在生命科学研究中影响动物实验结果的多因素分析.pdf





《在生命科学研究中影响动物实验结果的多因素分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《在生命科学研究中影响动物实验结果的多因素分析.pdf(5页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 第16卷 第5期医 学 研 究 生 学 报Vol.16No.52003年5月Journal of Medical PostgraduatesMay.2003 综 述在生命科学研究中影响动物实验结果的多因素分析恽时锋综述,朱 虹审校(南京军区南京总医院动物实验科,江苏南京210002)摘要:动物实验是生命科学研究最主要的方法之一,作者对影响动物实验结果的实验动物因素、环境因素、营养因素、化学药剂、隔离和饲养密度、运输、抓取和保定、微生物因素、社会因素和人类因素等进行了分析,为保障动物实验结果的准确性提供了依据。关键词:动物实验;实验结果;影响因素中图分类号:Q95233 文献标识码:A 文章编
2、号:100828199(2003)0520372204Analysis of factors affecting animal experiments in life science researchYUN Shi2fengreviewing,ZHU Hongchecking(Department of A nimal Experiment,Nanjing General Hospital of Nanjing Command,Nanjing210002,Jiangsu,China)Abstract:Animal experiment is one of the most important
3、method in life science research.In this article,factors affectingthe results of animal experiment were summarized,which include laboratory animal,environment,nutrition,chemicals,isola2tion and feeding density,transportation,grasping and fixing,microbiology,society and people etc.Key words:Animal exp
4、eriment;Experimental result;Influence factor0 引 言在生命科学研究领域中,实验动物作为重要的支撑条件广泛应用于临床医学和实验医学研究、教学和产品检定等工作中,任何药物或试剂经过一系列体外实验证实其药效及无毒后,最终还需经过整体动物实验的验证,方能应用于人体1。而实验动物这个“活的精密仪器”对实验的反应则受到其种类或品系特性、周围环境、人为制动等因素的影响。本文作者将从多方面讨论影响动物实验结果的因素。1 实验动物性因素1.1 实验动物的选择性因素1.1.1 选择与人体代谢、功能、结构及疾病特点相似的动物 猕猴对人的痢疾杆菌最易感染,其生殖生理与人类
5、非常近似,因而是复制肠道杆菌病和结核病、研究人类避孕药物及机制极好的实验动物,也是制造和检定脊髓灰质炎疫苗的惟一实验动物。树鼠句的新陈代谢过程与人类的相似性较好,在乙型肝炎、睡眠生理、疱疹病毒的研究中具有重要的用途。家犬具有发达的血液循环和神经系统以及与人类相似的消化过程,其在毒理上的反应与人类比较近似,适宜于实验外科学、营养学、药理学、毒理学、生理学和行为学等方面的研究。猪的皮肤组织学结构、冠状动脉循环、血流动力学、牙齿的解剖结构与人类相似,在人类动脉粥样硬化、复制人类龋齿、烧伤医学、口腔医学等研究中具有广泛的用途。豚鼠心律较低,心电图波形和心脏对药物的敏感性比较接近于人,常用作心脏在体内或
