【正文】 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 及其在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用 醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心 程 杰 用于生物醫(yī)藥科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類繁多，其中常用的有：嚙齒目的小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、長(zhǎng)爪沙鼠、棉鼠等，兔形目的家兔，食肉目的貓、犬、雪貂，偶蹄目的豬、羊，靈長(zhǎng)目的恒河猴、猩猩、狒狒、絨猴，兩棲綱的青蛙、蟾蜍，鳥(niǎo)綱的雞、鴨、鵝等。 雖然非人類靈長(zhǎng)目動(dòng)物與人類在進(jìn)化與解剖等方面十分接近，是醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中的理想實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，但由于其數(shù)量有限、繁殖較慢、價(jià)格昂貴，所以在使用中受到一定的限制。 本章主要介紹常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生物學(xué)特性和解剖生理特點(diǎn)、應(yīng)用、常用品種及品系。以利于在應(yīng)用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物時(shí)進(jìn)行正確的選擇。 小 鼠 Mouse， Mus musculus 小鼠屬脊椎動(dòng)物門，哺乳綱，嚙齒目，鼠科，小鼠屬的動(dòng)物，別名 鼷鼠 ， 實(shí)驗(yàn)用小鼠來(lái)源于野生鼷鼠， 經(jīng)人們長(zhǎng)期選擇培育而成。 具有 20對(duì)染色體和相同數(shù)量的連鎖群。 小鼠來(lái)源于中國(guó)，最早僅作為寵物來(lái)飼養(yǎng)，從 17世紀(jì)開(kāi)始就用于解剖學(xué)研究及其他動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，此后在歐洲小鼠用作被毛毛色遺傳性狀的研究中。 小鼠是 目前應(yīng)用最廣泛、被研究的最清楚、最深入的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物；已育成的品種品系有 500多種。是 一般實(shí)驗(yàn)室所用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中體格最小、用量最多的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物之一，約占全部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用量的 40%～ 80%。 一、生物學(xué)特性 生活習(xí)性和體形 (1). 外觀、 體形、適應(yīng)性 小鼠面部尖突，頭呈錐體形，耳聳立呈半圓形，眼睛大。 尾長(zhǎng)約與體長(zhǎng)相等， 尾部覆有短毛和環(huán)狀角質(zhì)鱗片 。 健康小鼠皮毛光滑緊貼皮膚，四肢勻稱，眼睛亮而有神。 小鼠有多種毛色。 小鼠是嚙齒目實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體形中較小的動(dòng)物，一般雄性大于雌性；對(duì)環(huán)境要求較高，怕熱畏寒，不耐饑餓，對(duì)外部刺激極為敏感，抵抗力弱。