第六章试验动物与功能评价1

实用性 遗传的稳定性 形成品种的条件 同质性 具有一定的数量 “品系”：来源于同一优良品种祖先的 后裔群。
三、实验动物品系分类

一般按遗传背景分类： 分为四类：近交系； 突变系； 封闭群； 系统杂交动物
1. 近交系（Inbred Strain）

①概念：同胞兄妹交配（繁殖）20代以上，
近交系数达98.6%以上，群体基因达到高度 纯合和稳定的动物群，称之为近交系。 近交系数：群体中两个等位基因源于同祖先 的同一基因的概率。 一般近交8～12代的近交群没有实用价值， 只有连续20代以后，群体基因才能达到纯合 和基本稳定。 F
1．CV





开放系统，普通饲养，大批生产，成本低，是最 低级别的实验动物。 CV广泛应用于教学、预试验及一些要求不严的 短期试验，生物制品生产。 严格意义上讲，CV不适合于科学研究。尽管如 此，CV祖先来自于SPF，剖腹产后普通化，即开 放饲养， CV在饲料配方，饮水，室内温、湿度、光照、 噪声仍应符合国家标准。 市售和来历不明的动物为“无证动物”，试验结 果不予承认。
小鼠：100多种。如，肥胖症小鼠（od）侏儒小鼠 （dw），糖尿病小鼠（db）,裸鼠（nu）等。 小鼠，20多种。如，新西兰高血压大鼠（GHR）， 米兰高血压（MHS），粮尿病大鼠（di），肥胖症 大鼠（fa），白内障大鼠（rc）等。



④突变系动物命名：
原品系名称后加连字符号和基因符号： BALB/C—nu/nu，表示BALB/C系纯合子裸小鼠 BALB/C—nu/+，表示BALB/C系杂合子裸小鼠


②特点及应用
系统杂交动物有许多优点，在某些方面比近交系 更适用于实验研究。 a.杂交优势：抗病力，对环境适应力强，对实验 处理耐受性强，适合于长期慢性实验。 b.遗传和表型上的一致性：F1有与近交系相似的 个体均质性。加上上述优点，广泛适用于营养， 药物，病原体和激素的生物评估。 c.具有杂合的遗传组成：所以可同时接受两个亲 本品的细胞、组织，器官和肿瘤移植。
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d. 均一性：品系内个体表型均一，如血型、组织型、
生化同功酶等高度均一，因而对实验处理具有高度均 一性反应。以达到统计学要的精确（密）度。

e.遗传组成的独特性：近交系是从原始种群中分离
后纯合而来的一部分，因而每个品系只携带该种属基 因库中极少数部分基因，故不同近交品系之间差异较 大，故一个近交系的实验数据往往不能直接适用于整 个种属，要泛化实验结果，则需要使用一系列不同的 近交系动物。
3．SPF


属健康无病动物，动物质量高，适合长期慢 性实验，并能取得可靠实验结果。 广泛应用于药学、毒理学、肿瘤学、免疫学、 传染病学、多种诊断和疫苗生产，以及生物 制品鉴定中。
4．系统杂交动物（Hybrid Animal）


①概念：
两个不同的近交系杂交所产生的F1代动物。 F1动物具有杂交优势，生命力较强。 F1遗传组成一半来自父系，一半来自母系，如 果亲本品系之间某个位点上的基因相同，则F1 该点为纯合基因，如果不同，则该点为杂合基 因。尽管系统杂交动物携带许多杂合位点，但 其个体在遗传上是一致的，若F1代进一步繁殖， 生产的F2代就会出现基因分离，个体间的一致 性就会消失。


实验动物在科学研究中占有重要地位。 美国生命科学研究课题投资40%涉及实验 动物，60%的生物学课题需要实验动物。 如美国肿瘤研究中心，每年研究经费2.2亿 美元，利用实验动物的课题占1.4亿美元。 我国生物医学科研课题也有60％上使用实 验动物。
二．实验动物的品种品系


“种”，是生物学上的一个基本分类单位， 是自然选择的产物。 “品种”，则是应用动物学上的一个基 本分类单位，尤其是畜牧学与实验动物 科学， “品种”是人工选育的产物。
★实验动物的特点： ①具有较小的个体差异，较强敏感性，较好 的重复性与较一致的反应性。 ②一些遗传背景不清楚，携带病原微生物不 明确，健康状况及个体差异较大，反应性不 一致，一般不作为实验动物，其所取得的数 据不被科学界所公认。


