医学实验动物学-课件.ppt

1、医学实验动物学医学实验动物学 v21世纪生命科学是当代科学发展中最活跃的领域之一。生命科学之所以在近年来得到飞速发展，其中一个主要原因就是作为基础支撑学科的实验动物学有了长足的进步与发展。实验动物学的发展为生命科学的高水平研究奠定物质基础。v 实验动物已成为各个相关学科交叉、渗透、综合的最好工具，实验动物科学既是各个学科各自施展的技术平台，又是众多 学科互相整合的技术平台。v 现代分子生物学技术加快了实验动物新品系的培育速度，建立各种人类疾病动物模型有了更好的手段和更广阔的空间。反过来，新的品系和动物模型的建立又为医学、药学、遗传学等 生命科学的各个领域提供了可靠而有用的手段和先进的工具。遗传

2、学控制遗传学控制微生物学控制微生物学控制环境控制环境控制医医学学实实验验动动物物学学 实实验验动动物物的的标标准准化化动动物物实实验验的的标标准准化化动物模型动物模型胚胎工程胚胎工程转基因动物转基因动物动物实验技术动物实验技术营养控制营养控制第一章 绪 论v 实验动物学是一门以生命科学为主v体的新崛起的独立的综合性基础学科，v是生命医学乃至整个生命科学的基础和v重要支撑条件。第一节 实验动物和实验动物学的基本概念v一、实验动物和实验用动物（一）实验动物(Laboratory animal)实验动物是指经人工饲育，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确或者来源清楚的用于科学研究、教学、(生产)、

3、检定以及其他科学实验的动物。1.按遗传学分类近交系动物、封闭群动物、突变系动物、杂交一代动物;2.按照微生物控制程度分类普通级、清洁级、无特定病原体（SPF）级、无菌级悉生动物;3.用科学实验的动物.（二）实验用动物(experimental animal)1.实验动物;（能够用于科学实验的所有动物）2.经济动物（家畜、家禽及观赏动物）;3.野生动物.二、实验动物学的定义及研究范围 实验动物学是一门以生命科学为主体的、新崛起的、独立的综合性基础学科，是研究实验动物培育和应用的科学。包括实验动物和动物实验两大部分。1.动物遗传育种学2.研究影响实验动物生存的环境与条件3.实验动物医学4.比较医学

4、5.动物实验方法学第二节 实验动物在生命科学研究中的重要性和运用v一、实验动物在生命科学研究中的重要性 实验动物是医学、生命科学研究的基础和重要支撑条件。在医学和生命科学研究领域内，进行实验研究的基本条件可概括为“AEIR”4个基本要素“A”是指Animal(动物）动物）；“E”是指Equipment(设备）；“I”是指Information(信息）；“R”是指Reagent（试剂）。二、实验动物在生命科学研究中的运用（一）生物医学方面（二）制药工业和化学工业方面（三）生物制品方面（四）轻工业与食品工业方面（五）畜牧科学和农业科学方面（六）宇航和军事科学方面（七）其他方面第三节 国内外实验动物

5、科学发展概况(动物福利)v一、国外实验动物科学发展概况、动物福利 公元前384公元前322年，亚里士多德进行了解剖学和胚胎学实验，观察各种动物脏器的差异。1792年，Jenner发现牛痘可保护人不生天花，提出用牛痘免疫人以预防天花1813年，Bernard用动物研究疾病，创立了“实验医学”一词1885年，Nuttall等培育了无菌豚鼠，解决了生物在无菌条件下能否生存的问题1909年，美国杰克逊研究所所长Little培育出第1株DBA近交系小鼠 1940年，美国圣母大学劳邦德实验室Reyniers等人育 成无菌大鼠并建立了繁殖种群。1984年，美国有人将牛的生长激素基因导入小鼠，利用基因工程培育

6、出巨鼠，开辟了基因工程在实验动物研究开发中的新途径。1944年，美国纽约科学院召开会议将实验动物标准化提上议事日程，该会议的召开成为实验动物医学的起点。1915年，金属隔离器问世，1957年又出现塑料薄膜隔离器。20世纪4050年代，美国首先提出实验动物标准化问题，加快实验动物协调管理。20世纪70年代早期，由于实验动物使用量骤增，动物保护者的反对和动物实验发展的实际需要，“3R”研究的问题引起了社会各界的极大关注。使用数量逐年激增v据1990年调查，日本使用小鼠519万只，大鼠218万只，豚鼠22万只，兔13万只，加上其它动物合计为802万只。v1989年欧洲全境实验动物使用数量1400万只

