实验动物学2014课件.ppt
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- 实验 动物学 2014 课件
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1、 医学实验动物学教研室 李宝龙实验动物学 一、实验动物科学及其发展一、实验动物科学及其发展 二、实验动物学的研究范围及在生物二、实验动物学的研究范围及在生物 医学研究中的作用医学研究中的作用 三、实验动物学对中医药现代化的意义三、实验动物学对中医药现代化的意义 一一.实验动物科学及其发展实验动物科学及其发展 (一)实验动物科学(一)实验动物科学 laboratory animal science 以实验动物为主要研究对象,并将培育的实验动物应以实验动物为主要研究对象,并将培育的实验动物应用于生命科学研究的一门综合性学科。实验动物科学融合用于生命科学研究的一门综合性学科。实验动物科学融合了生物学
2、,动物学,生理学,医学等内容,以了生物学,动物学,生理学,医学等内容,以遗传学和微遗传学和微生物学生物学为基础,通过对实验动物和动物实验进行多方面的为基础,通过对实验动物和动物实验进行多方面的研究,逐步形成的比较完整的基础学科。研究,逐步形成的比较完整的基础学科。一一.实验动物科学及其发展实验动物科学及其发展 (一)实验动物科学(一)实验动物科学 (二)实验动物科学的发展(二)实验动物科学的发展 实验动物科学是随着自然科学和生物实验动物科学是随着自然科学和生物医学的发展,至医学的发展,至20世纪世纪50年代以后才发展年代以后才发展成一门具有自身理论体系的独立学科。成一门具有自身理论体系的独立学
3、科。1、国外实验动物科学的发展、国外实验动物科学的发展 四个主要的发展阶段:四个主要的发展阶段:(1)公元前公元前4公元公元3世纪世纪 Aristotle 多种动物解剖多种动物解剖 Erasistratus 活体动物解剖活体动物解剖 Galen 活体动物解剖活体动物解剖 (2)公元公元3 16世纪世纪 科学研究的黑暗年代科学研究的黑暗年代(3)公元公元16 19世纪末世纪末 Vesalius 公开的解剖学示范教学公开的解剖学示范教学 Harvey 多种动物的大量解剖和生理研究多种动物的大量解剖和生理研究 Hales 报告马的血压测定结果报告马的血压测定结果 Fontana 药物毒性的动物实验药
4、物毒性的动物实验 Darwin 物种起源物种起源 Bernard 实验医学实验医学 Vesalius “必须妥善地选择解剖构造合理或对某种影响具有特异敏感的动物。每项研究必须明确指出选择的动物,每个生理学或病理学问题能否解决,往往完全取决于为获得准确结果而用于实验的动物是否选择得当。”-CLAUD BERNARD (18131878)法国生理学家 19世纪世纪 实验医学实验医学的兴起成为生物医学的兴起成为生物医学发展的转折点,在生理学、微生物学发展的转折点,在生理学、微生物学上取得巨大成就,同时动物保护组织上取得巨大成就,同时动物保护组织开始兴起。开始兴起。(4)20(4)20世纪至今世纪至今
5、 孟德尔遗传规律发现孟德尔遗传规律发现 1907年年 Little首次成功培育出首次成功培育出DBA 纯系小鼠纯系小鼠 1932年年 Glimstedt 育成并进行无育成并进行无 菌豚鼠饲养菌豚鼠饲养 1946年年 Reyniers 育成无菌大鼠育成无菌大鼠 1956年年 国际实验动物科学委员会国际实验动物科学委员会(ICLAS)成立。成立。1959年年 Teah 繁殖无菌豚鼠成功繁殖无菌豚鼠成功 60年代后年代后 动物器官移植动物器官移植 微循环研究微循环研究 1975年年 Peter Singer 动物解放动物解放 实验动物保护运动迅速掀起,实验动物保护运动迅速掀起,限制和影响了实验动物科
