1、第五章 常用疾病动物模型和医学应用,病理生理教研室 宣成睿,第一节 疾病动物模型是医学创新研究的工具,1.概念 人类疾病动物模型（animal model of human disease)是医学科学研究中建立起来的模拟人类疾病表现的动物，是研究人类疾病的常用手段和最为有效的实验材料。2.意义 为解决“医学伦理学”限制提供科学的研究方法；为人类疾病的研究提供丰富的实验材料；实验条件可控，可分解研究因素；有助于全面了解疾病的本质。,第二节心血管疾病动物模型,1.动脉粥样硬化（atherosclerosis,AS）动物模型(1)高脂饲养法建立AS模型1）材料与方法： 大鼠饲喂含1%4%胆固醇、10
2、%猪油、0.2%甲硫氧嘧啶的高脂饲料，一个月后出现AS斑块,雄性小鼠C57BL/6J小鼠饲喂含2%5%胆固醇、2%胆酸钠、30%可可脂的高脂饲料，25周后全部小鼠在主动脉弓和近端冠状动脉内发生脂质斑块兔每日喂服0.3g胆固醇,4个月可见AS斑块,2）评价和应用：常用的实验动物为家兔和大鼠。兔病变部位与人类病变的主要区别：兔的病变主要在主动脉弓和心肌内冠状动脉，而人体的主要病变部位在腹主动脉和心肌外冠状动脉；兔无人体的并发症，产生的损伤更类似于黄瘤病而不像人的AS;,(2)化学损伤法建立AS模型,1）材料和方法：用34个月Wistar雄性大鼠，一次性腹腔注射维生素D60万U/kg， 注射3天后的
3、内皮细胞有短突起凸向官腔，细胞内有大小不等的空泡，18天后有平滑肌增生，内弹性膜断裂，胶原纤维增多，34天后平滑肌细胞从弹性断裂处伸入，有些平滑肌细胞成为泡沫细胞，整个病理变化过程与AS病理变化相似,2）评价和应用：,维生素D诱发动脉粥样硬化主要是通过诱发破坏动脉管壁内皮细胞的完整性，有利于血浆脂质对管壁侵入和损伤，从而形成动脉硬化。 该造模方法具有操作简便、可靠、成功率高、成本低等优点。对AS的发病机制及药物疗效评价等多方面具有广阔前景。,2、高血压（hypertensive disease）动物模型,(1)内分泌型高血压大鼠模型1）材料与方法：SD大鼠100150克，3%戊巴比妥钠腹腔注射
4、，腹部正中切口进行左肾切除。术后大鼠用去氧皮质酮醋酸盐（DOCA）50mg/kg皮下注射，每日一次，每周给药五天，共五周，同时饮用1%氯化钠溶液，停止给药后改普通饮水。 给药一周后，50%大鼠血压升高，停药后，约70%形成持久性高血压，收缩压大于160mmHg者供实验使用。,2）评价和应用：,该模型为内分泌性高血压模型，是一种继发性高血压模型，与人类高血压模型中的原发性醛固酮增多症相似。所以可用于原发性醛固酮增多症所知高血压的研究。,（2）饮食诱导高血压大鼠模型,1）材料与方法：SD大鼠160180克，饲喂含66%果糖、12%脂肪、22%蛋白质的高果糖饲料，饮水含蔗糖10%。饲养四周后即可成模
5、。2）评级和应用：该高血压大鼠同时有胰岛素抵抗及高胰岛素血症，故可广泛用于高血压合并胰岛素抵抗的研究。,3.心肌缺血动物模型,1）材料和方法：常用小型实验动物为大鼠、兔，大型动物为犬、猪为主。造模方法：开胸法和不开胸法开胸法：利用结扎或电刺激的方法使冠状动脉腔缩小或完全闭合；不开胸法：指介入栓塞，利用线栓或球囊深入到堵塞的冠状动脉分支中，阻塞血管，使心肌缺血或梗死。,评价模型的主要指标：,心电图表现为明显的S-T段抬高和（或）伴有T波倒置。TTC染色，梗死部位为苍白。,2）评价和应用：,中国小型猪心脏及冠脉系统的的解剖生理特点与人类相似,优于其他动物。其模型更加符合临床特点。通过心导管介入，送