7、。v美国1981年用了各种品系的小鼠共8000万只；大鼠7000万只，豚鼠6070万只，家兔6070万只，非人灵长类3.4万只。v据统计，1994年北美、欧洲、日本大鼠和小鼠的销售值分别为15亿、12亿、10亿美元。v在我国据1995年不完全统计，全国生产大鼠、小鼠、地鼠、豚鼠、兔、犬、猴、猪、SPF鸡等实验动物约900万只。2005年实验动物约1500-2000万只。清洁级、SPF级动物得到应用，如1994年小鼠使用量约为340万只，其中清洁级为21万只，SPF级为12万只；大鼠使用量为53万只，其中清洁级11.6万只。动物保护史上的里程碑 早在19世纪初期，英国人就开始关注虐待动物问题。1

8、822年，英国人道主义者理查德马丁（Charls Martin）在国会会议上提出禁止虐待动物的议案，获得上下两院通过。这项法案被称为“马丁法令”（Martins Act），是世界上第一个有关动物福利的法令，被公认为动物福利保护史上的里程碑。“动物福利”？v通俗地说，即关心动物的日常生活条件和心理，行为健康，防止动物在饲养、使用、运输和屠宰过程中受到不必要的痛苦。v简单地讲，即“善待活着的动物，减少动物死亡的痛苦”。v动物福利的目标是善待生命，实现人与自然的和谐共生共存。By Chen Min-liBy Chen Min-liBy Chen Min-liBy Chen Min-liBy Chen

9、 Min-liBy Chen Min-liBy Chen Min-liBy Chen Min-li 相关术语 1保定：为使动物实验或其它操作顺利进行而采取适当 的方法或设备限制动物的行为，实施这种方法 的过程叫保定。2安死术：是指用公众认可的、以人道的方法处死动 物的技术。其含义是使动物在没有惊恐和痛苦 的状态下安静地、无痛苦地死亡。3仁慈终点：是指动物实验过程中，选择动物表现疼 痛和压抑的较早阶段为实验的终点。浙江省医学科研人员培训班动物福利 3R？Reduction （减少）Replacement（替代）Refinement （优化）二、国内实验动物科学发展概况（一）实验动物科学发展191

10、8 年齐长庆饲养繁殖小鼠做实验，并从日本引进豚鼠。1949年全国解放后我国实验动物科学得到了发展。20世纪70年代末我国相继派出一批学者考察国外实验动物科学发展情况1982年及1985年由国家科委主持召开了两次实验动物工作会议1983年及1988年卫生部召开了两次医学实验动物工作会议。北京、上海相继成立了实验动物学会。1985年在京沪两地试行实验动物合格证制度，同年申请加入了国际实验动物科学委员会（ICLAS）1988年7月在北京召开了“第六届免疫缺陷动物国际研讨会”。同年经国务院批准，国家科委颁布了实验动物管理条例。1998年国家卫生部制定并颁布了医学实验动物管理实施细则，1992年制定并颁

11、布了医学实验动物标准。1994年国家技术监督局颁布了实施中华人民共和国实验动物质量标准，并于2002年进行了修订。（二）图书与信息 现已出版的正式刊物有中国实验动物学报、中国比较医学杂志、上海实验动物科学、北 京实验动物科学与管理4种。（三）组织机构建设（四）人才培养（五）动物设施、设备、仪器的研究等（六）实验动物质量监控（七）“3R”的研究第四节 政策和法规一、国外政策法规（一）国际组织 1956年联合国创立了国际实验动物委员会（ICLA），1979年改组成国际实验动物科学委员会（ICLAS）（二）政策法规于1970、1976、1985、1990年做过4次修订美国国立卫生研究院（NIH）2.