6、体外时心律失常的动物模型。1.1.2 选择遗传背景明确、微生物质量达标的标准化实验动物 近交系动物由于具有遗传的均质性及反应的一致性,其中许多突变动物具有与人类相似的疾病和缺陷,广泛应用于生命科学研究的各个领域。封闭群动物能隐藏大量的突变基因于纯合或杂合状态,保证了生物的多态性,适用于作药品的安全性评价,如三致试验、急性毒理和长期毒理试验、微生物学试验等。选用无菌动物(GF)进行实验,可以排除普通动物所带有的各种微生物和寄生虫对实验结果的干扰;无特定病原体(SPF)动物体内无特定的微生物和寄生虫,选用这类动物进行实验正确性高,重复性好,是国际上标准的实验动物、普通动物(CV)是微生物控制上要求
7、最低的动物,要求不携带所规定的人畜共患病的动物烈性传染病病原体,273收稿日期:2001212201;修订日期:2002208222作者简介:恽时锋(19652),男,江苏常州人,主管技师,兽医学博士,从事实验动物学专业。仅适用于某些实验的预试验和教学实验;清洁级动物(CL)是一类除应排除CV病原体外,尚不能携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原体。1.1.3 选择解剖、生理与实验要求相符合的实验动物 家兔颈部的交感神经、迷走神经和主动脉减压神经是独立行走的,相互影响较小,因而观察减压神经对心脏作用的实验最好选用家兔。家兔胸腔结构有其特殊性,胸膜中央有一层很薄的纵隔膜将胸腔分为左右互不相通的
8、两个腔,心脏又有心包胸膜隔开,进行剖胸术或剖开心包胸膜,暴露心脏作实验操作时,家兔不需作体外循环或人工呼吸,很适宜于进行剖胸和心脏实验。犬甲状旁腺的位置比较固定,胰腺小,胃小,嗅觉特别灵敏,适宜于甲状旁腺摘除实验,胰腺摘除手术,作胃导管进行消化生理研究。猴的气管腺体数量较多,至三级支气管中仍有少量腺体存在,适用于制作慢性支气管炎模型或进行祛痰平喘药药效研究。仓鼠的颊囊是缺少组织相容性抗原的免疫学特殊区,适于免疫学、肿瘤学的研究。大鼠无胆囊,但胆总管粗大,肝再生能力强,垂体2肾上腺系统发达,垂体摘除容易,适宜于作肝切除、胆管插管及垂体摘除等实验。蛙的大脑很不发达,脊髓具有最简单的反射中枢,作神经
9、反射弧实验简单、直观、明了,容易分析。雄鸡的鸡冠是其重要的性征体现,适宜于作雄性激素的研究。1.1.4 选择具有特殊生物学特性的动物进行实验 家兔体温变化十分灵敏,最易产生发热反应,且典型,能对细菌内毒素、化学药品、异种蛋白产生稳定的发热反应,适宜作发热和检查致热原的研究。豚鼠易于致敏,耳蜗对声波变化十分敏感,体内缺乏合成维生素C的酶,适于作过敏、听觉、维生素C的实验研究。鸽子、家犬、猴和猫对呕吐反应敏感,适于作呕吐实验。家兔、鸡、鸽和猴食用高胆固醇、高脂肪饲料一定时间后,容易形成动脉粥样硬化病变,适于动脉粥样硬化实验研究。青蛙和蟾蜍的腓肠肌和坐骨神经标本易获得和制作,适于观察药物对外周神经、
10、横纹肌或对神经肌肉接头处的作用,它们的心脏在体外情况下,仍可有节奏地搏动很久,适用于药物对心脏作用的研究。1.2 实验动物的种属和品系因素1.2.1 种属因素 所有动物都具有一些相同或相似的生理生化现象,而且种属越近,其生命现象也越接近,这是比较医学的理论基础,但动物与人不是同一种生物,在动物身上无效的药物不等于临床无效,在动物身上有效的药物也不等于临床有效。对毒物的敏感性人比动物高,90%的毒物对人的致死量均低于动物(可相差110倍),其中有30%竟相差25450倍;雌激素可中止鼠的早期妊娠,但不能中止人的妊娠。吗啡对家犬、兔、猴、大鼠和人主要作用是中枢抑制,而对小鼠和猫主要作用则是兴奋;降
11、血脂药氯贝丁酯可使家犬下肢瘫痪,对猴及其他动物则否。驱绦虫及血吸虫的鹤草酚可损害家犬的视神经而引起失明,但在猴则否;苯可引起家兔白细胞减少及造血器官发育不全,而对家犬却引起白细胞增多及脾、淋巴组织增生;苯胺及其衍生物对家犬、猫和豚鼠能引起与人相似的病理变化,产生变性血红蛋白,但对家兔则不易产生,对鼠则完全不产生。降胆固醇药氯贝丁酯对家犬的毒性较大,而对大鼠、猴和人的毒性就不大;22乙酰氨基芴(22AFF)对大鼠、地鼠、兔等动物致癌,而对豚鼠、猴则无致癌性。1.2.2 品系因素 同种不同品系动物,对同一刺激的反应差异很大,对同一外源性化合物的敏感性也不同,如C57BL小鼠对肾上腺皮质激素的敏感性
