèi)的周轉(zhuǎn)期比其它哺乳動物快，可通過呼出的 氣體在鼻腔內(nèi)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(xué)研究中的應(yīng)用 體型小，生長繁殖快，易于操作、控制和管理，質(zhì) 量標(biāo)準(zhǔn)明確，在生物醫(yī)學(xué)研究各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(yīng)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(yīng)的研究。 (4) 藥效學(xué)研究 常作某些藥物的藥效學(xué)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(jīng)和神經(jīng)連結(jié)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(shù)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(yīng)，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(fù)制快速性心率失常模型。 2．腫瘤學(xué)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(xué)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(xué)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(yán)重缺陷的裸小鼠可接受人 類各種腫瘤細(xì)胞的植入，成為活的癌細(xì)胞 “ 試管 ” ，是研 究人類腫瘤生長發(fā)育、轉(zhuǎn)移和治療的最佳動物模型。 (3) 腫瘤遺傳學(xué)研究 小鼠已成為腫瘤遺傳學(xué)研究的 主要動物，用于原病毒基因組學(xué)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(zhì)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(xué)研究 小鼠對多種病原體和毒素敏感，適宜復(fù)制多種細(xì)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(xì)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(xué)和治療進行研究。 4．遺傳學(xué)研究 (1) 小鼠的毛色變化多種多樣，其遺傳學(xué)基礎(chǔ)已研 究得比較清楚。因此，毛色常作為小鼠遺傳學(xué)分析中的 遺傳標(biāo)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(chǎn)生一系列的子系，這些子系是小鼠遺傳學(xué)分析的 重要工具，主要用于研究基因定位及其連鎖關(guān)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(yīng)和功能以及發(fā)現(xiàn)新的等位基因。 (4) 轉(zhuǎn)基因小鼠可用于研究基因的功能、表達和調(diào) 節(jié)，探索疾病的分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)和基因治療的可能性和 方法。 5．免疫學(xué)研究 (1) 使用 BALB/C， AKR， C57BL/6J等小鼠免疫 后的脾細(xì)胞與骨髓細(xì)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(xué)研究。如 無胸腺的突變系裸鼠由于缺乏 T細(xì)胞，常用于研究 T細(xì) 胞功能以及細(xì)胞免疫在免疫應(yīng)答反應(yīng)中的作用。 80年 代培育出的 SCID小鼠是一種先天性 T和 B細(xì)胞聯(lián)合免疫 缺陷的突變系動物，有利于研究 NK細(xì)胞、 LAK細(xì)胞、 巨噬細(xì)胞和粒細(xì)胞等 “ 自然防御 ” 細(xì)胞和免疫輔助細(xì)胞的 分化和功能，以及它們與淋巴細(xì)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(xì)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。