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实验动物的选择原则

2021-01-22 15:31:57

实验白豚鼠养殖告诉您实验动物的选择原则:

实验白豚鼠养殖

实验动物是指经过人工培育或改造,对其携带的微生物实行控制,遗传背景明确,可用于科学实验、药品及生物制品生产和鉴定的动物,具有较强的敏感性,较好的重复性和一致的反应性。实验动物在医学研究中的应用主要有3个方面:一是研究人类各种疾病模型供教学和研究使用;二是用作检测工具,如微生物分离、分型、毒力的测定;三是疫病的诊断以及生物制品的制备等。

随着现代生物学技术迅猛发展,特别是转基因技术、基因敲除技术和克隆技术等分子技术在实验动物模型制作中广泛应用,实验动物品种、品系及具有人类疾病特征的模型动物种类已从最初的大鼠、小鼠、豚鼠、地鼠、兔、犬和猴逐渐扩大到猪、羊、鸡和鸽等100多个种类。不同品种、品系的实验动物具有各自的生物学特性和解剖生理特点,选择合适的实验动物,是获得稳定可靠的实验结果重要前提之一,理想的实验动物模型通常包含3个含义,即与人类疾病的症状类似、病因学和潜在的病理生理学机制类似、药理学反应类似。

一、选择解剖、生理和发病机制与人类似的动物

动物实验是利用实验动物某些与人类近似的特性,由此推断人类疾病的机制和治疗方案的有效性。猴、狒狒、猩猩等非人灵长类动物,进化程度高,解剖、生理和发病机制方面与人类最为接近,在许多疾病研究方面有着不可替代的优越性,在研究抗艾滋病病毒传播和感染的药物治疗实验,由于HIV病毒对宿主和细胞的特异性,选择非人类灵长动物是这类实验的必要条件,很多选择其他实验动物的研究结果被证实并无临床应用价值,但由于来源稀少,繁殖周期长,价格昂贵,并不能做到常规选择,而有些易获的动物进化程度并不一定很高,但其某些器官的解剖、生理和发病机制与人类类似,可以常规选择其进行实验。例如,在研究器官移植和皮肤烧伤实验方面,常常选择猪,猪的器官不仅结构和生理功能类似人类,还与人的器官大小相仿,皮肤的解剖和分泌代谢与人类酷似,猪又是非灵长目动物,它引起的伦理道德及安全性等问题也少于黑猩猩和狒狒等灵长目动物。对常用实验动物视网膜血管走行研究发现,猕猴视网膜大血管自视盘穿出后分成4支分别供应视网膜4个象限,鼻侧放射状走向,颞侧围绕黄斑中心凹环形走向,血管逐级分支变细,与人非常相似;猪、猫、犬的视网膜大血管自视盘穿出后也向各个象限分支供应,但犬的血管走行纡曲;兔的视网膜大血管穿出视盘后仅分布在两侧部分区域,豚鼠视网膜无可见血管,这与人有着较大的差别。因此,制作视网膜大血管阻塞模型时,除猴外,还可选择猫和猪制成接近人类疾病的模型。

二、选择对实验因素敏感的动物

不同种系实验动物对同一实验因素的反应往往具有类似的特性,但也有特殊反应的动物,而这些存在的特殊反应性往往正是某些实验所要求的条件,选用对实验因素最敏感的动物将使实验过程少走弯路,容易成功。例如,在组织工程研究领域,常常选择裸鼠作为异种、异系器官的种植体,这是由于裸鼠先天T淋巴细胞和细胞免疫功能缺陷,对移植物几乎无任何免疫排斥反应。苯胺及其衍生物对犬、猫、豚鼠和人产生相似的变性血红蛋白等病理变化,在兔则不易发生,在大鼠、小鼠等啮齿类则完全不发生,因此这类实验不选择兔和啮齿类动物。

三、选择标准化的实验动物

国际上普遍要求动物实验达到实验室操作规范(good laboratory practice,GLP)和标准操作规程(standard operating procedure,SOP),这些规范对实验动物的选择和应用、实验室条件、工作人员素质、技术水平和操作方法都要求标准化。这就要求我们要选用标准化的实验动物,在标准的条件下进行实验。

实验动物标准化由实验动物生产条件的标准化、实验动物质量标准化、动物实验条件的标准化以及与之相适应的饲养管理规范化和动物实验规范化几个部分组成。实验条件对动物实验结果有很大影响,寒冷、炎热、通风不良、噪声或营养不良均会严重干扰动物实验的结果,应给相应级别的动物有相应级别的环境条件。

