醫學實驗動物學MedicalLaboratoryAnimalSciences右江民族醫學院實驗動物中心

實驗動物學導論第一節實驗動物學的基本概念

一、定義：（一）實驗動物(Laboratoryanimals)是指經人工培育或人工改造，對其攜帶的微生物實行控制；遺傳背景明確，來源清楚，用于科學實驗、藥品、生物制品的生產和鑒定及其他科學實驗的動物。（二）實驗用動物(Experimentalanimals）所有用于科學實驗的動物統稱為實驗用動物。包括實驗動物，野生動物，經濟動物。二實驗動物學的定義和范圍（一）定義

實驗動物學（Laboratoryanimalscience）是研究實驗動物和動物實驗的科學。（二）研究范圍1.實驗動物遺傳育種學（Laboratoryanimalgeneticbreedingscience）2.實驗動物微生物學（Laboratoryanimalmicrobiology）

3.實驗動物環境生態學（Laboratoryanimalenvironmentalecology）

4.實驗動物營養學（Laboratoryanimalnutriology）

（二）研究范圍(續)5.實驗動物飼養管理（Laboratoryanimalhusbandry）6.實驗動物醫學（Laboratoryanimalmedicine）7.比較醫學（Comparativemedicine）8.動物實驗技術（Animalexperimentaltechniques）三實驗動物的重要性（一）實驗動物是生命科學研究的支撐條件之一

生命科學實驗研究的四個支撐條件----AEIR要素A：Animal：實驗動物；E：Equipment：儀器設備；I：Information：信息；R：Reagent：試劑；（二）實驗動物在生命科學研究中被廣泛應用，很多重要的科研成果來源于實驗動物（三）實驗動物是人類的替身，起著“活的天秤”和“活的化學試劑”的作用

四實驗動物的分類

（一）傳統的動物學分類方法依據自然分類法，把整個生物，通常是用界(kingdom)、門(phylum)、綱(class)、目(order)、科(family)、屬(genus)、種(species)等劃分分類等級。以大家鼠為例，它屬于：脊椎動物門(phylumvertebrata)哺乳動物綱(classmammalia)嚙齒目(orderrodentea)鼠科(familymurinae)大家鼠屬(genusrattus)大家鼠種(species

rattusnorvegicus)學名：褐家鼠（大家鼠）(Rattusnorvegicus)多數情況下，根據不同目的進行種下分類，把實驗動物劃分為不同品系。（二）按實際用途分類1、實驗動物2、經濟動物（Economicalanimals），或稱家畜、家禽

3、野生動物（Wildanimals）

（三）按遺傳學控制分類

根據基因的純合程度，把實驗動物分成下列四類：

1、近交系動物（Inbredstrainanimals）

2、突變系動物（Mutantstrainanimals）

3、雜交群動物（Hybridcolonyanimals）（雜交一代，F1代動物）

4、封閉群動物(Closedcolonyanimals)1、近交系動物（Inbredstrainanimals）又叫純系動物。是采用同胞兄妹或親子交配，連續繁殖20代以上所培育出來的遺傳上達到高度一致的動物群。

基因純合程度可達99.8%。①

可出現近親交配衰退。②

親子交配與兄妹交配不能混用。③

親子交配時必須采用年輕的雙親同其子女交配。④

較大動物純種培育很難獲得成功，因為世代間隔較長，費用較大，所以成功率低。⑤

禽類和兔的血緣關系達到80%以上（相當于兄妹交配四代）時，即可稱為近交系。

2、突變系動物（Mutantstrainanimals）具有特殊突變基因的品系動物，正常染色體基因發生突變，并具有各種遺傳缺陷的動物。在長期繁殖過程中，動物的子代突然發生變異，變異的基因位點又可遺傳下去，或者即使沒有明確的基因位點，經淘汰和選育后，仍能維持其穩定的遺傳性狀。這種變異并能繼續保持遺傳基因特性的品系動物，稱為突變系動物。如無胸腺裸鼠，用于免疫研究、移植實驗等。3、雜交群動物（Hybridcolonyanimals）（雜交一代，F1代動物）兩個近交品系動物之間進行有計劃交配所獲得的第一代動物。例如：C57BL/6J×DBA/2→B6D2F1（B6為C57BL/6J的縮寫，D2為DBA/2的縮寫。）4、封閉群動物(Closedcolonyanimals)以非近親交配方式進行繁殖生產的一個種群，在不從外部引入新的血緣條件，至少連續繁殖四代以上稱封閉群。封閉群又稱遠交群。（四）按微生物學控制分類

