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《实验动物科学》第二、注意事项页

研究者的设计动物模型时除了要了解掌握上述一些原则外,还要注意下列一些问题:

(一)注意模型要尽可能再现所要求的人类疾病

复制模型时必须强调从研究目的出发,熟悉诱发条件、宿主特征、疾病表现和发病机理,即充分了解所需动物模型的全部信息,分析是否能得到预期的结果。例如诱发动脉粥样硬化时,草食类动物兔需要的胆固醇剂量比人高得多,而且病变部位并不出现在主动脉弓。病理表现为纤维组织和平滑肌增生为主,可有大量泡沫样细胞形成斑块,这与人类的情况差距较大。因此要求研究者懂得,各种动物所需的诱发剂量、宿主年龄、性别和遗传性状等对实验的影响,以及动物疾病在组织学、生化学、病理学等方面与人类疾病之间的差异。要避免选用与人类对应器官相似性很小的动物疾病作为模型材料。为了增加所复制动物疾病模型与人类疾病的相似性,应尽量选用各种敏感动物与人类疾病相应的动物模型,可参考表9-1。

表9-1 各种敏感动物与人类相似的疾病模型

动 物 模 型动 物 种 类相应人类的疾病阿留申(Aleutian)病水貂类多发性骨髓瘤淀粉样变性北京鸭淀粉样变性动脉粥样硬化松鼠、猴、鸽、狒狒动脉粥样硬化黑猩猩 Aoudad房中隔缺陷黑猩猩房间隔缺损自家免疫性疾病新西兰黑色小鼠散播性红斑狼疮Sjogren氏综合征Waldenstrom氏巨球蛋白症脱发症/雄鼠模型猕猴肢末脱发症/男性心血管疾病土拔鼠心血管疾病白内障海豹、海狮子、沙鼠白内障小脑发育不全雪貂小脑发育不全脑血管疾病土拔鼠脑血管疾病Chastek氏麻痹症水貂维生素B1缺乏病(一种维生素B1缺乏症)染色体畸变蛙染色体畸变先天性红细胞血卟啉症狐、松鼠先天性红细胞血卟啉症多尿症黑色类人猿多尿症糖尿病中国地鼠、沙鼠糖尿病二糖(乳糖)利用差海狮子二糖利用差眼病非洲绿猴、狒、狒、海貂、海狮动脉瘤分叶动脉瘤火鸡暴死Diving反应海貂、海狮Ehlers-Danlos氏征Ehlers-Danlos氏症水貂候群候群(原始胶原缺乏)椭园红细胞病椭园红细胞病红褐色美洲驼脑病、类羊搔痒病水貂Kurn Crentzfeidt-Jakob自发性高血压黑猩猩综合征家族性贫血Basenje遗传性球形红细胞症有规律地形成兄弟双胞胎狨猴双胞胎真菌感染蝙蝠真菌感染胃肠道寄生虫和治疗白鲢、猴、Leaf寄生虫病悉生动物研究兔、猪、大鼠、炎鸡鸡、羔羊、猫、狗、猴疾病的发病机理Grand-mal癫痫发作Gerbil癫痫内芽肿病Boxer溃疡性结肠炎结肠炎狗肠炎中暑Coypu中暑肝炎黑猩猩病毒性肝炎病毒性肝炎火鸡、北京鸭病毒性肝炎肝癌虹鳟、真鳟肝癌遗传性耳聋水貂耳聋遗传性脑白质营养不良水貂家族异染性的脑白质营养不良遗传性脑白质黑变病水貂Chediak-Higashi综合征遗传性肌萎缩北京鸭、火鸡肌萎缩遗传性球形红细胞症鹿、小鼠球形红细胞症两性畸形水貂两性畸形疱疹火鸡疱疹感染疱疹诱发性淋巴瘤火鸡淋巴瘤脑积水水貂脑积水多骨质骨肥厚乌龟,长尾小鹦鹉多骨性骨肥厚非溶血性高胆红素血症Gunn大鼠Crgler-Najjar综合征炎症悉生动物炎症流行性感冒雪貂流感实验性家族遗传性黑猩猩家族遗传性中枢神经中枢神经系统变性病系统变性病脂肪血症蒙古沙土鼠脂肪血症巨噬细胞“泡沫状”脂乌龟、长尾小鹦鹉脂肪贮藏性疾病沉积症李司忒氏菌病Lemming李司忒氏菌病淋巴瘤沙土鼠淋巴瘤淋巴肉瘤蟾蜍、蝾螈、Boxer狗Hodgkin氏病吸收障碍综合征(灰色便)水貂吸收障碍疟疾北京金丝雀疟疾母亲和胎儿血循环矮山羊母亲和胎儿血循环接触传染性软疣黑猩猩接触传染性软疣增生物鉴别犰狳(九条纹)、真鳟杂核单卵性变胎肌营养不良火鸡、小鸭肌营养不良肿瘤病土拔鼠、小鼠肿瘤Mulei-mammate骨软化鼯鼠骨软化寄生虫感染蝙蝠寄生虫感染色素沉着肝病吼猴肝细胞黑色素沉着浆细胞增多症水貂浆细胞增多症脊髓灰质炎Lemming脊髓灰质炎多尿症中国地鼠糖尿病肺腺瘤灰鼠肺腺瘤狂犬病吸血蝙蝠(鼠蝠)狂犬病蝙蝠肾脏腺肉瘤蛙肾脏腺肉瘤生殖生物学狒狒、蛙、蟾蜍、蝙蝠生殖类风湿病因素吼猴类风湿病因素肉瘤花金属SPP肉瘤性染色体异常水貂、狨猴性染色体异常体内红细胞镰状细胞白尾鹿镰状细胞贫血素变质躯体分离(抗体形成)鸟、鱼、Pesomyscus、SPP躯体分隔(抗体形成)弓形体病地松鼠、鼠猴、猫弓形体病兔热病Lemming兔热病溃疡性结肠炎黑猩猩溃疡性结肠炎尿失禁水貂尿结石病毒性诱发网状组织疾病美国阿留申群岛水貂网状组织病新西兰小鼠

