常用实验动物生物学特性 .ppt
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1、常用实验动物生物学特性常用实验动物生物学特性及其应用及其应用1 实验动物学教研室实验动物学教研室 孙孙 伟伟复复 习习概念概念实验动物、物、实验用用动物、物、实验动物科学、比物科学、比较医学、医学、动物福利、物福利、动物物伦理学、理学、3R实验动物科学的研究内容物科学的研究内容了解有关法律和法了解有关法律和法规 实验动物的质量控制实验动物的质量控制从从遗传学角度要求,学角度要求,遗传背景明确,来源清楚。依据其基因背景明确,来源清楚。依据其基因纯合的程度,合的程度,通常划通常划 分分为近交系(近交系(Inbred strain)封封闭群(群(Closed colony)杂交群(交群(Hybrid
2、 colony)掌握掌握遗传特性、特点及其及其特性、特点及其及其应用用对实验动物携物携带的微生物、寄生虫的微生物、寄生虫实施人工控制。施人工控制。我国将我国将实验动物分物分为四四个等个等级普通普通动物(物(Conventional animalConventional animal,CVCV)清清洁动物(物(Clean AnimalClean Animal,CLCL)无特定病原菌无特定病原菌动物(物(specific pathogen freespecific pathogen free,SPFSPF)无菌无菌动物(物(Germ freeGerm free,GFGF)掌握各等掌握各等级动物的特
3、性及其物的特性及其应用用 论述述实验动物疾病的危害性,并物疾病的危害性,并举例例说明。明。常用实验动物小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬、猴、猪 本章学习要点:一、生物学特性(一)习性和行为(二)主要解剖学特点(三)主要生理学特点二、在生物医学研究中的应用三、常用品种、品系四、饲养管理要点1 1.具具有有繁繁殖殖力力强、生生殖殖周周期期短短、个个体体小小、品品种种、品品系系和和自自发型型突突变模型多等特点,因而被广泛模型多等特点,因而被广泛应用于生命科学的各个用于生命科学的各个领域。域。2.2.小小鼠鼠的的基基因因组与与人人类基基因因组有有很很高高的的同同源源性性,小小鼠鼠基基因因总数数与与目目前前已已
4、知知的的人人类基基因因数数量量相相近近,约为3 3万万个个左左右右;90%90%以以上上的的小小鼠鼠和和人人类基基因因组分分布布在在相相应的的保保守守区区域域里里,80%80%的的人人类基基因因组的的核核苷苷酸酸序序列列与与小小鼠鼠相相对应。一一些些基基因因的的功功能能可可类推推到到人人类,因因而而基基因因的的突突变导致致表表型型的的改改变和和病病理理变化化也也可可作作为极极好好的的人人类疾疾病病动物物模模型型,用用来来阐明人明人类基因的功能。基因的功能。3.3.胚胚胎胎干干细胞胞(ESES细胞胞)在在体体外外培培养养实验中中,小小鼠鼠是是使使用用量量最最多多的的哺哺乳乳动物物,而而ESES细
5、胞胞是是进行行基基因因修修饰和和遗传操操作作的的最最重重要要的的手手段段之之一一。2008年Science杂志首次发布从大鼠胚胎中成功地提取干细胞。小鼠广泛使用的理由小鼠广泛使用的理由第一节第一节 小小 鼠鼠概 述75007500万万1.251.25亿年前亿年前 -人鼠始祖人鼠始祖图片上片上显示的是示的是1.251.25亿年前的年前的Eomaia Eomaia Scansoria,Scansoria,是已知的最早的哺乳是已知的最早的哺乳 动物物纲代表物种,从代表物种,从 它它进化出了所有化出了所有现代代 的胎生哺乳的胎生哺乳动物。物。(参见Q.Ji et al.Nature 416,816-8
