第四章 动物实验的设计和实施

脂蛋白在循环血液中存在形式（%）
低密度脂蛋 高密度脂蛋 极低密度脂蛋白 低 密 度 / 高 白 白 密度 人类 豚鼠 兔 地鼠 小鼠 大鼠 60 70 40 39 16 10 30 20 50 56 78 80 10 10 10 5 6 10 2 3.5 0.8 0.7 0.21 0.13
(3) 选用解剖生理上有特点的动物
改用实验小鼠、大 鼠、地鼠或豚鼠结扎冠状 动脉，其结果就比较一致， 可标准化。
4.可控性
对动物及其实验操作过程控制
在课题研究中使用的动物模型应考虑到今后临床应用和便于控制其疾 病的发展，以利课题的顺利进展。
如雌激素能终止实验大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能终止人的妊娠。
以实验大鼠或小鼠筛选带有雌激素活性的药物时，常发现这类药物能终止 妊娠，似乎是有效的避孕药，但用于人类却不成功。 如果已知待测药物含有雌激素，就不能使用实验大鼠或小鼠观察其终止妊 娠的作用。
如猕猴，其生殖生理与人类非常接 近，月经周期为28d，是研究人类生 殖生理的理想动物。
很多传染性疾病，有较强感染种属特异性，如人类乙型肝炎 病毒（ HBV ），在自然情况下只感染人和黑猩猩。灵长类实 验动物价格昂贵，饲育要求高，目前至少有66种灵长类动物 被列入濒危保护动物。若要广泛地，大量地使用尚有困难。 尤其是黑猩猩等，不但数量有限、实验操作麻烦；还是濒危 保护动物。
如不合格的实验动物易自发 地出现某些相应病变的症状，就 不应选用。 为了确保实验动物在进
行实验处理后的反应可靠性，还要求 实验环境保持稳定，动物实验设施符 合动物实验的需要，以及保障实验人 员和环境免受实验危害。
要使实验结果可靠,就必须使用质量符合 实验要求的实验动物。
3. 重复性
科学与实用、经典与创新
(4) 选用特殊生理反应的动物以符合不同的 实验要求
鸽、犬、猴和猫的呕吐反射十分灵敏，适合于作呕 吐反射试验；
而啮齿类动物，尤其是大鼠、小鼠则基本没有呕吐反射，故需灌胃的实验选择大 鼠、小鼠为合适。 兔的体温变化十分灵敏，适合作热源试验。 鼠、小鼠体温调节差，不适合作致热源试验。 豚鼠体内缺乏合成维生素C酶, 只能从饲料中得以补充。 维生素C缺乏1个月后,会出现坏血病当的临床症状，一旦给予补充则症状消失。
雌性动物易受性周期、怀孕、哺乳等 通常采用雌雄各半的原则； 影响。
。
（4）生理状况雌性动物在妊娠期和哺乳期 ,以及动物换毛季节等不适宜作实 验。 （ 5）健康状况 实验动物患病时，不可进行实验，若是大动物，待其康复后 再考虑是否使用；若是小动物予以淘汰。
1.相似性(比较医学)
为了避免直接在人身上进行实验， 必须在人为设计的条件下，选择动物 作为人类的替代者。
结论
1 无论何种动物均与人类不属同种生物。 .
2.被判为对动物无效的药物，不等于临床 无效。
设计的一个重要原则是：所获 结果应尽可能类似于人类的情况。
2. 可靠性
课题研究结果要可靠，就要求使用的 动物模型能够准确模拟人类的疾病， 即可特异地，真实地反映某种疾病或 机能、代谢、结构变化，应具备该种 疾病的主要症状和体征，经化验或X光 照片，心电图，病理切片等证实。
项 目 传染病 寄生虫 实验结果 应用动物数 长期实验效果 死亡率
长期实验存活率
实验标准设计 统计价值
实验结果的价值
GF 无 无 准确 少量 可能好 很低 约100％ 可能 很好 很高
SPF 无 很少 较准确 少量 可能好 低 约90％ 可能 较好 高
CV 有或可能有 有或可能有 有疑问 多或大量 困难 高 40％左右 不可能 不准确 有疑问
实验大鼠和小鼠对革兰氏阴性 菌有较强的抵抗力，不宜选用实验 大鼠或小鼠作实验性腹膜炎动物模 型，不容易导致腹膜炎。 有的动物对某些致病因子特别敏感， 很难控制，极易死亡，不适宜研 究 ... ,.如犬腹腔注射粪便滤液引起腹 膜炎，有80％在24h内死亡；等不及 实验治疗观察；且粪便滤液中细菌 菌株难于控制，不能准确重复实验 结果。
