人类疾病动物模型

45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 时间（天）
接毒组
尿囊液组
空白对照组
37
特异性细胞因子： IFN-γ感染前期出现 缓慢下降、IL-2未见 明显变化； IL-4感 染后期明显上升；
临床症状， 4896小时出现症状， 呼吸频率加快，体 温下降
毒株，鼠适应株 A/ PR/ 8/ 34 ( H1N1) 和A/ FM/ 1/ 47 ( H1N1)
鼻腔接种，气 溶胶接种
19
最易感动物， 病毒不需要 适应
病毒滴度测定、 病理诊断等
鼻孔接种
临床症状，体温升高、流涕、张口呼 吸、活动迟缓
20
经鸡胚尿囊液增殖，鸡胚半数致死量（EID50）为 107.31/0.1 mL，鼻腔接种小鼠。
不需要小鼠适应。 禽流感感染小鼠早期典型毒株HK_483_97（小鼠
急性死亡，肺外器官感染）, HK_486_97（小鼠不 死亡）, HK_156_97（介于两者之间）；我们使用 的毒株对小鼠的毒力类似于HK_156_97株。
亡 率
NIH C57 KM 小鼠 小鼠 小
鼠
40％ 25％ 10％
22
不同品系小鼠感染体温变化
体温（℃）
图2.6 不同品系小鼠接毒后体温的变化
39 38 37 36 35 34 33 32 31 30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 时间（天）
BABL/C小鼠 ICR小鼠 NIH小鼠 C57BL小鼠 昆明小鼠
晚期，肺组织中有浆细胞产生。 细胞，感染晚期偶见浆细胞；
充血、出血、 水肿
增生
渗出 细胞坏死脱落
间质、肺泡、终末细支气管出血， 肺水肿。 血管、终末细支气管周结缔组 织水肿。
肺间质增生，肺泡隔轻度增宽， 肺泡萎缩。
肺泡Ⅱ型细胞增生，早期肺泡隔 轻度增宽；中期间质反应性纤 维母细胞增生；晚期呈纤维化 改变，部分肺泡萎缩或代偿性 气肿。
缺点：与自然发生的人类疾病在某些方面 存在一定差异，存在一定的局限性。
16
诱发性动物模型制作原则
动物选择原则，实验动物、经济动物、野生 动物；
病原选择原则，标准株、模式株、代表株等。 疾病最大化原则，最大程度拟疾病临床表现、
疾病过程、病理生理特征、免疫特征等。 标准化、规范化原则，可控性、可重复性。 生物安全原则。
部分疾病表现的模型；
同类疾病的模型或参比疾病的模型；
疾病病理的模型；
病原免疫的模型；
基因工程疾病的模型；
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复合疾病的模型；
群体动物的模型；
特殊疾病的模型；
7
疾病动物模型研究、应用规范
动物规范要求，实验动物、经济动物和野生 动物。
病原规范化要求，标准株、模式株、代表株。 研究规范要求，接种方式、模型指标等。 模型研制途径要求。 剂量要求，疾病的最大化原则。 模型指标要求，临床研究、疾病病原学要求，
感染第2天，肺泡出血
感染第2天，肺间质增生， 肺泡隔增宽，肺泡萎缩
感染第8天，大量纤维素
性及浆液性渗出，有透明
膜形成
30
小鼠感染H5N1禽流感病毒与人感染的临床特征比 较
人 小鼠
潜伏期 一般为1-
3天， 通常 在7天 之内
0-1天
临床特征
发病年龄以儿 童和青壮 年为主； 女性病人 略多于男 性；病死 率高
自发性乳腺癌模型应用，选用高发病率的C3H小 鼠×DBA/2小鼠，获得CD2F1小鼠，出生后10.5 月后出现乳腺肿瘤，而后存活20-35天死亡。
13
14
诱发性疾病动物模型
诱发性动物模型：应用各种物理、化学、 生物或复合致病 因素作用于动物后认为诱 发动物产生某些类似人类疾病的模型。
15
优点：短时间内复制出大量疾病模型，实 验条件易控制，重复性好。
肺泡中纤维素性及浆液性渗出， 肺泡中纤维素性渗出。 有透明膜形成。
终末细支气管的上皮肿胀、脱落， 上皮细胞脱落，并进入肺泡腔。 脱落的上皮细胞进入肺泡中。
其他
—
肺泡扩张；胸膜炎；肺泡上皮细 胞和白细胞凋亡。
32
H5N1病毒感染小鼠体内病毒检测
RT-PCR检测接毒小鼠（BALB/c）肺病毒在第1天至第九 天均能检出，心、肝、脾、肾、脑、胸腺均未能检出。
33
