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常用实验动物介绍

1.病理生理学教学常用的实验动物用途

病理生理学实验以动物实验为主,但采取何种动物是决定实验成功与否的一个重要问题。一般应针对实验目的,根据实验动物的生物学特性以及复制动物疾病模型的经验选择实验动物。所以,了解动物的生物学特性具有极重要的意义。目前用于生物医学科学研究的实验动物种类很多,并且随着生命科学的发展、生物技术水平的提高和野生动物资源被大量开发和实验动物化,不断培育出新的实验动物品种。目前常用于教学、研究的实验动物主要包括:两栖纲的青蛙、蟾蜍;爬行纲的蛇;鸟纲的鸡、鸭、鸽;哺乳纲啮齿目的小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、长爪沙鼠、棉鼠等;兔形目的家兔;食肉目的描、狗、雪貂;有蹄目的羊、猪和灵长目的恒河猴、猩猩、狒狒、绒猴、食蟹猴等30余种,其中最常用和用量最大的是哺乳纲啮齿目动物,如小鼠、大鼠、豚鼠等,其次是兔形目和食肉目的兔、狗、猫等。虽然非人灵长类动物在生物进化及解剖结构等方面都与人十分接近,是医学研究颌域中理想的实验动物,但是由于其数量有限,繁殖较慢,价格昂贵,饲养管理费用高,所以在使用中受到一定限制。

下面就病生教学实验常用的实验动物,对其生物学特性逐一进行简介。

(1)家兔(Oryctolagus cunieulus Rabbits)

兔属兔形目(Lagomorpha),兔科(Leparidae)。生物医学研究中常用的家兔均为欧洲兔的后代,使用最多的有新西兰兔,大耳白兔,青紫兰兔,荷兰兔,弗莱密西兔。

家兔为草食性动物,性情温顾,胆小易惊,善居安静、清洁、干燥、凉爽、空气新鲜的环境,耐冷不耐热,耐干不耐湿。兔耳大,表面分布有清晰的血管。嘴小,喉部狭窄,气管插管困难,在进行吸入麻*醉时易导致喉痉挛。心脏传导组织中几乎没有结缔组织,主动脉窦无化学感受器,仅有压力感受器。因而减压神经即主动脉神经与迷走神经、交感神经干完全分开。单胃,盲肠发达,约占腹腔1/3,在回肠末端有一个淋巴组织样结构,开口于盲肠,是一个中空、壁厚的圆形球囊,灰白色,有发达的肌肉组织,囊壁内富含淋巴滤泡,该结构除具有消化吸收功能外,还有类似鸟类腔上囊的功能。单乳头肾,易于插导管。

体温的正常范围为38.5~39.5℃;静态时以腹式呼吸为主,每分钟20~120次。腮腺及颌下腺的分泌速度比狗、猫、猪、绵羊低,胃常处于排空状态,不会呕吐。每天胆汁分泌量按体重计算是狗的十倍多,小肠的吸收功能与人、豚鼠一样,不能透过大分子物质,钙镁的代谢主要是通过肾。

有特殊的血清型和唾液型,血清型分为α′、β′、α′β′和O型四种。α′、α′β′型易产生人A型抗体,β′、O型易产生人B型抗体。唾液型分两种:排出型与非排出型。排出型易获得人血细胞A型物质,非排出型不易获得,这种A型物质与A型抗体产生能力有关,因此,要获得A型抗体,应选用非排出型的α′、α′β′血清型兔。

(2)小鼠

生命科学研究中常用的小鼠(Mouse. MUs.musculus)是野生鼷鼠的变种,在生物分类学上属于哺乳纲(Mammalia)啮齿目(order Rodentia)鼠科(family Murinae)鼠属(Genus Mus)。

小鼠是啮齿目中体型较小的动物。新生小鼠1.5g左右,周身无毛,皮肤赤红,21天断乳时体重为12~15g,1.5~2月龄体重达20g以上,可供实验使用。小鼠发育成熟时体长小于15.5cm,雌小鼠成年体重18~35g,雄鼠成年体重20~40g。小鼠成熟早,繁殖力强,寿命1~3年。

(3)大鼠

实验大鼠(Rat,Rattus norvegicus)属脊椎动物门,哺乳纲,啮齿目,鼠科,大鼠属(Genus Rattus)。大鼠体型较小,遗传学和寿龄较为一致,对实验条件反应也较为近似,常被誉为精密的生物工具。新生大鼠重约5~6g,成年体重,雄鼠300~400g,雌鼠250~300g。大鼠性情温顺,行动迟缓,易捕捉不似小鼠好斗。但受惊吓或捕捉方法粗暴时,也很凶暴,常咬人。大鼠成熟快,繁殖力强,寿命依品系不同而异,平均为2.5—3年,40~60天性成熟。

大鼠(包括小鼠)心电图中没有S-T段,甚至有的导联也测不到T波。

(4)豚鼠

豚鼠(Guinea Pig),属哺乳纲(Mammalia),啮齿目(Rodentia),豚鼠科(Cavidal),豚鼠属(Cavia)。豚鼠又被称作荷兰猪、天竺鼠、土拨鼠等。属草食动物,豚鼠性情温顺,胆小,耳蜗管发达,听觉灵敏,对外界刺激极为敏感。豚鼠的生理生化值,常随年龄、品系、性别、环境和测定方法的不同而有很大差异:红细胞指数(红细胞、Hb和MCV)较其它啮齿类低,外周血细胞和骨髓细胞的形态与人相似;白细胞中有一种特化了的单核细胞,称为Kurloff细胞,该细胞含有一个由粘多糖组成的胞浆内包涵体。正常情况下,Kurloff细胞分布在血管和胸腺中,在妊娠期间或有外来刺激时,胸腺及胎盘中的Kurloff细胞增多;动物的体温调节能力较差,对环境温度的变化较为敏感,饲养豚鼠的最适温度为18~20℃;体内缺乏维生素C合成酶,自身不能合成维生素C,需从外界完全补给。豚鼠对抗菌素敏感,尤其是青霉素以及杆菌肽、红霉素、金霉素等,轻者发生肠炎,重者造成死亡。