當(dāng)遇到傳染病時(shí)往往成群死亡，如果飼料或飲水中斷常會(huì)發(fā)生休克。特別怕熱，一出汗就易感染疾病而死亡。 小鼠對(duì)外界溫度的變化，特別對(duì)低溫非常敏感，由于運(yùn)輸、環(huán)境改變而導(dǎo)致的低溫可很快引起死亡。 (2). 喜居光線暗的安靜環(huán)境，晝伏夜出 (3). 性情溫順，易于飼養(yǎng)管理 小鼠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的人工培育，性情溫順，易于抓捕，不會(huì)主動(dòng)咬人；一般很少相互咬斗，是理想的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。雄性好斗，性成熟的雄鼠放在一起時(shí)，易發(fā)生互斗并咬傷，但同窩的小鼠離乳后放在同籠內(nèi)飼養(yǎng)，則不發(fā)生互斗。 雄鼠分泌的醋酸銨有臭味。 當(dāng)飼養(yǎng)室內(nèi)有人時(shí)，小鼠的活動(dòng)受到一定的抑制，甚至停止。受驚時(shí)，尾巴挺直并猛搖，如強(qiáng)光或噪聲刺激可導(dǎo)致哺乳母鼠神經(jīng)紊亂，發(fā)生食仔現(xiàn)象。 (4).喜群居 為群居性動(dòng)物。群飼時(shí)，飼料消耗量比單個(gè)時(shí)多，生長(zhǎng)發(fā)育也快。群養(yǎng)時(shí)雌雄要分開(kāi)，并不能過(guò)為擁擠，否則會(huì)抑制生殖能力。群居時(shí)，群居優(yōu)勢(shì)在雄性中很明顯，表現(xiàn)為群體中處于優(yōu)勢(shì)者保留胡須，被稱為“ 理發(fā)師 ”，而處于劣勢(shì)者胡須被拔光。 (5).喜歡啃咬 小鼠是典型的嚙齒類動(dòng)物， 門齒終生生長(zhǎng) 。 小鼠有啃咬習(xí)慣，以此來(lái)磨損門齒并保持其長(zhǎng)短的恒定。 (1). 生長(zhǎng)發(fā)育 剛出生時(shí)體重約為 g ， 1 月齡時(shí)為 12～ 19 g， ～2 月齡時(shí)可達(dá) 20～ 39 g。新生仔鼠赤裸無(wú)毛，皮膚肉紅，兩眼不睜，耳廓和皮膚粘連，頭大尾短，出生后即可發(fā)出聲音，有觸、嗅、味覺(jué)。生后 1～ 2 h 即 可吃奶， 3 日齡時(shí)臍帶脫落，皮膚轉(zhuǎn)為白色，開(kāi)始長(zhǎng)毛， 4～ 5 日齡時(shí)兩耳張開(kāi)， 1 周后能爬行，被毛逐漸濃密， 8 日齡長(zhǎng)出下門齒， 10 日齡后有聽(tīng)覺(jué)， 12 日齡開(kāi)眼， 14 日齡長(zhǎng)出上門齒， 13～ 15 日齡可從窩內(nèi)爬出，開(kāi)始活動(dòng)和覓食、飲水， 3 周齡左右即可獨(dú)立生活，故一般 3 周可斷奶分離， 4 周齡時(shí)雌鼠陰腔張開(kāi)， 5 周齡時(shí)雄鼠睪丸降落至陰囊，開(kāi)始生成精子。成年小鼠體重隨品系不同略有差別，體重范圍在18～ 45 g。 一般雄鼠比雌鼠體重增長(zhǎng)快；普通小鼠比近交系小鼠生長(zhǎng)快。實(shí)際上小鼠生長(zhǎng)發(fā)育的快慢與品系、營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境、帶仔數(shù)的多少，哺乳能力和生產(chǎn)胎次有密切關(guān)系。 (2).生殖生理 小鼠發(fā)育迅速，性成熟早。 6～ 7 周齡時(shí)性成熟；體成熟，雄鼠為 70～ 80 日齡，雌鼠為 65～ 75 日齡。 小鼠一年四季均有性活動(dòng)，性周期明顯， 為 4～ 5 d，一般在發(fā)情后 2～ 3 h 即可排卵，性活動(dòng)一般分為 發(fā)情前期、發(fā)情期、發(fā)情后期和發(fā)情休息期 。 