1、第二章 实验动物的基本概念一、实验动物(Laboratory animal)实验动物是指经人工培育、对其携带的微生物和寄生虫实行控制遗传背景明确或来源清楚，用于科学研究、教学、生物制品或药品鉴定以及其他科学实验的动物。实验动物具有的显著特征 l人工培育：根据科学研究需要或特殊应用需求而在实验室条件下有目的、有计划进行人工饲养繁殖和科学培育而成。l遗传背景明确：遗传性状稳定、表型均一、对刺激敏感和反应一致。l对携带的微生物和寄生虫实行控制：根据不同等级要求执行实验动物微生物和寄生虫控制标准。l应用范围明确：是专门用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。实验用动物泛指所有用于科学实验
2、的动物。它包括：l经济动物：以满足人类社会生活需要而驯养的动物。主要是家畜、家禽等。l观赏动物：是指提供人类玩赏和游人观赏而饲养的动物。主要有公园动物、家养宠物等。l野生动物：是指直接从自然界捕获的未经人工繁育的动物。比如，两栖类、爬行类、鸟类动物等。l实验动物：经人工培育、对其携带的微生物实行控制、遗传学背景明确或来源清楚，用于科学研究、教学、生物制品或药品鉴定以及其他科学实验的动物。实验动物与实验用动物的区别 l人工培育的目的不同 l遗传质量控制措施和手段不同 l微生物学和寄生虫学控制程度和目的不同 l受重视程度不同 实验动物微生物学质量控制是实验动物标准化的主要内容之一，按微生物学控制程
3、度分类，实验动物分为普通级(conventional animal)、清洁级(clean animal)、无特定病原体动物(specific pathogen free animal)、无菌动物（germ free animal）。不携带所规定的人兽共患病病原和动物烈性传染病病原的动物。这类动物饲养于开放环境中，是微生物等级要求最低的动物。普通级动物要有良好的饲养设施，在饲养管理中要采取一定的防护措施。主要应用于探索性实验、教学实验。（一）基本概念除普通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，这类动物称清洁动物。清洁动物饲养于屏障环境中或IVC系统中，其所用的饲料、垫料
4、、笼器具都要经过消毒灭菌处理，饮用水除用高压灭菌外，也可采用pH2.52.8的酸化水,工作人员需换灭菌工作服鞋、帽、口罩进入动物室操作。（二）应用清洁级动物近年来在我国得到广泛应用它较普通级动物健康，又较SPF动物易达到质量标准，在动物实验中可免受疾病的干扰，其敏感性与重复性亦较好。这类动物目前可适用于大多数科研实验，可应用于生物医学研究的各个领域SPF动物（一）基本概念除清洁级动物应排除的病原外，不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原，这类动物称无特定病原体动物。SPF动物来源于无菌动物，必须饲养在屏障环境中，实行严格的微生物学控制。（二）应用国际上公认SPF动物适用于所有科研
5、实验，是目前国际标准级别的实验动物。各种疫苗生产所采用的动物应为SPF级动物。（一）基本概念无菌动物（Germfree animals，GF）指无可检出一切生命体的动物。确切地说，是指用现有的检测技术在动物体内外的任何部位均检不出任何微生物和寄生虫的动物。无菌动物来源于剖腹产或无菌卵的孵化，饲育于隔离环境。1形态学改变（1）消化系统 无菌动物和普通动物外观和活动物之间看不有特别的差异，有时仅见有体重增加的差别。（2）血液循环系统 心脏相对变小，白细胞数少，且数量波动范围小，与无病原体入侵有关。（3）免疫系统 胸腺中网状上皮细胞体积较大，其胞浆内泡状结构和溶酶体少。2生理学改变（1）免疫功能：处
6、于原始状态；（2）生长率：受动物种属影响；（3）生殖：几乎无影响；（4）代谢：肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长；（5）营养：需补充VB、VK；（6）抗辐射能力：强于普通动物；（7）寿命：较普通动物长。（三）无菌动物的应用无菌动物在生物医学中具有独特作用，多年来在医学科学研究的很多方面已被广泛应用。1在微生物研究中的应用2在免疫学研究中的应用 3在放射医学研究中的应用 4在营养、代谢研究中的应用 5在老年病学研究中的应用 6在心血管疾病研究中的应用 7在毒理学研究中的应用8在肿瘤研究中的应用 9在宇航科学研究中的应用 10在寄生虫学研究中的应用 11在口腔医学研究中的应用（一）基本概念悉
7、生动物（Gnotobiotic animals，GN）也称已知菌动物或已知菌丛动物（Animal with known bacterialufora），是指在无菌动物体内植入已知微生物的动物。必须饲养于隔离器中。根据植入无菌动物体内菌落数目的不同，悉生动物可分为单菌（Monoxenie）、双菌（Dixenie）、三菌（Trixenie）和多菌（Polyxenie）动物。（二）悉生动物的特性 悉生动物来源于无菌动物，其体内外有已知种类的几种微生物定居，形成动物与微生物的共生复合机体。（三）悉生动物在生物医学研究中的应用 1微生物学研究 2抗体制备研究 3克山病病因学的研究 4微生物和寄生虫相互关
8、系的研究 5其它方面的研究 第三节 实验动物的遗传学控制分类及命名 一、近交系动物（一）定义l在一个动物群体中，任何个体基因组中99%以上的等位位点为纯合时定义为近交系。经典近交系是指至少连续20代的全同胞兄妹交配培育而成，品系内所有个体都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先。近交系的近交系数(inbreeding coefficient)应大于99%。1.近交系数：指某个个体由于近亲交配而造成的相同等位基因的概率。或者会是纯合子的机会。（二）命名 近交系一般以1-4个大写英文字母命名，亦可以用大写英文字母加阿拉伯数字命名，符号应尽量简短。如A系、TA1系等。（三）近交代数近交系的近
