生物医学主要研究课题中实验动物的选择

   在免疫学研究中，常选用以下的几种实验动物：

    (一)大鼠:大鼠对绵羊红细胞和牛r球蛋白的免疫反应有品系差异。大鼠有抗体IgE,蠕虫感染常能诱发大量的IgE抗体，它们存在于血液循环中,常规的免疫法只能使大鼠产生少量的抗体，在体内存在的时间较短。百日咳杆菌免疫大鼠主要产生IgE,如在此抗原中加入福氏完全佐剂，免疫大鼠则产生IgGa。

    (二)小鼠：小鼠的免疫球蛋白有IgM、IgA、IgE、IgG1、IgG2a和IgG2b。 小鼠很少见到典型的迟发型变态反应，也不象其它动物那样有规律。能诱发速发型变态反应，其全身性过敏反应的特点是循环不畅，循环性虚脱，常在几小时甚至10到 20 分钟死亡。BALB/c小鼠常用于制备单克隆抗体。

    (三)豚鼠：豚鼠中已确定的免疫球蛋白有：IgG(IgG1、IgG2)、IgA和IgE。IgG1 是变态反应的媒介，IgG2在抗原抗体的反应中起结合补体的作用。

    豚鼠除作为补体的来源外，还被用于结核菌素的皮内试验和接触过敏物质的迟发型变态反应的研究。豚鼠和人的结核菌素反应差别是有无细胞浸润，另外豚鼠的迟发型变态反应在24-48h达到高峰，人在48-96h达到高峰。

    (四)兔：新西兰白兔常用于实验室制备抗体，及被用来作过敏反应的研究。由 IgG和IgE引出的过敏反应临床症状相似,机理都是抗原抗体结合和血小板－白细胞凝集形成沉淀物，释放药理活性物质(组织胺和5-羟色胺)进入肺循环，在右心的流出道中产生一种机械和药理的联合作用，导致循环性虚脱。

    (五)狗：狗的免疫球蛋白有IgG、IgM、IgA、IgG1、IgG2。 在狗花粉病和各种蠕虫感染中发现IgE。

    Lewis等认为狗对颗粒性抗原能较好地产生抗体,但新生狗初次免疫反应所产生的抗体几乎是IgM类,成年狗产生的抗体几乎是IgM和IgG,这两种球蛋白的数量与初生狗的IgM几乎相等。新生狗在再次反应中能合成IgG和IgM。

    除人之外，狗是对气溶胶出现变态反应的唯一的实验动物模型，狗是研究人的变态反应和气喘的适宜的实验模型。狗由豚草花粉(Raweed pillens)致敏后，血液和皮肤中出现IgE抗体。

    二、肿瘤学研究中实验动物的选择

    肿瘤的实验模型一般选用小鼠和大鼠。

    (一)昆明小鼠  肉瘤180（S180)、肉瘤37(S37)、艾氏癌腹水型(EAC)、艾氏癌实体型(EC)、肝癌实体型(Heps)、Harding-Passey黑色素瘤等，可接种昆明小鼠制备实验肿瘤模型。

    (二)615小鼠  用于小鼠网织细胞白血病L615的实验模型。

    (三)DBA/2小鼠  用于小鼠淋巴细胞白血病L1210的实验模型。

    (四)C57BL/6小鼠  用于Lewis肺癌，黑色素瘤B16，小鼠乳腺癌M5076的实验模型。

    (五)Wistar大鼠  用于瓦克癌肉瘤W256，软骨肉瘤，吉田肉瘤腹水型的实验模型。

    三、药理学研究中实验动物的选择

    药理学研究中一般选用小鼠、大鼠、豚鼠、家兔等。

    (一)急性毒性试验  常用小鼠，体重18～22g，雌雄均可。每次5～10只，尾静脉注射或腹腔注射一定剂量药液，观察有无不良反应(如惊厥、四肢瘫痪、步伐不稳、竖毛、呼吸抑制等)或死亡现象。一般观察24～48小时。