四、选择遗传背景明确的品系动物

实验动物必须是采用遗传学控制方法培育出来、遗传背景明确的品系动物,不选用随意交配繁殖的杂种动物,品系动物遗传均质性和反应一致性好,实验结果可靠。根据遗传特性,可将实验动物分成近交系、封闭群、突变系和杂交一代(F1代)动物,进行器官移植及免疫等研究时,要求动物个体间的差异性小、可比性强,可选择近交系动物;进行药物的安全性评价、老年病发病机制及调控研究,则应选择封闭群动物;对某一类疾病的发病机制进行研究,则应选相应的突变系模型动物。

五、选择不同微生物等级的实验动物

我国将实验动物微生物等级分4级,即普通动物、清洁动物、无特定病原体(SPF)动物、无菌动物。对于动物的微生物等级而言,普通动物用于研究所获得的实验结果反应性差,可用于生物医学示教或为某项研究进行预试验;清洁动物是目前国内科研工作主要要求的标准实验动物,适用于大多数科研实验;无特定病原体动物是理想的健康动物,可排除疾病或病原对实验的干扰,是国际公认的标准实验动物,适用于所有科研实验,尤其适于生物制品生产的研究。动物的微生物等级越高,对实验的干扰效应越小,实验结果的可靠性就越好,相应地,实验环境和饲养管理条件要求也越严格,实验成本将明显增高。因此,在选择动物不同微生物等级时,还应考虑具体实验目的和要求,根据实际经费情况选择。

实验动物选择时应注意的问题

一、年龄、体重和性别的影响

由于不同种类实验动物的生活周期差别,不同种属动物的寿命与人类具有很大差异,有的以日、月计龄,有的以年计龄。所以,选择不同年龄动物时首先要注意到各种实验动物之间、实验动物与人类之间的年龄对应关系。例如,狗龄1年约对应人类15岁,狗龄6年约对应人类40岁。其次,动物的解剖生理特征和对实验的反应性随年龄的不同存在差异,未成年动物各系统功能发育不完善,而老龄动物各系统的功能和代谢水平又都呈下降趋势,所以一般实验常规都是选择青壮年动物。但一些实验本身的特殊要求需选择特殊年龄动物,如慢性实验的实验周期较长,可选择幼龄动物;老年病学的研究,应考虑选择用老龄动物。

购买实验动物时还需要考虑体重和年龄的对应性,一般来说,可按实验动物体重粗略推测年龄,但动物体重大小常受每窝哺育仔数、饲养环境条件影响,并不一定准确,购买实验动物时索要动物出生日期的记录,若相差悬殊,可导致增加动物反应的个体差异,影响实验结果的准确性。

不同性别动物对同一药物的敏感程度有差异,在实验动物性别上,除实验本身特殊要求外,一般选择雌、雄各半,以避免雌、雄差异对实验结果造成的影响。

二、生理状态与健康状况的影响

处于怀孕、哺乳等生理状态时,动物对外界刺激的反应常有所改变,如无特殊目的,一般应从实验组中剔除,以减少个体反应性差异。瘦弱、营养不良的动物对各种刺激的耐受性差,容易导致结果的偏差,实验时应选择健康和活动状态良好的动物。

三、实验前查阅文献,进行必要的预实验

充分查阅与本课题相关的实验动物应用与动物实验方法两方面的文献,了解本领域以往的研究结果和注意事项。各专业都有自己常用的动物品种和品系,应有效地利用本专业范围前人长期实践经验积累。

对没有类似报道的实验动物应用选择,先进行必要的预实验,观察动物是否适合于本项目研究,熟悉动物的生物系统性及饲养管理,了解与实验动物配套的实验条件、方法是否到位。例如家兔眼球较大,几乎成圆形,便于进行手术操作和观察,常用于眼科药物筛选和疗效研究。

四、重视实验动物福利问题和动物保护

在生命科学领域内,实验动物为人类的健康做出了极大的贡献,人类为了科学的进程不应忽视实验动物福利问题。所谓实验动物福利,是指在其整个生命过程中对实验动物实施保护的具体体现,涉及实验动物繁育、饲养、运输、使用诸多方面。

在动物实验中,人们往往为了操作的方便或研究的需要,对动物实验过程中需要关注的实验动物福利问题考虑甚少,只注意实验对动物的要求,而没有考虑动物实验会给实验动物福利所带来的损害。动物实验结果出现偏差时,也很少从福利的角度去分析原因。实际上,动物实验结果的可靠性受多种因素的影响,其中包括来自动物自身的因素,如健康状况、饲养环境以及动物实验技术方面的因素,实验动物在一个不能满足它自身基本生活需要的条件下,不可能正确地表现出它对受试物的应有反应。

在动物实验之前依据“3R”原则,即Reduction(减少)、Refinement(精细)、Replacement(替代),合理设计动物实验方案,尽可能使用较少量的动物获取同样多的实验数据或使用一定数量的动物获取更多的实验数据;使用其他实验方法而不用实验动物进行实验或使用低等动物代替高等动物,尽量避免或减轻给动物造成的与实验无关的疼痛和紧张不安。

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