6、22;2002)约六百万年前形成了小家鼠种(六百万年前形成了小家鼠种(Mus MusculusMus Musculus)1919世世纪宠物鼠物鼠在在2020世世纪初,科学家初,科学家们也开始意也开始意识到可以用到可以用这些不同些不同颜色的老鼠色的老鼠进行一些行一些遗传学学实验,这些些宠物鼠成了物鼠成了实验鼠的鼠的“先先驱”。小鼠小鼠(Mouse)(Mouse)动物分类学动物分类学哺乳哺乳纲(Classis MammaliaClassis Mammalia)啮齿目目(Order RodentiaOrder Rodentia)鼠科鼠科(Familia MurinaeFamilia Murinae)
7、小鼠属小鼠属(Genus Mus musculusGenus Mus musculus)小家鼠种小家鼠种(Species musculusSpecies musculus)染色体数染色体数2n=402n=40。一、生物学特性一、生物学特性(一)(一)习性和行性和行为1.外貌特征:外貌特征:体型小体型小2.胆小怕惊胆小怕惊,行行动敏捷敏捷3.昼伏夜昼伏夜动4.喜群居喜群居5.适适应性差性差6.喜喜啃咬咬新生乳鼠5 日龄乳鼠和母鼠不同日龄乳鼠刚断奶小鼠与成年小鼠(二)主要解剖学特点(二)主要解剖学特点1.1.骨骼系骨骼系统下下颌骨形骨形态:用于近交系小鼠的:用于近交系小鼠的遗传检测 下下颌骨喙状突
8、骨喙状突较小,髁状突小,髁状突发达达2.消化系统消化系统消化管消化管小鼠的胃属小鼠的胃属单胃,分胃,分为前胃和腺胃;前胃和腺胃;胃容量小,胃容量小,约1.01.01.5ml1.5ml食管内壁与胃的食管内壁与胃的头侧有一有一层 角角质化化鳞状上皮状上皮.盲盲肠不不发达。达。消化腺消化腺唾液腺唾液腺3 3对肝肝脏4 4叶叶胰腺胰腺3.呼吸系统和皮肤呼吸系统和皮肤肺:右肺4叶,左肺1叶气管:气管和支气管腺不发达皮肤:无汗腺4.免疫器官和淋巴系统免疫器官和淋巴系统胸腺脾脏淋巴系统发达,咽部无扁桃体 5.泌尿生殖系统泌尿生殖系统肾脏:小鼠尿液的浓度高,尿中含有较多蛋白质,同时也含有肌酸酐,这是小鼠不同其
9、他哺乳动物的特征。雌性生殖器官:小鼠有小鼠有5 5对乳乳头,雌性小鼠,雌性小鼠为“Y Y”形形双子双子宫型型肾脏雌性生殖器官雌性生殖器官 雄性生殖器官雄性生殖器官6.循环系统特性循环系统特性小鼠的心脏收缩压介于小鼠的心脏收缩压介于8484105105毫米汞柱,毫米汞柱,体温升高并体温升高并不引起血压升高。不引起血压升高。心尖位于胸骨端第心尖位于胸骨端第4 4肋间,此位置往往是心脏肋间,此位置往往是心脏采血进针采血进针的部位的部位。(三)主要生理学特点(三)主要生理学特点1.1.生生长发育指育指标生长期短、成熟早、繁殖力强0日龄:出生时1.5g,体长20mm,赤裸无毛,身体成半透明,眼紧闭,两耳