6、入栓子，栓塞动脉阻断血管，造成心肌梗死，其病理过程与临床相似，更适合研究之用。,第三节 肿瘤动物模型,一、自发性肿瘤模型 实验动物群中不经有意识的人工实验处置而自然发生的一类肿瘤称之为自发性肿瘤。 肿瘤实验研究中，一般应当采用高发病率的实验动物肿瘤模型作为研究对象，低发病率的肿瘤模型可作为对照组。,（一）近交系小鼠,1、A 和 A/He 系 ：雌性乳腺癌发病率为30%80%。2、BALB/c系 肺癌发病率雌性26%，雄性29%3、AKR高发白血病品系，淋巴性白血病发病率：雄性：76%90%雌性68%90%4、C3H系：乳腺癌发病率为97%，雌鼠乳汁中有乳腺癌致病因子。5、C58系高发白血病，淋
7、巴性白血病发病率为95%6、129/ter Sv亚系 睾丸畸胎瘤发病率为30%，多发于怀孕的1213天。,（二）近交系大鼠,1、ACI系 雄性大鼠自发性肿瘤发病率：睾丸肿瘤46%，肾上腺肿瘤16%，脑肿瘤11%。2、F344 乳腺癌自发率,雄鼠41%，雌鼠23%。脑垂体腺瘤雄鼠36%，雌鼠24%。睾丸间质细胞瘤85%。,3、M520 大于18日龄时，子宫癌12%50）%，肾上腺髓质瘤65%85%，脑垂体瘤20%40%.4、LOU/C系 八月龄以上，自自发性浆细胞瘤，雄鼠30%，雌鼠16%。,二 诱发性肿瘤模型,（一）材料方法：1、甲基苄基亚硝胺诱发食管癌 将原液配成0.05%0.2%浓度的水溶
8、液灌胃大鼠，剂量为1mg/kg ,1次/日 ，27天左右出现食管乳头状瘤， 至七个月诱发食管癌为53%。 小鼠以每公斤体重0.25mg/d，灌胃一次，三个月后，全部小鼠出现胃乳头状癌，78个月后诱发前胃癌为85100%。,2、诱发鼻咽癌动物模型,常用大鼠鼻腔皮下注射硝基哌嗪（DNP）、二甲基胆蒽 （MC）等诱癌剂。 取体重120克左右大鼠，乙醚麻醉，从前鼻孔将含有特制的MC插入鼻腔注射。半年以上或者动物死亡时，鼻咽部做病理连续切片，发癌率可达60%以上。,4、大肠癌诱发动物模型,（1）二甲肼（DMH）诱发小鼠大肠癌： 用1820g的KM小鼠,将DMH配成0.4%溶液，并用NaHCO3将PH值调
9、到6.5-7.0，给小鼠颈部皮下注射DHM 20mg/kg。连续注射20次，可发生大肠癌。,（2）甲基亚硝基胍（MNNG）诱发大鼠大肠癌,选用18周龄的Wister大鼠，雌雄不限，将MNNG用33%乙醇配成0.67% MNNG乙醇溶液。用磨平的腰椎穿刺针头（长度16cm）由肛门插入大肠78cm（相当于结肠左曲处），每次注入0.3ml（相当于MNNG2mg）每周两次，共25次大肠癌诱发率为93%，肿瘤密集于距肛门36厘米的结肠处。,5、子宫颈癌诱发肿瘤模型,雌性小鼠，以附有0.1mgMC的棉纱线结在动物不麻醉状态下，借助于阴道扩张器及磨损的弯针，将线穿入宫颈。经右宫角由背部穿出，使线结固定于宫颈
10、口。线另一端固定于背部肌肉，缝合皮肤，挂线以后，同日开始连续注射青霉素23天，可诱发子宫癌。,2）评价和应用：,（1）对可疑致癌因素进行验证，体内实验中能否诱发肿瘤是环境因素致癌与否的最终确定指标。（2）诱发肿瘤的过程中可以观察每个阶段组织细胞的变化，为肿瘤的的发生发展机制研究提供了材料和方法。（3）在致癌物质诱发肿瘤的过程中对肿瘤发生进行干预实验是研究肿瘤预防和治疗的方法。（4）是移植性肿瘤模型的瘤源。,三、移植肿瘤动物模型,以胃癌原位移植为例1、细胞悬液接种法： 材料方法:裸小鼠术前禁食12小时，按照每公斤体重1.2mg的剂量经腹腔注射速眠新注射液麻醉，麻醉固定，消毒、腹正中切口，打开腹腔
