1、第五章 新药药效学研究药理学教研室邹丽宜v 药理学是研究药物与机体或病原体相互作用的规律和原理的学科，包括v药效动力学和药代动力学v 药效动力学是研究药物对机体的作用及作用机制v药代动力学是反映药物在机体内的生物转化规律v掌握药物在体内的v作用部位、有效浓度、持续时间、代谢特征v对于指导临床选择合适的v适应证、剂量、给药途径及剂型，避免和减少毒副作用等具有重要的理论和实践意义。v因此，药理学是基础医学、药学和临床医学研究的纽带和桥梁。v何谓“新药”v何谓“药效学”v为何研究“新药药效学”新药新药v按照我国药品管理法规定，按照我国药品管理法规定，“新药新药”是指未在中国市场销售的药品是指未在中国
2、市场销售的药品v其中包括以往没有作为药用过的化其中包括以往没有作为药用过的化学物质学物质.药效学药效学v新药药效学的研究内容主要是发现新药药效学的研究内容主要是发现新药和评价新药新药和评价新药。v药效学是研究药物的生化、生理效药效学是研究药物的生化、生理效应及机制以及剂量和效应之间的关应及机制以及剂量和效应之间的关系系新药药效学的研究内容新药药效学的研究内容v发现新药和评价新药 发现新药是根据实验药物的来源(化学和生物合成思路、天然产物药用记载等)，运用各种技术手段，充分了解未知化合物的药理作用及特点v评价新药则是经过科学、严密、客观的实验设计，评价有效化合物的优势和不足，尤其是与已上市的、公
3、认的有效药物的比较，从而决定取舍新药药效学研究目的新药药效学研究目的v确定新药预期用于临床防、诊、确定新药预期用于临床防、诊、治目的药效；治目的药效；v确定新药的作用强度；确定新药的作用强度；v阐明新药的作用部位和机制；阐明新药的作用部位和机制；v发现预期用于临床以外的广泛药发现预期用于临床以外的广泛药理作用。理作用。新药审批办法新药审批办法 v第一条根据第一条根据中华人民共和国药品管理法中华人民共和国药品管理法、中华人民中华人民共和国药品管理法实施办法共和国药品管理法实施办法的规定，为规范新药的研制，的规定，为规范新药的研制，加强新药的审批管理，制定本办法。加强新药的审批管理，制定本办法。v
4、第二条新药系指我国未生产过的药品。已生产的药品改变第二条新药系指我国未生产过的药品。已生产的药品改变剂型、改变给药途径、增加新的适应症或制成新的复方制剂，剂型、改变给药途径、增加新的适应症或制成新的复方制剂，亦按新药管理。亦按新药管理。v第三条国家药品监督管理局主管全国新药审批工作。新药第三条国家药品监督管理局主管全国新药审批工作。新药经国家药品监督管理局批准后方可进行临床研究或生产上市。经国家药品监督管理局批准后方可进行临床研究或生产上市。v第四条凡在中华人民共和国境内进行新药研究、生产、经第四条凡在中华人民共和国境内进行新药研究、生产、经营、使用、检验、监督及审批管理的单位或个人，都必须遵
5、营、使用、检验、监督及审批管理的单位或个人，都必须遵守本办法。守本办法。v第五条国家鼓励研究创制新药。第五条国家鼓励研究创制新药。新药的分类新药的分类 v中药中药 v化学药品化学药品 v生物制品生物制品第一节第一节 药效学研究的基本概念药效学研究的基本概念v一、药物作用的基本类型一、药物作用的基本类型v 二、药物作用的选择性二、药物作用的选择性v三、药物作用的量效关系三、药物作用的量效关系v四、药物的治疗作用与不良反应四、药物的治疗作用与不良反应v五、药物的作用机制五、药物的作用机制第二节第二节 新药药效学新药药效学临床前药理学评价临床前药理学评价药效学药效学一般药理学一般药理学药代动力学药代
6、动力学药理学作用机制药理学作用机制一、主要药效学一、主要药效学v研究目的及意义研究目的及意义 主要药效学研究是评价新药用于临床预主要药效学研究是评价新药用于临床预防、诊断、治疗作用有关的主要药理作用。防、诊断、治疗作用有关的主要药理作用。在评价新药主要疗效的过程中，通过与在评价新药主要疗效的过程中，通过与已知药的比较，可逐步了解药物的作用特已知药的比较，可逐步了解药物的作用特点，优选出靶点明确、作用强而新颖的化点，优选出靶点明确、作用强而新颖的化合物。合物。一、主要药效学一、主要药效学v分类分类 按照按照“新药药效学研究技术指导原则新药药效学研究技术指导原则”可将药效学研究主要分为可将药效学研