12、比DBA及BALB/c小鼠高12倍;DBA小鼠对声音刺激非常敏感,闻电铃声后可出现特殊的发作性痉挛,甚至死亡,而C57BL小鼠则否。DBA/2及C3H小鼠对鸡新城疫病毒的反应和DBA/1小鼠完全不同,前者引起肺炎而后者引起脑炎。不同品系雄性小鼠对相同浓度的氯仿敏感性不同,DBA/2小鼠死亡率为75%,DBA为51%,C3H为32%,BALB/c为10%;C3H、津白 等品系小鼠易致癌,C57、C58、津白 等品系不易致癌,AKR、DBA/2等品系易致白血病,C3H雌鼠乳腺癌自发率高达90%,AKR小鼠白血病自发率可达65%。1.3 实验动物的个体差异 实验动物对外源化合物的反应具有明显的个体差
13、异,一般认为同一年龄段的动物雌性比雄性敏感,但相差不超过2倍;不同年龄段的动物个体之间对同一外源物质的反应敏感性差异很大,药物的半数致死量(LD50)成年动物与幼年动物的比值介于0.00216之间,幼年动物比成年动物敏感,老年动物反应不敏感,所以一般应选成年健康动物来进行实验。慢性实验时,可选择年幼、体重较小的动物,雌性动物性周期不同阶段和妊娠、授乳时的机体反应性有较大的改变,因而一般优先选用雄性动物或雌雄各半。在药物毒性试验中至少需用两种动物,它们的种属差异愈大愈好。选择的动物应包括雌雄两性,因为不同性别对药物毒性反应有差异。例如,氯仿对小鼠肾的毒性作用仅在雄性小鼠体现,而且选用末成年动物较
14、为合适,因为在动物迅速生长期,可以发现药物对生长及各器官成熟的影响,但避孕药物的毒性试验要求用性成熟动物24。2 环境因素2.1 温度 室温过低时,小鼠摄食量可增加30%,阴道开口与性周期出现较迟,新陈代谢增强,心、肝、肾等器官重量亦增加。地鼠在4 以下可进入冬眠,大、小鼠在5 以下的低温环境中繁殖率明显下降,而在高温环境下,性周期无规律,产仔数减少。死亡率增加,泌乳量及离乳率降低,雄性小鼠睾丸和副睾萎缩,精子形成能力下降,血液中B及T淋巴细胞减少,家兔喜舔食皮毛而引起毛球病。另外,在毒性试验中不同温度使大、小鼠对药物的LD50可产生显著差异,大部分外源性化合物对大鼠的LD50在36时最大,2
15、6最小。温度对细菌、病毒的免疫学及感染性实验中影响明显58。2.2 湿度 过高时,环境中微生物易于生长繁殖,垫料与饲料易发生霉变,影响动物健康。在同一温度下,动物室内细菌和氨气含量可随湿度升高而增加,小鼠鼻腔内的细菌总数在室内湿度升高时也有所增加,仙台病毒在高湿条件下比在低湿条件下更易传播;某些化合物如HCl、NO、H2S等在高湿条件下对动物的刺激性增加。在低湿条件下,尤其是低于40%时,幼大鼠会发生环尾症(ringtail),同时环境中尘灰飞373 第5期 恽时锋 在生命科学研究中影响动物实验结果的多因素分析扬,变态反应原的含量明显上升,对动物和人类健康不利。另外在高温条件下,湿度对动物的影
16、响可成倍增大,一般而言,动物室的相对湿度以40%70%为宜5,6。2.3 通风换气及气流速度 通风不良而致设施内空气污浊,而且笼具内由于存在动物、饲料、垫料、粪尿等排泄物,废气浓度通常高于动物室所能探测到的浓度。实验动物设施中废气(也称为臭气)主要为氨气、硫化氢,氨浓度过高可刺激动物导致流泪、咳嗽,甚至可引起粘膜炎、肺水肿和肺炎,一般要求不能超过14 mg/m3。动物的粪便中含硫化氢,是具有强烈臭鸡蛋味的有毒气体。另外,如通风不良,环境中信息素含量过高,可致动物的内分泌及生殖功能紊乱,影响动物健康及动物实验结果。气流速度与动物体表的散热量以及水分蒸发有关,过大或过小均能影响动物的健康。由于实验
17、动物的体表面积与单位体重的比值较大,因而对风速更敏感。一般而言,动物室风速的标准值定为0.10.2 m/s,但要避免强风直接吹着动物,布置动物笼架、笼具时应尽量避免风口。洁净程度高的动物室均是利用全新风换气,换气次数一般为屏障环境1020次/h,冬天以下限为宜,夏天则以上限为宜6,8。2.4照明与噪声 照明因素包括照度、波长和照明时间。照度过强对动物角膜具有不利影响,能使动物视网膜发生退行性变、角膜变性;照度还可影响动物繁殖性能,小鼠在20 lx的照度时,性周期最稳定,大鼠在100 lx的照度下阴道开口最早,卵巢与子宫重量最大。波长也会影响动物的特性,小鼠自然活动以红光及黑暗中最大,在黄光中为
