医学实验动物学.ppt

1、医学实验动物学, 二十一世纪是生命科学的世纪，随着科学技术的发展，经济的繁荣，人们越来越渴望揭示遗传奥秘，攻克各种顽症，延长人类寿命。因此世界各国特别是发达国家投入了巨额经费用于生命科学研究和卫生保健事业 在生命医学科学研究中，科学研究需要具备的最基本是： 动物（Animal）、设备（Equipment）、信息（Information）和试剂（Reagent）（AEIR），是科学研究的四大要素 科学技术的发展，获得高、精、尖的仪器设备、化学试剂和必要的情报信息已不是困难的事情了。但是在实际工作中，往往把设备、信息和试剂这三要素看得比较重，也比较重视，舍得花钱，而对实验动物这一要素一般不太重视，

2、所造成的沉痛教训是不少的 生命科学研究离不开实验动物。在美国, 60%以上生命科学研究课题需要实验动物；NIH（美国国立卫生研究院）每年科研经费的50%用于动物实验有关的项目。在我国也是如此,实验动物是生命科学研究中必备的基本条件之一，几乎所有的生命科学领域的科研、教学、生产等都离不开实验动物，被称为“活的精密仪器”或“活的试剂”。尤其在医学领域实验动物作为“人类的替身”，有着不可替代的作用，生物医学科研课题60%以上也需要涉及实验动物的使用国内外涉及使用实验动物的生物医药课题，对实验动物的级别及动物实验条件都有严格的限定和要求，课题申请、鉴定、报奖、论文发表时均需要提供相关的资质证明实验动物

3、科学不光是饲养动物，也不是常规意义上的“实验动物学（Experimental Zoology）”，而是在现代科学中的一门综合性独立的新兴学科（Laboratory Animal Science），实验动物科学已由原来是生命科学研究的重要支撑条件，提高到是生命科学的重要前沿学科,基本概念概述,实验动物 （laboratory animal） 实验动物管理条例（1988年）实验动物是指人工饲养、繁育，对其携带的微生物及寄生虫实行控制、遗传背景明确或者来源清楚，而应用于科学研究、教学、生产和检定以及其他科学实验的动物实验动物管理条例 （新修订，未公布） 实验动物是指经人工培育、遗传背景明确或来源清楚

4、，对其质量实行控制、用于科学实验及产品生产的动物,实验用动物（Animal for research)凡是用于科学实验的动物统称为实验用动物包括： 1. 实验动物 2. 经济动物 3.观赏动物 4. 野生动物,各种实验用动物的区别,繁殖 遗 传 病 原 类 别 控制 背 景 控 制 用 途实验动物 人工 清 楚 严 格 科学研究经济动物 人工 较清楚 一 般 发展经济 观赏动物 人工 较清楚 一 般 精神需求野生动物 自然 不清楚 无控制 物种保护,动物实验（animal experiment） 为科研、教学、药品检定等目的，对动物进行物理、化学和生物因素处理，观察其反应，获得实验数据，解决科

5、研中的问题 应用实验动物进行实（试）验研究,实验动物科学（Laboratory animal science）： 实验动物学是研究有关实验动物和动物实验的一门新兴学科。前者是以实验动物本身为对象，专门研究它的育种、保种、生物学特性、繁殖、饲养管理以及疾病的诊治和预防等,以期达到培育标准的实验动物；后者是以实验动物为材料，采用各种方法在动物身上进行实验,研究动物实验过程中实验动物的反应、表现及其发生发展规律等，着重解决实验动物如何应用于各个科学领域，为生命科学和经济建设服务实验动物学就是专门研究实验动物的生物学特性、饲养繁殖、 遗传育种、质量控制及其开发和应用的科学,实验动物学的基本内容,1、实

6、验动物遗传育种学2、实验动物微生物与寄生虫学3、实验动物环境生态学4、实验动物营养学5、实验动物医学6、比较医学7、动物实验8、实验动物饲养管理学,实验动物遗传育种学（laboratory animal genetic breeding science）：主要研究实验动物的遗传改良和遗传控制,培育新的动物品系和各种动物模型，以及野生动物和家畜的实验动物化实验动物环境生态学 (environmental ecology )：研究实验动物与外界环境相互关系的科学。 实验动物被限制在人为的控制之下，因此，必须研究诸如理化因素（温度、湿度、通风、光照、噪声、有害气体等）、营养因素（饲料、饮水等）、居住

7、环境（房舍、笼具、垫料、 饮食器具等）、生物因素（饲养密度、微生物、寄生虫等）对实验动物的影响实验动物管理学 (laboratory animal husbandry)：宏观管理：由政府部门制定的有关法律、法规、条例或相关的国家标准、规程等；饲养管理：研究实验动物饲养、繁殖的科学管理以及生产供应的相关技术,实验动物的微生物与寄生虫学(laboratory animal microbiology and parasitology),研究实验动物的微生物、寄生虫等病原对实验动物的影响，疾病防治等实验动物病原学的质量监控研究与实施人兽共患性疾病的研究与防治,实验动物营养学（labortory ani