7、究主要分为17个系统个系统94个类个类别。别。(见表见表51)一、主要药效学一、主要药效学v技术要求技术要求1.研究方法研究方法 新药的主要药效学应在体、内外两种以新药的主要药效学应在体、内外两种以上实验方法获得证明，其中一种必须是整上实验方法获得证明，其中一种必须是整体的正常或病理动物模型。体的正常或病理动物模型。动物模型的建立原则动物模型的建立原则v病理模型应能反映临床疾病的病理、病理模型应能反映临床疾病的病理、生理过程。生理过程。v难以建立相应的模型难以建立相应的模型,尽量贴近人体尽量贴近人体的发病机制，采用相近的模型和方的发病机制，采用相近的模型和方法进行研究。法进行研究。v尽量选择国
8、内外公认的实验模型。尽量选择国内外公认的实验模型。实验动物的选择实验动物的定义：实验动物是指以实验研究为目的，在一定的环境条件控制下，经过培养驯化，具有明确的生物学特性和清楚的遗传和微生物背景的动物。实验动物基本概念v动物动物可分为野生动物、经济动物和实验动物等。可分为野生动物、经济动物和实验动物等。v实验动物实验动物（laboratory animal）是指经人工饲）是指经人工饲育、对其携带的育、对其携带的微生物微生物实行控制、实行控制、遗传背景遗传背景明明确或者来源清楚的，用于科研、教学、生产、确或者来源清楚的，用于科研、教学、生产、检定等实验的动物。检定等实验的动物。v实验用动物实验用动
9、物（animals for research）：有时：有时考虑这些动物对某些受试物的敏感性或操作技考虑这些动物对某些受试物的敏感性或操作技术上的需求，有些动物如家禽、家畜及部分野术上的需求，有些动物如家禽、家畜及部分野生动物，也被用于实验，此些动物不能完全达生动物，也被用于实验，此些动物不能完全达到实验动物的标准，称为实验用动物。到实验动物的标准，称为实验用动物。选择实验动物的基本原则v选择与人体结构、机能、代谢及疾病特征选择与人体结构、机能、代谢及疾病特征相似相似的的动物动物v选用结构选用结构简单简单又能反映研究指标的动物又能反映研究指标的动物 v选择选择适龄适龄的实验动物的实验动物 v选择
10、选择易获得、经济、易饲养易获得、经济、易饲养管理的标准化动物管理的标准化动物v3R原则原则：Reduction(减少减少)Replacement(替代替代)Refinement(优化优化)近交系动物（inbred animal）v近交系动物近交系动物是指杂种动物经过相当于是指杂种动物经过相当于20代全同胞兄代全同胞兄妹单线连续繁殖，各条染色体上的基因趋于纯合，妹单线连续繁殖，各条染色体上的基因趋于纯合，品系内个体差异趋于零。品系内个体差异趋于零。v个体之间极为一致，对实验反应一致，实验数据标个体之间极为一致，对实验反应一致，实验数据标准差较小，在实验中实验组和对照组都只需少量的准差较小，在实验
11、中实验组和对照组都只需少量的动物。动物。v隐性基因纯合性状得以暴露，可以获得大量先天性隐性基因纯合性状得以暴露，可以获得大量先天性畸形及先天性疾病的动物模型，如糖尿病、高血压畸形及先天性疾病的动物模型，如糖尿病、高血压等。这些动物家系清楚，取材方便，是进行基因连等。这些动物家系清楚，取材方便，是进行基因连锁分析、遗传学、生理学和胚胎生物学研究的理想锁分析、遗传学、生理学和胚胎生物学研究的理想实验材料。实验材料。封闭群动物(closed colony)v又称远交群又称远交群(outbred stock)。是一个长时期。是一个长时期与外界隔离，雌雄个体之间能够随机交配的与外界隔离，雌雄个体之间能够
12、随机交配的动物群。其遗传组成比较接近于自然状态下动物群。其遗传组成比较接近于自然状态下的动物群体结构。的动物群体结构。v避免了近交衰退的出现，具有繁殖率高，疾避免了近交衰退的出现，具有繁殖率高，疾病抵抗力、生育力强。病抵抗力、生育力强。v群内个体间而言，因其有杂合性，个体间的群内个体间而言，因其有杂合性，个体间的重复性和一致性不如近交系动物好。重复性和一致性不如近交系动物好。v封闭群动物一般适用于药物筛选、毒理安全封闭群动物一般适用于药物筛选、毒理安全试验和教学使用。试验和教学使用。遗传背景v实验动物必须是遗传背景明确的品系动物实验动物必须是遗传背景明确的品系动物近交系：近交系：遗传均质性保证
13、了实验反应的稳遗传均质性保证了实验反应的稳定性；定性；封闭群封闭群：较好地代表自然群体的遗传特性；：较好地代表自然群体的遗传特性；F1杂交群：兼有近交系和封闭群的特点；杂交群：兼有近交系和封闭群的特点；突变动物：往往具有某些鲜明的人类疾病突变动物：往往具有某些鲜明的人类疾病模型特征。模型特征。实验动物等级GB14922-2001实验动物微生物学和寄生虫学监测等实验动物微生物学和寄生虫学监测等级级v 一级一级 普通动物普通动物(conventional animal)不携带主要人不携带主要人兽共患病原和动物烈性传染病的病原。一般为教学示范兽共患病原和动物烈性传染病的病原。一般为教学示范用。用。v