2．意义
实验动物是生命科学（生物、医学、食品等） 研究的重要基础和支撑条件，在科研、教学、 生产、检定、安全评价和成果评定中都离不开 实验动物，被称为“活的仪器”，“活试剂”。 英国一位科学家曾这样比喻：“在生命科学研 究中使用实验动物就象在分析化学中使用分析 天平一样重要”。





③命名：
标名两亲本名称，性别，其后加F1,母系在前， 父系在后，中间为“×”号。 如，DBA/2× C57BL/6F1,可简写为D2B6F1。


④常用的系统杂交动物：
AKR×DBA/2F1简写：AKD2F1； BALB/C×C57BL/6F1简写：CB6F1； BALB/C×DBA/2F1简写：CD2F1； C3H×DBA/2F1，简写：C3D2F1……等。



③常用的封闭群动物：
昆明种小鼠，NIH小鼠，ICR小鼠，LACA小鼠， Wistar大鼠，SD大鼠， Dunkin Harleg豚鼠， 青紫兰兔，新西兰兔。
3．突变系（Mutant Strain）

①概念：正常染色体基因发生发突变，具有了
各种遗传缺陷，将需要的某种遗传缺陷动物，再 进行定向培育成具有突变基因的近交系，称为突 变系。或利用遗传工程方法将突变基因导入已育 成的近交系，这种具有突变基因的近交系也称突 变系。 如果将突变基因保持在一个封闭群中，则该封闭 群称为突变原种。
RR × RR R R
RR
rr × rr r r
rr 完全纯合
R
R
r
r

规律： 1．F1代产生同一性状 2．F2代产生分离 等位基因：性状是由成对基因控制的，控制 同一性状的成对异质基因，在同源染色体上 的位置相同，故称等位gene。
纯合体：控制同一性状的成对gene相同的细 胞叫纯合体。 如，RR或r r 纯合体的后代只有一种类型，与亲代完 全相同。 杂合体：控制同一性状的成对gene不同的个 体或细胞中叫杂合体。如，R r 杂合体的后代会生生分离，产生不同的 类型，遗传性状不稳定。



对微生物的控制要求
GF：以无菌技术获得，不带任何微生物和 寄生虫，在隔离系统饲养。 GN：带有明确的微生物丛，无菌条件饲育， 在隔离系统饲养。 SPF：不带指定的病原微生物和寄生虫，在 屏障系统饲养。 CV：微生物、寄生虫携带性情况不明，但 不能带有人畜共患和烈性传染病原体。 在开放系统饲养。

④目前常用的近交系实验动物：
目前有：250个小鼠品系，111个大鼠品系， 20个家兔，14个豚鼠品系。 常用的小鼠、大鼠近交系： 小鼠：C57BL，C3H，BALB/C，DBA/2……等。 大鼠：F344，LEW，BN，SHR，DA……等。
2．封闭群（Closed Colony）

①概念：又称远交原种，或非近交系。把5年
★实验动物（Laboratory Animal Sciences）： 由人工选育，在一定条件下繁殖生产，具有明确的遗 传背景和生物学特性，专门用于科学研究并符合一定 标准的各种动物。 ★实验动物种类：很多，常见包括：大鼠、小鼠、豚 鼠、家兔、狗、猫、猴、小型猪、鸡（SPF鸡）、青蛙、 蟾蜍、鱼类等。





我国对实验动物级别分类（1994年国家 技术监督局发布的国标） 一级：CV (conventional animal) 二级：CL（Clean animal） 三级：SPF (specific pathogen free animal ) 四级：GF ( germfree animal)
R

②近交系动物的特点： a．基因位的纯合性：纯合率达98.6%，因而 能繁殖出完全一致的纯合子后代，品系内个 体繁殖的后代不会出现性状分离。 使用近交系动物实验时，不会因为隐性基 因暴露而影响试验结果。


b.遗传的同源性：同一近交品系内，所有个体 都可追溯到同一原始祖先。所有纯合基因只 来源于同一祖先的拷贝，所以具有遗传相同 性。分析一个个体gene即可知整个品系gene 类型。 c. 遗传的长期稳定性：由于遗传的稳定性， 故具有象化学试剂，仪器那样能跨越时间和 地域，重复实验的特点。
四．实验动物的级别分类