    成人体重以50kg计算，小鼠以20g计算，即人的体重大于小鼠体重2,500倍。如人用剂量为2ml,小鼠给0.5ml不引起死亡，即小鼠最大耐受量相当于人用剂量的625倍以上。倍数越大，毒性越小。一般认为，按体重计算小鼠最大耐受量相当人用剂量的100 倍以上则较安全，可以提供临床使用。

    (二)亚急性和慢性毒性试验

    可选小鼠，方法和急性毒性试验基本相似，但剂量小，小鼠按体重计算每天用人用剂量的20～50倍口服或腹腔注射，连续观察1～8周。慢性毒性试验则需3～6个月。观察体重、进食量、进水量的变化，以及有无其它不良反应或死亡( 包括内脏肉眼观察或组织切片检查)。必要时作血象、肝肾功能化验检查。该项实验也常用大鼠。

    (三)半数致死量的测定  半数致死量简称LD50,是指引起实验动物半数死亡的剂量。由于个体差异，同一剂量药物给同种异体的动物，可以出现死亡或不死亡，LD50表示药物的毒性时比较灵敏准确。一般以每Kg多少mg表示(药物剂量/体重)。临床应用时一般取1/5～1/10 LD50开始试用，观察毒性和疗效。由小剂量，到大剂量逐步试用至不能耐受为止。从中找出疗效满意、毒性小的剂量，再作深入观察。

    测定LD50时常选用小鼠，体重18～22g,雌雄均可,每次实验需30-60只，一般分5～6组，每组6～10只。给药途径与临床应用相同，有口服、腹腔注射、静脉注射。给药容量以每鼠0.5ml左右为宜。根据药物出现作用的快慢，一般观察1～4或24～72小时。 以死亡为主要指标。

    (四)过敏试验

    取豚鼠6只，体重250～350g，每隔日腹腔注射药液0.5ml，共注射 3次。然后分成2组，分别在第一次注射药物的第14天及21天再从颈静脉注射原药液1ml。如有过敏反应,则在注射药物后几分钟内，豚鼠表现兴奋不安，呼吸困难，迅速窒息死亡。

    (五)热原检查

    热原是由细菌产生的一种毒素。注射剂中若含有热原，会使人发烧。

    检查热原使用的动物是家兔，一般选用3只，体重1.5kg以上，注射药物前测量肛门体温3次,取平均值(家兔的正常体温38.5～39.6℃)。然后耳静脉注射药液(1～2ml/Kg),注射药物后1小时、2小时、3小时各测体温1次。如3兔体温升高均不超过0.6℃,即合格,说明无热原。

    四、其它医学研究中实验动物的选择

    (一)计划生育中实验动物的选择

    筛选口服避孕药的实验动物多使用啮齿类实验动物，大鼠、小鼠等，因为它们具有规律的动情周期，排卵有明显的指标，易于检测，价格便宜。而具有月经周期的灵长类动物反而不常被选择。因为这类动物来源困难，价格昂贵，排卵和月经周期难于检测。长期以来，对男用避孕药的研究不很重视，进展缓慢。药物能抑制精子的生成过程；干扰男性生殖活动的激素调节；干扰副性腺和改变精液的理化特性,均可达到不孕的目的。常选用成年雄性大白鼠，如观察药物对大鼠生殖率的影响，精子数的影响，精子活动力的影响以及对雄性激素的影响。

    (二)病毒学研究中实验动物的选择

    病毒学研究中常选用的实验动物有金黄地鼠、小白鼠、豚鼠、家兔、绵羊、禽类、猴等。分离病毒广泛使用的是乳鼠，它对柯萨基病毒、呼吸道病毒和虫媒病毒感染有很高的易感性。

    选用实验动物不仅考虑它的易感性，还考虑接种途径，例单纯疱疹病毒的易感动物为家兔、豚鼠，接种途径分别是角膜、脑内和肉趾。

    常见病毒敏感动物的选择：病毒易感动物的研究,一直是病毒学中的重要内容之一。实验动物在人类病毒学发展史上起重要作用,主要用作分离病毒、抑制病毒的药物筛选、疫苗效果及安全性鉴定、制备病毒诊断试剂等。