8、mal nutriology） 研究实验动物的营养需要及其对动物生长、发育、繁殖、抗病力及实验结果的影响实验动物医学(labortory animal medicine) 研究实验动物疾病的诊断、治疗、预防，以控制和消灭实验动物的各种疾病比较医学（comparative medicine)比较研究所有动物（包括人类）的基本生命现象和异同，并可采用动物与人类疾病不同点的研究，通过建立实验动物疾病模型来研究人类的相应疾病动物实验技术（animal experiment techniques) 进行动物实验时各种实验技术、实验方法和技术标准，也包括实验动物的培育技术和各种检测技术等,实验动物的分类,

9、遗传控制分类： 近交系（Inbreeding colony）20代以上同胞或亲子交配、近交系数达98.6% 封闭群（Close Breeding colony) 两个或多个近交系杂交而成 杂交群 (Cross Breeding colony) 两种不同品系杂交，利用杂交一代 F1杂交优势 突变系（Mutant strain）具有特殊突变基因的品系动物，正常染色体基因发生突变，并具有各种遗传缺陷的动物,按微生物控制的程度,目前我国将实验动物分为四个等级 1 普通级动物（Conventional Animals) 2 清洁级动物（Clean Animals) 3 无特定病原体动物(Special

10、Pathogen Free Animals, SPF) 4 无菌动物(Germ Free Animals)、悉生动物(Gnotobiotic Animals),普通动物1 普通开放性饲养环境2 普通实验动物饲料3 不携带人兽共患病病原4 不携带动物烈性传染病病原绝对排除：鼠痘病毒、流行性出血热病毒清洁动物1 饲养于亚屏障系统2 需要辐照饲料3 必须排除：多杀巴氏杆菌、嗜肺巴氏杆菌、波氏杆菌、肺支原体、泰泽氏菌、鼠棒状杆菌等4 必要时检查：小肠结肠炎耶氏菌、大肠杆菌、皮肤病原真菌、李氏杆菌等,所谓普通动物也并不是对微生物没有一定控制的一般动物，而是要求不带能够感染人的微生物和体外寄生虫。这种动物

11、只能供教学和一般实验用 根据新修订的国家实验动物微生物、寄生虫质量标准，我国将实验大、小鼠分为三类即清洁级、无特定病原体级、无菌级（包括悉生动物）。其它品种实验动物仍然分为普通级、清洁级、无特定病原体级、无菌级（包括悉生动物）四级从2002年5月1日起取消了普通级大、小鼠标准,无特定病原动物（SPF）1 饲养于屏障系统（隔离器）内2 饲料和饮水必须消毒灭菌3 除必须排除清洁级动物所要求的外源生命体外，还必须排除特定病原 体内不存在特定病原微生物和寄生虫的动物，简称SPF动物。是指无传染病的健康动物，来自无菌动物或悉生动物，转移到屏障系统中饲养。在屏障系统环境设施中饲育繁殖和进行实验，要进行严格

12、消毒、检疫、隔离并定期剖腹净化,无菌动物（GF）1 不携带任何生命体2 隔离器饲养（无菌环境）3 饲料、饮水需保证无菌体内、外无任何可检测出的活的微生物和寄生虫的动物。来源于无菌手术剖腹取胎，饲养在无菌隔离器内，人工喂乳或保姆代养培育而成悉生动物（GN）1 来自无菌动物2 人工接种单菌、双菌、三菌或多菌（已知菌）3 其他条件同无菌动物来源于无菌动物，体内携带有已知微生物的动物。饲养在隔离器中,常用实验动物,小 鼠 mouse,大 鼠 rat,SD,Wistar,豚鼠 Guinea-pig,英国种 安哥拉种 秘鲁种 阿比西尼亚种,仓鼠（地鼠）,金黄地鼠 Golden hamster中国地鼠 Ch

13、inese hamster,家 兔 Rabbit,日本大耳白新西兰兔青紫蓝兔中国白兔,犬 DOG,比格犬 Beagle,非人灵长类 MONKEY,猕猴属：恒河猴、熊猴、断尾猴、 台湾岩猴、平顶猴其他品种：狨猴、獭猴、夜猴、松鼠猴、金丝猴巨大类人猿：长臂猿、猩猩、狒狒,猪（小型猪） Swine,普通猪小型猪,裸鼠（免疫缺陷鼠）nude,T淋巴细胞功能缺陷动物：裸小鼠（nude mice）、裸大鼠(nude rat)B淋巴细胞功能缺陷动物：性连锁免疫缺陷小鼠（CBA/N）联合免疫缺陷动物：严重联合免疫缺陷小鼠(SCID mice),实验动物科学的重要性,实验动物科学的地位和意义, 实验动物科学发展