14、 二级二级 清洁动物清洁动物(clean animal)除一级动物应排除的病除一级动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。v 三级三级 无特殊病原体动物无特殊病原体动物(specific pathogen free animal，SPF)除一、二级动物应排除的病原外除一、二级动物应排除的病原外,不携带不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验有干扰的病原。主要潜在感染或条件致病和对科学实验有干扰的病原。国际标准实验动物国际标准实验动物。v 四级四级 无菌动物无菌动物(germ free animal)无可检出的一切生无可检
15、出的一切生命体。包括悉生动物。命体。包括悉生动物。小鼠（Mouse，Mus.Musculus）生物学特性生物学特性v小鼠对外界环境的改变反小鼠对外界环境的改变反应敏感，强光或噪声可致应敏感，强光或噪声可致哺乳母鼠食仔；哺乳母鼠食仔；v夜间活跃，其进食、交配、夜间活跃，其进食、交配、分娩多发生在夜间；分娩多发生在夜间；v啮齿类动物，有啃咬习惯；啮齿类动物，有啃咬习惯；v群居动物，群饲生长发育群居动物，群饲生长发育也快。性成熟的雄鼠放在也快。性成熟的雄鼠放在一起易发生互斗。一起易发生互斗。饲养管理和繁育要点饲养管理和繁育要点喂颗粒性饲料，饲料中蛋白质含喂颗粒性饲料，饲料中蛋白质含量应达量应达20-
16、25%20-25%喂水、加料喂水、加料次周。撮入量：成熟时饲料次周。撮入量：成熟时饲料4-6g/4-6g/天天/只，水约只，水约6ml6ml。哺乳期雌鼠可加葵花籽，生产鼠哺乳期雌鼠可加葵花籽，生产鼠还可加大麦芽和鸡蛋软料还可加大麦芽和鸡蛋软料垫料以杉树木屑为佳，用前要高垫料以杉树木屑为佳，用前要高压灭菌和消毒。压灭菌和消毒。记录表格，做好常规记录。记录表格，做好常规记录。常用小鼠品系近交系C57BL/6BALB/cDBA129C3H突变系小鼠突变系小鼠SCID小鼠小鼠裸小鼠裸小鼠封闭群小鼠KMNIH昆明小鼠小鼠在生物医学中的选择应用 在生物医学领域中，小鼠因其自身在生物医学领域中，小鼠因其自身
17、的特点，是用途最广泛、使用量最大的的特点，是用途最广泛、使用量最大的哺乳类实验动物。哺乳类实验动物。药物学研究和毒性试验 小鼠广泛用于药品的小鼠广泛用于药品的毒性试验及三致毒性试验及三致(致致畸、致癌、致突变畸、致癌、致突变)试验。试验。1.1.药物筛选试验药物筛选试验,小鼠常用于药物对疾病疗效小鼠常用于药物对疾病疗效筛选试验筛选试验,如抗肿瘤药物如抗肿瘤药物,抗结核药物抗结核药物,抗疟疾药抗疟疾药物等的筛选；物等的筛选；不宜采用小鼠制作动物模型的实验研究 v研究体温变化的试验：因为小鼠体温研究体温变化的试验：因为小鼠体温变化不稳定。变化不稳定。v慢性支气管炎的试验：因为小鼠气管慢性支气管炎的
18、试验：因为小鼠气管及支气管腺不发达。及支气管腺不发达。v催吐试验：因为小鼠无呕吐反应。催吐试验：因为小鼠无呕吐反应。v动脉粥样硬化试验：因为小鼠不形成动脉粥样硬化试验：因为小鼠不形成动脉粥样硬化。动脉粥样硬化。大鼠（rat，Rattus norvegicus）生物学特征生物学特征v啮齿类动物，夜间活跃啮齿类动物，夜间活跃v对外界环境的改变反应敏感，对外界环境的改变反应敏感，嗅嗅觉灵敏，觉灵敏，易引发呼吸道疾病；易引发呼吸道疾病；v对湿度要求高；对湿度要求高；v群居动物；群居动物；v对维生素和氨基酸缺乏敏感；对维生素和氨基酸缺乏敏感；v不能呕吐；不能呕吐；v汗腺在爪垫，不发达，尾巴是散汗腺在爪垫
19、，不发达，尾巴是散热器官热器官Sprague Dawley rat 饲养管理和繁育要点饲养管理和繁育要点v饲喂方法与小鼠相同饲喂方法与小鼠相同,撮食量撮食量:10-25g/:10-25g/天天/只，撮水量：只，撮水量：30-3530-35（20-4520-45）ml/ml/天天/只。只。v注意补充维生素注意补充维生素K K，肝脏微粒体酶活，肝脏微粒体酶活性，极易受某些化学药物影响。性，极易受某些化学药物影响。v繁殖基本与小鼠相同，要随时淘汰有繁殖基本与小鼠相同，要随时淘汰有食仔癖的母鼠。食仔癖的母鼠。v是流行性出血热的自然宿主，要定期是流行性出血热的自然宿主，要定期进行血清学的检查。进行血清学