12、实验动物饲养管理和使用指南1963年于1965、1972、1978、1985、1996年做过5次修订3.国立卫生研究院人员保健与NIH动物使用法NIH1979年4.良好实验室操作规范美国食品药物管理局（FDA）1978年用于新药临床前实验的法规，即“GLP”规范5.美国检验与实验用脊椎动物使用和管理法1966年国际机构研究动物委员会1984年国外实验动物及动物实验法规国外实验动物及动物实验法规1.动物福利法美国农业部6.应用动物进行生物医学研究与检验的管理方法生物医学研究基金会1984年7.检验与教学用实验动物的管理与使用原则社会保健服务1985年日本1.动物保护与管理法法律105号1971年

13、3.关于防止动物实验中人兽共患病的通知2.关于确保建筑物卫生环境的法律实施规则日本实验动物学会国立大学动物实验设施长会议1971年1979年4.实验动物饲养管理法总理府告示1980年5.关于实验医药品安全性试验的标准厚生省1982年6.实验动物设施建筑和设备1995年1983年7.动物实验指南日本实验动物协会1987年8.实验动物生产设施设备管理指南日本实验动物协会9.动物处死方法指南总理府告示第40号1987年日本实验动物协会10.实验动物设施建筑和建设日本实验动物学会1996年英国1.防止虐待动物法 1876年 2.犬管理法 1906年 3.动物保护法 1911年4.动物使用保护（麻醉）法

14、 1951、1961年5.善待动物法 1962年 6.医学法 1968年7.动物法 1986年实验动物管理使用法 1985年瑞典 动物保护法 1944、1979年法国 1.法国动物保护法 1972年2.犬收容管理法 1974年瑞士 科学院科学实验动物伦理与动物实验指南 1983年二、国内实验动物的法律、法规、条例与标准 我国实验动物工作由国家科技部统一管理，各省、自治区、直辖市、科学技术委员会分别主管各地区工作。我国法律、法规、条例与标我国法律、法规、条例与标准准实验动物管理条例国家科委2号令1988年医学实验动物管理实施细则卫生部1998年国家医药管理局实验动物管理办法国家医管局6号令199

15、1年国家医药管理局实验动物管理实施细则（草案）国家质量管理局1991年医学实验动物标准卫生部1992年卫生部实验动物管理委员会工作条例卫生部1992年卫生部实验动物管理委员会合格证管理办法卫生部1992年医学实验动物质量检测手册卫生部动物管理会1992年合格证管理办法卫生部动物管理会1992年药品非临床研究质量管理规定国家科委16号令1993实验动物质量管理办法实验动物国家标准实验动物许可证管理办法（试行）的通知上海实验动物管理办法关于上海市科学技术发展基金项目应用实验动物的有关规定（试行）的通知国家科技部、国家技术监督局国家质量技术监督局科技部等7个部局上海市任命政府批准，上海市科学技术委员

16、会发布上海市科学技术委员会1997年1997年（2001年修订）2001年1987年2000年实验动物的环境设施控制v实验动物环境的种类v环境对实验动物的影响v影响实验动物“演出型”的主要环境因素v实验动物的设施v实验动物的饲养条件 实验动物的环境控制是实验动物标准化的主要内容之一。实验动物一般都较长时间甚至终身被限制在一个极其有限的环境范围内生活，这种环境就成了实验动物赖以生存的条件。为了使实验动物能够正常生长、发育、繁殖和进行良好的实验处理，必须对实验动物的环境进行控制。环境的概念(定义)：是指生物体内外的客观一定事物，是生物赖以生存的外部条件。v 实验动物环境包括外环境和内环境。实验动物

17、环境监控的意义 严格监控实验动物环境可保证实验动物健康和质量标准化。环境控制可保障实验研究获得正确的结果。合乎标准的环境，尚为实验动物及动物实验工作者提供适宜的条件，并保障人们身体健康不受危害因素的伤害。实验动物环境管理设计、设备饲养管理饲、垫料、水流程设计 维护管理（附属设备）空调运转饲育设备、器材经营管理、组织卫生管理一、实验动物环境的种类v1、按照用途分类：生产设施、实验设施、特殊动物实v 验设施。2、按照微生物控制程度分类：普通环境、屏障环境、隔离环境。二、环境对实验动物的影响 1.动物的性状表现主要有遗传因素和环 境因素决定。发育环境胚前期胚胎期胚后期周围环境物理因素：温度、湿度、气

