实验动物学复习资料

《实验动物学》复习资料

一、实验动物定义

实验动物是指经人工培育,对其携带微生物实行控制,遗传背景明确,来源清楚,可用于科学实验,药品生物制品的生产及其他科学研究的动物。

实验用动物是指能够用于科学实验所有动物，实验用动物不仅包含了实验动物，而且还包括野生动物、经济动物和家畜等。由于野生动物和经济动物及家畜与实验动物相比其生物学特征、遗传背景、微生物控制状态等都有一定的不确定性，因此应用这些动物进行科学实验其结果往往出现较大差异，降低了实验结果的可信程度。

二、实验动物分类

（一）按照遗传学控制标准，可将实验动物分为：

1、近交系（inbred strain）动物：是指至少连续20代的全同胞兄弟姐妹或亲子交配培育而成

的动物。近交系数高达99.6%。特征是：遗传基因位点纯合性、同基因性、长期遗传稳定性，表现型一致性、独特性、可分辨性，分布广泛性、资料可查性。

2、突变系（mutation gallery）动物：由自然突变，或经人工诱导，使动物正常染色体上的基因

发生突变，动物表现出某种遗传缺陷，且这种特异的遗传性状能够维持稳定的遗传品质。

这种变化了的能保持遗传基因特性的品系，称之为突变系。如侏儒、无毛、肥胖症、肌萎缩、白内障、视网膜退化等。目前，已成为人类疾病模型的有贫血（anemia）、白内障（cataract）、侏儒（dwarf）、无毛（hair-less）、色素性视网膜炎（retinitis pigmentosa）、各种神经麻痹（paralysis）、先天性畸形（congenital malformations）、肾异常（kidney anomalies）、椎骨脱臼症（slipped disease）、上腭裂（Harelip and cleftpalate）等突变系。

3、杂交群（Hybrid Colony）动物：两个没有关系的近交系动物之间，进行有计划的交配，其

繁殖的第一代，称系统杂交动物或F1代。

4、封闭群（closed colony）动物：在不从外部引入新种的条件下，以非近亲交配的方式，至

少连续繁殖4代以上（小鼠要求15代，5年）的一个种群动物，可称之为封闭群动物。封闭群要求不以近交形式，也不与群外动物杂交。既保持其遗传性状的相对稳定，又避免近交衰退的出现。作为繁殖用的封闭群动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括种群名称、来源、遗传特点及主要生物学特性）。

意义在于：（1）近交系动物对实验反应一致，在实验组和对照组都只需较少量的动物。在某些涉及组织或肿瘤移植的实验中，个体之间组织相容性一致与否是实验成败的关键。有些近交系肿瘤发病率高，这些先天性异常动物是医学研究常用的模型。多个近交系同时使用，可使研究者分析不同遗传组成对某项实验的影响，或观察实验结果是否具有普遍意义。（2）封闭群动物具有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成，因此，在人类遗传研究、药物筛选和毒性试验等方面起着不可替代的作用。封闭群动物具有较强的繁殖力和生活力。生产容易，成本低。（3）突变系动物可用于遗传机制的研究，如进行染色体的基因定位；人类疾病的动物模型，是这类型动物的最主要的应用领域。利用免疫缺陷动物作环境质量监测。（4）杂交F1代动物被广泛地用于各个领域。杂交一代小鼠是研究外周血干细胞的重要材料，近交系NZB与NZW的杂交一代是研究自身免疫缺陷的动物模型，用杂交一代小鼠作单克隆抗体的研究，可获得比近交系动物更好的效果。

（二）按照微生物学控制的标准，根据微生物净化的程度，可将实验动物分为：

1、普通动物（conventional animals）：亦称一级动物。要求：不携带主要的人兽共患病、动

物自身烈性传染病的病原体及体外寄生虫。所处环境为开放系统。

2、清洁动物（clean animals）：亦称二级动物，除普通动物应排除的烈性传染病病原和人兽

共患病的病原体，还不应携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体。饲养于屏障系统，清洁度为十万级。

3、无特殊病原体动物（specific pathogen free animals，SPF）：亦称三级动物，是指动物体

内无特定的微生物和寄生虫存在，但带有非特定的微生物和寄生虫的动物。此类动物应排除一、二级动物所排除的病原外，不携带主要潜在感染或条件致病和对科研实验干扰大的病原。是国际公认的标准组别的实验动物。饲养于屏障系统，清洁度为万级。