H5N1病毒感染小鼠组织中的病毒的增殖结果 Replication of virus in infected H5N1 mouse tissues
Route
Virus titera（log10 EID50/g）
Lung Heart Liver Spleen Kidney Brain 肺心肝 脾 肾 脑
接毒组
尿囊液组
空白对照组
血清IL-10浓度 （pg/ml)
血清IL-18浓度 （pg/ml)
小鼠血清IL-18动态变化
3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 时间（天）
尿囊液组
空白对照组
实验组
小鼠血清IL-10动态变化
对离乳后，性 成熟之前 小鼠更易 感
症状与体征
病程
发热；全身中毒症状 早期（1-4天）、
（肌肉酸痛，寒战， 进展期（5-21
乏力，头痛）；呼
天）和恢复期
吸困难；消化道症
（22天后）
状；神经系统表现；
多器官功能衰竭。
体温降低；呼吸困难； 早期（0-1天）；
活动减少；食欲下
进展期（2-7
降；聚堆，立毛。
36
感染小鼠细胞因子变化
非特异性免疫因子IL-18出 现明显上升，感染第5天达 到最高3133.5 pg/mL；IL10出现明显上升，TNF-α出 现缓慢下降趋势。
血清TNF-α浓度 (pg/ml)
小鼠血清TNF-α动态变化
500 450 400 350 300 250 200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 时间(天）
缺点：发现的种类有限，发病的因素复杂， 发病的条件要求高，可复制性差，尚不能 普遍应用。
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T淋巴细胞功能缺陷 的动物 （裸小鼠、裸大鼠）
B淋巴细胞功能异常 的动物 （CBA/N小鼠）
严重联合免疫缺陷 动物 （SCID小鼠和 SCID-hu小鼠）
12
自发性肿瘤动物模型
C3H 乳腺癌（100%），受多种因素的诱导和调 节，包括病毒、化学致癌物、辐射、激素、遗传 背景、饲料和免疫状况等。其中病毒是最重要的 因素，小鼠肿瘤病毒MMTV/S（Bittner病毒）， 高度致癌性，主要作用于C3H、DBA等品系小鼠， 潜伏期一般1年。
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不同品系小鼠感染肺病理变化
肺脏充血和水 肿；
器官和支气管内 有血性分泌物；
粘膜下层有灶性 出血、水肿和 细胞浸润；
肺泡腔内含有纤 维蛋白和渗出 液，呈现浆液 性出血性支气 管肺炎。
正常小鼠 ICR小鼠
BABL/C小鼠 昆明小鼠
24
不同日龄小鼠易感性
刚离乳至性成 熟之前的小鼠 比较敏感，死 亡率高于其它 组的小鼠。
细胞占淋巴细胞的百分比由14％下降到9.4％。
图4.7 血液中T细胞数量的变化
占淋巴细胞的百分比（％）
70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
时间（天）
实验血CD3+T 实验血CD4+T 实验血CD8+T 空白血CD3+T 空白血CD4+T 空白血CD8+T 尿囊液血CD3+T 尿囊液血CD4+T 尿囊液血CD8+T
潜伏期的小鼠
极度衰竭小鼠
恢复期的小鼠
恢复后的小鼠28
H5N1感染小鼠的死亡分布，感染第2d出现死亡， 第3-7d死亡高峰，死亡率达86.7%，ST50在 5.25d。
1.2
1.0
.8
生存率
.6
.4
动物分组
.2 对照组
0.0
模型组
0
2
4
6
8
10
12
生存时间（天）
29
病理特征：感染小鼠的临床特征出现早期、进展 期和死亡高峰期和恢复期，表现呼吸困难，甚至 死亡；组织病理变化显示弥散性肺泡损伤及渗出 性炎症。
Intranasal 2.78 － － － （100 μL）
－－
a：The tissues were collected on day 3; -: H5N1 virus was not detected。
34
OD值
感染小鼠抗体变化趋势
ELISA检测感染小鼠（ICR）抗体的OD值变化情况 1.5
1 0.5
26
接种途径