    1. 黄热病毒： 灵长类动物都易感，最为敏感的动物是恒河猴，  另外可用中国猴(Macacus Sinicus)及断尾猴(M.Speciosus Thibetanus)。小鼠对黄热病毒也敏感， 在没有经济实力，使用灵长类时，可用小鼠。令人感兴趣的是：纯血清接种的小白鼠尚能存活，而以稀释血清接种的小白鼠却于较短时间死亡。这一奇特现象的理由，可能是由于病人体内血清抗体早期出现之故。应用纯血清时，这些抗体中和了病毒的作用，而当应用稀释血清时，抗体浓度不足，但病毒在稀释后仍然具有活力。

    2. 乙脑病毒：乙脑病毒属于披盖病毒的B组虫蝶病毒。实验室内，乳鼠和成年小白鼠脑内接种后发生致死性脑炎，腹腔内接种后乳鼠发生致死性脑炎。恒河猴、食蟹猴和成年仓鼠脑内接种后发生致死性脑炎，但周围途径接种时只发生无症状的病毒血症。豚鼠和兔脑内或周围接种，蝙蝠、小鸡、和苍鹭周围接种后都只发生无症状的病毒血症。蝙蝠可保持感染，经过冬眠后重新发生病毒血症。

    3. 淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)：本病毒属沙粒病毒属， 对小白鼠脑内接种尤为敏感，可供分离病毒用，对猴及豚鼠有致病力。应使用4周龄的小鼠及乳鼠、未断乳豚鼠和200-400g重的豚鼠。可能时，采用“瑞士”Albinos种小鼠。饲养中， 应确保无LCM病毒感染。为取得最好效果，一方面接种幼年动物，另一方面用年龄较长的。接种量如下：

    6-8天龄乳鼠：脑内接种0.03ml，腹腔接种0.2ml。4周龄小鼠：脑内接种0.03ml ，腹腔接种0.25ml。未断乳的小鼠：脑内接种0.05ml，腹腔接种1ml。已断乳的200- 400g豚鼠脑内接种0.15ml，腹腔接种5ml。

    不同接种途径的感受性亦不同。脑内接种感染而发病的鼠数(4周龄以上的) 远比经腹腔内接种者为多。经腹腔接种者可不显任何症状。豚鼠(250g以上)二种接种途径的发病数大致相等(有时脑内接种稍高些)，但这些资料并不对所有毒株适用。小白鼠感染后表现多样，可能有三种情况：①急性疾病并死亡；②急性疾病，恢复并产生抗体；③形成持续感染，携带病毒，不产生抗体。

    产生急性疾病的动物一般在感染后4-7天出现体征，表现为弓背、竖毛、嗜睡、 眼炎、头部水肿等。

    4. 脊髓灰质炎病毒：属小核糖核酸(RNA) 病毒科、 肠道病毒属的一种。 1908 年Landsteiner和Popper成功地把此病毒传播于猴。在后来的40 年里证明了亚人类灵长类能经消化道感染。

    猴子：在此属内猩猩能感染和人类完全相似的疾病。但此类动物不易常备。实际工作中，各种不同的猕猴对本病来说是猿类中最为优良的品种，特别是Macacus Rhesus。长尾猴类以及狒狒类对脊髓灰质炎病毒亦有感受性，唯敏感性远较猕猴为差。接种方法可用腹腔注射、坐骨神经附近的深部肌肉注射、鼻腔滴注。实际操作中最好以不同方法混合接种。

    啮齿动物：病毒在应用啮齿动物前，常需经猿类适应1-2代。啮齿动物(棉鼠、小白鼠、田鼠、鼷鼠)可经脑内接种，最好选用年幼的动物、2-3周龄的小白鼠或15天龄的棉鼠。动物常于12-25天出现麻痹。

    5. 柯萨基(Coxsackie)病毒：属小RNA病毒科肠道病毒属。 根据本病毒对乳鼠的致病情况将其分成两组。A组：产生弥漫性肌炎伴有随意肌纤维的急性炎症及坏死。B组：主要引起大脑局部退行性变化等。