1、無菌動物（Germfreeanimals，GF）體內、外無任何可檢測出的活的微生物和寄生蟲的動物。來源于無菌手術剖腹取胎，飼養在無菌隔離器內，人工喂乳或保姆代養培育而成。

2、悉生動物(Gnotobiotesanimals，GA)體內攜帶有已知微生物的動物。這種動物來源于無菌動物，人為的投給已知的單菌、雙菌、三菌或多菌。這些均為已知菌，與無菌動物一樣，飼養在隔離器中。3、無特定病原體動物(Speceficpathogenfreeanimals，SPF）體內不存在特定病原微生物和寄生蟲的的動物，簡稱SPF動物。是指無傳染病的健康動物。這種動物都是來自無菌動物或悉生動物，轉移到屏障系統中飼養。要在屏障系統環境設施中飼育繁殖和進行實驗，要進行嚴格消毒、檢疫、隔離并定期剖腹凈化。4、清潔動物(Cleananimals，CL)又稱最低限度疾病動物(Ginimaldiseaseanimals),體內外不攜帶人畜共患的病原體或動物傳染病病原的動物，不能帶有體外寄生蟲和大部分體內寄生蟲。5、普通動物（Conventionalanimals）

未經積極的微生物學控制，飼養在開放衛生環境里的動物。墊料和飼料和飲水一般不消毒，飲用普通自來水。

所謂普通動物也并不是對微生物沒有一定控制的一般動物，而是要求不帶能夠感染人的微生物和體外寄生蟲。這種動物只能供教學和一般實驗用。

根據新修訂的國家實驗動物微生物、寄生蟲質量標準，我國將實驗大、小鼠分為三類即清潔級、無特定病原體級、無菌級（包括悉生動物）。其它品種實驗動物仍然分為普通級、清潔級、無特定病原體級、無菌級（包括悉生動物）四級。即從2002年5月1日起取消了普通級大、小鼠標準。

1.

實驗動物遺傳育種學

實驗動物遺傳育種學（Laboratoryanimalgeneticbreedingscience）是利用遺傳調控機理，采用傳統的和現代生物技術手段，控制動物的遺傳特性，培育新的動物品種品系和各種動物模型，使家畜和野生動物實驗動物化。

第二節實驗動物學的基本內容2.比較醫學

比較醫學（Comparativemedicine）是比較研究動物與人類生命現象的異同，特別對各種人類疾病進行類比研究，采用其異同點，通過建立實驗動物疾病模型來研究人類相應的疾病。3.

實驗動物醫學

實驗動物醫學（Laboratoryanimalmedicine）是專門研究和闡明實驗動物疾病的診斷、治療和預防及其在生物醫學領域中應用的科學。

4.

實驗動物營養學

實驗動物營養學（Laboratoryanimalnutriology）是研究動物攝入、利用營養物質全過程與生命活動相互關系的科學。

5.實驗動物微生物學

實驗動物微生物學（Laboratoryanimalmicrobiologyandparasitology）是研究實驗動物的微生物與人類的相互關系和對科學試驗的干擾作用，探討與實驗動物疾病作斗爭的措施，實行對實驗動物微生物與寄生蟲的質量監控，以達到控制和消滅實驗動物疾病。6.實驗動物環境生態學

實驗動物環境生態學（Laboratoryanimalenvironmentalecology）是研究影響實驗動物生存的環境與條件。例如飼養動物的房舍、通風、溫度、濕度、光照、噪聲、籠具、飼料、飲水以及各種墊料等。7.實驗動物技術

實驗動物技術（Laboratoryanimaltechniques）包括研究實驗動物的飼養管理技術，各種監測方法和動物實驗方法和技術標準等。

第三節實驗動物研究的發展概況

生產條件標準化,質量標準化,實驗條件標準化遺傳控制,微生物控制,寄生蟲控制,營養控制,環境和設施控制

一、國際發展概況（一）實驗動物標準化1944年，美國率先提出了實驗動物標準化問題，1950年成立了美國實驗動物科學學會；1952年，日本成立了實驗動物中央研究所，專門從事實驗動物標準化工作；1956年，聯合國科教文組織、國際醫學組織、國際生物學協會共同發起成立了“實驗動物國際委員會”，后更名為國際實驗動物協會；1956年，美國開始建立“實驗動物飼養與應用認可程序”，為實驗動物研究的專業性提供了標準化的程序；1961年，加拿大生物聯合會建立了動物管理常務委員會，開始實驗動物飼養管理標準化工作。