20、的检查。大鼠主要品系1近交系：目前大鼠近交系达上百种。近交系：目前大鼠近交系达上百种。(1)ACI：黑色，腹部和脚白色。有自发：黑色，腹部和脚白色。有自发肿瘤倾向，该品系大鼠血压低。肿瘤倾向，该品系大鼠血压低。(2)F344：白化。该品系大鼠可允许多种：白化。该品系大鼠可允许多种肿瘤移植生长。肿瘤移植生长。(3)LEW：白化，可移植多种肿瘤，高脂：白化，可移植多种肿瘤，高脂肪食物容易引起肥胖症。肪食物容易引起肥胖症。2封闭群封闭群(1)Wistar：头部较宽。该种群性周期稳定，：头部较宽。该种群性周期稳定，繁殖力强，产仔多，生长发育快，性情温繁殖力强，产仔多，生长发育快，性情温顺，对传染病的抵
21、抗力较强，自发肿瘤发顺，对传染病的抵抗力较强，自发肿瘤发生率低。生率低。(2)SD：头部狭长，抗病能力尤以对呼吸系统：头部狭长，抗病能力尤以对呼吸系统疾病的抵抗力强。自发肿瘤率较低。对性疾病的抵抗力强。自发肿瘤率较低。对性激素感受性高。常用作营养学、内分泌学激素感受性高。常用作营养学、内分泌学和毒理学研究。和毒理学研究。大鼠常用品系近交系近交系F344封闭群封闭群Wistar封闭群封闭群SD在生物医学中的选择应用v生理学研究生理学研究v大鼠垂体一肾上腺系统发达，垂体摘除比大鼠垂体一肾上腺系统发达，垂体摘除比较容易，可用来进行肾上腺、垂体，卵巢较容易，可用来进行肾上腺、垂体，卵巢等内分泌研究。利
22、用大鼠对新环境易适应，等内分泌研究。利用大鼠对新环境易适应，有探索性，易训练，对惩罚和暗示敏感等有探索性，易训练，对惩罚和暗示敏感等特性进行行为学研究和高级神经活动的研特性进行行为学研究和高级神经活动的研究。大鼠无胆囊，但胆总管较粗大，可采究。大鼠无胆囊，但胆总管较粗大，可采用胆总管插管收集胆汁进行消化功能的研用胆总管插管收集胆汁进行消化功能的研究。究。营养学研究v大鼠对营养缺乏比较敏感，可发生大鼠对营养缺乏比较敏感，可发生典型的症状，是研究营养学的首选典型的症状，是研究营养学的首选动物。动物。v常用于蛋白质缺乏、氨基酸、维生常用于蛋白质缺乏、氨基酸、维生素和无机离子代谢等研究；素和无机离子代
23、谢等研究；v用于营养不良和饥饿对身体发育所用于营养不良和饥饿对身体发育所产生不利影响的研究；产生不利影响的研究；v用于代谢性疾病的研究。用于代谢性疾病的研究。v自发高血压肥胖大鼠自发高血压肥胖大鼠SHR/N-CP 用于研究用于研究型糖尿病；型糖尿病；v自发糖尿病大鼠自发糖尿病大鼠“BB”Wistar用于研究用于研究型糖尿病；型糖尿病；v盐敏感大鼠盐敏感大鼠Ds用于高盐对生理用于高盐对生理因素的影响。因素的影响。不宜采用大鼠制作动物模型的实验研究v研究体温变化的试验研究体温变化的试验,（因为大鼠体（因为大鼠体温变化不稳定；）温变化不稳定；）v慢性支气管炎的试验慢性支气管炎的试验,（因为大鼠气（因
24、为大鼠气管及支气管腺不发达；）管及支气管腺不发达；）v催吐试验催吐试验,（因为大鼠无呕吐反应；）（因为大鼠无呕吐反应；）v胆囊功能试验胆囊功能试验,（因为大鼠无胆囊。）（因为大鼠无胆囊。）豚鼠Guinea Pig属于啮齿目、豚鼠属于啮齿目、豚鼠科、豚鼠属。又名科、豚鼠属。又名荷兰猪、天竺鼠、荷兰猪、天竺鼠、海猪等。海猪等。Hartley 药物学研究v豚鼠妊娠期长，适用于药物或毒物对胎儿后期发育影响的试验。豚鼠对多种抗生素类药物非常敏感，是研究抗生素和青霉素的动物模型。豚鼠还可用于研究麻醉药及镇咳药的药效实验。不宜采用豚鼠做动物模型的研究1.急性实验。因为豚鼠易感染，皮急性实验。因为豚鼠易感染，
25、皮肤厚，不宜注射，血管神经不易肤厚，不宜注射，血管神经不易分离；分离；2.慢性支气管炎症实验。因为豚鼠慢性支气管炎症实验。因为豚鼠气管、支气管腺体不发达；气管、支气管腺体不发达；3.呕吐实验。因为豚鼠呕吐反应不呕吐实验。因为豚鼠呕吐反应不敏感。敏感。兔 Rabbits 生物学特性v草食性啮齿动物，性情温顺；v群居性差；v家兔喜干怕热；v夜行性；v有食粪特性；兔主要品种和品系新西兰兔新西兰兔青紫兰兔青紫兰兔日本大耳白兔日本大耳白兔在生物医学中的选择应用免疫学研究 生产抗体，制备高效价和特异性强的免疫血清，其制品广泛地用于人类各类抗血清和诊断血清的研制，如 病原体血清-细菌、病毒、立克次体等免疫血