    6. 流感病毒，属于正粘液病毒属。动物模型最好选用雪貂，也可用小白鼠、 金黄地鼠、豚鼠、猴及猪。

    7. 麻疹病毒：除灵长类外，一般动物均不易感。1911年首次成功的传给猕猴。 以后证明，除了接种和吸入外，其它种类的猴，如：猿类、恒河猴、崇猴、爪哇猴、矮猴等，对各种不同接种途径也易感染。其症状类似人类麻疹。潜伏期为3-22天，病毒血症期为4-15天，约一半动物有皮疹、结膜炎、卡它和发热。

    适应在组织培养上的病毒可在乳鼠或乳地鼠体内繁殖,脑内接种可引起脑膜炎症状。

    8. 呼吸道合胞病毒：猩猩感染后可产生与人一样的上呼吸道临床症状。 猴， 如Cebus猴感染本病毒后，可引起肺炎。在肺和支气管都可以找到呼吸道合胞病毒抗原。Cobues猴感染后4-6天，病毒繁殖方可达到高峰，并出现临床症状。

    地鼠和棉鼠对呼吸道合胞病毒较敏感，感染后，在其细支气管及肺可以找到呼吸道合胞病毒。

    9. 狂犬病毒(Rabies Virus)：1987年Galfiev首先用家兔作为实验动物，进行了传统的实验,在该实验中,巴德斯培育了对犬致病力减弱而对家兔具有固定潜伏期的毒株。实验室感染实验，常选用中国地鼠、小白鼠、豚鼠和兔(按敏感性程度排列)。

颅内接种比皮下或肌肉注射更可靠。

    10. 天花病毒：猴及家兔均敏感。应选用雄兔作皮肤划痕接种、角膜划痕接种、睾丸内接种。猴子则在胁腹部皮肤上作划痕，如系雄猴则同时作睾丸内接种。感染后兔皮肤划痕处出现明显的皮疹；角膜炎轻微或缺如,无睾丸炎；猴沿皮肤划痕出现典型皮疹,如做睾丸内接种，则有睾丸炎发生。

    11. 单纯疱疹病毒(HSV)：家兔为最适宜的动物，豚鼠、小白鼠、地鼠也可用。 用家兔及豚鼠的原因之一，是因为可以用有菌材料做角膜接种而可不加抗菌素或过滤，不妨碍病毒生长。

    12. 水痘－病毒带状疱疹(VZV)、 巨细胞病毒：还未发现有实验动物对这两种病毒敏感。

    13. 甲型肝炎病毒(HAV)：1976年Deinhardt等首次证明HAV可在绒猴体内增殖， 此后Mascoli等从绒猴体内发现人类HAVCR326株。绒猴、黑猩猩、红面猴对HAV均易感，经口或静脉注射接种病毒后，可产生肝炎。

    14. 乙型肝炎病毒(HBV)：黑猩猩是HBV的易感动物,绒猴虽可感染但不如前者敏感。因此用黑猩猩研究HBV的发病机理、检测自动免疫、被动免疫的效果以及HBV疫苗的安全性。

    目前为止，各种病毒敏感动物的研究，仍然是病毒学中引人瞩目的领域，因为在不同病毒疾病发病机制的研究、抗病毒药物筛选、疫苗效果及安全性鉴定等方面，动物模型都有其独特的优越性。但就病毒分离而言，使用组织培养的方法，对于某些病毒更为方便。不同实验室可根据其实验目的、动物来源情况等，选择不同的敏感动物。

    (三)老年病研究中实验动物的选择

    随着社会的发展、经济卫生状况的改善和科学技术的日益进步，人类的平均寿命也越来越长，老年人在总人口中的比例不断增加，因此老年病研究已成为生物医学研究的重要课题。

    目前，用于老年医学研究的实验动物以哺乳类动物为主体，有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、猪、猴等，其中大鼠使用最多，并广泛用于各种项目的研究，其中以细胞生化学、消化器、激素、酶等的研究为主。小鼠的使用率虽比大鼠低，但用途广泛，以放射线、消化器、免疫、酶的研究为主。鱼类、两栖类、爬虫类以及无脊椎动物等，绝大多数被用以比较生物学的研究。对各研究项目每年所使用的实验动物种类进行调查，结果发现在DNA、染色体、放射性、细胞生物学、培养细胞、脑神经、循环器、呼吸器、肾脏、消化器、内分秘、运动器、皮肤、感觉器、结缔组织、RNA等众多项目中， 大鼠、小鼠的使用量最高；在糖质、脂质、胶原和免疫项目中,小鼠的使用率比大鼠高； 在比较生物学的研究中，所有的动物使用量差不多。