4、悉生动物（gnotobiotes animals）：是指机体内带着已知微生物的动物。此种动物原是无

菌动物，系人为将指定微生物丛投给其体内。饲养于隔离系统，清洁度为百级。

5、无菌动物（germ free animals）：是指在现有技术下，动物体内外都检不出任何活的微生

物和寄生虫的动物。这类动物系在无菌条件下剖宫产出，幼仔置于无菌隔离器中，由人工哺乳或由其他无菌动物代乳饲育而成。饲养于隔离系统，清洁度为百级。

三、什么是3R

“3R”即替代（Replacement）、减少（Reduction）和优化（Refinement）三个英文单词的字头。3R作为一个系统理论最早在1959年英国动物学家William Russell 和微生物学家Rex Burch提出，随后逐渐得到世界范围内广大科技工作者的认同，被广泛采用。特别是近20年来，随着生物技术的快速发展，人们对3R的理解不断深化，3R的概念也不断得到扩展，而且越来越深入人心。

（1）替代是指使用没有知觉的实验材料代替活体动物，或使用低等动物替代高等动物进行试验，并获得相同实验效果的科学方法。

实验动物的替代物包括范围很广，所有能代替整体实验动物进行试验的化学物质、生物材料、动植物细胞、组织、器官，计算机模拟程序等都属于替代物，也包括低等动物植物（如细菌、蠕虫、昆虫等）。小动物替代大动物（如转基因小鼠替代猴，进行脊髓灰质炎减毒活疫苗的生物活性检测等），同时也包括方法和技术的替代（如用分子生物学方法，代替动物实验来鉴定致癌物活遗传毒性的遗传毒理学体外实验方法等）。

替代根据是否使用动物或动物组织，可分为相对性替代和绝对性替代，相对替代是用无痛方法处死动物，使用其细胞、组织或器官，进行体外试验研究，或利用低等动物替代高等动物的实验方法，而绝对替代则是在实验中完全不使用动物；根据替代动物的不同，替代可分为直接替代（如志愿者或人类组织等）和间接替代（如当试剂替代家兔做热源试验等）；根据替代的程度，又分为部分替代（如利用替代方法代替整个实验研究计划中的一部分或某一步骤等）和全部替代（如用新的替代方法取代原有的动物实验方法等）。

（2）减少是指在科学研究中，在动物实验时，使用较少量的动物获取同样多的试验数据或使用一定数量的动物能获得更多的试验数据的科学方法，减少的目的不仅仅是降低成本，而是在用最小的动物达到所需要的目的，同时也是对动物的一种保护。

目前，减少动物使用量常用的几种方法：①充分利用已有的数据（包括以前已获得的实验结果及其他信息资源等）；②实验方案的合理设计和实验数据的统计分析；③替代方法的使用；

④动物的重复使用（这应根据实验要求和动物质量寿命来决定）；⑤从遗传的角度考虑动物的选择，如在生物制品效力学毒性测定中，测定结果不仅受所使用实验小鼠微生物状态以及饲养

条件等因素的影响，即反应性在很大程度上决定于基因型使用国际标准小鼠可以确保测定结果的敏感度和准确度，同时可达到减少检验中使用动物数量；⑥严格操作，提高试验的成功率；

⑦使用高质量的实验动物。

（3）优化是指在必须使用动物进行有关实验时，要尽量减少非人道程序对动物的影响范围和程度，可通过改进和完善实验程序，避免减少或减轻给动物造成的疼痛和不安，或为动物提供适宜的生活条件，已保证动物的健康和康乐，保证动物实验结果可靠性和提高实验动物福利的科学方法，其主要内容包括：①实验方案设计和实验指标选定的优化，如选用合适的实验动物种类及品系、年龄、性别、规格、质量标准，采用适当的分组方法，选择科学、可靠的检测技术指标等；②实验技术和实验条件和实验条件的优化，如麻醉技术的采用，实验操作技术的掌握和熟练，实验环境的适宜等。

总之，替代、减少、优化是彼此独立而又相互联系，是使人们要更好地科学利用和合理保护动物一种科学方法和学科。3R原则的提出和应用，是在不影响实验要求和实验结果的基础上，如果违背了科学研究的目的，过分的强调3R原则，反对使用动物进行实验，3R原则也就失去了它的价值和意义。