18、中等,蓝、绿和白昼光中最差;而大鼠在蓝光照明下阴道开口比红光下要早3天。光照明暗周期对动物的繁殖具有明显的影响,大鼠在12 h明、12 h暗的环境中,发情周期稳定为4天,但在16 h明、8 h暗则连续发情,而在连续黑暗的条件下雌性大鼠生长发育、卵巢及子宫发育均迟缓,不出现发情现象,而雄性大鼠可发生中枢性睾丸功能的变化。动物室通常使用日光灯,但要考虑不同笼架层次之间的差异,因为笼架最上层笼内的照度可达250 lx(300 lx条件下),而最下层笼内仅为3 lx,差异巨大5,6。噪声能引起交感神经兴奋,心跳、呼吸、血压升高,使肾上腺、甲状腺重量增加,而胸腺、脾、脑垂体、卵巢、子宫等重量减轻,影响动
19、物的生殖、免疫及内分泌能力。在药物毒性试验中,噪声能使苯基丙胺、肾上腺素和乙酰胆碱对小鼠的毒性发生改变,噪声刺激还能改变小鼠对某些病毒(疱疹、柯萨奇B1、水泡性口炎病毒)的感受性。实验动物设施中噪声以60分贝(dB)以下为宜59。一般来说,不引起听力下降而动物所能忍受的最大声强是85 dB,100 dB的超声就可引起动物内耳受损。但有人认为即使在85 dB的声强下,动物也会出现不孕,哺乳时咬食仔鼠现象增高,离乳率下降至正常的20%,但日常动物进食及在笼内发出的声音很容易达到85 dB,因而在动物室内要降低饲养密度,减少动物争斗、争食及人工操作而引起的噪声。2.5 建筑设施、设备、笼具和垫料 建
20、筑设施不合理、布局不科学、环境和水源有污染、排水不畅、设备落后、交通不便及与周围的社会关系不良等可能导致疾病流行,停电将使实验中断,破坏设施内环境的稳定性。笼具的材质和构造对动物实验结果有影响,镀锌的导电材料会造成动物对锌的吸收;铁丝网底笼使大鼠对吗啡、戊巴比妥钠的敏感性增加;某些塑料笼具有毒性,长期饲养能使大鼠肝、肾肿大,血清胆固醇和磷脂含量升高;长时间用铁丝网底笼饲养时,实验兔会发生足跗部疾病,橡胶瓶塞也是某些矿物质的来源,这些因素均会影响实验结果。饮水瓶应用玻璃或无毒塑料制成,饮水瓶容易被假单胞菌污染,不宜交叉使用,应定时更换经洗净消毒并灌满水的瓶,饮水瓶塞要盖紧,以免漏水致使垫料潮湿。
21、垫料选用不当会对动物造成危害并影响实验结果,锯木屑等木材加工副产品常含有杀虫药和防腐剂等污染物,对动物的生理产生很大的影响,红松的刨花会降低巴比妥酸盐对动物的作用;白松、黄花松和红杉的刨花会释放挥发性碳氢化合物,影响肝中微粒体酶的活性,并且还能产生其他毒性作用,从而影响药物代谢的研究结果1012。3 营养因素动物的生长、发育、繁殖及抗病能力均与营养有关,某些器官的功能、形态及重量随着饲料品质的差异而发生变化,饲料的能量又影响动物的摄食量,而摄食量的多少又影响动物实验结果。猴和豚鼠的饲料中维生素C不足,能导致坏血病。家兔饲料中粗纤维含量不足会影响其消化功能。大、小鼠饲料中蛋白质含量不足易产生肠道
22、疾病。维生素A不足影响动物的生长发育,导致其免疫功能下降及生理生化指标的改变;而过量则可能导致骨骼改变,维生素D过量会导致软组织中钙沉积。另外,饲料原料中含有的硝酸盐、汞、镍、铅、钾、氯仿、动情素复合物、黄曲霉素、杀虫剂、残留农药、抗营养因子、防腐剂、各种微生物等,均能直接或间接影响实验结果。饮水也能成为影响实验结果和危及实验动物健康的原因。动物缺水时,食欲明显减退,渴欲增强,消化功能减弱,动物机体的免疫力显著降低,饮用水中含过量的氯能抑制免疫细胞的活性6,13,14。4 化学药物已经证实,化学药物能影响肝中微体内酶的功能。而微体内酶参与体内生物转换及氧自由基清除的调节,一些杀虫药引起淋巴细胞
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生命科学 研究 影响 动物 实验 结果 因素 分析

限制150内