9、交代数用大写英文字母F表示。例如当一个近交系的近交代数为87代时，写成(F87)。（四）亚系substrain 1定义亚系是指一个近交系内的各个分支的动物之间，已经发现或十分可能存在遗传差异。通常有下述三种情况会发生亚系分化：1）在兄妹交配代数达40代以前形成的分支(即发生于F20到F40之间)；2）一个分支与其他分支分开繁殖超过100代；3）已发现一个分支与其他分支存在差异。2亚系的命名亚系的命名方法是在原品系的名称后加一道斜线，斜线后标明亚系的符号。亚系的符号有以下三种形式：1）数字，如DBA/1、DBA/2等。2）培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称，第一个字母用大写，以后的字母用小写
10、。3）当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。4)作为以上命名方法的例外情况是一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示，如BALB/c、C57BR/cd等。（五）近交系的特征及应用1）基因位点的纯合性2）遗传组成的同源性3）表型一致性 4）长期遗传稳定性 5）遗传特征的可分辨性 6）遗传组成的独特性 7）分布的广泛性 8）背景资料的完整性 特 征 应用：（1）近交系动物的个体具有相同的遗传组成和遗传特性：对试验反应极为一致，因此在试验中，只需少量的动物，即可得到非常规律的试验结果。（2）近交系动物个体之间组
11、织相容性抗原一致，异体移植不产生排斥反应，是组织细胞和肿瘤移植试验中最为理想的材料。（五）近交系的特征及应用（3）每个近交系都有各自显明的生物学特点，如先天性畸形、高肿瘤发病率、对某些因子的敏感和耐受等，这些特点在医学领域非常重要。（4）多个近交系同时使用不仅可以分析不同遗传组成对某项实验的影响，还可观察实验结果是否有普遍意义。（六）其他近交系类型1重组近交系(recombinant inbred strain)由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。重组近交系的命名：由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X命名。由相同双亲交配育成的一组近交系用阿拉伯数字以区分，雌性亲
12、代在前，雄性亲代在后。例如：由BALB/c与C57BL两个近交系杂交育成的一组重组近交系，分别命名为CXB1、CXB22同源突变近交系coisogenic inbred strain1）定义同源突变近交系：除了在一个指明位点等位基因不同外，其他遗传基因全部相同的两个近交系。简称同源突变系。同源突变系一般皆由近交系发生基因突变或人工诱变而形成。2）命名由发生突变的近交系名称后加突变基因符号(用英文斜体印刷体)组成,二者之间以连接号分开，如：DBA/Ha-D。当突变基因必须以杂合子形式保持时，用“+”号代表野生型基因，如：A/Fa-+/c。3同源导入近交系(同类近交系)congenic inbre
13、d strain1）定义通过回交（backcross）方式形成的一个与原来的近交系只是在一个很小染色体片段上有所不同的新的近交系，称为同源导入近交系（同类近交系），简称同源导入系（同类近交系）。（要求至少回交10个世代），供体品系的基因组总量在0.01以下。2）命名同源导入系名称由以下三部分组成（1）接受导入基因的近交系名称（2）提供导入基因的近交系的缩写名称，并与（1）项之间有英文句号分开（3）导入基因的符号（用英文斜体），与（2）项之间以连字符分开。例如：B10.129-H-12b表示该同源导入近交系的遗传背景为C57BL/10sn，导入B10的基因为H-12b，基因提供者为129/J二、
14、封闭群（远交群）closed colony or outbred stock1.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，在不从其外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上,封闭群亦称为远交群。2.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。例如：N：NIH表示由美国国立卫生研究院保持的NIH封闭群小鼠。3.特征与应用l遗传组成杂合性l繁殖力强，产仔多l生长快，抗病力强l易于饲养管理，生产成本相对较低l可用于某些性状遗传力的研究；l具有与人类相似的遗传异质性，用于药物研
15、究、毒性试验、安全性评价；l大量应用于教学及探索性实验三杂交群1.定义杂交群是指两个近交系之间交配所繁殖的子一代动物，简称杂交F1动物。2.命名杂交群用以下方式命名：雌性亲代名称放在前，雄性亲代名称居后，二者之间以大写英文字母“X”相连表示杂交，将以上部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数。C57BL/6 与DBA/2杂交产生B6D2F13.特征与应用l遗传和表型上的均质性l具有杂交优势l具有同基因型l分布广泛l研究外周血中干细胞的重要实验材料l进行移植物抗宿主反应良好的实验材料l细胞动力学研究l单克隆抗体研究思考题1.如何理解实验动物与实验用动物的关系？2.实验动物应具备哪些特征？3.近交系的特征有哪些？4.为什么SPF动物是国际公认的标准级别的实验动物？5.为什么封闭群动物在药物筛选、安全性评价方面具有不可替代的作用？6.杂交群动物的优势体现在哪些方面?