(二)注意所选用动物的实用价值

模型应适用于多数研究者使用,容易复制,实验中便于操作和采集各种标本。同时应该首选一般饲养员较熟悉而便于饲养的动物作研究对象,这样,就无需特殊的饲养设施和转运条件,经济上和技术上容易得到保证。

此外,动物来源必须充足,选用多胎分娩的动物对扩大样本和重复实验是有益的。尤其对慢性疾病模型来说,动物须有一定的生存期,便于长期观察使用,以免模型完成时动物已频于死亡或毙于并发症。

野生动物在自然环境中观察有助于正确评价自然发病率和死亡率。但记录困难,在实验条件下维持有一定难度,且对人和家畜有直接和间接的威胁,使用时要特别加以注意。因此,复制模型时必须注意动物种群的选择,要了解各类动物种群的特点和对复制动物的影响。

用于生物医学研究的动物种群,可按其遗传成分和其环境被研究人员控制的程度,分为三种基本类型:⑴实验室类型,它们可提供最大程度的遗传和环境操作;⑵家养类型,不论是乡村或城市饲养的,人类对其干扰的程度不同,且动物环境与人类环境可为能极为接近;⑶自然生态类型。几乎没有人为的干扰。可能某种动物(啮齿目、食肉目、兔形目)可按所有三类类型进行研究,这就增加了对环境和遗传因素作比较研究的可能性。在选用三类动物种群复制动物模型时,必须了解它们各自的优点和缺点,可参考表9-2。