18、流、光照 噪声、笼具、垫料化学因素：臭气、消毒剂、杀虫剂营养因素：饲料、饮水生物因素：各种病体人为因素：设施、饲养、管理、实验处理包括实验结果2.动物实验处理的反应可用下式表示：式中：R 实验动物的总反应；A 实验动物种的共同反应；B 动物品种及品系特有的反应；C 动物个体反应（个体差异）；D 环境的影响（包括实验处理）；E 实验误差。1.温度：（1）实验动物大多数属于恒温动物 （2）临界温度：三、影响实验动物“演出型”的主 要环境因素 （3）几种动物的高、低临界温度 低临界温度 高临界温度 ()小鼠 -10 37 大鼠 -10 32 豚鼠 -15 32 家兔 -29 32 猫 36 犬 -8

19、0 4258 猴 38 绵羊 32 山羊 40 猪 30 鸽 42 鸡 -35 32 （4）温度对实验动物的影响 对繁殖、育成的影响 影响代谢 影响健康与抗感染能力 激发应激反应 对实验结果的影响 温度 12 24 32KAU（碱性磷酸酶）203 153 153GOT（谷草转氨酶）11221 12924 11416GPT（谷丙转氨酶）387 377 308白细胞数（10/mm）691252 13 41 4红细胞数（10/mm）914 40 887 89 1153 92 温度影响药物毒理实验例1：Wistar大鼠在气温4时异丙基肾上腺 素的致死剂量是24的100010000倍例2：药物LD50：

20、15.5 27Amphetumina苯异丙胺 197mg/kg 90 mg/kgMethedrine 111mg/kg 33.2 mg/kg盐酸脱氧麻黄碱Ephedine麻黄素 477 mg/kg 565 mg/kg国标：实验动物设施对温度的要求v日温差：4 温度的调控效果由以下因素决定：层高；换气次数；当地日温差；设施内设备和动物产生的热量。2.湿度湿度对动物影响：大鼠环尾病 ring tail环境温度27 Hr20 40 患病率（）100 2530高温（3032）湿度Hr高，小鼠由卵蛋白引起的过敏休克死亡率明显增高；仙台病毒发病率增高。v国标：Hr：4070(50+_5)3、臭气（1）概述

21、动物嗅觉：敏锐型、减退型、中间型种类：40万种，人类可嗅到4000种具有代表性：胺类、硫醇类、丁烷类及蛋白质的分解物 通常在动物室中可测到8种：NH3、H2S、甲基硫醇、硫化甲基、三甲基、乙烯雌酚、乙醛、二硫化甲基（2）臭气对动物的影响NH3 41ppm 可引起金鱼40死亡NH3 25250ppm 可引起大鼠鼻炎、中耳炎、支气管炎、支原体 性肺炎NH3 25ppm以下 对人不产生危害v国标：14mg/M 20ppm 34、噪声 noise 噪声是噪杂音，不受欢迎声音的总称声量单位phons dB分贝（1）对繁殖生长的影响 建筑打桩 小鼠出生下降7 离乳率减少10 导致流产 唆死率达到67 泌乳

22、量减少30 生长明显减慢(2)对实验结果的影响 金属钙化可使血检明显变化 DBA心跳、呼吸、血压、明显增加（3）听源性痉挛 制冰机 2M远，EL小鼠幼鼠相继痉挛而死。RIII系幼鼠 4M远，超声及洗衣机发生休克死亡。v国标：60dB（A）5、空气溶胶(aerosol)空气中浮游的微粒总称空气溶胶aerosol。按其状态、物理化学生成过程以大小分为：粉尘 dust烟尘 fume薄雾 mist浓雾 fog烟 smoke 动物室中从外面进入粉尘和室内动物毛屑、饲料渣、垫料渣、排泄物等。（1）粉尘dust对动物的影响 对皮肤、鼻粘膜、眼、消化、呼吸出现有害作用。支气管炎、气喘、尘肺等，变态反应原，许多

23、实验动物具有抗原性，大鼠、兔、豚鼠互相没有共同的抗原。笼底的粉尘和大鼠尿与即时型气喘反应有很大关系。主要是大鼠尿中的低分子量-球蛋白小鼠尿中的前白蛋白preekbumin所致。（2）落下菌数 测试方法：510 范围内，距地面1m,培养皿9cm，内置810ml营养琼脂或血琼脂放置30分钟，37 48小时培养。v国标：落下菌数（个/皿）普通环境：30屏障环境：3隔离环境：无检出6、气流和风速:air current and air velocity(1)检测方法(2)对实验动物的影响风速air cvelocity（m/s）0.10.2换气次数（次/h）压力梯度：（Pa）普通环境 810屏障环境15