6、学的发限制和影响了实验动物科学的发展,同时也促使人们开展实验动展,同时也促使人们开展实验动物替代方法的研究。物替代方法的研究。细胞培养技术细胞培养技术 人造器官技术人造器官技术 计算机模拟技术计算机模拟技术3R3R-人道主义实验技术原理 1959年 英国动物学家拉塞尔微生物学家伯齐 1982年年 Richard 转基因小鼠培育转基因小鼠培育多利多利 2002年年 美英研究机美英研究机构宣布绘出构宣布绘出 小鼠基因小鼠基因图谱图谱 随着分子生随着分子生物学和基因工程物学和基因工程研究方面的飞速研究方面的飞速发展,实验动物发展,实验动物和动物实验研究和动物实验研究进入到分子水平。进入到分子水平。一
7、一.实验动物科学及其发展实验动物科学及其发展 (一)实验动物科学 (二)实验动物科学的发展 1 国外实验动物科学的发展 2 我国实验动物科学的发展 2、我国实验动物科学的发展、我国实验动物科学的发展 (1)古代中国有关动物实验的记载)古代中国有关动物实验的记载 “赤铜屑主折伤,能焊入骨。六畜有损赤铜屑主折伤,能焊入骨。六畜有损者,细研酒服,直入骨伤处;六畜死后,者,细研酒服,直入骨伤处;六畜死后,取骨视之,犹有焊痕可验。取骨视之,犹有焊痕可验。”唐唐本草拾遗本草拾遗 “定州人崔务坠马伤足,医令取铜末和酒定州人崔务坠马伤足,医令取铜末和酒服之,遂全平。及亡后十余年改葬,视胫服之,遂全平。及亡后十
8、余年改葬,视胫骨折处,有铜末束之。骨折处,有铜末束之。”唐唐朝野佥载朝野佥载卷一卷一 (2)中国现代实验动物科学的发展)中国现代实验动物科学的发展 1918年年 中央防疫处从国外引入小鼠、豚鼠中央防疫处从国外引入小鼠、豚鼠 1923年年 动物实验证明当归对平滑肌有兴奋作用动物实验证明当归对平滑肌有兴奋作用 1946年年 从印度引入小鼠从印度引入小鼠 1949年年 我国的生物制品研究所大量饲养实验动物我国的生物制品研究所大量饲养实验动物 1985年年 我国培育的我国培育的TA1、TA2、615近交系小鼠获近交系小鼠获 国际承认国际承认 1988年年 实验动物管理条例颁布实施实验动物管理条例颁布实
9、施 1994年年 实验动物国家标准颁布实施实验动物国家标准颁布实施 2000、2010 实验动物国家标准修订实验动物国家标准修订 二二.实验动物学的研究范围及在生物医学研实验动物学的研究范围及在生物医学研 究中的作用究中的作用(一)实验动物学的研究范围(一)实验动物学的研究范围 实验动物动物实验医学实验动物学医学实验动物学实验动物的标准化动物实验的标准化学科概念(概念地位和作用发展概况及趋势)实验动物标准化体系各种实验动物的特征和应用遗传学控制微生物学控制环境控制营养控制实验动物的选择动物实验技术和方法人类疾病动物模型免疫缺陷动物人工动物(转基因动物、胚胎动物等)1、实验动物本身的研究、实验动
10、物本身的研究 目目 的:的:获得优质标准化的实验动物 研究内容研究内容:实验动物遗传学、微生物学、实验动物医学、生物学、比较 医学等。比较医学比较医学 通过人类与实验动物以及实验动物 各品种、品系之间的对比研究,开发建立各种人类疾病实验动物模型,以实验动物作为人的替身,探讨人类疾病发生发展规律及其有效防治措施,为保护与增进人类健康服务,为实验动物的科学利用和动物实验结果的科学评价提供客观依据。2、动物实验研究动物实验研究 科学合理的使用实验动物有效地进行各类科学实验,通过科学的动物实验研究,探讨生命现象本质以及各类相关学科领域疑难课题。目目 的的:以标准化精确的方法对实验动物进 行处理。研究内
