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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流实验动物科学在生物医学发展中的作用.精品文档.第二节实验动物科学在生物医学发展中的作用生物医学研究的主要任务是预防与治疗人类的疾病，保障人民健康。它是通过临床研究和实验室研究两个基本途径来实现的，而不论临床研究还是实验室研究均离不开使用实验动物。特别是医学科学从“经验医学”发展到“实验医学”阶段，动物实验就显得更加重要。实验医学的主要特点是不仅对正常人体或病人（在不损害病人的前提下），而且利用实验室条件，进行包括试管内，动物离体器官、组织、细胞的实验，尤其是整体动物的实验研究。动物实验方法的采用及发展，促进了医学科学的迅速发展，解决了许多以往
2、不能解决的实际问题和重大理论问题。因此，那些认为医学的发展主要靠临床观察，动物实验可有可无，认为中医发展所走的道路就是一个有力证明的看法是得不全面的，动物实验不是可有可无，而是和临床观察一样，是医学科学发展的一个重要手段和基本途径，是缺一不可的，又是互相促进的。在一定意义上说，只有经过严格的、系统的动物实验才能把医学置于真正的科学的基础上。生理学家巴甫洛夫（。aBOB）曾经指出：“整个医学，只有经过实验的火焰，才能成为它所应当成为的东西。”“只有通过实验，医学才能获得最后的胜利。”这些论点，已经并且正在被医学发展的历程所证实。一、近代医学发展与动物实验的关系有人把医学的发展大体分为四个阶段，玄
3、学阶段、经验医学即描述医学阶段，实验医学阶段和理论医学阶段。当然这只能说是概括的划分，其间的重叠交叉是难免的，不能绝对化。由于人类早期对自然现象认识能力的限制，最初医学只能是玄学的，而经验医学延伸的时间很长。在人类发展的早期就存在一个如何与疾病斗争的问题。最初在既无医又无药的情况下，除了一些迷信方法外，人们最早尝试的方法可能是利用天然存在的各种动、植物资源来治病，有些可能成功，有些可能失败，由于当时人们活动局限于某一地区，所以这时医学完全是建立在经验的基础上。当时医学发展只能靠师承口授，在这个阶段，人类为医学发展是付出了代价的，有一些人在治疗过程中因中毒而死亡。随着人类文化发达就要求系统地辩认
4、哪些动植物可以用来治疗病，哪些是有毒的，于是我国就出现了“神农尝百草”的故事。从神农到李时珍，他们研究的方法基本类似，或是根据以往的临床实践或是亲身试验。他们积累了大量的宝贵经验，为医药的发展做出了杰出贡献。但这种实验方法是手工业式的，它既费事又危险。从我国秦汉的“神农本草”记载的369种药物到李时珍“本草纲目”的1892种药物耗费了一千多年的时间。现在世界上一年新合成的化合物近十万种。即使可以找到这么多自愿受试者，它的代价也高得令人不能接受。一些剧毒化合物，它们仅需要几十微克就足以迅速致命，谁也不会主张人们试尝一下，这种局面就强迫我们不得不用动物来代替人进行试验。事实上，不论在中国或西欧，人
5、们早就用动物来试验一些药物的毒性。这可以看做是基础医学发展的第一个阶段被迫发展与不自觉发展的阶段。自二、三世纪起，盖凌（Calen）的学说统治欧洲医学一千多年，其错误和问题很多，但一直拖到中世纪还没有完全改正和解决。中国医学则从纪元前几个世纪即开始了经验医学，并影响到整个中国及远东地区。祖国医学因有自己的理论，自成体系而流传不衰，但缺乏实验研究的推动，所以发展速度也就比较慢。随着文化发展，人们认识到要治疗疾病，除了研究药物外，还必须对人体有所认识，因此在16、17世纪开创了实验医学，近代医学才逐渐发展起来。在西欧促进了解剖学的发展，安维萨列斯（AndreasVesalius）根据人体解剖的直接
6、观察，出版了人体解剖巨著，对解剖学作出了不可磨灭的贡献，从而使人们能从人体实际结构来认识、治疗疾病，比以前大大进步了。长期零散的实验也使人们认识到不同动物、同一动物在不同情况下对某一药物反应很不一样，这就促进了人们根据试验的目的，有意识地控制试验条件，以便对实验的结果进行合理的分析，得出正确结论。17世纪初期威廉哈维（WilliamHarvey）和斯蒂芬哈尔（StephenHale）用蛙、蛇等动物进行了血液循环的研究，第一次证明循环系统是一个密闭的系统，把动物实验提高到成为一门科学的水平，为生理学创建了实验方法及性质。以后随着化学、物理、显微镜及其它工具的发明创造；动物实验在医学各个领域中的广