表9-2 不同类型的动物种群的优点和缺点

优 点缺 点(一)实验室种群1.连续饲养和记录1.生活于人工环境2.观察迅速2.标准日粮3.个体众多3.宿主体型大小和疾病的急性本质不太适用于临床或研究4.生命周期短4.一般涉及人工诱发的疾病5.标化的环境和/或遗传组成:近交、小鼠、大鼠、豚鼠、鸡6.在癌症研究领域中可用于传播性和移植性肿瘤7.有基本的生化、生理、病理资料(二)家养动物种群1.生活于与人类相似或相同的环境1.饲养:空间、价格、管理、安全2.发病率常可比较2.实验对象损失:屠宰3.可研究自然途径感染的自发性疾病3.疾病记录和报导极有限4.短时间内经历疾病的全过程4.可用的免疫学资料有限5.很适于临床研究6.有无限制的生前和死后标本7.可能进行传播研究8.在种群中疾病频率既有升高也有降低(三)野生动物种群1.容许估计自然条件下疾病的频率1.疾病记录和报告极有限2.揭示自然条件下的正常周期(非偶然的)2.关于模型动物的基本资料有限3.允许测定自然条件下的因素:3.难以在实验条件下饲养(1)预后(2)监测4.带有对家畜和人有潜在危险性的人畜互传疫病原

(三)注意环境因素对模型动物的影响

复制模型的成败往往与环境的改变有密切关系。拥挤、饮食改变、过度光照、噪音、屏障系统的破坏等,任何一项被忽视都可能给模型动物带来严重影响。除此以外,复制过程中固定、出血、麻醉、手术、药物和并发症等处理不当,同样会产生难以估量的恶果。因此,要求尽可能使模型动物处于最小的变动和最少的干扰之中。

(四)不能盲目地使用近交系动物,不然会导致不能控制的因素进入实验

例如自发性糖尿病大鼠(BB、Wistar)除具有糖尿病临床特征外,还发现多种病理变化(外周神经系统严重病变、睾丸萎缩、甲状腺炎、胃溃疡、恶性淋巴瘤等)。因此要有目的地选择。半个世纪以来,近交系的开发不断提供着新的动物模型材料,大、小鼠疾病作为模型在医学使用量已高达70~90%。利用近交系作动物模型时还必须认识到:

1.动物形成亚系后不应该再视为同一品系。要充分了解新品系的特征和背景材料。

2.即使作为已形成模型的品系,由于不适当的育种方法和环境改变,还可发生新的基因突变和遗传漂变;即存在着变种甚至断种的危险。

3.国外经常取用二种近交系的杂交一代(F1)作为模型。其个体之间均一性好,对实验的耐受性强,又多少克服了近交系的缺点。但盲目引进F1代动物对复制所要求的模型是缺乏意义的。

(五)动物进化的高级程度并不意味着所有器官和功能接近于人的程度

复制动物模型时,在条件允许的情况下,应尽量考虑选用与人相似、进化程度高的动物作模型。但不能因此就认为进化程度越高等的动物其所有器官和功能越接近于人。例如,非人灵长类诱发动脉粥样硬化时,病变部位经常在小动脉、即使出现在大动脉也与人类分布不同。据报导用鸽(White Gameau Pigeon)作这类模型时,胸主动脉出现的黄斑面积可达10%,镜下变化与人也比较相似,因此也广泛被研究者使用。

(六)正确地评估动物疾病模型

应该懂得没有一种动物模型能完全复制人类疾病真实情况,动物毕竟不是人体的缩影。模型实验只是一种间接性研究,只可能在一个局部或几个方面与人类疾病相似。因此,模型实验结论的正确性只是相对的,最终必须在人体身上得到验证。复制过程中一旦出现与人类疾病不同的情况,必须分析其分岐范围和程度,找到相平行的共同点,正确评估哪些是有价值的。

总之,动物疾病模型这门新兴的科学正吸引着各个领域专业人员投身于这项开发工作。无论医学家、兽医学家还是生物学家,要复制动物模型还必须学习有关知识,精于选用已知的各种模型和开发新的模型,这也应该是研究者的一项基本技能。