11、容研究内容:动物实验条件、实验方法、操作技 术等。(二)实验动物学在医学生物学研究中的作用(二)实验动物学在医学生物学研究中的作用 1、实验动物是医学生物学研究的重要手段、实验动物是医学生物学研究的重要手段 实验动物是医学生物学研究领域里,进行实验研究所需条件中四个基本要素(AEIR)之一:动物 (Animal)设备 (Equipment)信息 (Information)试剂 (Reagent)I II III IV V5年论著总数(T)482 206 558 1185 268应用实验动物论著数(A)135 41 71 241 58A/T(%)28.8 19.9 12.7 20.3 21.6
12、资料来源资料来源 选取2001年度国家科技部信息研究所公布的影响因子居前5位的医学期刊:世界华人消化杂志(代号I)、中华传染病杂志(代号II)、中华内科杂志(代III)、中华结合和呼吸杂志(代号IV)、中华病理学杂志(代号V),分析上述5种期刊1997年1月至2001年12月各期中实验动物应用情况。2、对实验动、对实验动 物和动物实验的研究促使物和动物实验的研究促使生物生物 医学研究的发展与进步医学研究的发展与进步与实验动物和动物实验有关的重大医学发现 发现或发明发现或发明 年代年代 发现者发现者 使用动物使用动物 血液循环血液循环 1628 William Harvey 螃蟹、鱼、犬螃蟹、鱼
13、、犬 静脉注射静脉注射 1665 Wren 犬犬 输血输血 1665 Lower 犬犬 牛痘,疫苗牛痘,疫苗 1792 Jenner 牛牛 创立实验医学创立实验医学 1813-1818 Bernard 动物动物 乙醚麻醉乙醚麻醉 1846 William Morton 鸟鸟 放线菌病,分离病原放线菌病,分离病原 1877-1878 牛牛 细菌病原学疾病外因细菌病原学疾病外因 1878 Robert Kock 牛、羊牛、羊 原虫病原虫病 1880 骆驼(苏拉病)骆驼(苏拉病)狂犬病免疫狂犬病免疫 1885 Louis Posture 犬、兔犬、兔 节肢动物传播病原作用节肢动物传播病原作用 189
14、3 Smith,Kilbournerne 牛牛 蚊传播疾病蚊传播疾病 1898 Ronald Ross 鸟鸟 发现或发明发现或发明 年代年代 发现者发现者 使用动物使用动物 肿瘤病毒学说肿瘤病毒学说 1910 Reyton Rous 鸡鸡 化学致癌物质化学致癌物质 1914 山极,市川山极,市川 兔兔 胰岛素胰岛素 1921 Banting,Best 犬犬 乙酰胆碱乙酰胆碱 1921 Otto Loewi 蛙蛙 休克及其治疗休克及其治疗 1927 Blalock,Rhemister 犬犬 流行性感冒流行性感冒 1931 猪、犬猪、犬 抗菌药物抗菌药物 1935 G.Domagk 小鼠小鼠 心肺
15、分流机心肺分流机 1953 Jahu Gibbon 猫猫 小儿麻痹症疫苗小儿麻痹症疫苗 1954 Jahas Salk 狨猴狨猴 变性性脑病的病毒病原变性性脑病的病毒病原 1965 Gajdusek,Gibbs 黑猩猩黑猩猩 心脏移植心脏移植 1967 Christian Barmard 犬犬 单克隆抗体技术单克隆抗体技术 1975 Kohler,Milstein 小鼠小鼠 克隆动物克隆动物 1996 Roslin研究所研究所 绵羊绵羊 与实验动物和动物实验有关的重大医学发现与实验动物和动物实验有关的重大医学发现 实验动物科学,现在已经成为现代科学技术不可分割的一个组成部分,已成为一门独立的综