24、隔离环境2050屏障环境 10隔离环境 50-100v（3）国标：7、照明 Lighting illumination(1)照明的因素:照度 illuminance 波长 Wave length 照明时间 lighting time（2）照明与视觉视网膜的结构：表层杆状体细胞（感觉明暗）锥状体细胞（感觉颜色）杆状体细胞和锥状体细胞的数量、密度和分布因动物的种类而异。鸟类锥状体细胞占优势夜盲 啮齿类杆状体细胞占优势夜行性容易受强光的损害，色彩的分辨能力差，对红色无辨别能力。绵羊、猪、狗、与啮齿类相似，对颜色无分辨能力。人、猴、猫的锥状体细胞和杆状体细胞比率较小，对颜色、明暗分辨优于其它动物。（3

25、）照度对实验动物的影响照度对视网膜可造成障碍对离乳率的影响：5Lux 仔鼠死亡5 500Lux 仔鼠死亡50对繁殖的影响：阴道口开口，发情 v（6）国标：1）照度（lx）工作照度：150300 动物照度：1520 2）昼夜交替时间（h）12/12或10/14实验动物环境国家标准v（GB14925-2001 GB50447-2008）四、实验动物的设施1.设施分类 隔离系统、屏障系统、半屏障系统、开放系统2.实验动物设施的基本要求 （1）饲养区（2）动物实验区（3）洗刷消毒区 （4）废弃物处理区（5）管理区（6）机械区 （7）物品接收和贮藏区（8）交通区（9）服务区3.实验动物设施的特殊要求（1

26、）空调设施 中央、分体式（2）双路电（3）节能设备 全新风或70新风，30回风（4）消毒灭菌设备 高压预真空 药槽 紫外灯（5）通讯设备 按置到位 监控（6）焚烧炉4.洁净区人、物的移动路向（1）人员的移动路向：一更衣淋浴二更衣风淋清洁走廊（内准备间）饲养室或动物实验室亚清洁走廊一更衣外部（2）物品的移动路向：物品高压灭菌（包装的消毒物品可以经传递窗、笼具泡有消毒液的渡槽）清洁准备室（内准备间）清洁物品储藏室饲养室或动物实验室废物经包装处理亚清洁走廊外部（3）实验动物的移动路向：外来实验动物验证检疫室（经检疫后）传递窗清洁走廊（内准备间）饲养室或动物实验室亚清洁走廊外部屏障系统内的物品的进入屏

27、障系统内的物品的进入Matter is Provided into BS五、实验动物的饲养条件1.笼具（1）舒适和卫生（2）坚固和耐用（3）操作使用方便（4）经济实用（5）笼架必须牢固、稳定、不宜过大 2.饮水设备和饮用水要求 一般采用饮水瓶（玻璃瓶或无毒塑料瓶），饮水盒或自动饮水装置。动物饮用水管理1.水离子电导率2.微生物检验(每周一次，食品卫生微生物检验标准手册）3.酸化（HCL：PH3.0-3.5).3.排泄物和垫料4.空气调节和净化 常用的垫料（bedding）有木屑（粗及细）、木刨花，打碎的玉米棒及杆、吸水纸及棉花等。可根据不同要求选择使用。垫料需经杀虫、灭菌后才能使用。新风回风去

28、实验室初效压差变送器中效压差变送器温湿度变送器风量变送器西门子PLC现场控制器液晶触摸屏实验室温度变送器监控电脑风机表冷器中效过滤器初效过滤器风机变频器空调循环水电动阀电动阀循环水流量补偿空调机房前端现场控制器空调机房前端现场控制器系统结构系统结构OA新风EA排风内准备及洁净走廊生物实验室 生物实验室排风排风机回风卫生型空气处理机组送风顶棚送风装置定风量装置（风量调节阀）全热交换器定风量装置（风量调节阀）实验区域空调系统变风量智能控制原理图实验区域空调系统变风量智能控制原理图5.设施的管理 实验动物设施的使用维护对于实验动物的生产及动物实验的正常进行是必不可少的。对设施进行科学规范的管理，尤其是对使用和操作者的管理是及其重要的。即使设施完好并进行正常，管理者与操作者一次疏忽或错误，均可导致严重后果，特别是对设施的微生物污染，一旦发生，极难净化，除非中断生产或实验，对设施进行全面的消毒灭菌。因此设施的管理、设施维护是实验动物环境控制的重要组成。