11、将小鼠的胃轻柔拉出，将培养好的胃癌细胞悬液接种至胃大弯前壁肌层至黏膜下，每只注射0.1ml。,2.组织块移植法：（1 ）材料与方法： 裸小鼠术前禁食12小时，按照每公斤体重1.2mg的剂量经腹腔注射速眠新注射液麻醉，麻醉固定，消毒、腹正中切口，打开腹腔将小鼠的胃轻柔拉出，眼科剪划伤大弯胃浆膜面，手术线将 1.5 1.5 1.5mm的瘤组织块穿透全层缝挂于胃壁上。缝合腹膜皮肤，精心饲养。,（2）评价与应用 移植性肿瘤可以使一群动物带有同样的肿瘤，生长素率一致，个体差异较小，移植成功率近100%，可以连续传代，对于宿主的影响也近乎一致。 当前抗癌药物筛选大多数选用移植性肿瘤模型。,第五节 代谢性疾
12、病动物模型,一、肥胖症动物模型 一般将超过标准体重20%成为肥胖症，肥胖症的发生与遗传和环境因素有关。,（一）谷氨酸钠（MSG）又到代谢性肥胖模型（1）材料方法：新生大鼠自出生当日开始，每天在颈背部皮下注射谷氨酸钠3g/kg，连续5天。限每只母鼠喂养乳鼠46只，第二十一天后断乳，并饲以营养饲料，至六周后出现进行性肥胖，56个月龄时，肥胖处于稳定。,(2)评价应用： MSG下丘脑神经元系统受损，但“饱中枢”的腹侧正中核并未受损，下丘脑弓状核部位多巴胺系统受损，但其他儿茶酚胺系统未见受损。该模型所致肥胖与代谢异常有关，可用于研究内分泌失调在肥胖中的作用和地位。,（二）金硫葡萄糖（GTG）诱导小鼠肥
13、胖模型,GTG腹腔注射成年小鼠，致小鼠“饱中枢”的腹侧正中核受损，小鼠VMH的苍白球的细胞、神经纤维网和血管遭受破坏，引起肥胖。,（1）材料方法： 体重20-24g雄性小鼠 禁食16小时后，一次腹腔注射GTC800mg/kg在给GTC后两周，其棕色脂肪组织的合成是对照组的两倍，随后降至正常水平,（2）评价应用： GTC小鼠的显著特点是肥胖和多食。GTC产生肥胖的主要原因是TG合成增加和脂肪酶活性降低。此种方法可用于探讨中枢性肥胖机制。,二、糖尿病动物模型,（一）手术性糖尿病模型的建立（1）材料方法： 选取犬、家兔或大鼠。全部切除胰腺，可制成无胰腺型糖尿病动物模型。但需要补充外源性胰岛素。,（2
14、 ）评价应用： 在行胰腺大部切除（一般80%90%）后，残存的胰岛受到高糖饮食刺激后使胰岛B细胞功能衰竭，形成永久性糖尿病。 或者结扎胰管加高糖饮食，使胰岛形成明显的退行性变而形成糖尿病。,（二）化学物质损伤性糖尿病动物模型的建立,1、四氧嘧啶（AIX)诱发糖尿病动物模型。 四氧嘧啶通过产生氧自由基儿破坏胰岛B细胞，导致胰岛素缺乏，引起高血糖。(1)材料方法： Wister大鼠按120mg/100g体重腹腔注射AIX；或者按小鼠6580mg/kg体重腹腔注射AIX。同时给予阿托品（32mg/kg ）l连续5天，通过阻断毒蕈碱传递来提高实验性糖尿病的发生率，并使之维持糖尿病的症状。,（2）评级应