性周期各階段的特征，可用陰道分泌物涂片和組織學(xué)檢查加以區(qū)分。 精囊、前列腺、尿道球腺等生殖器官具有分泌精液的功能，這些分泌物是推動(dòng)精子前進(jìn)的必要條件，并在雌鼠陰道和子宮頸中凝固，形成 陰道栓 。 小鼠為“ Y”型雙角子宮 。妊娠 期為 20 d 左右，哺乳期為 20～ 22 d，每胎產(chǎn)仔 6～ 15 只，年可產(chǎn) 6～ 9 胎。雌鼠性周期在同籠雌鼠密度過(guò)大時(shí)可延長(zhǎng)甚至被抑制，在有雄鼠存在時(shí)可恢復(fù)甚至縮短，這種現(xiàn)象稱為 whitten 反應(yīng)。雌鼠還有產(chǎn)后發(fā)情的特點(diǎn)。 小鼠性活動(dòng)可維持 1 年左右，作為種鼠使用時(shí)間一般為 6～8 個(gè)月。 (3).消化 小鼠的頜下腺僅能分泌一種類型的唾液 — 漿液性粘液。 小鼠食管襯以厚的角質(zhì)化鱗狀上皮，鄰近食道的胃粘膜也是角化的，靠近幽門的區(qū)域?yàn)橄袤w區(qū)，無(wú)論胃內(nèi)有無(wú)食物，胃腺都持續(xù)分泌。 (4).營(yíng)養(yǎng)、水代謝 小鼠對(duì)蛋白質(zhì)的要求較高，一般為飼料營(yíng)養(yǎng)比例的 20 % 以上。 對(duì)維生素 E 缺乏敏感，體內(nèi)自身可合成維生素 C。 小鼠體表蒸發(fā)面與整個(gè)身體相比所占比例比其它動(dòng)物大，水分在體內(nèi)的周轉(zhuǎn)期比其它哺乳動(dòng)物快。 小鼠對(duì)環(huán)境溫度的波動(dòng)有明顯反應(yīng)，對(duì)寒冷的應(yīng)答為不發(fā)抖性產(chǎn)熱。 沒(méi)有 汗腺，也不能加大喘氣量 ， 唾液分泌能力有限，不易散熱，環(huán)境溫度升高則體溫也隨著升高，而且體溫調(diào)節(jié)不穩(wěn)定。 (5).呼吸、心率與血壓 小鼠代謝率高、耗氧量大，在靜止?fàn)顟B(tài)下，每小時(shí)每克體重約耗氧 mL。為了適應(yīng)如此高的代謝率，小鼠具有高的肺泡氧分壓、呼吸頻率、紅細(xì)胞總數(shù)、血紅蛋白濃度、碳酸脫氫酶濃度、血氧濃度及血糖濃度等。 (6).泌尿 小鼠每次排尿僅 1～ 2 滴，且是高度濃縮的，小鼠能將尿濃縮到 4300 mOsm/L，而人類最大限度為 1160 mOsm/L。 小鼠正常情況下，其尿液中 含有大 量的蛋白質(zhì)，還常排出氨基乙磺酸 (牛膽堿 Taurine)和肌氨酸酐，禁食小鼠的肌氨酸酐與肌氨酸的比率為 1:， 排出的尿囊素比尿酸多，但沒(méi)有色氨酸 。 (7). 血液學(xué)指標(biāo) 小鼠的血液量約占其體重的 1/5，易發(fā)生貧血。幼年小鼠的紅細(xì)胞略小于成年小鼠。 3. 解剖學(xué)特點(diǎn) 小鼠的骨骼 分為中軸骨骼和四肢骨骼兩大部分，中軸骨骼包括頭骨、脊柱、肋骨和胸骨；四肢骨骼包括肩、前肢骨、腰帶和后肢骨。 小鼠的 下頜骨是遺傳力極高的性狀 ， 由某些多態(tài)性位點(diǎn)決定，其形態(tài)有品系特征，各近交系小鼠下頜骨形態(tài)和大小有顯著差異。50 日齡后小鼠下頜骨的形態(tài)和大小幾乎不再變化。下頜骨分析是一種定量技術(shù)，主要對(duì) 大、小鼠右側(cè)下頜骨形態(tài) 做對(duì)比性檢查。 小鼠齒式為： 1003/1003=16。 上下頜相同，各有 2 個(gè)門齒和 6 個(gè)臼齒，門齒終生不斷生長(zhǎng)，故需經(jīng)?？幸в幸欢ㄓ捕鹊氖澄锏?，以使磨損的門齒維持適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，這是嚙齒類動(dòng)物的特性，需要經(jīng)常磨牙，故在飼養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)注意。