( 2) 选择在结构、机能、代谢以及 发病机理与人相似的实验动物
生物医学领域的研究，绝大多数是利用实验动物的某
些与人类相近似的特性，通过动物实验，了解人类疾病的发生、 发展过程，以利解决疾病的预防和治疗。
通常实验动物愈高等 ,进化愈完善 ,其机能、代谢、结构愈 复杂，反应就愈近似于人类。 灵长类动物与人在分类学上地 位最相近，是研究人类多种疾病的理想动物；是牙科学，胚 胎学，病理学，解剖学 ， 生理学，免疫学等多种学科的常用 动物；也是研究人类生殖课题的首选动物。
第四章 动物实验的设计和实施
一.动物实验设计的基本原则 1.相似性 2.可靠性 3.重复性 4.可控性 5.经济性 6.伦理性 二.动物实验课题的设计 1.实验动物选择 2.动物分组原则 三、动物实验的实施 1、实验动物的订购 2、动物实验基本方法 3、实验动物安死术 四.实验结果分析与外推
生命科学研究的设计中遵循 的原则
二.动物实验课题的设计
(一)实验动物选择
在生命科学和医学的研究中，通常以动物作为实验对象，但由于不同种 动物具有不同生物学特性，即使同品种不同亚系间也存在一定的差异， 必须根据动物实验课题的要求和目的选择合适的动物。 1.选择的基本原则 1）根据实验目的选择动物
2) 选择在结构、机能、代谢以及发
病机理与人相似的实验动物 3) 选用解剖、生理上有特点的动物
5.经济性 经费预算和其他考虑 在设计和执行课题计划时，对选用的动物 和采用的方法应符合课题经费预算。
灵长类实验动物与人类最相似，但其数量少，价格贵，不宜多用。
目前已有为数众多的实验小鼠、大鼠、豚鼠和地鼠能复制成十分近似人类 疾病的动物模型。其年龄、性别、体重等可根据课题需要而选择 ， 价格 比灵长类动物低，便于饲养管理和实验操作，可按需使用。
动物进化程度越高并不是所有器官和功能都 越接近人类 如犬有发达的血液循环和神经系统， 以及与人基本相似的消化过程，在毒理学方面的 反应与人类比较接近。 猫可以耐受麻醉与脑的部分破坏术，其反应机能与人相似。 猪的皮肤组织学结构与人相似；猪的心脏瓣膜可以直接 植入人体， 以修补人的心脏瓣膜之缺陷 近年来，国内实验室 研究血脂代谢常用大鼠和小鼠；然而，已有许 多证据表明，大鼠和小鼠血清脂蛋白的构成和 体内脂质代谢过程与人类相距甚远，不能真实 反映人类脂代谢状态。国际上高脂血症动物模 型趋向于豚鼠和金黄地鼠。
科学研究成果必须能够重复，所用动物模型应能重复培育， 且能实现标准化。
如用一次定量放血法可导致动物百分之百呈出血 性休克，百分之百死亡，这就符合可重复和达 到标准化的要求。
用犬做心肌梗死 模型应较合适， 犬的冠状动脉循 环与人相似，且 适宜做暴露心脏 的剖胸手术；
但结扎犬冠状动脉 的后果差异太大， 不同犬同一动脉 相同部位的结扎 后果无法预测， 不能标准化;
命科学工作者所接受。
1.替代（replacement ）原则：是指在试验系统中尽可能用低 等实验动物替代高等实验动物，用离体培养的细胞、组织、 器官替代动物个体，用微生物替代动物，用物理、化学等非
生命系统替代生命系统的实验，并能获得相同试验结果的科
学方法。 2.减少（reduction）原则：是指如果某一研究方案中必须使用实验动物， 同时又没有可行的替代方法，则应通过合理的实验设计，把使用动物 的数量降低到实现科研目的最小量，或用较少的动物获得更多的实验 数据，或者综合利用动物。
3优化（refinement）原则：是指通过改善动物设施、饲养管理和实验条件，
精选实验动物、技术路线和实验手段，优化实验设计和实验操作技术， 熟练掌握动物实验方法，尽量减少实验过程中对动物机体的损伤，减 轻动物遭受的痛苦和应激反应，使动物实验得出科学的结果。
违背伦理
化妆品公司为 了观察洗发香波的 毒性，把它滴入兔 眼，持续三周观察 兔眼的溃烂情况。 兔会发出惨痛的嘶 叫，拼命抓眼，最 后双目失明。 把小 狗 小猫 放 入 微波加热装置中，以 研究微波加热引起的 伤害与一般发热引起 伤害的差别，结果使 这些动物在数十分钟 内极其痛苦地死亡。