7、泛应用，实验医学得到了更快的发展。其中最著名的实验医学家如法国的克罗德班纳（CBernard）、麦仁地（Majendie）的生理学药理学实验、德国的斯奈登（SChleiden）和斯旺（Schwann）的细胞观察、法国的路易巴斯德（LPasteur）和德国的罗伯德柯霍（RKoch）的细菌、病毒及疫苗的发明和维尔啸（RVirchow）的细胞病理学。他们的基础医学研究为今日临床医学奠了基，做出了决定性的贡献。19世纪末期至本世纪50年代，医学科学工作者利用其它科学成就，努力创造新的技术与理论，形成了基础医学的繁荣昌盛时期，也即是医学逐渐上升为理论阶段的时间。50年代之后，世界上许多临床医生、医疗单位
8、都把注意力及科研力量投入到基础理论研究中去，因而临床及基础的分科得以越来越细，学科间互相渗透，互相交叉，导致了边缘学科和新学科的出现。例如内科分出了心血管、内分泌、呼吸、神经精神病等，外科分出了血管、心脏、泌尿、脑系、创伤、烧伤等；药理学分出了神经药理、生化药理、酶药理、多肽药理、分子药理、膜受体药理等等。分出的学科往往是多学科的交叉，不但理论互相渗透，实验技术更是彼此不分，互相借助。以神经生理学为喻：除微电极、显微操纵器及微电位记录和测定为其本身的特点外，利用电子显微镜、萤光染色显影、放射自显影以观察形态；利用放射免疫法、同位素示踪法、微电泳法、气相质谱仪等以测定各种化学变化；利用药物的膜受
9、体原理及各种刺激、各种药物、神经阻断剂、受体兴奋剂等以探测神经细胞的冲动传导和递质及营养物质的运输和储藏。这里必须明确指出，凡此种种实验方法和尖端技术绝大部分是通过在实验动物身上来进行医学各个领域不同方面问题研究的。特别是50年代后发展了近交系、突变系、F1动物、无菌动物、悉生动物、SPF动物等后，实验动物在医学研究中应用更加深入广泛。根据国际上有的部门统计，世界上生物医学研究论文的60%以上是采用实验动物来进行的。以实验性科学为主的学科如生理学、病理生理学、药理学等绝大部分论文是采用动物实验来完成的。由此可见，动物实验在医学的发展过程中起着极其重要和推动性的作用。二、医学上许多重大发现与动物
10、实验的关系只要查阅一个医学发展史，就可清楚地看到，医学上许多重大的发现均和动物实验紧密相关。特别是那些具有划时代意义的、里程碑式的、开拓一个新的领域、导致医学的某一方面突飞猛进的革命性发现，哪一个不是通过实验，首先在实验室发现的呢？举例说：各种显微镜的发明和应用、免疫现象、镭和X-射线、化学治疗、抗菌素的发现、核酸与染色体的结构与功能、肝癌病鼠AFP（-Fetoprotein），比比皆是。它们都是实验研究的成果。特别是医学上几个划时代的成就，如传染病病原发现，预防接种，抗生素，麻醉剂，人工循环，激素的使用，脏器移植，肿瘤的病毒病原和化学致癌物的发现等都不开动物实验。下面我们举一些例子，进一步说
11、明动物实验在医学发展中所取的作用：1通过动物实验，发现了大量的人类疾病起因于传染原，证明微生物在传染病发病中的作用，并发展了细菌菌苗，抗毒血清等，在防治传染病的流行上起了重大作用。用从病人体内分离出的微生物在实验动物上产生类似那些人类疾病的疾病，只有这一事实才确立了这些微生物和人类疾病的关系。直接的成果是：公共卫生方法应用于预防疾病（如在伤寒病），预防免疫法的发现（如在白喉的破伤风），以及治疗传染病有效的抗血清的制备（如白喉、脑膜炎和肺炎）。随后，发现用化疗药物和抗菌素可以治愈实验性受感染动物，这就立即使这些药物在人类疾病上得到应用，使治疗前景大为改观，挽救了无数人的生命。如果离开动物实验，人