小鼠喜食香脆，有一定硬度的食物。 小鼠 胃為單室，分為前胃和腺胃，有嵴分隔，前胃為食管的延伸膨大部分，胃容量小，約 ～ mL，消化功能較差，不耐饑餓，胃底及脾門處淡紅色，不規(guī)則，似脂肪細(xì)胞。盲腸較短，呈“ U”形，有蚓狀突。小鼠腸道較短，盲腸不發(fā)達(dá)。小鼠的消化腺 有唾液腺 3 對(duì)（ 耳下腺、頜下腺和舌下腺 ） 、肝臟分 4 葉（中葉、左葉、尾葉和右葉。 肝臟是最大的腺體，具有分泌膽汁、調(diào)節(jié)血糖、儲(chǔ)存肝糖、中和毒物等功能。胰腺分泌胰液。 肺由 5 葉組成，右肺 4 葉（上、中、下和心后葉），左肺為 1 整葉，但在左肺上有 1 條不太深的溝，因此左肺不是完全的整葉。 氣管由 15 個(gè)白色環(huán)狀軟骨環(huán)組成， 氣管及支氣管腺不發(fā)達(dá)，不適于作慢性支氣管炎模型及去痰平喘藥的療效實(shí)驗(yàn) 。 腎臟位于背壁兩側(cè)， 右腎稍高， 腎臟呈赤褐色蠶豆?fàn)睢? 雌鼠生殖器官包括卵巢、輸卵管、子宮、陰道、陰蒂腺及乳腺等。卵巢 1 對(duì)，在腎臟下方，呈小球狀，表面凹凸不平，具有產(chǎn)生卵子和分泌雌激素的功能。輸卵管由不規(guī)則的彎曲管組成，前端呈漏斗狀，喇叭口朝著卵巢，末端接子宮。子宮呈“ Y”字形，左右子宮角在膀胱背側(cè)匯合成子宮體，其前部以中隔分成兩部分，后部中隔消失，逐漸形成子宮頸，開(kāi)口于陰道。小鼠乳腺極為發(fā)達(dá)，有 5 對(duì)，其中 3 對(duì)位于胸部，可延續(xù)到背部和頸部。腹部有 2 對(duì)。 雄鼠生殖器官包括睪丸、附睪、輸精管、凝固腺、前列腺、貯精囊等。睪丸 1 對(duì)，呈橢圓形，淡紅色，未成熟時(shí)位于膀胱附近，成熟后降入陰囊內(nèi)，其表面被纖維性結(jié)締組織包被，內(nèi)部由無(wú)數(shù)曲精細(xì)管和間質(zhì)組織組成。睪丸的功能是產(chǎn)生精子。附睪是分布在睪丸上的不規(guī)則管道，由頭、體、尾 3 部分組成，是儲(chǔ)存、濃縮精液的地方。輸精管自附睪尾發(fā)出，進(jìn)入腹腔內(nèi)，通過(guò)輸尿管上方及膀胱背面，左右會(huì)合后開(kāi)口于尿道基部。前列腺位于精囊內(nèi)側(cè)，分背、腹 2 葉，背葉位于尿道背側(cè)，腹葉位于尿道腹側(cè)。儲(chǔ)精囊位于膀胱附近，呈倒八字形。 4. 遺傳學(xué)特性 目前，小鼠是遺傳學(xué)背景知識(shí)研究最詳盡的動(dòng)物之一，研究的最為充分的是組織相容性復(fù)合體、毛色基因等。 小鼠有 20 對(duì)染色體和相同數(shù)量的連鎖群。推測(cè)小鼠共有 3 萬(wàn)多個(gè)結(jié)構(gòu)基因，已查明定位的僅有 648 個(gè)。 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)記和品系鑒定的依據(jù)之一。毛色基因主要受 Cc、 Aa、 Bb 3 個(gè)基因位點(diǎn)支配，英文字母為大寫(xiě)時(shí)表示顯性，小寫(xiě)為隱性，當(dāng)基因型是 CC 或 Cc 時(shí)，則小鼠被毛是有色的。 小鼠的遺傳性疾病 小鼠黑色素病，即 ChediakHigashi 綜合征，為自發(fā)性遺傳病，與人相似；還有白化病、家族性肥胖、遺傳性貧血、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、尿崩癥、肌肉萎縮癥、侏儒癥、糖尿癥、骨骼硬化癥、白內(nèi)障等，適宜遺傳性疾病研究。 