四、AEIR要素（名词）：在生命科学领域里进行实验研究有四个支撑条件，即AEIR要素。即

A：Animal（实验动物）；E：Equipment（仪器设备）；I：Information（情报信息）；R：Reagent （化学试剂）

五、空气洁净度：

空气洁净度是指单位体积空气中的粒子含量，粒子含量越多，空气洁净度越低，反之越高。屏障环境为万级，万级要求在1立方尺空间内粒径≥0.5μm的粒子数在一万粒以下。隔离环境为百级。百级的要求是，在1立方尺空间内粒径≥0.5μm的粒子数在一百粒以下。

空气中粒子的分类为：①无生命的尘埃粒子。毛皮屑，饲料屑，垫料屑，动物排泄物。②有生命的生物粒子：细菌、病毒、粉螨、毒菌芽孢。

六、近交系

1、决定小鼠毛色的主要基因位点（5个）

2、通常称近交系动物为品系，封闭群动物为品种。

3、定义

近交系（inbred strain）动物：是指全同胞兄妹或亲子连续交配20代以上所培育而成的动物的。近交系数高达99.6%。

4、命名

重组近交系、同源突变近交系、同源导入近交系的命名

重组近交系与F1代的区别：重组近交系是指两个无关的近交系杂交产生第一代后，杂交一代个体互交形成杂种二代，在杂种二代中随机选择配对，连续进行20代以上的兄妹交配而形成的近交系。F1代是由两个不同品系的近交系杂交培育而成。具有杂交优势，对外界适应能力强、抗病力强。产子率高。克服了近交衰退，但基因纯合性低。

5、特征：遗传基因位点纯合性、同基因性、长期遗传稳定性，表现型一致性、独特性、可分辨性，分布广泛性、资料可查性。

七、基因打靶动物的制作：

1、转基因动物（transgenic animal）：转基因动物是通过基因工程技术将目的基因导入受精卵或早期胚胎干细胞或早期胚胎，并整合到受体细胞的基因组中，经过发育形成包含目的基因

的个体，并能遗传给下一代的动物。

2、建立基因打靶动物所需要的两项基本材料为：胚胎干细胞，基因打靶载体。

3、嵌合体动物：将动物品系内、种内、种间或属间的两个或多个胚胎以聚合或注入等方法嵌合在一起培养，使之发育成一个胚胎，称为嵌合胚胎。再将此胚胎移植给假孕母体，发育在个体。把具有两种以上动物胚胎细胞的动物称为嵌合体动物。

八、几种常用实验动物的分类学地位、妊娠期

九、啮齿类动物特征：门齿终身生长，为保持门齿长度，要经常啃食硬物。

十、外观判断大小鼠健康的标准

十一、小鼠适于进行生物医学研究的特点

1、易获得：体型小，操作方便，窝产仔数多，价廉，易维持

2、世代间隔短：性成熟早，妊娠期短

3、背景资料丰富：解剖和生理特点、遗传组成已充分研究和描述

4、品种和品系数量多，遗传多样：近交系、杂交F1代、突变系

5、不同品系小鼠之间的差异研究丰富：如疾病的易感性、病原体感染的疾病特性、感染个体的

存活时间；放射反应的特性和严重程度；生殖期长度、窝产仔数、母性；不同激素的敏感性和产量，对内分泌器官移植和摘除的反应；血液组成包括正常血细胞值，不同组织中酶的含量等，并已应用于多领域。