16、合性基础科学门类。这门科学的重要性在于一方面它做为科学研究的重要手段,直接影响着许多领域研究课题成果的确立和水平的高低。另一方面,做为一门科学,它的提高和发展,又会把许多学科领域课题的研究引入新的境地。实验动物重要性可以概括为:它是现实验动物重要性可以概括为:它是现代科学技术的重要组成部分,是生命科学研代科学技术的重要组成部分,是生命科学研究的基础条件,是衡量一个国家或一个科研究的基础条件,是衡量一个国家或一个科研单位科学研究水平的重要标志。单位科学研究水平的重要标志。三三.实验动物学对中医药现代化的意义实验动物学对中医药现代化的意义 (一)中医药现代化需要实验动物学(一)中医药现代化需要实验
17、动物学 高精尖的仪器设备、高纯度的试剂、科技信高精尖的仪器设备、高纯度的试剂、科技信息已成为中医药研究的重要组成,利用标准化息已成为中医药研究的重要组成,利用标准化的实验动物和模型开展中医药现代化研究是实的实验动物和模型开展中医药现代化研究是实现中医药现代化的有效途径。现中医药现代化的有效途径。(二)深刻揭示中医药治病机理进一步提高疗效(二)深刻揭示中医药治病机理进一步提高疗效需要实验动物学需要实验动物学 利用现代科学理论和方法,包括借助实验动利用现代科学理论和方法,包括借助实验动物学的方法研究并更深刻地揭示中医药的治病机物学的方法研究并更深刻地揭示中医药的治病机理,应用合适的动物模型结合临床
18、研究以求使经理,应用合适的动物模型结合临床研究以求使经验进一步上升为科学理论,科学、客观、定量地验进一步上升为科学理论,科学、客观、定量地阐明中医药理论,深化中医药实践。阐明中医药理论,深化中医药实践。(三)中药产业现代化国际化需要实验动物学三)中药产业现代化国际化需要实验动物学 中医药历经数千年的应用表明了其有效性和安中医药历经数千年的应用表明了其有效性和安全性,但仍须用客观的规范的国际认可的检测标准全性,但仍须用客观的规范的国际认可的检测标准和评价指标加以验证才能被国际社会所接受。和评价指标加以验证才能被国际社会所接受。要求掌握的内容要求掌握的内容 一、概念:实验动物科学概念:实验动物科学
19、 比较医学比较医学 二、实验动物学的研究范围及在生物医学二、实验动物学的研究范围及在生物医学 研究中的作用研究中的作用 三、实验动物学对中医药现代化的意义三、实验动物学对中医药现代化的意义 一、实验动物的定义一、实验动物的定义 实验动物(实验动物(Laboratory animal)指经人工饲育,对其携带微生物实行控指经人工饲育,对其携带微生物实行控制,遗传背景明确或者来源清楚制,遗传背景明确或者来源清楚,用于科学用于科学研究、教学、生产、检定以及其它科学实验研究、教学、生产、检定以及其它科学实验的动物。的动物。实验动物必需的条件实验动物必需的条件 第一:从遗传角度讲,实验动物必须经第一:从遗
20、传角度讲,实验动物必须经 人工培育,遗传背景明确,来源人工培育,遗传背景明确,来源 清楚。其科学的涵义应是人工培清楚。其科学的涵义应是人工培 育的遗传限定的动物。育的遗传限定的动物。第二:是对其携带的微生物、寄生虫实行第二:是对其携带的微生物、寄生虫实行 人工控制。所有实验动物的微生物、人工控制。所有实验动物的微生物、寄生虫都受到严格监控。寄生虫都受到严格监控。第三:是用于科学实验。从应用角度看,第三:是用于科学实验。从应用角度看,可以认为所有的实验动物主要应用可以认为所有的实验动物主要应用 目的都是为了科学实验。目的都是为了科学实验。实验动物主要应用于科学实实验动物主要应用于科学实验。被称为