14、的最终目的，是通过对动物本身生命现象的研究，进而推用到人类，探索人类的生命奥秘，控制人类的疾病和衰老，延长人类的寿命。 实验动物科学的重要性在于：现代科学技术的重要组成部分，是生命科学的基础和条件，是衡量一个国家或一个科研单位科学研究水平的重要标志 生命科学研究领域内，实验研究所需要的四个基本条件中，实验动物是最重要的条件,实验动物的应用促进了医学生物学的快速发展,免疫缺陷动物的研究进展迅速，其培育及应用已从小型啮齿类动物扩展到马、牛等大型哺乳类动物，从单一T细胞缺陷的无胸腺裸小鼠扩展到T、B细胞联合免疫缺陷SCID小鼠以及T、B、NK细胞三联免疫缺陷小鼠，广泛用于肿瘤学、免疫学、遗传学、微生

15、物学及临床医学领域用人类遗传疾病基因转移形成的转基因动物可出现与人类相似的遗传疾病。转基因动物为主动创造动物新品系及模型动物提供了最新手段无菌动物的培育及应用为微生态学、微生物与宿主的相互关系研究带来了崭新局面小型猪的培育及应用为动脉粥样硬化等心血管系统疾病的研究带来了极为相似的动物模型,实验动物和动物实验的应用,医学生物学方面,人类各种疾病的发生发展十分复杂，要深入探讨其疾病的发病及防治机理是不能也不应该在病人身上进行的，但可以通过对动物各种疾病和生命现象的研究，进而推用到人类医学生物学的科研课题有60%以上需要用实验动物，许多课题的研究离开实验动物就寸步难行,制药工业方面,新的药品必须以大

16、量的动物实验进行严格的安全性、有效性评价，包括动物急性、亚急性及慢性毒性试验、三致试验（致畸、致癌、致突变），包括以啮齿类动物、犬或猴等不同进化程度动物进行试验，证明对人体安全可靠后，方能呈有关部门审批，申请生产批号药品在正常生产过程中也要以动物实验进行致热原检查等安全性检验，以保证产品的安全性,生物制品方面,实验动物是生物制品生产的原料，也是其安全性有效性评价的必不可少的工具，如以地鼠肾制备乙脑及狂犬疫苗，以猴肾制备小儿麻痹症疫苗，以SPF鸡胚制备麻疹疫苗以及以兔生产各种免疫血清等,中医药研究方面,中医药是中华民族的传统瑰宝，要使祖国医学发扬光大，走向世界，要深刻揭示中医药治病机理，进一步提

17、高疗效，研发中药产品，就必须利用现代科学理论与方法，包括借助实验动物学的手段来进行研究，用客观、规范、国际认可的检测标准和评价指标加以论证各症候的动物模型中草药研究,轻工业与食品工业方面,各种化妆品、食用保健品、饮料等的安全性有效性评价均应以动物实验进行人们的吃穿用，包括食品、食品添加剂、皮毛及化学纤维、生物日常用品，特别是化学制品有害成份的影响，都要用实验动物去试验。以证明其对人体无急慢性毒性，且无致癌、致畸、致突变作用，才能供应市场,农业方面,新的农业优良品种的确立除需做物理的、化学的分析外，利用实验动物进行生物学的鉴定；转基因农产品的安全性鉴定是今后动物实验的重点；化学肥料、农药的残毒检

18、测，安全性评价也要通过动物实验来确定畜牧业的生理试验、胚胎学研究、营养饲料的分析、疫苗的制备和鉴定等都要使用实验动物畜禽传染病的研究工作中，常急需要有合格的实验动物进行实验,国防和军事科学方面,各种武器杀伤效果，化学、辐射、细菌、激光武器的效果和防护研究宇宙、航天科学实验实验动物都作为人类的替身而取得有价值的科学数据,实验动物科学的发展及趋势,随着人类的进步和社会的发展，实验动物越来越被世界各国重视，而且对各国的国民经济建设和高新技术和发展发挥了重要作用，其发展和应用程度是衡量一个国家和地区科学技术水平高低的重要标志之一，被公认为“活的试剂”、“活的精密仪器”，涉足于各种研究和生产的需要。广泛