鼻腔接种，禽流感模型常用的接种方法； 静脉接种，能引起死亡，死亡率低于鼻腔接种，
肺能形成弥散性肺泡损伤及渗出性炎症，不能检 测到病毒载量。 脑内接种，不引起动物死亡，注射部位出现小胶 质细胞浸润。
静脉腔接种肺部2d病变
脑内接种第3天脑
27
模型指标
临床症状：接 毒组小鼠出现 呼吸急促，饮 食量下降，精 神不振，弓背、 蜷缩、竖毛、 颤抖，反应性 差，活动减少， 爱扎堆。
猴、猿等灵长类动物与人具有相似的生理、 生化特征，其作为实验动物有着其它动物 不可替代的优势。 但由于动物珍贵，实验成本高及受伦理学 方面的限制，很少用于流感的研究。
21
实验动物品系影响
实验动物 品 ICR BABL/c
不同品系 系 小 小鼠
小鼠对
鼠
H5N1禽流
感病毒易 死 50％ 70%
感性不同。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 时间（天） OD值
35
H5N1病毒感染小鼠的T淋巴细胞的变化
血液中T细胞下降明显，有统计学意义，在接毒后的第4天下降到 最低值：CD3+T细胞占淋巴细胞的百分比由59.6％下降到44.4％； CD4+T细胞占淋巴细胞的百分比由46.5％下降到35.4％；CD8+T
免疫学要求，病理生理。 药物疫苗研究规范。
8
疾病动物模型分类
动物模型分类方式较多，产生原因、系统、 病理、中医药体系等。
按产生原因分类：自发性动物模型和诱发性 动物模型。
9
自发性疾病动物模型
动物自然发生的疾病或由于基因突变的异 常表现通过遗传育种定向培育保留下来的 动物模型。
10
优点：人为因素少，更接近人类自然发病， 应用价值高，广泛应用于遗传性疾病、免 疫缺陷病、肿瘤等。
天），死亡高
峰期（3-5天）；
恢复期（8-14
天）
31
小鼠感染H5N1禽流感病毒与人感染病理比较
脏器 肺
病变类别 炎症细胞浸润
BALB/c小鼠
人
肺泡中大量巨噬细胞和少量中性 肺泡中主要是巨噬细胞，间质中
粒细胞浸润，肺间质和终末细
主要是T淋巴细胞，肺中可见
支气管有淋巴细胞浸润，感染
散在的具噬红细胞活性的组织
组别 刚离乳组
离乳至性 成熟组
体重 11-13g 14-16g 16-18g
死亡率 16.7% 50% 50%
性成熟组 18-20g 30%
25
病毒株影响
A/Goose/Guangdong/NH/2003(H5N1)，经过 对其HA，NA，NP，NS，PA，PB1，PB2，M蛋 白的测序分析，该病毒HA、NA分别与2001年、 2003年福建分离的猪流感病毒的同源性较高。
疾病动物模型工作的对象是异常的、病态的 或反常的，不是正常的或健康的动物。动物 模型研究首先要明确动物疾病的论断。
模式动物：经常使用的、确知有用的、已标 准化的，用于疾病模型研究的动物。
3
研究意义
避免人体接受实验的风险； 便于实验材料的获取与比较； 简化实验操作； 提供发病率较低的疾病材料； 有助于更全面地认识某些疾病的性质。
4
疾病动物模型的特点
以模拟人类疾病表现或机理为目的 实验动物为载体 使用特定的方式进行模型研制 以方便实用有效可控为前提
5
怎么去评价一个动物模型的成功建立？ 相似性 一致性 实用性 可控性 可重复性 易行性 可靠性 经济性
6
人类疾病动物模型的类型
完全疾病表现的模型，最理想的疾病模型；
17
感染性疾病动物模型 流感病毒感染动物模型
小鼠感染模型； 雪貂感染模型； 猴感染模型； 其它模型，猪、兔感染模型。
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品系（ ICR Swiss、 SwissWebster 和 BALB/c ）
性别无差异， 常用雌性
年龄，刚 断奶小鼠 易感，适 应株5-8周 小鼠
肺部实变，肺组织重 量 ，动脉血氧饱和 度 ，肺组织匀浆中 进行病毒检测
人类疾病动物模型
广东省实验动物监测所
定义
人类疾病的动物模型 （Animal Model of Human Disease）是 指在生物医学科学研 究中所建立的具有人 类疾病模拟性表现的 动物实验对象和材料。
动物模型是一只只动 物的集合。
应用：疾病机理研究； 药效评价等。
2
疾病动物模型是从整体上进行评价，什么是 整体的正常或健康状态？