21、:验。被称为:“活的分析天活的分析天平平”。实验用动物(实验用动物(animal for research)凡能用于科学实验的动物统称为实验用凡能用于科学实验的动物统称为实验用动物,包括实验动物、野生动物、经济动动物,包括实验动物、野生动物、经济动物和观赏动物。物和观赏动物。动物人工培育 繁殖遗传背景物种来源微生物寄生虫用途实验动物 严格人工明确明确人工控制科学实验观赏动物 一定程度 人工一般一般择优劣汰观赏宠物经济动物 一定程度 人工一般一般择优劣汰发展经济野生动物 未经自然不明确不明确自然选择保护或发展经济 二、实验动物的分类二、实验动物的分类 实验动物的分类包括动物学的分类实验动物的分类
22、包括动物学的分类 和实验动物学的分类两部分。和实验动物学的分类两部分。二、实验动物的分类二、实验动物的分类 分类标准:遗传学和微生物学 例如:例如:小鼠属于动物界、脊索动物门、哺小鼠属于动物界、脊索动物门、哺乳纲、真兽亚纲、啮齿目、鼠科、小鼠属、乳纲、真兽亚纲、啮齿目、鼠科、小鼠属、小家鼠种。小家鼠种。按实验动物学分类则分为按实验动物学分类则分为 品种品种(breed)(breed)和品系(和品系(strain)strain)。种是动物学分类系统上的基本单位。种是动物学分类系统上的基本单位。同种动物能共同生活、交配、繁衍后代,同种动物能共同生活、交配、繁衍后代,异种动物之间存在生殖隔离。异种动
23、物之间存在生殖隔离。封闭群封闭群 近交系近交系 杂交群杂交群 突变系突变系 定义:以非近亲交配方式进行繁殖定义:以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种群,在不从其生产的一个实验动物种群,在不从其外部引入新个体的条件下,至少连续外部引入新个体的条件下,至少连续繁殖繁殖4代以上,封闭群亦称远交群。代以上,封闭群亦称远交群。大小鼠需大小鼠需6年零年零3个月个月 家兔需家兔需18年零年零6个月个月 命名:命名:封闭群由24个大写英文字母命名,种群名称前标明保持者的英文缩写名称,第一个字母须大写,后面的字母小写,一般不超过4个字母。保持者与种群名称之间用冒号分开。N:NIH 表示由美国国立卫生研究
24、院(N)保持的NIH封闭群小鼠。Lac:LACA 表示由英国实验动物中心(Lac)保持的LACA封闭群小鼠。某些命名较早,又广为人知的封闭群动物,名称与上述规则不一致时,仍可沿用其原来的名称。Wistar大鼠封闭群,日本的ddy封闭群小鼠,我国的KM小鼠等。.特点特点:封闭群遗传基因具有较高的杂合性,繁 殖力强生产力高,易于大量生产。个体间对实验处理的反应有差异,重复 性和一致性较差。应用应用:用于科研预实验或教学演示。药物筛选试验,封闭群可以反映药物 的综合疗效。常用品系常用品系 小鼠:小鼠:KM NIH LACA ICR 大鼠:大鼠:SD Wistar ICR小鼠SD大鼠 家兔:New Z
25、ealand新西兰家兔定义定义:经至少连续经至少连续20代的全同胞兄妹交配(或代的全同胞兄妹交配(或 亲子交配)培育而成,品系内所有个体亲子交配)培育而成,品系内所有个体 都可追溯到起源于第都可追溯到起源于第20代或以后代数的代或以后代数的 一对共同祖先。近交系的近交系数应大一对共同祖先。近交系的近交系数应大 于于99%。命名命名:近交系一般以大写英文字母命名,亦可以用大近交系一般以大写英文字母命名,亦可以用大写英文字母加阿拉伯数字命名。写英文字母加阿拉伯数字命名。A AE DBA A(F78)DBA(F?+10)TA1 615 一个近交系内各个分支的动物之间,已经发现或十一个近交系内各个分支
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