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单词 医学实验动物科学
释义

【医学实验动物科学】
 

拼译:medical laboratory animal seience
 

专门研究医用实验动物的生物学特性、遗传育种、饲养繁殖、质量控制、疾病防治及开发应用的科学。它是生命科学研究的基础条件,也是衡量现代生命科学研究水平的重要标志。

亚里斯多德(Aristotle)最早进行动物解剖学和胚胎学实验,创立了以描述为特征的生物学,以揭示不同动物间的内部差异。Erasistratus被认为是最早进行活体实验的人。1895年,Nattall和Thierflder培养成无菌豚鼠。1928年,W.Harvery发表了动物心脏与血液运动研究的成果。实验动物在生理学、实验药理学、微生物学等领域也作出巨大贡献。

现代实验动物科学的诞生,认为在1950年前后,其间美、英、法、日等国家相继建立了有关的组织机构。原因是发现用于药物和细菌性检定的动物,即使用同一方法进行实验,常会得到不同的结果,因此展开了实验动物科学化、现代化的运动。

用于生物医学研究的种类繁多,从低等的昆虫(果蝇)到高等灵长类(猴子、猩猩),由于分类位置不同,生物学特性相差很大。实验动物生物学特性的研究,主要有生命过程、生殖生理、染色体数、解剖生理、内脏差异、血清生化性状及新陈代谢等。不同种类的动物,其性成熟、妊娠期、胚胎各器官发育程度、出生到性成敦的体重增长、每胎产仔数及寿命差别很大。如小鼠妊娠期为18~22d,产仔1~14只,寿命2~3a;恒河猴妊娠期150~180d,产仔1只,寿命达20a。不同动物的性周期、发情、排卵时间和方式有差别;解剖生理、血清生化性状及新陈代谢也有差异。在生物医学研究中,利用某些动物与人相似的特性,通过动物试验,对人类疾病、病理生理、药物效价与安全进行推断和探讨。

实验动物的培育、繁殖及动物实验,经常应用遗传学原理进行工作。1909年Litlle在研究小鼠毛色基因时,首先采用近亲繁殖育成DBA近交系,并与Tyzzer合作,利用日本华尔滋小鼠与DBA系之间的杂种进行肿瘤移植试验,所得数据揭示与遗传有关。随后采用近亲繁殖和选择有关性状育成了若干近交品系,分别得到对特定肿瘤高敏感品系,开创了实验动物遗传性状研究的新局面。1985年,国际公布的标准近交系小鼠有237个品系,大鼠有107个品系。由于近交系具有实验结果可重复性等许多优点,在西方国家使用近交系动物进行研究占全部实验动物的80%以上。除肿瘤学研究外,免疫学、微生物学等领域的研究也日益增加。

近交系的培育,常根据所期望获得或改变某个特性的决定进行选择性繁殖。在动物繁育中,常有个别基因发生变异,丧失了原有的正常功能,这种变异称为突变。1978年公布的突变基因,小鼠有648个、大鼠105个、兔子76个、豚鼠38个。这些突变动物有些具有与人类某些疾病相似的特征而用作动物模型进行研究,如肥胖(ob)小鼠、自发性高血压大鼠(SHR)、自体免疫小鼠(NZB)等。

在药理、毒理及生殖生理等领域的研究中,为了使实验结果具有一般性和普遍性因而具有代表性,因而采用远交繁殖方法,即以趋向最小近亲繁殖系统维持动物群体。这种动物的遗传基础广泛,个体间差异较大。中国最常用的远交系为昆明小鼠。根据研究课题或或繁殖的需要,有时采用两个或多个品系进行杂交繁殖。

为保证使用动物的可靠性,经常要对各系动物进行遗传质量检定,确定各品系动物是否具备应有的遗传特性,是否发生变化和混进其他动物血统或交配错误等。检定方法有同系异体组织移植法,即根据近交系动物的遗传纯合性,同一品系的个体之间能互接受组织移植的原理进行;其次是毛色基因交配测定法,可以把隐藏的毛色基因显示出来;第三是生化标志基因的测定,许多常用的近交系小鼠,已知有20个以上的生化多态型位点,不少位点的特性属于免疫学的,但多数可用淀粉凝胶电泳进行鉴别;第四是下颌骨检测法,每一近交系动物各有其下颌骨形态特点,可用计算机计算鉴别,此法复杂,不常使用。