26、清；间接免疫血清-兔抗人球蛋白免疫血清，羊抗兔免疫血清；抗补体抗体血清-兔抗豚鼠球蛋白免疫血清等。不宜用兔作为动物模型的研究1.观察呕吐的试验，因为兔对呕吐反观察呕吐的试验，因为兔对呕吐反应不敏感；应不敏感；2.放射病试验，因为兔对射线非常敏放射病试验，因为兔对射线非常敏感，射线照射后，常发生休克或死感，射线照射后，常发生休克或死亡；亡；3.咳嗽试验，因为兔咳嗽试验，因为兔 缺乏咳嗽反射；缺乏咳嗽反射；4.甲状旁腺切除术，因为兔的甲状旁甲状旁腺切除术，因为兔的甲状旁腺分布分散，位置不固定。腺分布分散，位置不固定。犬（Dog;Canis familiaris）生物学特征 v易于驯养，适应性强；v
27、视力差，红绿色盲，嗅觉灵敏；v四种神经类型导致性格不同：(1)多血质型；(2)粘液质型；(3)胆汁质型：(4)忧郁质型。主要品系v1.比格犬：又称小猎兔犬，属小型犬，短毛，是猎犬中较小的一种。此种犬是公认的实验用犬。v2.四系杂交犬：由四个品系动物杂交四系杂交犬：由四个品系动物杂交而成，是一种专门适用于外科手术用而成，是一种专门适用于外科手术用的犬，具有体型大，心脏大，耐劳，的犬，具有体型大，心脏大，耐劳，不爱吠叫等优点。不爱吠叫等优点。v3.华北犬和西北犬，适合做烧伤，放华北犬和西北犬，适合做烧伤，放射损伤等研究。射损伤等研究。v4.狼犬，适合用于胸外科及脏器移植狼犬，适合用于胸外科及脏器移
28、植等研究。等研究。基础医学研究犬是目前基础医学研究和教学中最常用动犬是目前基础医学研究和教学中最常用动物之一，尤其是生理、病理研究。犬的物之一，尤其是生理、病理研究。犬的神经、血液循环系统发达，适合做失血神经、血液循环系统发达，适合做失血性休克，弥漫性血管内凝血，脂质在动性休克，弥漫性血管内凝血，脂质在动脉中的沉积，急性心肌梗塞，心律失常，脉中的沉积，急性心肌梗塞，心律失常，急性肺动脉高血压，肾性高血压，脊髓急性肺动脉高血压，肾性高血压，脊髓传导实验，大脑皮层定位试验，条件反传导实验，大脑皮层定位试验，条件反射实验，内分泌腺摘除实验，各种消化射实验，内分泌腺摘除实验，各种消化道和腺瘘等道和腺瘘
29、等。非人灵长类生物学特征生物学特征v杂食性动物；杂食性动物；v有较发达的智力和神有较发达的智力和神经控制。操纵工具。经控制。操纵工具。v具有一般哺乳动物的具有一般哺乳动物的共同特征。共同特征。v不能体内合成不能体内合成Vc 主要品种、品系研究工作中，使用量最多的是旧大陆猴,其中猕猴属最为重要。猕猴属为实验动物的主要品种(1)恒河猴；(2)熊猴(阿萨密猴，蓉猴)；(3)断尾猴；(4)台湾岩猴；(5)平顶猴(猪尾猴)。主要品种猕猴（恒河猴macaca mulatta）食蟹猴在生物医学中的选择应用在生物医学中的选择应用v生理学研究生理学研究 脑功能，血液循环、血型、脑功能，血液循环、血型、呼吸生理、
30、内分泌、生殖生理、神经生理、呼吸生理、内分泌、生殖生理、神经生理、行为学及老年学等；行为学及老年学等；v其它疾病研究其它疾病研究 可用猕猴复制动脉粥样可用猕猴复制动脉粥样硬化模型、慢性气管炎模型等；硬化模型、慢性气管炎模型等；v传染病研究和疫苗试验传染病研究和疫苗试验 是某些人类传染是某些人类传染病病原的易感动物，制造和鉴定脊髓灰质病病原的易感动物，制造和鉴定脊髓灰质炎疫苗唯一的实验动物。炎疫苗唯一的实验动物。v生殖生理学研究：是人类避孕药研究极为生殖生理学研究：是人类避孕药研究极为理想的实验动物。理想的实验动物。v行为学和精神病及神经生物学研究抗震颤行为学和精神病及神经生物学研究抗震颤性麻痹
31、、镇静剂性麻痹、镇静剂猫（cat）生物学特性生物学特性v喜爱孤独而自由的生活，喜爱孤独而自由的生活，v在固定地点大、小便的在固定地点大、小便的习惯，掩埋，习惯，掩埋，v猫对环境变化敏感，猫对环境变化敏感，v对人有亲切感。对人有亲切感。主要品系v用于实验的猫应选择短毛猫。在生物医学中的选择应用生理学研究生理学研究 脑神经生理学，针麻、睡眠、体温调脑神经生理学，针麻、睡眠、体温调节和条件反射，及周围神经和中枢神经的联系。节和条件反射，及周围神经和中枢神经的联系。v疾病研究疾病研究 诊断炭疽病，进行阿米巴痢疾，白血诊断炭疽病，进行阿米巴痢疾，白血病、血液恶病质的研究。病、血液恶病质的研究。v药理学研