在實驗動物科學發展歷程中，近交系（1909年）、無菌動物（1943年）的成功培育和應用以及免疫缺陷動物（1962年）的問世是實驗動物科學發展的里程碑。近年來，隨著分子生物學技術和胚胎工程技術在實驗動物領域的廣泛應用，成功培育出了大量的遺傳修飾動物，如：人工誘變、基因剔除和轉基因動物。（二）實驗動物科學(三)實驗動物發展趨勢實驗動物使用總量下降高質量實驗動物使用量增加實驗動物品種、品系增加(478,234)實驗動物模型走向商品化實驗動物替代材料的應用和替代方法的研究發展加快實驗動物飼育應用等級質量較高飼育應用等級為SPF級和無菌級。飼育生產規模化、標準化、供應實現了社會化、商品化，有比較完善的組織機構和完善的管理應用體系。實驗動物品種品系齊全，根據不同的實驗選用不同的品種品系例如美國實驗小鼠品系達250個，小型實驗豬達15個品種，豚鼠品種30個，大鼠品種60個，兔子品種14個，猴子品種50余種。從事實驗動物和動物實驗的專業技術人員素質較高動物飼育人員都是專業和本科學歷，而且還要經過1-2年的專業技術培訓，合格崗位證書才允許上崗。動物實驗人員，本科以上學歷也要經過專業培訓。拿到崗位證書。動物實驗環境設施條件較好動物實驗的條件一般都達到屏障系統和隔離系統。動物質量檢測嚴格定期或不定期進行實驗動物等級質量檢測。（遺傳檢測、微生物檢測、病理檢測、寄生蟲檢測）實驗動物的飼料及墊料有專業化的飼料生產公司、墊料生產公司、60Co輻照公司等一條龍配套服務。動物保護主義對動物的飼養管理及實驗，要實行人道主義，嚴禁粗暴和虐待動物，動物籠器具大小適宜。實驗后的動物實行安樂死方法等。替代物的研究：小動物替代大動物，植物、水生物代替動物，昆蟲替代動物等各方面的研究。(四)實驗動物福利（AnimalWelfare）實驗動物福利是指實驗動物在飼養和實驗過程中生理和心理上處于健康和舒適的狀態。動物福利不是片面的保護動物，而是在兼顧對動物利用的同時，考慮到動物的健康舒適，并反對使用那些極端的利用手段和方式進行動物實驗。制定動物福利標準不應該光憑人類的良心道德，而是要依據科學，達到使動物維持生理和心理上處于健康和舒適的狀態來進行制定。實驗動物不僅為人類的健康，經濟和社會的發展作出過具大的貢獻，而且在科學技術高度發達的今天也同樣離不開實驗動物，特別是在生命科學研究中，實驗動物是不可缺少的模式生物和“活”的試劑。在動物實驗中全不考慮其福利，就會給動物的身體造成莫大的痛苦并產生不準確、不可靠的實驗結果故應盡可能的減少活體動物實驗，更有必要尋求代替實驗方法，對必須進行的動物實驗要有明確的規定和限制，將實驗動物的痛苦減少到最低程度。但要注意一個問題就是重視并保障實驗動物福利并不是從一個極端走向另一個極端，不能再宰殺牛羊，不能再做動物實驗。應該合理、人道地利用動物，要盡量保證這些為人類做出貢獻和犧牲的動物享有最基本的權利。如在生產、飼養、繁育時給它一定的生存空間，食宿照料要符合國家標準，在實驗結束后處死時要采用安樂死，盡量減輕他們的驚恐和痛苦在動物實驗中盡可能減少動物的痛苦、害怕和不安，在實驗（手術）觀察期，更要妥善地照料、醫療和護理措施。Animalsareusedinresearchtodevelopdrugsandmedicalprocedurestotreat

animaland

human

diseases.Athere,Imustemphasizethefactthatnotonlyourhumanbeing,butalsoanimal-selfbenefitfromanimalexperimentation!生命科學中動物使用是為了開發治療人類和動物疾病的藥物、尋找預防和治療人類和動物疾病的措施。所以，我們必須強調進行動物實驗不僅僅是為了我們人類本身，對動物本身也是有益的。動物研究也有利于動物本身動物研究也有利于動物本身犬瘟熱（caninedistemper）是由病毒引起極易傳播的一種犬的傳染病，過去英國就有80%的幼犬因為感染犬瘟熱而死亡。20世紀20-30年代，科學家開始進行動物實驗研究犬瘟熱疫苗時，遭到了反對動物實驗組織的強烈反對，他們甚至向英國國會下議院提出了“犬保護議案”（DogProtectionBills），企圖說服下議院醫學研究使用犬是非法的。幸運的是英國醫學研究組織，說服了政府，使得反對動物實驗組織的提案沒有被通過。科學家終于研究出犬瘟熱疫苗，英國每年有20萬只幼犬獲得了新生。貓免疫缺陷病毒（FIV）、貓白血病病毒（FeLV）的感染是導致貓死亡的主要原因，大約有15%的貓感染FIV或FeLV。動物實驗研制成功FIV和FeLV疫苗后，使貓避免感染這些疾病。(五)3R原則