10、贴皮肤,嗅觉、味觉敏感。3日龄:皮肤出现毛色4-6日龄:双耳张开耸立,7-8日龄:开始爬动9-11日龄:听觉发育,被毛长齐12-14日龄:睁眼,开始采食饮水,四处活动21日龄:离乳 812g寿命:2-3年 KM小鼠生长曲线小鼠生长曲线2.生殖生理生殖生理性成熟:45-60日龄,35-45日龄 体成熟:70-80日龄,65-75日龄性周期:45天妊娠期:19-21天哺乳期:20-22天生育期:1年3.3.主要生理指标(实验参数)主要生理指标(实验参数)体温:体温:373739 39 呼吸:呼吸:140140210210次次/min/min心率:心率:310310840840次次/min/min日
11、增重:日增重:0.5g0.5g胃容量:胃容量:1.0-1.5ml1.0-1.5ml日日摄食量:食量:2.8-7.0g2.8-7.0g日日饮水量水量:4-7ml:4-7ml排排粪量量:1.4-2.8g/d:1.4-2.8g/d排尿量:排尿量:1 13ml/d3ml/d采血量:采血量:0.5ml0.5ml 二、在生物医学中的应用二、在生物医学中的应用(一)(一)药物研究物研究1.药物安全性物安全性评价:用于急性毒性、价:用于急性毒性、亚慢性毒慢性毒性性试验,半数致死量,半数致死量测定,生殖毒性定,生殖毒性试验等。等。2.药效学效学评价价试验3.生物制品的生物制品的检定定(二)肿瘤学研究(二)肿瘤学
12、研究 进行肿瘤病因、发病机理、防治及抗癌药物筛选的研究。进行肿瘤病因、发病机理、防治及抗癌药物筛选的研究。1.自发肿瘤模型自发肿瘤模型:-AKR白血病发病率白血病发病率90-C3H 乳腺癌发病率乳腺癌发病率902.人体肿瘤研究人体肿瘤研究诱发性肿瘤模型诱发性肿瘤模型乌拉坦(氨基甲酸乙酯,乌拉坦(氨基甲酸乙酯,CHO-CONH)、)、二乙基亚硝胺小鼠肺癌二乙基亚硝胺小鼠肺癌四氯化碳、氯仿四氯化碳、氯仿-小鼠肝癌小鼠肝癌移植性肿瘤模型移植性肿瘤模型(三)(三)遗传学研究学研究1.遗传学分析学分析2.基因研究:利用重基因研究:利用重组近交系、同源突近交系、同源突变近交系和近交系和遗传工程小鼠工程小鼠
13、进行基因功能、表达和行基因功能、表达和调节的研究的研究3.突突变系疾病系疾病动物模型物模型(四)(四)传染性疾病的研究染性疾病的研究 小鼠小鼠对多种病原体特多种病原体特别是病毒极是病毒极为敏感,常用敏感,常用于研究于研究这些病原的些病原的发病的机理。病的机理。(五)免疫学研究(五)免疫学研究1.1.制制备单克隆抗体克隆抗体2.2.用免疫缺陷小鼠研究淋巴用免疫缺陷小鼠研究淋巴细胞的功能胞的功能 (六)老年病研究(六)老年病研究 在老年病在老年病实验研究中的使用研究中的使用仅次于大鼠。用于老年病的次于大鼠。用于老年病的发病病机理、表机理、表现以及防治研究。以及防治研究。(七)其他疾病研究(七)其他
14、疾病研究 1.1.神神经系系统疾病疾病 如如亚急性坏死性急性坏死性脑脊髓病、脊髓病、癫痫可用小鼠可用小鼠进行。行。2.2.呼吸系呼吸系统疾病疾病 小鼠是研究小鼠是研究镇咳咳药的首的首选动物。物。3.3.计划生育划生育(八)不宜采用小鼠的试验(八)不宜采用小鼠的试验研究体温研究体温变化的化的试验:因:因为小鼠体温小鼠体温变化化不不稳定定慢性支气管炎的慢性支气管炎的试验:因:因为小鼠气管及支小鼠气管及支气管腺不气管腺不发达达催吐催吐试验:因:因为小鼠无呕吐反小鼠无呕吐反应三、常用的品种、品系三、常用的品种、品系(一)近交系(一)近交系1.1.BALB/c(C)BALB/c(C):白化小鼠:白化小鼠
