實驗動物學課

實驗動物學課第一頁，共四十三頁，2022年，8月28日第一節動物模型概述人類疾病動物模型:（AnimalModelofHumanDiseases）

是指醫學研究中建立的具有人類疾病模擬表現的動物實驗對象和相關材料。動物模型的研究，實質上是有關實驗動物的應用科學。動物模型主要用于實驗生理學、實驗病理學和實驗治療學（藥物篩選和新疫苗開發）。第二頁，共四十三頁，2022年，8月28日一、人類疾病動物模型的意義避免人體實驗造成的危害可復制不易見到的疾病可復制發病率低、潛伏期和病程長的疾病嚴格控制試驗條件，增加實驗的可比性樣品易得，實驗操作簡化有助于全面認識疾病本質第三頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、人類疾病動物模型的復制原則相似性重復性可靠性適用性和可控性易行性和經濟性第四頁，共四十三頁，2022年，8月28日三、人類疾病動物模型的分類（一）按產生原因分類

1．實驗性動物摸型（ExperimentalAnimalModel）

又稱誘發性動物模型

是指研究者通過使用物理性、化學性、生物性和復合性致病因素作用于動物，造成動物組織、器官或全身特定的損害，出現某些類似人類疾病時的功能、代謝或形態結構方面的病變，即人為地誘發動物產生類似人類疾病模型。

第五頁，共四十三頁，2022年，8月28日2．自發性動物模型（SpontaneousAnimalModel）

是指實驗動物未經任何人工處置，動物自然發生的疾病，或由于基因突變，通過遺傳育種保留下來的動物模型。主要包括突變系的遺傳疾病模型和近交系的腫瘤疾病模型。第六頁，共四十三頁，2022年，8月28日3．抗疾病型動物模型（NegativeAnimalModel）

是指特定的疾病不會在某種動物身上發生，從而可以用來探討為何這種動物對該疾病有天然的抵抗力。如哺乳動物均易感染血吸蟲病，而居于洞庭湖流域的東方田鼠卻不能復制血吸蟲病。第七頁，共四十三頁，2022年，8月28日4．生物醫學動物模型（BiomedicalAnimalModel）是指利用健康動物生物學特征來提供人類疾病相似表現的疾病模型。

兔甲狀旁腺分布比較分散，位置不固定，有的附著在主動脈弓附近，摘除甲狀腺不影響甲狀旁腺功能，是摘除甲狀腺實驗較理想的動物模型第八頁，共四十三頁，2022年，8月28日（二）按系統范圍分類1．疾病的基本病理過程動物模型AnimalModelofFundamentalPathologicProcessesofDisease

是指各種疾病共有的一些基本病理過程模型。2．系統疾病動物模型AnimalModelofDifferentSystemDiseases

是指與人類各系統疾病相應的動物模型，如消化、呼吸、泌尿、心血管、神經等系統疾病相應的動物模型。第九頁，共四十三頁，2022年，8月28日（三）按模型種類分類疾病模型的種類包括整體動物、離體器官和組織、細胞株和數字模型。整體動物模型是常用的疾病模型，也是研究人類疾病常用的手段。第十頁，共四十三頁，2022年，8月28日四、影響動物模型質量的因素致模因素動物因素實驗技術因素1．實驗季節2．晝夜不同時間的影響3．麻醉深度的影響4．操作技術的5．實驗給藥的影響6．對照組對造模的影響環境因素和營養因素第十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二節常用動物模型的復制一、腫瘤動物模型

自發性動物腫瘤模型誘發性腫瘤動物模型1.肝癌二乙基亞硝胺（DEN）誘發大鼠肝癌，雌雄不限。亞胺基偶氮甲苯（OAAT）誘發小鼠肝癌黃曲霉素誘發大鼠肝癌

2.胃癌甲基芐基亞硝胺（MBNA）復制小鼠前胃癌3.肺癌二乙基亞硝胺（DEN）誘發小鼠肺癌

移植性腫瘤動物模型第十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、消化系統疾病動物模型

幽門螺桿菌感染動物模型肝硬化動物模型胃腸漬瘍動物模型三、呼吸系統疾病動物模型

慢性支氣管炎動物模型支氣管哮喘動物模型急性呼吸窘迫綜合征動物模型第十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日四、心血管系統疾病動物模型動脈粥樣硬化高血壓動物模型五、內分泌及營養代謝性疾病動物模型