32、究药理学研究 猫血压恒定，血管壁坚韧，心搏猫血压恒定，血管壁坚韧，心搏力强，便于手术操作，能描绘完好的血压曲线，力强，便于手术操作，能描绘完好的血压曲线，v疾病动物模型疾病动物模型 用猫可制备很多疾病动物模型，用猫可制备很多疾病动物模型，如弓形体病、白化病、耳聋症、脊柱裂，病毒如弓形体病、白化病、耳聋症、脊柱裂，病毒引起的营养不良、先天性心脏病等。引起的营养不良、先天性心脏病等。生物学解剖生理特征生物学解剖生理特征v杂食性动物，杂食性动物，v性格温驯，易于调教，性格温驯，易于调教，v喜群居，嗅觉灵敏，喜群居，嗅觉灵敏，v有用吻突到处乱拱的习性，对有用吻突到处乱拱的习性，对外界温、湿度变化敏感，
33、外界温、湿度变化敏感，v心血管系统、消化系统、皮肤、心血管系统、消化系统、皮肤、营养需要，骨骼发育以及矿物营养需要，骨骼发育以及矿物质代谢等都与人类的情况极其质代谢等都与人类的情况极其相似，相似，v母源抗体不能通过胎盘屏障。母源抗体不能通过胎盘屏障。初生仔猪体内缺少母源抗体，初生仔猪体内缺少母源抗体，只能从初乳中获得。只能从初乳中获得。小型小型猪猪(MINIATURE PIG)MINIATURE PIG)主要品系/种群 1.中国实验用小型猪：中国实验用小型猪：目前尚未肯目前尚未肯定形成完全稳定的遗传性状。毛色定形成完全稳定的遗传性状。毛色黑色，巳在动脉粥样硬化、牙病防黑色，巳在动脉粥样硬化、牙
34、病防治、微粒植皮研究中取得良好的结治、微粒植皮研究中取得良好的结果。果。2.辛克莱小型猪，制作血友病动物模辛克莱小型猪，制作血友病动物模型的冯型的冯温里布莱猪，用于糖尿病研温里布莱猪，用于糖尿病研究的乌克坦猪，以及聂布拉卡猪、究的乌克坦猪，以及聂布拉卡猪、德国戈廷根猪，广西巴马小型猪，德国戈廷根猪，广西巴马小型猪，版纳微型猪，日本用我国东北小体版纳微型猪，日本用我国东北小体型黑猪培育成的欧米尼猪。型黑猪培育成的欧米尼猪。在生物医学中的应用在生物医学中的应用v皮肤烧伤的研究：猪的皮肤与人非常相似，实验性烧皮肤烧伤的研究：猪的皮肤与人非常相似，实验性烧伤研究的理想动物；伤研究的理想动物；v肿瘤研究
35、：美洲辛克莱小型猪自发性皮肤黑色素瘤；肿瘤研究：美洲辛克莱小型猪自发性皮肤黑色素瘤；v免疫学研究：猪的母源抗体只能通过初乳传给仔猪；免疫学研究：猪的母源抗体只能通过初乳传给仔猪；v营养学研究：仔猪可广泛应用于儿科营养学研究；营养学研究：仔猪可广泛应用于儿科营养学研究；v心血管病研究：猪冠状动脉循环，高胆固醇食物的反心血管病研究：猪冠状动脉循环，高胆固醇食物的反应与人一样；应与人一样；v遗传疾病研究：如先天性红眼病，卟啉病、先天性小遗传疾病研究：如先天性红眼病，卟啉病、先天性小眼病、先天性淋巴水肿等遗传性疾病；眼病、先天性淋巴水肿等遗传性疾病；v其他疾病研究：猪的病毒性胃肠炎，支原体关节炎，其他
36、疾病研究：猪的病毒性胃肠炎，支原体关节炎，双白蛋白血症；双白蛋白血症；v牙科研究；牙科研究；v外科手术方面研究。外科手术方面研究。人类疾病动物模型概念 人类疾病动物模型是指生物医学研究过程中所建立起来的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象及相关实验材料。人类疾病动物模型意义1.避免了人体实验造成的风险和伦理问题；避免了人体实验造成的风险和伦理问题；2.利于研究发病率低，病程长的疾病；利于研究发病率低，病程长的疾病；3.可严格控制实验条件，排除复杂因素，可严格控制实验条件，排除复杂因素，深入研究疾病某专一问题，如年龄、性深入研究疾病某专一问题，如年龄、性别、社会、文化经济等影响；别、社会、文化经济
37、等影响；4.样品收集方便，结果分析容易；样品收集方便，结果分析容易；5.比较人畜共患病病原体对人与动物病变比较人畜共患病病原体对人与动物病变的异同，更加全面了解疾病性质。的异同，更加全面了解疾病性质。人类疾病动物模型分类：按产生原因分：按产生原因分：v1.1.自发性动物模型自发性动物模型(spontaneous animal(spontaneous animal model)model)v2.2.诱发性动物模型诱发性动物模型(induced animal model)(induced animal model)v3.3.基 因 工 程 动 物 模 型基 因 工 程 动 物 模 型(g e n
38、e t i c a l l y(g e n e t i c a l l y engineering animal model)engineering animal model)自发性动物模型v定义：定义：是取自动物自然发生的疾病或由是取自动物自然发生的疾病或由于基因突变的异常表现通过定向培育而于基因突变的异常表现通过定向培育而保留下来的疾病模型。保留下来的疾病模型。v种类：种类：包括突变系的遗传疾病模型和近包括突变系的遗传疾病模型和近交系的肿瘤疾病模型。交系的肿瘤疾病模型。v优点：优点：疾病的发生、发展与人类相应的疾病的发生、发展与人类相应的疾病很相似，应用价值很高。疾病很相似，应用价值很高。