大鼠、小鼠的性成熟期早，性周期和妊娠期短，产仔数多，生 命周期短，适用于避孕药物、营养学、毒理、胚胎学和致畸等 方面的研究。 兔耳的动脉和静脉都较明显，如需反复药物注射和耳静脉采血 , 实验兔是较为理想的选择。
兔和猫是典型的刺激性排卵动物，成年母兔常被作为诱发排卵观察和避孕药物的研究。 青紫蓝兔的后肢腘部和腹沟股处的淋巴结较明显，通常在体表即可触及到，适合于 作淋巴结内注射的免疫性研究。 约有80%的沙鼠左右两侧大脑血管不相交通； 且排尿量和饮水量极少；适合于作脑血
4) 选用特殊生理反应的动物以符合
不同的实验要求
(1) 根据实验目的选择动物
按照实验目的和要求选用合适的实验动物，是保证 实验研究成功的关键。 各种实验动物均具有各自生物学特点，只要选择恰 当，妥善使用，将能简化实验操作，使实验易于成功。 如：犬的甲状旁腺位于两个甲状腺端部的表面，位置比 较固定. 作甲状旁腺摘除实验，应选犬而不用兔。 兔的甲状旁腺分布的比较散，位置不固定。甲状腺摘除 实验要保留甲状旁腺的功能，就要选兔不选犬。
应根据研究的目的要求，选用符 合实验动物国家标准的实验动物。
如在遗传学方面可 在微生物学方面， 选用近交系、封闭 应选用清洁级、无特 群、突变系或杂交 定病原体动物，或无 F1动物。 菌动物等
大、中型实验动物，如 兔、犬、猴等，也应选 择无人兽共患疾病和遗 传背景清楚的普通级动 物。
不同微生物学等级的 实验动物比较
(2)年龄和体重
在毒理或感染等实验中，幼龄动物较成年动物敏感；因此， 通常选用成年鼠。
在饲育环境和饲料营养均达标的条件下，实验动物的年龄与体重， 基本上成正比。
若发现动物个体间体重超过 10％，则该群（组）动物自身存在差异， 不宜用作实验
(3) 性别
同品种或同品系的手段，如“砸碎”、“冷冻”、“出血”、“压力或应 激”、“脊髓损伤”、“剥夺蛋白质”等都属于违背伦理的操作。 在饲养管理和使用实验动物过程中，要采取有效措施，使实验动物免遭不必 要的伤害、饥渴、不适、惊恐、折磨、疾病和疼痛，保证动物能够实现自 然行为，受到良好的管理和照料，为其提供清洁、舒适的生活环境，提供 充足的保证健康的食物、饮水，避免或减轻疼痛和痛苦等。
外科实验,通常选用体形稍大的、耐受力较强的动物，如大鼠、犬 等动物。这将对实验的成功起着重要的作用。
如：兔颈部的交感神经、迷走神经和减压神经是单独平行分布
人、犬、猫、猪等减压神经是分布在交感神经和迷走神经之间,且不 易分开； 选用兔观察减压神经对心脏影响较为合适。
大鼠没有胆囊，不适合作胆囊功能的研究， 适合作胆道插管和收集胆汁实验。
2.动物选择的一般规律
(1)选择标准化的实验动物 (2)年龄和体重


(3)性别
(4)生理状况


(5)健康状况
(6)品种、品系

(7)多种动物联合使用
(1) 选择标准化的实验动物
标准化的实验动物是指遗传背 景清楚，微生物学和寄生虫学质量得 到控制，饲养环境及其饲料营养均符 合国家标准的动物。 切忌随意使用来源不清的实验动 物，进行动物实验。
6.动物实验的福利与伦理
使用合格的 实验动物，以减少 使用数量。 根据动物的 习性，给予适当的 居住空间，进行科 学的饲养管理。 尽可能采用“替 代”，包括生命 系统和非生命系 统的替代。
使用适当的 麻药，减轻动物紧 张，最后对动物采 用安死术。
实验动物的福利与伦理随着世界上动物 保护主义的兴起，而医学生命科学研究又不 得不使用实验动物的前提下产生的。因此， 1959年Russell和Burch发表的《仁慈的试验 技术原理》一书中提出的动物实验应采取替 代、减少和优化原则（即“3R”）被广大生
猪是二十世纪才开发的实验动物。
猪的皮肤在结构上与人皮肤有很 多相似点， 经处理后的猪皮片，常被用作严重 烧伤病人 的过度性皮肤。
猪的心血管系统与人类也较为接近，尤其是小型猪 的开发成功，为猪的大规模实验提供了有利条件 两栖类动物，如蛙类, 其大脑很不发达，但脊髓的 发展已符合实验要求，达到简单、直观、明确、容 易分析结果。