糖尿病動物模型營養性肥胖動物模型第十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日六、傳染性疾病動物摸型病毒性肝炎動物模型流行性出血熱動物模型七、生殖醫學動物模型

致畸試驗動物模型前列腺增生癥病理實驗動物模型第十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三節免疫缺陷動物免疫缺陷動物(immunodeficientanimal)

是指由于先天性遺傳突變或用人工誘導的方法建立的一種或多種免疫系統組成成分缺陷的動物。第十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日一、免疫缺陷動物的分類1先天性免疫缺陷動物：

a.T淋巴細胞功能缺陷動物：裸小鼠，裸大鼠

b.B淋巴細胞功能缺陷動物：CBA/N小鼠

c.NK細胞功能缺陷動物：Beige小鼠

d.聯合免疫缺陷動物：SCID小鼠等2獲得性免疫缺陷動物：猴、小鼠、貓等AIDS模型第十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、免疫缺陷動物的特征及其應用1．裸小鼠(nudemice)(1)發現與培育：裸鼠(nu/nu)1962年由英國格拉斯哥醫院的Grist在非近交系小鼠培育中偶爾發現無毛小鼠。1966年經英國愛丁堡研究所的Flanagan證實，這種小鼠是由于11號染色體上的等位基因發生突變所致。1968年Pantelouris研究發現該無毛小鼠沒有胸腺。1969年Rygaard首先將人結腸腺癌移植裸小鼠獲得成功第十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日(2)裸小鼠的主要缺陷特征：①被毛生長發育異常，表現為全身形似無毛，呈裸體狀；②無胸腺，僅有胸腺殘跡或異常的上皮細胞，這種上皮細胞不能使T細胞正常的分化，因而免疫力低下；③細胞正常，成年裸小鼠的NK細胞活性較高，但幼鼠的NK細胞活性相對低下。第十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日(3)裸小鼠在生物醫學研究中的應用：①在組織移植(人類腫瘤)研究方面②在腫瘤藥物治療和腫瘤免疫研究方面③免疫和遺傳研究方面④病毒、細菌、寄生蟲感染機制的研究方面⑤其他方面的研究第二十頁，共四十三頁，2022年，8月28日2．裸大鼠(nuderat)

(1)裸大鼠的發現與培育：1953年由英國的阿伯丁研究所發現，基因符號為rnu；1975年又發現了純合子的裸大鼠(nu／nu)，1977年在英國的MRC實驗動物中心建立了裸大鼠種群。此后逐步引入美國、日本等。1983年引人中國。第二十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日(2)裸大鼠的一般特征：①體毛稀少，裸大鼠并不像裸小鼠一樣完全無毛，而是體毛稀少，尾根往往多毛；②發育遲緩與裸小鼠一樣發育相對較緩慢，體重為正常大鼠的70％左右；③繁育能力差，由于裸大鼠與裸小鼠一樣在妊娠期間乳腺發育缺損，故其繁殖方式同裸小鼠相同，即用純合子的雄鼠與雜合子的雌鼠交配方式進行繁育；④易患呼吸道疾病，由于其無胸腺，免疫力低下，因此易感各種疾病，特別是在環境較差時，易感潰瘍性氣管炎和化膿性支氣管炎等，生存時間約6～7個月。第二十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日(3)裸大鼠的免疫缺陷特征：①免疫器官的組織學與裸小鼠相似，幼齡裸大鼠的解剖發現，有胸腺殘跡，內有未分化的上皮細胞，但未見淋巴細胞；②先天性無胸腺，無T細胞，T細胞功能缺失，但B細胞功能正常，NK細胞的活力較正常鼠高。第二十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日(4)裸大鼠在生物醫學上的應用：主要用于人體腫瘤的移植研究。進行外科手術，為各部位腫瘤移植和腫瘤供血研究提供了方便。第二十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日（二）B淋巴細胞缺陷動物又稱為性連鎖免疫缺陷小鼠（X-LinkedImmuneDeficiencyMice，XID）

起源于CBA／N品系，其B細胞功能缺陷，基因xid，位于X性染色體上。純合子雌鼠（xid／xid）和雜合子雄鼠（xid／Y）對非胸腺依賴Ⅱ型抗原沒有體液免疫反應，血清中IgM和IgG含量降低，對B細胞分裂素缺乏反應，B細胞數量減少，T細胞功能正常。其病理與人類Bruton丙種球蛋白缺乏癥和Wziskott-Aidsch綜合征相似。第二十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日（三）NK細胞缺陷Beige小鼠（四）嚴重聯合免疫缺陷小鼠