十二、大鼠的主要应用

十三、豚鼠与人类相似的特点

十四、豚鼠常用给药、采血方法

1、给药：肌肉注射、腹腔注射、皮下注射、耳缘静脉注射

2、采血：颈静脉窦、眼眶静脉丛、耳缘静脉、心脏穿刺

十五、豚鼠的麻醉、安乐死方法

1、麻醉

豚鼠对不同药物的反应变化多样，麻醉深度监测困难，术后并发症常见，因此其麻醉进程控制也相应困难。

为获得稳定的外科麻醉，可联合使用氯胺酮(25-40 mg/kg)和甲苯噻嗪(5-12 mg/kg)，肌注或腹腔内注射。

虽然戊巴比妥钠麻醉豚鼠时需要的剂量较高，且同时伴随高死亡率，但有时也会使用腹腔注射戊巴比妥钠(25-35 mg/kg, IP)。

酚太尼-氟哌利多配伍不能用于豚鼠，会引起注射部位肌肉坏死。

豚鼠吸入麻醉可选择甲氧氟烷：使用吸气箱诱导麻醉，维持麻醉可用鼻吸。乙醚不建议使用。

2、安乐死

可使用麻醉箱CO2过量麻醉致死，或过量戊巴比妥钠(150 mg/kg)静注或腹腔内注射。

对已麻醉的动物可使用心内注射术。

十六、动物间与动物与人类剂量换算方法

十七、以常用实验动物家兔为例，简要说明它们在生物医学研究中的应用。

1、发热、解热和检查致热源等实验研究：家兔体温变化十分灵敏，最易产生发热反应，发热反应典型、恒定，因此常选用家兔进行这方面的研究。

2、免疫学研究：家兔的最大用处是产生抗体，制备高效价和特异性强的免疫血清。免疫学

研究中常用的各种免疫血清，大多数是采用家兔来制备的，广泛地用于人、畜各类抗血清和诊断血清的研制。

3、心血管和肺心病的研究：

（1）家兔颈部神经血管和胸腔的特殊构造，很适合作急性心血管实验。

（2）适合复制心血管和肺心病的各种动物模型。

（3）广泛用于胆固醇代谢和动脉粥样硬化症的研究。

4、生殖生理、避孕药和胚胎学研究：雄兔的交配动作或静脉注射绒毛膜促性腺激素（80～100单位/只）均可诱发排卵。利用家兔可诱发排卵的特点进行各种研究。如注射某些药物或孕酮可抑制卵，家兔排卵多少可以卵巢表面带有鲜红色小点的小突起个数表示。由于雌兔只能在交配后排卵，所以排卵的时间可以准确判定，同期胚胎材料很容易取得。因此常用于生殖生理、胚胎学研究和避孕药的筛选等。

5、微生物学研究：家兔对许多病毒、致病菌和寄生虫都非常敏感，可建立天花、脑炎、狂犬病、细菌性心内膜炎、淋球菌感染、慢性葡萄球菌骨髓炎和肺吸虫、血吸虫、弓形虫等疾病的动物模型，适用于研究人类相应的疾病。

6、遗传性疾病和生理代谢失常的研究：如进行软骨发育不全、低淀粉酶血症、维生素A 缺乏、脑小症、动脉硬等研究。同时也广泛应用于研究药物的致畸作用或其他干扰正常生殖过程的现象。

7、眼科的研究：家兔的眼球甚大、几乎呈圆形，眼球体积约5～6cm2，重约3～4g，便于进行手术操作和观察。因此家兔是眼科研究中最常用的动物。同时在同一只家兔的左右眼进行疗效观察，可以避免动物年龄、性别、产地、品种等的个体差异。

8、皮肤反应实验：家兔和豚鼠皮肤对刺激反应敏感，其反应近似于人。常选用家兔皮肤进行毒物对皮肤局部作用的研究；兔耳可进行实验性芥子气皮肤损伤和冻伤烫伤的研究；化妆品对皮肤影响的研究，耳朵内侧特别适宜皮肤的研究。