    非哺乳动物在老年医学研究中也被选用，如果蝇、沙蚤、蚯蚓、轮虫、水螅、原虫等。天津医学院老年实验室推荐以果蝇做为老年学实验动物模型较为适宜，果蝇的生存期短、繁殖快、高度纯种、饲养管理简便。

    (四)中医中药研究中实验动物的选择

    中医中药的研究由经验进入了实验研究阶段,已建立了:“阳虚”、“阴虚”、“脾虚”、“脉微欲绝”、“血虚”、“血瘀”、“肝郁”、“寒证”、“热证”、“温病”及“里实”等11种动物实验模型。其造型的思路和方法除个别者外，均是选择一些造成与临床证型相仿的致病因素，作用于动物机体使其产生类似临床某些证的模型。

    中医证型动物模型造型方法：

    1. “卫气营血”模型：选用家兔，  体重2.1～2.75kg。用强毒力的大肠杆菌以0.75ml(每ml含大肠杆菌27亿)/kg体重，注射至兔耳缘静脉造型。感染后动物表现圈缩、懒动、少食、体温升高、心率增快、耳血管周围渗血、出血；舌象有明显病理改变；血培养有大肠杆菌生长，白细胞及血小板显著减少。可100％造型成功。

    2. “寒证、热证”模型：选用雌性大鼠,体重170～210g。热证型:用温热药(附子、干姜、肉桂、党参、黄芪、白术)制成100％水煎剂灌胃，每次2ml，每日2次。寒证型：首先于腹腔内注射三联疫苗1ml，每日1次共2次；然后给予寒冷药(胆草、黄连、黄柏、银花、连翘、石膏)制成的100％水煎剂灌胃，每日2次，每次2ml。给药后15天60-70 ％造型成功。热证型：心率加快，饮水量增多，尿内儿茶酚胺及17- 羧皮质类固醇排出量增多。寒证型：心率减慢，尿内儿茶酚胺及17-羧皮质类固醇排出量减少。 用此模型可测量痛阈和惊厥阈值及脑内介质；观察动情周期及血内孕酮含量。

    3. “血瘀”模型：高粘滞血症模型：选用家兔，耳缘静脉注入10 ％葡萄糖生理盐水,每公斤体重注入5ml，可100％造型成功。给药后可见微循环血流变慢，红细胞聚集,全血及血浆粘度增加，血沉快，红细胞电泳变慢。此模型适用于“活血化瘀”药物作用原理的研究。

    4. “血虚”模型：选用雄性大鼠，体重180～250g。于实验第1、4、7天皮下注射2％乙酰基苯肼(Acety-Phenyhydrazine,APH)生理盐水溶液，以每100g 体重计， 第一次1ml，第2、3次0.5ml。给药后可形成实验性溶血性贫血。红细胞与血红蛋白减少，出现大量海氏(Heine)小体。可维持9～14天。此模型适用于血虚与气虚药物的研究。

    5. “脾虚”模型：选用雄性大鼠，以大黄、玄明粉、旋明粉水煎剂和大黄、番泻液灌胃给药，给药后动物发生腹泻、消瘦、食量下降、精神不振，毛发欠光泽，基本符合临床脾虚病人症状。

    6. “肝郁”模型:选用大鼠和小鼠。小鼠腹腔注射艾叶注射液0.6ml(含生药0.3g),每日1次，分别于45天及60天处死。大鼠腹腔注射艾叶注射液2ml(含生药2.0g)每日1次,半月后改为隔日1次40天处死。艾叶中毒后动物易激怒，好斗，咬人，进食量少，体重增加慢。小鼠：肝脏有灶性坏死，以60天组较45天组为重。大鼠：肝细胞肿胀，胞浆疏松出现颗粒，门区有嗜酸性细胞浸润，中央静脉充血。