第二十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日第四節轉基因動物

一、轉基因動物的概念轉基因動物是指基因組中穩定地整合有以實驗方法所導入的外源基因或特定DNA片段的動物。嵌合體動物（chimericanimal）：只有部分組織細胞的基因組中整合有外源基因。

逆轉錄病毒感染法、胚胎干細胞介導法制備的動物第一代均為嵌合體。雄原核顯微注射法制備的動物第一代中1-10%為嵌合體（延遲整合）。第二十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日二、轉基因動物的原理方法第二十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日轉基因動物的制作方法1、受精卵雄原核顯微注射法2、胚胎干細胞（ES細胞）法3、逆轉錄病毒感染法4、體細胞核移植法5、精子載體法6、YAC法（YAC：酵母人工染色體）第二十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日三、轉基因動物的制備實驗程序如下：（1）準備假孕母鼠（養母）（2）受精卵的準備（3）基因導入（4）胚胎移植（5）對幼鼠的鑒定第三十頁，共四十三頁，2022年，8月28日人類已獲得轉基因魚、鼠、羊、豬、兔、牛等等大小動物。第三十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日四、轉基因動物的應用1、動物乳腺生物反應器

1987年，世界上第一只商業化轉基因綿羊在英國著名的羅斯林研究所誕生。這只轉基因母羊的乳汁中可以分泌α-抗胰蛋白酶，含量高達30毫克/升。

“生物反應器”的概念也由此產生。第三十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日目前已在下列動物的乳汁中生產出一些人類蛋白質藥物：牛：抗凝血酶、纖維蛋白原、人血清白蛋白、膠原蛋白、乳鐵蛋白、糖基轉移酶、蛋白C等；山羊：抗凝血酶原、抗胰蛋白酶、血清白蛋白、組織纖溶原激活因子、單克隆抗體等；綿羊：抗胰蛋白酶、凝血因子Ⅸ、蛋白C；豬：凝血因子Ⅸ、蛋白C、纖維蛋白原、血紅蛋白。第三十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日2、建立疾病模型，用于疾病研究和藥物篩選等目前已建立的疾病模型有：癌癥、動脈粥樣硬化、鐮狀細胞性貧血、囊狀纖維化、紅細胞增多癥、肝炎、免疫缺陷、自發性高血壓等。3、用于育種，提高育種效率轉基因技術用于育種，不僅可以加快改良遺傳性狀的進程，使選擇的效率提高，改良的機會更多，而且不會受到有性繁殖的局限。第三十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日

目前轉基因動物研究領域尚存在：1）制備的效率低制備一只轉基因小鼠，需40個注射過的受精卵，而綿羊、山羊、豬、牛分別為110、90、110和1600。而轉基因個體的后代中只有50%表達基因）2）轉入的基因不能表達或表達混亂3）不能遺傳給后代等。第三十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日第五節胚胎工程技術胚胎工程技術主要是指從雌、雄生殖細胞至囊胚的體外操作技術，包括人工授精、同期發情、超數排卵、胚胎培養、胚胎保存、胚胎移植、胚胎分割、胚胎嵌合、體外授精、顯微授精、性別控制、基因轉移、胚胎干細胞、細胞核移植、卵母細胞激活與孤雌發育等等。第三十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日(一)胚胎分割

用顯微術將未著床的早期胚胎一分為二，四或更多，然后分別移植給受體，妊娠產仔。一枚胚胎可克隆出兩個或兩個以上的后代。Mular等于1968年將兔的2～8細胞期胚胎一分為二，移植給受體獲得成功。70年代，利用胚胎分割先后得到小鼠、牛、山羊、馬和豬的同胚雙生后代。1986年，西北農業大學張涌、竇忠英等分別獲得胚胎二分割的同胚雙鼠和半胚犢牛。1987年，譚麗玲等，奶牛，張涌等，山羊獲得同胎雙生后代。1988年，杜森等，獲得同胚雙生后代兔。1992年，徐寧等得同胚三鼠6組。1996年陶濤等得胚胎單細胞(分裂球)移植仔豬。目前，小鼠、家兔、山羊、綿羊、豬等實驗動物均可用胚胎分割技術獲得同卵孿生后代。第三十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日(二)胚胎嵌合