19、应用于医学、教学、营养学、农学、畜牧兽医、劳动保护、计划生育与优生、食品卫生以及生命科学、国防科学等领域。特别是医学和有关生物学的理论研究、生物药品制造、化学药品的筛选与鉴定等，有力地推动着国民经济建设和高新技术产业的发展,人类使用动物进行科学实验的历史，可以追述到公元前。公元前384-322年亚里士多德曾经进行动物解剖，观察各种动物的脏器等，创立了以描述为特征的生物学我国古代也有应用动物进行毒物实验的记载。不同学科大量的动物实验，形成了实验动物的概念，促进了实验动物学科的诞生 20世纪50年代后，伴随着生命科学技术的进步，特别是实验科学的兴起，极大地促进了实验动物科学的发展 1956年联合国

20、教科文组织与医疗科学国际组织和国际生命科学会联合成立了国际实验动物委员会（ICLAS)随着人类的进步和社会的发展，实验动物越来越被世界各国重视，而且对各国的国民经济建设和高新技术和发展发挥了重要作用，其发展和应用程度是衡量一个国家和地区科学技术水平高低的重要标志之一,国外实验动物学发展的趋势,发达国家实验动物科学已发展成为一门独立科学，在许多领域内得到广泛应用；比较医学得到大力发展实验动物的供应趋向于社会化、商品化；实验动物的管理标准化、规范化、法制化实验动物品种品系齐全；高等级动物（清洁级、SPF级）被大量使用模型动物大量发展和使用，逐渐取代常规实验动物；转基因动物大量使用；克隆动物、克隆动

21、物组织器官研究 饲育应用等级为SPF级和无菌级；动物实验条件达到屏障系和隔离系统实验动物和动物实验的专业技术人员素质较高 （本科专业，上岗证）实验动物的福利、保护和“3R”运动呈现全球化趋势,国内实验动物科学的发展,我国实验动物和动物实验工作起步较晚 ，1950年代、60年代 、70年代只有少数高等院校和制药行业饲养少量的动物，极不规范，数量单一，各方面重视不够1982年，国家科委在云南西双版纳召开了第一届全国实验动物工作会议1985年，国家科委制定了实验动物发展规划，投资在全国建立四个实验动物中心（北京实验动物中心、天津实验动物中心、上海实验动物中心、云南灵长类实验动物中心）。部分部委和省市

22、也逐步建立了部属和省级实验动物中心1987年中国实验动物学会成立，同年加入国际实验动物科学委员会，成为ICLAS的成员国1988年，经国务院批准，国家科委颁布实验动物管理条例1994年国家技术监督局颁布了中华人民共和国实验动物标准，1997年国家科委颁布了实验动物质量管理办法 2001年，科技部、卫生部、教育部、农业部、国家质量监督检验检疫局、国家中医药管理总局、中国人民解放军总后勤部卫生部联合颁布了实验动物许可证管理办法各省市和有关部门也制定了本地区本部门实验动物的管理办法 2004年以来，国家有关部门对相关条例、标准和办法等进行修订，进一步推动实验动物和动物实验的科学化、标准化、规范化,我

23、国的实验动物科学尽管起步晚，但由于国家的高度重视及实验动物工作者的艰苦努力，其发展速度极快。ICLAS前主席、加拿大的鲁塞尔博士评价说：我亲眼看到新中国的实验动物事业只用了不到10年的时间，走完了西方半个世纪的路,“3R”原则和实验动物福利,“3R”原则已成为国际实验动物学发展的主要趋势Reduction（减少）尽可能少用实验动物，不应盲目增大动物样品数量或重复实验Replacement（替代）使用发育级别较低的动物、使用细胞、细菌、离体器官等Refinement（优化）改善实验条件、提高实验技术、提高仪器水平，以减轻动物痛苦,以科学研究为目的的使用动物时，各国都基本遵循一条根本原则：负责任、

24、合乎道德地使用动物，确保动物在实验过程中享有合理的福利,实验动物福利,实验动物福利的实质是保障实验动物不受虐待，并得到合理的照料，而且只有在科学家用其他替代技术尝试失败后，才可使用动物进行实验即要使研究结果具有可靠性、可比性、科学性，又要使动物得到善待而不至于浪费生命“善待活着的动物，减少动物死亡的痛苦”（台湾夏良宙教授，1990）,在日本，凡是应用实验动物进行教学、科研、生产等的大学、科研院所每年都要定期举行实验动物的慰灵仪式，以纪念实验动物对生物医学事业做出的贡献和为了人类的健康所作出的牺牲实验动物设施建有实验动物的慰灵牌或慰灵塔近年来，国内的教学科研机构的实验动物部门也开始设立实验动物慰灵牌或纪念牌,东京大学,金泽医科大学,上海交通大学医学院,四川省医科院,上海中医药大学实验动物纪念牌落成仪式,实验动物慰灵碑实验动物功德牌,上海交通大学医学院,日本山形大学医学部,利用实验动物善待实验动物,尊重生命，尊重动物，给它们以公平的待遇,铭记实验动物为生物医学事业和人类健康做出的贡献,