二、 小鼠在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用 藥物毒性和安全評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn) 各種藥物的篩選性實(shí)驗(yàn) 生物效應(yīng)測(cè)定和藥物的效價(jià)比較實(shí)驗(yàn) 藥效學(xué)研究 腫瘤實(shí)驗(yàn)研究 人體腫瘤研究 動(dòng)物移植性腫瘤研究 如常選用昆明種封閉群小鼠做 S180（肉瘤）、 H22（肝癌）、S37（乳腺癌）等腫瘤接種和移植實(shí)驗(yàn)。 腫瘤遺傳學(xué)研究 學(xué)研究 如腎上腺皮質(zhì)肥大造成腎上腺皮質(zhì)功能亢進(jìn)，發(fā)生類似人類柯興綜合征，腎上腺淀粉樣變性造成腎上腺激素分泌不足可引致 Addison 病癥狀。 年病學(xué)研究 小鼠 無(wú)嘔吐反應(yīng)，不宜作嘔吐實(shí)驗(yàn)。小鼠沒(méi)有汗腺，體溫調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，在選擇應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意回避。小鼠不易形成動(dòng)脈粥樣硬化，故不宜作此類實(shí)驗(yàn)。 另外，燒傷、凍傷、放射病、肝硬化、胰腺炎等疾病模型均可用小鼠來(lái)復(fù)制。 三、常用品種及特點(diǎn) 遠(yuǎn) 交 群 毛色白化。適應(yīng)性強(qiáng)，體格健壯，繁殖力強(qiáng)，生長(zhǎng)速度快，實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較好，雌鼠自發(fā)性畸胎瘤和管狀腺瘤發(fā)病率為 0 %～ %，是國(guó)際通用的封閉群小鼠， ICR/JCL 小鼠是進(jìn)行免疫藥物篩選，復(fù)制免疫學(xué)疾病病理模型較常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。也是良好的血液學(xué)實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物。 1926 年美國(guó) Rockfeller 研究所從瑞士引入白化小鼠培育成瑞士種小鼠。毛色白化，毛色基因?yàn)? aabbcc。適應(yīng)性強(qiáng)，抗病力強(qiáng)，繁殖力高，受孕率在 98 % 以上，產(chǎn)仔平均為 9 只以上。常見(jiàn)的自發(fā)腫瘤為乳腺癌，發(fā)病率約 25 %。廣泛應(yīng)用于教學(xué)，生殖生理、腫瘤、毒理、藥理、免疫和微生物的科研工作以及藥品、生物制品的制造和鑒定工作。 KM 美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所培育成的，即 N:。毛色白化，適應(yīng)性強(qiáng)，體格健壯，雄性好斗易致傷，繁殖力強(qiáng)，產(chǎn)仔成活率高，容易飼養(yǎng)繁殖。 2 月齡時(shí)體重與昆明種小鼠相似，免疫反應(yīng)的敏感性比 KM 強(qiáng)，是國(guó)際上通用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，是某些生物制品檢定實(shí)驗(yàn)的法定動(dòng)物。 NIH 起源于 Webster 小鼠。毛色白化。適應(yīng)性強(qiáng)，繁殖力強(qiáng)，體格健壯， 2 月齡時(shí)體重與昆明種小鼠相似，對(duì)放射性物質(zhì)感受性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于輻射損傷研究，也可用作檢測(cè)小鼠遲發(fā)型超敏反應(yīng)的足墊腫脹等試驗(yàn)。 CFW(LACA) ICR 昆明種小鼠（