2.实验动物的品系

动物的品系主要是指动物的遗传背景的特征。许多实验对动物的品系有较高的要求,希望实验结果不受到遗传差异的干扰,如肿瘤移植实验,希望被移植的肿掩不受宿主的排斥,故常选用纯种动物,即近交系动物。

(1)近交系(纯系动物)

近交系是指经20代以上同胞兄弟姐妹之间或亲代与子代之间的交配培育出来的动物品系,交配传代越多,则其异质基因(杂合度)越少,遗传基因纯化度越高。现在世界上至少已有纯系小鼠500多种、大鼠200多种、豚鼠12种、家兔6种,应用最广泛的是纯系小鼠。

使用纯系动物的优点很多,主要是:①可增加实验结果的精确度。纯系动物的遗传特性是均一的,对致病因子和药物反应基本一致;而杂种动物个体差异较大,所得实验结果的精确度远比纯系动物差;因此,利用纯系动物可减少需要重复试验的次数,节省人力物力。②实验结果易为其他实验者重复,实验的重现性较大。③每种纯系动物都有其系的特性,可根据实验目的不同,而选用不同特性的纯系动物。例如,纯系小鼠为致癌系的有A系、C3HA系;抗癌系的小鼠有C57系、C58系:致白血病的小鼠有AKR系、OBA/2系等;可以挑选致癌系的小鼠进行致癌,然后进行各种肿瘤理论和防治研究。

纯系动物的命名法:

①纯系动物:用大写英文字母表示,如A、C3HA、DBA、C57等。

②亚系纯种动物:亚系纯种动物是由一种纯种动物分支出来的纯系动物。一般表示法是在纯系动物符号后面划一道斜线,在斜线下标记亚系符导。即:用人写英文字母(表示纯系动物)/亚系(多用保护人或研究单位名称的缩写)。例如,A/JSX( A系,Jackson实验室繁殖的亚系纯种动物)。

③兄妹交配的子代数表示方法:以F(Filial的缩写)符号表示子代,在F符号后面用阿拉伯字表示子代数,WKA/MK(F150)。

(2)封闭群

是指在同一杂交群体中,在不引入外来个体的条件下进行随机交配繁殖,封闭性繁殖达4代以上的群体称为-个封闭群。此类动物的特点是相对于近交系动物其杂合性高,但在群体内又具有相对较高的遗传基因稳定性,其特有的遗传特征不易丢失,繁殖力强,某些发生基因突变的动物机体可发生某些异常或疾病,这些动物便可作为医学研究的摸型。

(3)杂交一代

是指由两个不同的近交系动物杂交产生的第一代动物,常用F1来表示。其特点是既具有近交系动物的遗传特点,又获得了杂交优势,生命力强,繁殖率高,生长快,体质强健,抗病力强等。它与近交系动物有着相同的实验效果。

(4)突变品系

由于某些动物的基因位点的突变,或修饰,或某个基因的导人,或通过多次回交“留种”,而发生的一个同类突变品系。此类个体中具有同样的遗传缺陷或病症,如侏儒症、无毛、肥胖症、肿瘤鼠、白血病鼠、糖尿病鼠、高血压鼠和裸鼠(无胸腺和元毛鼠)等等。这些品系的动物在医学研究中有着极大的应用价值。

3.实验动物的正常生理、生化指标(见表)

常用实验动物的正常生理、生化指标正常值

  大白鼠 小白鼠 豚鼠
寿命(年) 4~9 2~3 2~3 _
性成熟期(日) 120~240 60~75 35~60 _
成年体重(kg) 1.5~3 0.18~0.25 0.02~0.045 0.5~0.9
直肠体温(℃) 37.7~38.8 37.5~39.5 36.5~38 37.3~39.5
心率(times/min) 120~150 200~360 520~780 140~300
呼吸(times/min) 38~80 66~150 84~230 80~130
血压(kPa) 10.7~17.3 9.3~24.5 12.4~18.4 9.3~10.7
Hb(10g/L) 12.4 13 15 13
RBC(1012/L) 4.0~6.4 5.3~11 7.7~12.5 5
WBC(109/L) 3.8~12 5.0~25 4.0~12 8~12
血小板(109/L) 120~250 100~1380 157~1520 430~1000
血液pH 7.31~7.42 7.30-~7.44 7.31~7.43 7.35~7.45
PaO2(mmHg) 80~100 80~100 80~100 80~100
PaCO2(mmHg) 35-45 35-45 35-45 35-45
总血量(占体重%) 5.46 5.76~6.94 7.78 6~7
血糖(mmol/L) 6.2~8.7 5.1~6.9 5.1~7.0 5.3~8.4
总蛋白(10g/L) 6.0~8.3 7.0~8.0 6.8~7.9 5.0~5.6
白蛋白(10g/L) 4.1~5.0 2.6~3.5 _ 2.8~3.9
血清钾(mmol/L) 2.7~5.1 3.8~5.4 _ 6.5~8.5
血清钠(mmol/L) 155~165 126~155 _ 158
血清氯(mmol/L) 92~112 94~112 95~112 94~110
尿量(L/24h) 0.18~0.44 _ _ 0.05
尿比重 1.010~1.015 _ _ 1.036~1.033



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