15、用：优点：用药量少、价廉。快速成模，成模率高缺点：大剂量的AIX可导致大规模的肝肾组织中毒性损伤。使动物酮症酸中毒死亡。,2、链脲佐菌素（streptozoticin,STZ） STZ是目前使用最广泛的糖尿病动物模型化学诱导剂，能干扰葡萄糖转运，诱导葡萄糖激酶的功能，诱导DNA双链断裂。,（1）材料方法：是用小剂量STZ和福氏完全佐剂（CFA），正常饮食条件下，每只大鼠腹腔内注射0.5mlCFA，次日按照25mg/kg体重，腹腔内注射STZ溶液每周一次，连续三周重复上诉步骤，第三周成模率可达87.5%,（2）评价应用： STZ价格较贵，但是模型稳定，一般不表现自发性缓解。 采用多次小剂量注射，
16、与其他免疫药联用、与特殊膳食共同诱导等方法，均可有效模拟糖尿病的病程及发病原理，并井底动物的死亡率。,第六节免疫性疾病动物模型,1、免疫功能低下症动物模型 环磷酰铵（cyclophosphamide,Cy）是强免疫抑制剂，常作为抗癌药物和免疫制剂在临床广泛使用，但在杀伤癌细胞的同时也明显损害快速增殖的正常细胞。特别对免疫系统和造血功能产生严重的损害。 环磷酰铵主要破坏DNA的结构和功能，进而抑制DNA复制和蛋白质合成，抑制细胞分裂，致使免疫功能低下。,第六节免疫性疾病动物模型,（1）造模方法： 选用ICR小鼠，182g，雌雄兼用。将20只小鼠，按性别 及体重随机分成两组，每组10只。正常对照组
17、：生理盐水50mg/kg行腹腔注射;模型组Cy 50mg/kg，行腹腔注射。每天一次，连续两天。,（2）评价应用：Cy组小鼠血清中IgM水平明显降低，NK细胞活性下降。溶血素值下降，血清中IL-2含量明显减少，CDt、CDF细胞数及CD4+/CD8+细胞比值明显低于正常对照组 。 可用于中药对于提高免疫功能低下症研究。 免疫调节作用的保健食品或者药品的功效研究,2、猴诱发免疫缺陷动物模型,（1）造模方法：健康成年恒河猴，经体检无SIV（simian immunodeficiency virus ）,猴逆转录D型病毒(SRV)和猴T 淋巴细胞性白血病病毒(STLV) .动物常规麻醉，毒株SIVI
18、mac251以3MID(3个100%猴感染剂量)经经脉注射感染动物。感染后2周，血浆病毒分离阳性。,（2）评价与应用： 感染症状表现为：发热，皮疹、腹泻和外周浅表淋巴结肿大。最常见的并发症为腹泻。 另外恒河猴感染SIVsm的实验证明尽管该病毒不引起原有宿主的明显疾病，但会引起另一种宿主与人类艾滋病相似的免疫缺陷病。,第七节神经系统动物模型,1、癫痫动物模型（1）材料方法： 健康雌性Wister 大鼠，体重210260g腹腔注射氯化锂3mmol/kg（浓度为1.5mol/l）24小时后，按30mg/kg体重分3次腹腔注射匹鲁卡品（浓度为0.1%），分次注入组每次注射时间相隔10分钟。凡出现持续性
19、癫痫发作，并持续一个小时者，给予安定10mg/kg腹腔注射可终止。,(2)评价应用： 模型主要用于短时间出现甩尾等自动症，此后出现运动亢奋和后肢共济失调，继而出现部分强制发作和典型的角弓反张发作，表现为高度屈曲痉挛。,2.抑郁症动物模型,（1）材料和方法 雄性SD大鼠 150180g。首先用敞箱法进行行为学评分，选择评分相近的大鼠，每笼一只饲养，共接受21天各种不同的刺激，包括电击足底、冰水游泳、热应激、夹尾、禁水、禁食和昼夜颠倒等刺激，平均每种刺激各两次。第22天进行敞箱行为学观察和1%蔗糖溶液消耗量测定，然后进行核磁共振成像观察。,（2）评价应用： 抑郁模型大鼠水平运动次数较对照组明显减少。1%糖水消耗量减少。脑裂深度明显增加，脑体积显著增大。 前脑和下丘脑 氮-乙酰天门冬氨酸/胆碱化合物，胆碱化合物/磷酸肌酸 比值显著降低。,