微生物是影响动物健康和实验结果的重要因素,它与宿主共生或共栖,易受实验改变和影响实验结果的准确性。如绿脓杆菌感染可明显改变照射后的生存曲线(Flynn,1963);鼠肝炎病毒对试验产生免疫抑制作用。对于不同的实验目的,要求选择尽可能有利于实验结果解释的动物,并尽可能排除动物中带有影响实验结果的各种微生物。通过微生物检定,按对微生物控制的净化程度把实验动物分为4个等级。1级动物为普通动物,要求排除传染给人的疾病,饲养于开放环境,饮水、垫料、饲料不经高压灭菌,供教学示范用。2级动物为清洁动物(CCV),来源于3级动物,要求饲养于有中效过滤空气的半屏障系统或层流柜中,饲料、垫料及用具经消毒处理,工作人员进入动物饲养室要穿消毒的专用拖鞋和干净衣服、帽子、口罩,最即经过淋浴。3级动物为无特定病原体(SPE)动物,来源于无菌动物或悉生动物,要求饲养于屏障系统,系统中的空气须经中效的或高效过滤除菌并保持室内正压,饮水、垫料及用具均经高压灭菌处理。工作人员进入饲养室必须经过淋浴,用灭菌的衣服、口罩、帽子及专用拖鞋;工作完毕后,只能从污染走廊出来。4级动物为无菌(GF)用和悉生(GN)的动物。无菌动物是采用无菌技术剖腹取仔,在手术隔离器内培育成功的;悉生动物是人为地把指定的微生物菌丛定居于无菌动物体内而得。四级动物必须饲养在经无菌处理的隔离器内,工作人员不直接接触动物,而是通过隔离器手套进行操作,其饮水、饲料及一切用具无经过严格的无菌处理,一切物品的传入都要经过隔离器的灭菌渡舱。不同微生物控制程度的实验动物的优缺点见下表。

表1 不同微生物控制程度的实验动物的优缺点比较

为保证使用和繁殖动物的微生物质量的可靠性,经常要对不同等级的动物进行微生物质量检定,符合标准的由实验动物管理委员会发予合格证书,准予使用。微生物检定的项目是细菌、病毒、寄生虫及支原体。

动物的饲养环境是影响动物健康和动物实验结果的因素之一。不同种类动物的饲养环境,对温度、湿度、气流、风速、粉尘、臭气、噪音、光照、饲养方式、动物密度、落下菌数及卫生要求都有一定的要求和规定。中国卫生部1989年发布的《医学实验动物管理实施细则》中有些已有规定。

实验动物使用的饲料多数是根据配方特制的混合饲料,要求根据各种动物的不同生理学特性和生长发育的不同阶段的需要,制定营养成份和所含有害物质的最大安全限量。

在医学实验动物中,最为活跃的研究领域为免疫缺陷动物和野生运动模型的开发应用。1962年,Issacson和Cattanach首先发现裸鼠,后证实为11号染色体的基因突变伴有先天性胸腺发育不良。1969年,Rygaard首先成功地将人类恶性肿瘤移植到裸鼠体内,肿瘤存活并生长,开创了免疫缺陷动物研究和应用的新局面。到1988年,已召开6次有关裸鼠研究和应用的国际学术会议。免疫缺陷动物品系的培育已从啮齿类动物扩展到牛、马等大型哺乳类动物;啮齿动物已从单一细胞免疫缺陷发展一联合免疯缺陷(如T和B细胞缺陷小鼠);从自发性空变的先天免疫缺陷到后天获得性免疫缺陷,免疫缺陷动物已成为免疫学、肿瘤学、细胸生物学和遗传学研究的重要工具,越来越受到人们的密切关注。

野生动物资源的开发应用也十分活跃。多乳房大鼠已广泛应用于寄生虫研究,如马来丝虫(Retranyi et al,1975);喇叭尾大鼠用于发育模型(Wright.1975)和免商反应的胸腺作用(Boraker,1975)。中国科技工作者也在积极开发野生动物资源,如用于出血热病研究的黑线姬鼠(张为彬、李老占.1987);用于HBV试验的树|(庞其芳等,1981);用于甲型肝炎病毒感染研究的红面猴(浙江人面卫生院,1981年);还有小型猪、长爪沙鼠等。中国的野生动物资源十分丰富,仍有待人们努力开发应用。

【参考文献】:

1 Henry,et al.The Laboratory rat,1980

2 Joan staats.cancer research,1985,3(45):949~977

3 张业彬,李老占.动物学杂志,1987,22(5):29~31

4 郑杰,北京实验动物科学,1988,5(4):3~7

5 卫生部,医学实验动物管理实施细则,1989

(中国药品生物制品检定所张业彬撰)

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