15、 毛色基因毛色基因AAbbccAAbbcc 组织相容性基因相容性基因H H2 2d d 主要生物学特征:主要生物学特征:乳腺癌乳腺癌发病率低病率低对放射放射线敏感敏感有自有自发性心血管病性心血管病变 主要用于免疫学、主要用于免疫学、肿瘤学研究和瘤学研究和单克隆抗体的制克隆抗体的制备。2.2.C57BL/6(B6)C57BL/6(B6):黑色黑色 毛色基因毛色基因aaBBCCaaBBCC 组织相容性基因相容性基因H H2 2b b 主要生物学特性:主要生物学特性:乳腺癌自然乳腺癌自然发病率低病率低对放射放射线中度抵抗中度抵抗嗜酒精性高嗜酒精性高 对结核杆菌、百日咳核杆菌、百日咳组织胺易感因子敏感
16、胺易感因子敏感雌性雌性经超排后,排卵数多超排后,排卵数多遗传背景清楚,基因背景清楚,基因组测序完成序完成 常用于常用于转基因小鼠的制基因小鼠的制备和和肿瘤学、瘤学、遗传学、生理学的研究。学、生理学的研究。3.3.C3H(C3):C3H(C3):野鼠色(野鼠色(agoutiagouti)毛色基因毛色基因AABBCCAABBCC 组织相容性基因相容性基因H H2 2k k主要生物学特性:主要生物学特性:1.1.9-10 9-10 月月龄雌鼠中乳腺癌自雌鼠中乳腺癌自发率率97-100%97-100%2.2.雄性鼠雄性鼠对氯仿、松仿、松节油、狂犬病毒敏感油、狂犬病毒敏感3.3.补体活性高,干体活性高,
17、干扰素素产量低量低4.4.老年鼠常老年鼠常见膀胱膀胱扩张、肝癌和自、肝癌和自发形成骨肉瘤形成骨肉瘤 主要用于主要用于肿瘤学、生理学、核医学和免疫学的研究。瘤学、生理学、核医学和免疫学的研究。4.4.DBA/2DBA/2(D2)D2):淡棕色淡棕色 毛色基因毛色基因aabbCCddaabbCCdd 组织相容性基因相容性基因H H2 2d d主要生物学特性:主要生物学特性:a a 雌性鼠乳腺癌雌性鼠乳腺癌发病率病率为31-66%31-66%b b 白血病白血病发病率病率6-8%6-8%c c 3535日日龄听源性听源性癫痫发作达作达100100,d d 对鼠鼠伤寒沙寒沙门氏菌氏菌C5C5有抵抗力,
18、有抵抗力,e e 对酒精酒精过敏敏 f f 雄性鼠接触雄性鼠接触氯仿和乙二醇的氧化仿和乙二醇的氧化产物物时以及以及维生素生素K K缺乏缺乏时死亡率高。死亡率高。常用于常用于肿瘤学、瘤学、遗传学和免疫学的研究。学和免疫学的研究。(二)封(二)封闭群群1.1.昆明种(昆明种(KM)KM):白化小鼠白化小鼠 主要生物学特征:主要生物学特征:繁殖率和存活率高繁殖率和存活率高抗病率和适抗病率和适应性性强雌性小鼠乳腺雌性小鼠乳腺肿瘤瘤发病率病率25%25%广泛用于广泛用于药理、毒理、病毒和理、毒理、病毒和细菌学研究,以菌学研究,以及及药品、生物制品的品、生物制品的检定。定。2.ICR2.ICR:白化小鼠白
19、化小鼠 主要生物学特征:主要生物学特征:繁殖力繁殖力强,母性好,母性好体型体型较昆明种小鼠大昆明种小鼠大 广泛用于广泛用于药理、毒理、病毒和理、毒理、病毒和细菌学研究,以及菌学研究,以及药品、生物制品品、生物制品的的检定,定,转基因小鼠的胚胎移植。基因小鼠的胚胎移植。3.NIH3.NIH小鼠小鼠:白化小鼠白化小鼠 起源于美国起源于美国NIHNIH研究所,研究所,许多生多生长性状与性状与KMKM小鼠相似,但免疫反小鼠相似,但免疫反应敏感性比敏感性比较好,也是国好,也是国际上上较通用的封通用的封闭群小鼠,已被公群小鼠,已被公认为许多多生物制品生物制品检定定实验的法的法规动物。物。四、小鼠的饲养管理
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