十八、犬的生物学特点

十九、小型猪与人类有相似生理特点的系统

二十、人类疾病动物模型：

1、定义

2、分类

3、设计实验动物模型的原则

二十一、免疫缺陷动物

二十二、常用动物疾病模型举例

二十三、动物实验过程中需要控制的主要因素

1、物理因素：设施、垫料、笼内动物密度、温度、湿度、光照、粉尘、风速、噪音、饲料

组分纯度（天然成分、半纯化和纯化饲料）、饲料消毒方法、饲料污染物、营养成分含量、水。

具体而言：温度，10-29℃；湿度40-70%；气流0.13-0.18 m/s；换气次数10-20次/h；

噪声60分贝以下；照明12h明，12h暗。

2、化学因素：氨、硫化氢、药物、清洗剂、消毒剂

3、微生物因素：

4、遗传因素：种和品种、个体差异

5、动物实验技术规范

二十四、实验动物设施

定义：LAF：Laboratory Animal Facility 即实验动物设施。是进行实验动物饲养、保种、维持生产、实验研究或制造等设施的总称。

实验动物设施的分类：

隔离系统：饲养无菌动物和已知菌动物。洁净度达到百级。

屏障系统：饲养SPF动物的设施。人、动物、进出用品、空气要进行严格的微生物控制。

开放系统：饲养普通动物。

二十五、实验动物的选择

各系统研究所使用的典型动物

1、高血压的研究最常用的是犬和大鼠；

2、犬有发达的消化系统，且与人类消化过程相似，适用于做消化系统的慢性实验，如食道瘘、

胃瘘等；

3、大鼠和马没有胆囊，适合做胆总管插管收集胆汁；大鼠胆管与十二指肠相连，适用于胆管

插管；大鼠的肝脏，再生能力强，适合做肝脏移植实验；大鼠可用于实验性肺纤维化、肺水肿的研究；大鼠有抗体IgE，关节炎的研究；

4、老龄NIH小鼠用于研究自发慢性十二指肠溃疡；白血病模型、单克隆抗体制备用小鼠；裸

鼠是T淋巴细胞功能缺陷动物；

5、旱獭是研究人类乙型肝炎、丁型肝炎、原发性肝癌的理想动物；

6、呕吐实验的研究，选用猫、犬等；

7、慢性支气管炎的研究，选用猴，因其气管腺数量很多，且至三级支气管中仍有存在；

8、豚鼠对结核杆菌、白喉杆菌敏感；豚鼠可复制典型的急性肺水肿模型；豚鼠体内缺乏Vc合

成酶，是目前唯一研究坏血病的动物；过敏试验首选豚鼠；

9、雪貂是研究流感的模型动物；

10、开胸实验选用家兔，因其胸腔结构的特殊性；观察减压神经对心脏的作用，选用兔；

胃溃疡，肝炎，急性化脓性胆囊炎，胰腺炎，实验性腹水，中毒性肝炎——肝坏死，阻塞性黄疸的研究使用家兔；发热研究首选动物是家兔。

11、沙鼠是研究脑梗死所呈现的中风，术后脑贫血及脑血流量的良好实验材料；

12、青蛙和蟾蜍，适用于观察药物对外周神经、横纹肌、神经肌肉接头作用；

13、脱发的研究用树鼩；

14、地鼠的颊囊、眼前房、脑内为免疫逃避部位；

15、小型猪的皮肤组织结构与人类很相似，具有皮下脂肪层，其汗腺为单管状腺，因此是

进行实验性烧伤、冻伤研究的理想模型；用于心瓣膜置换术。

16、一般说来，实验若对动物性别无特殊要求，则宜选用雌雄各半。

二十六、动物实验室废弃物的处理

二十七、生物安全实验室：通过防护屏障和管理措施，达到生物安全的生物实验室或动物实验室。

1.一级屏障：操作者和被操作对象之间的隔离，称做一级屏障。

二级屏障：操作区和室外之间的隔离，称做二级屏障。

2.生物安全实验室的分级：按危害程度和处理对象

一级：低个体危害、低群体危害，对人体、动植物或环境危害较低，不具有对健康人、动植物

的致病因子。

二级：中等个体危害、有限群体危害，对人体、动植物或环境具有中等危害或具有潜在危险的致病因子，对健康人、动物和环境不会造成严重危害，有有效的预防和治疗措施。

三级：高个体危害、低群体危害，对人体、动植物或环境具有高度危害性，通过直接接触或气溶胶使人传染上严重的甚至是致命疾病，或对动植物和环境具有高度危害的致病因子，通常有预防和治疗措施。

四级：高个体危害、高群体危害，对人体、动植物或环境具有高度危害性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明，或未知的、高度危险的致病因子，没有预防和治疗措施。

二十八、动物实验

1、灌胃给药：保持头部和颈部成一直线，动作要轻柔，从口角进入。小鼠一般给药量约

为0.1～0.2ml/10g体重，大鼠1-2ml/100g.

2、皮下注射：注射针头进入皮下（真皮下），若针头能自由摆动无牵阻，注入注射液后形

成小泡，则皮下无误。由于皮下组织较松，注射液很快扩散，一定时间小泡可消失。

皮下注射给药量：小鼠0.1～0.3ml/10g体重/天，大鼠0.5ml/100g体重/天。

3、腹腔注射：30度进针，先到皮下，然后45度进腹腔。小鼠剂量为0.1-0.2ml/10g，大鼠

为0.5-1ml/100g.

4、小鼠和大鼠静脉注射常常选用尾静脉，针刺方向为：远端向近端。家兔的静脉注射选

耳缘静脉。小鼠注射量为0.05～0.1ml/10g体重/次，家兔为2ml/kg体重/次。

5、性别鉴定：大小鼠

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ozyq.html