3R原則作為一個系統理論最早是由英國動物學家WilliamRussell和微生物學家RexBurch提出，隨后逐漸得到世界范圍內廣大科技工作者的認同，被廣為采用。3R即替代(replacement）、減少（reduction）和優化(refinement）。3R原則的推進，最終將使實驗動物的使用量逐漸減少，動物實驗結果的準確性、可靠性不斷提高。

1．替代(replace)：原意是指應用無知覺材料的科學方法替代活的有知覺的脊椎動物的方法，其含義是任何的科學方法，只要是使用非生物材料或無知覺的低等動物（如無脊椎動物）材料來代替使用活的脊椎動物的方法都屬于替代。其范圍包括組織學、胚胎學、細胞學或計算機等方法取代整體動物實驗，以低級動物代替高級動物等。替代：①低級動物代替高級動物、小動物代替大動物。②用組織學實驗代替整體動物實驗。③用分子生物學方法替代動物實驗。④人工合成材料替代動物實驗。⑤計算機模擬替代動物實驗。利用數學及電腦模式來模擬動物各種生理反應。

2．減少(reduce)：減少是指在保證獲取一定數量與精確度的數據信息的前提下，減少動物的使用量。通過使用適合的動物品種、品系和高質量的實驗動物，改進實驗設計、規范實驗動物操作程序等，達到動物使用數量的減少。

3．優化(refine)：優化是指在必須使用動物時，要盡量減少非人道程序的影響范圍和程度。從動物人道主義去理解，飼養方式、方法符合動物習性。使用動物做實驗時，盡量減少動物痛苦，在處死時采用安樂死等。另一方面，優化實驗程序、減少動物緊張,在正常狀態下取得的實驗數據真實可靠。(六)實驗動物科學組織AAALAC認證TheJacksonLabAAALACInternational什么是AAALACInternationalAAALACInternational＝AssociationforAssessmentandAccreditationofLaboratoryAnimalCareInternational即國際實驗動物評估和認可管理委員會非官方，非贏利的民辦國際認證機構。什么是AAALACInternational成立于1965年，總部設立在美國馬里蘭州。現在共有三個辦公地點：美國馬里蘭州比利時布魯塞爾夏威夷Waikoloa什么是AAALACInternational主要目的：通過對實驗動物及進行動物實驗的機構進行統一的評估認證，以保證在生命科學研究和教育過程中實驗動物的管理、使用和動物福利的規范化，標準化。該認證體系目前已經得到國際上的公認，并且在歐美等國家的生物、化學和醫藥研發中被普遍采用。比利時,加拿大、丹麥、英國、法國、德國、印度尼西亞、韓國等28個國家和地區超過700個公司、大學、醫院、政府機構、研究單位取得認證。什么是AAALACInternational自愿參加評估。達到AAALAC在實驗動物管理及使用方面的高標準、高品質的要求。符合其所在國家地區的政府法律或相關管理規定。管理體系

理事會由來自超過60個資深的科研院所或機構所委派的代表組成。他們任期一般為3年，其主要職責是對AAALAC成員所面臨的問題及時做出反應，并且幫助他們理解、支持、并執行AAALAC的認證工作。

AAALACInternational

認證委員會由31位專家組成的認證委員會，在認證過程中還要聘請特別顧問參加，他們主要負責到申請單位的現場進行考察評估，并做出評估報告，認證和評估的最終決定權在認證委員會。

評估標準AAALAC本身并不制定任何有關實驗動物管理及使用的諸多標準，而是以《GuidefortheCareandUseofLaboratoryAnimal,NRC1996》一書為主要依據。該書已經有英語、法語、西班牙語、德語、韓語、中文等多個版本。評估標準評估標準我國也于1996年由王建飛老師等人翻譯，由上海科學出版社出版發行了該書，即《實驗動物管理及使用規范》。除此以外，比如農場動物的研究應用、獸醫的操作、職業健康和安全，以及對動物實施多種大型手術等方面AAALAC也增訂了一些規范。歐盟委員會第86/609/EEC號決議也是主要參考標準。個性化標準對于除美國以外國家和地區申請機構的評估，AAALAC則充分考慮當地法規和慣例，