39、v缺点：缺点：来源较困难。来源较困难。诱发性动物模型v定义：定义：通过物理的、化学的和生物的致病因通过物理的、化学的和生物的致病因素作用于动物，造成动物组织、器官或全身素作用于动物，造成动物组织、器官或全身一定的损害，出现某些类似人类疾病时的功一定的损害，出现某些类似人类疾病时的功能、代谢或病毒使动物患相应的传染病，又能、代谢或病毒使动物患相应的传染病，又如用化学致癌剂、放射线、致癌病毒诱发动如用化学致癌剂、放射线、致癌病毒诱发动物的肿瘤等。物的肿瘤等。v优点：优点：能在短时间内复制出大量疾病模型，能在短时间内复制出大量疾病模型，实验条件易控制，实验条件易控制，重复性好。重复性好。v缺点：缺点
40、：和自然产生的疾病模型在某些方面存和自然产生的疾病模型在某些方面存在一定差异。在一定差异。基因工程动物模型目前主要是基因工程小鼠目前主要是基因工程小鼠:(1)(1)小鼠基因组了解的很清楚，与人基因相同最多小鼠基因组了解的很清楚，与人基因相同最多(95%(95%以上以上)，在疾病表现型上小鼠与人类也十分相，在疾病表现型上小鼠与人类也十分相似。似。(2)(2)小鼠体积小、生命周期短、繁殖快，操作小鼠体积小、生命周期短、繁殖快，操作方便。方便。分类：分类：(1)(1)转基因小鼠转基因小鼠(transgenic mice(transgenic mice）(2)(2)基因敲除小鼠基因敲除小鼠(gene
41、knockout mice(gene knockout mice）(3)(3)基因替换小鼠（基因替换小鼠（gene knockingene knockin mice mice）动物模型的设计原则1.可比性可比性 2.可重复性可重复性3.可靠性可靠性4.适用性和可控性适用性和可控性 5.易行性和经济性易行性和经济性疾病动物模型的注意事项v没有一种动物模型能完全复制人类疾病，没有一种动物模型能完全复制人类疾病，模型实验结论模型实验结论的正确性只是相对的，最终必须在人体身上得到验证。的正确性只是相对的，最终必须在人体身上得到验证。v尽可能使模型动物处于最小的变动和最少的干扰之中；尽可能使模型动物处于
42、最小的变动和最少的干扰之中；v动物进化的高级程度并不意味着所有器官和功能接近于动物进化的高级程度并不意味着所有器官和功能接近于人的程度；不能盲目使用近交系动物：人的程度；不能盲目使用近交系动物：v查找文献并咨询动物实验所需动物和条件是查找文献并咨询动物实验所需动物和条件是 否可行，否可行，了解前人所积累的经验，避免低水平的重复或缺乏科学了解前人所积累的经验，避免低水平的重复或缺乏科学依据的盲动所造成人力依据的盲动所造成人力 物力的浪费；物力的浪费；例例:动脉粥样硬化动物模型动脉粥样硬化动物模型v模型的制作意义：模型的制作意义：2006年年11月月30日根据世界卫生组织两日根据世界卫生组织两位专
43、家日前在新一期美国位专家日前在新一期美国科学公科学公共图书馆共图书馆医学医学网络期刊上公布的网络期刊上公布的一项研究，从现在至一项研究，从现在至2030年，心肌年，心肌梗死、脑血管病、艾滋病和肺病将梗死、脑血管病、艾滋病和肺病将是导致人类死亡的是导致人类死亡的4大主要疾病。大主要疾病。理想动脉粥样硬化模型应有的特点理想动脉粥样硬化模型应有的特点v病变及血浆蛋白改变与人类相似病变及血浆蛋白改变与人类相似;v造模时间短，动物饲养维护花费低造模时间短，动物饲养维护花费低;v便于利用现有技术观查和监控病变便于利用现有技术观查和监控病变.自发动脉粥样硬化模型自发动脉粥样硬化模型1974年，渡边从日本白色
44、种兔发现一只高脂血症年，渡边从日本白色种兔发现一只高脂血症的变种，经传代筛选于的变种，经传代筛选于1979年获得成功。这种年获得成功。这种兔被名命为兔被名命为“watanble heritable hyperlipidemic rabbit，WHHL”，WHHL的的LDL受体受体先天性缺陷，从出生时表现为高胆固醇先天性缺陷，从出生时表现为高胆固醇血症，幼龄时自发形成动脉硬化、心肌梗塞、黄血症，幼龄时自发形成动脉硬化、心肌梗塞、黄色瘤，其症状与色瘤，其症状与FH患者极其相似。患者极其相似。缺点：在在WHHL高胆固醇血症并发高甘油三酯血症，可高胆固醇血症并发高甘油三酯血症，可能是人与兔种系差异；能