级别分类，一般是按实验动物的微生物背景划分的， 这是实验动物质量控制的一个重要方面。


国际上一般分为四级：
无菌动物（germfree animal, GF） 悉生动物（gnotobiotic animal, GN） 无特定病原体动物（specific pathogen free animal ,SPF） 普通动物（conventional animal, CV）
以上不从外引种，只在群内随机配对繁殖，而 生产的动物，群内有效大小应保持在50只以上。


②特点：
a.具有杂合性，避免了近交衰退现象，所以生活力较强, 饲养上无需详细谱系，故比近交系动物易于生产，成本 低，可大量供应。多用于预试验，教学及一般实验中。 b.封闭群具有类似于人类群体遗传的异质遗传，因此常 用于人类遗传学研究，药物筛选，毒性试验等方面。 c.遗传特性及其它反应性能保持相对稳定，但由于其杂 合性，故个体反应有差异。试验结果的重复性，一致性 没有近交系、系统杂交动物好。


* 遗传的分离规律
孟德尔的豌豆杂交实验
红花（RR）×白花（r r） RR（♂） r r(♀) (合子）
♂ ♀ F1： R r (红) F2： RR R r R r r r 3红：1白
R
R r r (配子) R r R r（自由组合）
R r （♂） R r (♀) R r R r RR R r R r r r 3红 ：１白 性状分离

f.国际分布性：为了使各国，各地区研究 结果有可比性，需要建立国际性标准近 交品系。 现在已有许多近交系实验动物在世 界各国繁殖应用。

③近交系动物命名
小鼠标准命名每两年在Inbred Strains of Mice上 发表一次，每四年在Cancer Research 发表一次，以 免命名重复。
试验动物与功能评价
LABORATORY ANIMAL SCIENCE AND FUNCTIONAL EVALUATION
内容提要

一、实验动物基本知识 二、生物材料的采集与制备 三、功能评价常用动物模型的建立 四、食品功能成分和功能评价程序
第一讲：实验动物基本知识


一．实验动物的定义及其在科学研究中 的意义 1．定义：

命名方法：
a.近交品系一般以1～4个大写罗马字母表示，或大 写字母为首，与数字结合，其后括号内用F加数字表示 代数。 如：DBA（F29），C3H（F130）等。


b.亚系表示：品系名称后加“/”，加数系或培育者缩写 如：C57BL/6J（F118）：表示由Jackson实验室培育的 C57BL 品系，6J亚系小鼠，近交118代。 c.其它：上述品系命名基础上加以某种技术处理的符号：



②突变系动物的特点和应用
突变系动物可以作为人类疾病的动物模型。 如：糖尿病小鼠，是4号染色体基因发生了隐 性突变。 裸鼠：是第8号染色体发生了隐性突变， 当突变基因纯合时，小鼠全身无毛，无胸腺， 细胞免疫反应缺乏。此鼠可用于器官移植研究， 肿瘤移植模型动物，也用于免疫等研究。


③常用突变系动物：
如：f (foster nursing), 表示代乳， Pe（preserved by freezing）表示冷冻； 如：C3H f C57BL，表示由C57BL代乳的C3H 品系。 C57BL/6Pe CBA/H，表示C57BL 的胚胎经冷冻保存，复苏后 移植到CBA/H，雌鼠体内，并由CBA/H怀孕代乳培育而来。
2．CL：


祖先仍是SPF或GF，屏障系统饲养。质量控 制要求介于CV与SPF之间。 国外无此级别，国外一般均采用SPF或GF。 国内由于发展水平条件所限，作为一种过渡， 暂可作为标准实验动物用于一般的科学研究。

屏障系统：空气经过一定的过滤净化，饲 养环境保持正压，进入系统的一切物品： 饲料、饮水、用具等均需经严格灭菌处理。 工作人员进出消毒，衣、帽、手套、口罩 均需消毒。饮水除高压消毒外，还应酸化 和过滤净化。