45、是人与兔种系差异；WHHL的异种杂交体没有发生高胆固醇血症，可的异种杂交体没有发生高胆固醇血症，可能是生活环境的不同所引起的。能是生活环境的不同所引起的。诱发型动脉粥样硬化模型诱发型动脉粥样硬化模型:食饵性动脉粥样硬化症食饵性动脉粥样硬化症应用动物：家兔应用动物：家兔优点：家兔对高脂膳食敏感性高，对外源性优点：家兔对高脂膳食敏感性高，对外源性胆固醇吸收率高，对高脂血症清除率低胆固醇吸收率高，对高脂血症清除率低,家家兔在高脂血症一个月后可造成动脉内皮损伤，兔在高脂血症一个月后可造成动脉内皮损伤，2-32-3个月后可有个月后可有ASAS斑块。斑块。缺点缺点:家兔是草食动物家兔是草食动物,其脂代谢与
46、人有很其脂代谢与人有很大不同，病变主要分布在胸主动脉、冠状动大不同，病变主要分布在胸主动脉、冠状动脉小分支；脉小分支；而冠状动脉大分支不出病灶。病而冠状动脉大分支不出病灶。病灶主要是血源性巨噬细胞源性泡沫细胞。灶主要是血源性巨噬细胞源性泡沫细胞。常用的动物模型常用的动物模型v肿瘤肿瘤小鼠移植瘤（小鼠移植瘤（S180，K562等）等）v肝损伤肝损伤大鼠四氯化碳模型大鼠四氯化碳模型/乙醇性乙醇性v哮喘哮喘豚鼠（组胺雾化吸入）豚鼠（组胺雾化吸入）vLD50/ED50正常成年小鼠正常成年小鼠v糖尿病糖尿病遗传性糖尿病鼠遗传性糖尿病鼠/STZ/ALXv皮肤外用药皮肤外用药迷你猪迷你猪v骨质疏松骨质疏松大
47、鼠大鼠3选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物催吐实验适宜选用猴、猫，不选用大小鼠，因为小/大鼠无呕吐反应。胆囊功能实验不选用大鼠，因为大鼠无胆囊。发汗中药的研究不能选用小鼠（无汗腺）。慢性支气管炎的实验不能选用大小鼠，因为小/大鼠气管及支气管腺不发达。计划生育研究常选用小鼠和大鼠。因繁殖力强，性周期和妊娠期短，生长快。如常用小鼠做抗生育、抗着床、抗早孕、抗排卵等实验应用上的首选动物。心血管病研究猪(辛克莱小型猪/广西巴马小型猪/欧米尼猪)。猪冠状动脉，在解剖学、血液动力学上与人类相似。对高胆固醇食物的反应与人一样，很容易出现动脉粥样硬化的典型病灶。实验外科学研究犬(比格犬/华北犬/西北
48、犬/狼犬)。内脏与人相似，比例近似。临床医生在研究新的手术或麻醉方法时往往选用犬来做动物实验，取得经验和技巧后用于临床。如心血管外科，脑外科，断肢再植，器官和组织移植等。行为学和精神病及神经生物学研究猕猴。制造和鉴定脊髓灰质炎疫苗猕猴是唯一的实验动物。4选用不同种属品系实验动物某些特殊反应，使适合于不同研究目的的需要肿瘤研究常选用近交系小鼠，如AKR小鼠白血病 发生率可达90；C3H小鼠乳腺癌发病率达97，而不选用C57BL等小鼠，因其乳腺癌发病率极低(5)。发热、解热和检查致热源实验适宜选用兔做实验，因属恒温动物，对致热物质反应敏感。高血压病研究选用SHR大鼠，因自发性高血压，心血管疾病发病
49、率高，对降压药物有反应。耳科学研究豚鼠听神经对声波特别是7002000Hz的纯音最敏感，常用于听觉和内耳疾病的研究。免疫学研究豚鼠易引起变态反应，产生大量补体，是过敏性休克和变态反应研究的首选动物。5实验动物种属、品系的选择如果实验结论只针对某一品系则使用一个品系。如果实验结论针对整个物种在内的一般性研究则使用多个不同来源的品种、品系。一般对多物种进行实验时，应先选小型动物，再推广到大型物种；要求只能建立在对多个物种进行实验的基础上，才能推广到人类，也称动物实验外推。常用顺序时小鼠、大鼠、兔、犬、猴。6遵守动物实验的一般规则 （1）年龄、体重应根据实验目的来选择适龄动物。一般实验均用成年动物进
50、行；幼龄动物一般较成年动物敏感；老年动物的代谢活动及各种机能低下，反应迟钝，除了作老年医学研究外，其它专业很少应用。同一实验所选动物年龄应一致，体重大致相近，一般不应相差10%。（2）性别不同性别动物对同一实验处理（如药物、刺激等）的感受性常有差异，在实验研究中如无特殊要求，一般宜选用雌雄各半做实验。（3）生理状态与健康情况动物的不同生理状态如怀孕、授乳时对外界刺激的反应常有所改变，在一般研究中应从实验组中删除；必须选用健康动物进行实验。（4）实验季节和昼夜过程不同季节和不同昼夜，动物机体反应性会有一定改变，在实验动物选择中也应予以注意。（5）实验的重复与肯定由于不同种动物有不同的功能和代谢特