12、类至今不可能宣布天花已从地球上消灭。2通过动物实验，发现了抗原抗体反应，了解了免疫性紊乱疾患的本质和补体的作用，推动了变态反应性疾病的研究。动物注射传染原后会产生有保护作用的抗体，这一发现立即引出了料想不到的发展方向。人们发现，动物产生出一些不对抗活的微生物体，但对抗它们的特异的高分子的抗体。我们对免疫性紊乱的疾患如哮喘，枯草热、血清病和过敏性休克等的现代概念，直接来自对动物模型的观察。对抗体产生过程的了解形成了关于人类不同个体有不同血型的知识基础，首先导致输血法的应用成功，后来又引出对胎儿成红血细胞增多症的病因与治疗的知识，这种“Rh婴儿”疾病是新生儿死亡的一个主要原因。循另一条途径进行的一
13、实验构成了把一个人的组织或器官移植到另一个人身上的现代尝试基础。对诸如风湿热和播散性红斑狼疮等疾病的了解，大部分得自从动物实验发展起来的免疫学理论。一个新近的例子是，遗传性血管神经性水肿是一种罕见但致命的疾病，对它的本质了解是以补体的研究为根据。补体是增强免疫性的一些蛋白质的奇妙复合体，最初因它存在于豚鼠血清里面而终为人们所认识。3通过动物实验，创立了实验肿瘤学，发现了化学致癌物质和致癌病毒，推动了肿瘤学的研究，为肿瘤的防治开辟了广阔的前景。通过大量的动物实验，创立了实验肿瘤学，标志着人类与肿瘤作斗争的过程跨进了一个新阶段，从此，人体肿瘤的错综复杂的现象，可以在被控制和条件下进行探索。在17-
14、18世纪，人们成功地移植了动物肿瘤，为实验肿瘤学的创立奠定了基础。20世纪初，用煤焦油涂抹兔耳诱发现皮肤癌后，相继用一些多环碳氢化合物、偶氮染料、亚硝胺以及致瘤病毒或放射线等，几乎可以在动物中复制出所有与人类肿瘤相应的动物模型，为肿瘤研究提供了极为有利的条件。近二、三十年来世界各国对诱发性、移植性动物肿瘤的建立与利用有了新的发展，在肿瘤的生长特性、宿主反应、病因与发病原理、机体免疫性以及抗癌药物的筛选等重要领域中，作出了许多成绩。动物身上移植人类肿瘤的成功，更为实验肿瘤的研究创造了优越的条件。4通过动物实验，认清了一些多发病的基本性质，对根除和控制这些疾病趁着极大作用。具有深远意义的是使用动物
15、去确定那些广泛流行疾病的基本性质，象脚气病、糙皮病和坏血病是营养缺乏的后果。曾使用各种实验动物来研究实验性的不完善饮食的影响，使维生素及其在疾病的预防与治疗上的重要性的得以发现。用加有多种维生素的面包治疗佝偻病、坏血病和干眼病儿童，用维生素K治疗黄疸病的成人，因冠状动脉疾患而作抗凝血治疗的病人，均证明与动物实验结果完全一致。在认识了糙皮病相当于狗的“黑舌病”之后仅几年，这种在美国南部死因占首位达三十年之久的疾病就得到了根除。对缺铁的狗身上的影响的研究，经过迂回曲折的过程，导致了对曾是致命的恶性贫血的控制。5通过动物实验，创立了“应激学说”，对临床上广泛应用激素疗法起了重要的指导作用。1936年
16、到40年代，Selye的实验室作了一系列的动物实验，发现给动物各种有害刺激（如注射亚致死量的肾上腺素、甲醛、吗啡、阿托品、肌肉运动、脊髓横断、过冷、过热等等），都可引起一系列与刺激物的药理性质及其他特性关系不大的症候群，称之为“全身适应症候群”（generaladaptationsyndrome），并证明垂体一肾上腺皮质的变化在全身适应症候群中起主要作用，其意义在于提高机体对有害刺激的抵抗力。从而创立了“应激学说”。机体受到强烈刺激，处于“紧急状态”时，出现以交感神经兴奋和肾上腺皮质分泌增多为主的一系列神经内分泌反应，并由此而引起各种功能和代谢的改变。这种应激反应对临床实践具有指导意义。应激时
17、的神经内分泌变化及功能代谢的改变，是我们理解各种疾病的全身性非特异性反应的理论基础。在临床实践中应当着眼于消除或减少应激元的作用，减轻应激反应，以避免或减少应激反应带来的并发症；努力减轻应激反应带来的损害；对急性肾上腺皮质功能不全（如肾上腺出血、坏死）或慢性肾上腺皮质功能不全的病人，受到应激元的侵袭时，由于不能产生应激反应，病情危急，应立即大量补充肾上腺皮质激素。6临床医学的许多重大技术的创造和发展也与动物实验息息相关。外科医生在研究新的手术或麻醉方法时，往往先是通过动物实验，取得熟练而精确的技巧，然后才妥善应用于临床，大家知道，低温麻醉、体外循环、脑外科、心脏外科、断肢再植、器官或组织的移植
18、术等成就，都与动物实验的开展紧密相关。特别是20世纪50年代外科进入了低温、深低温麻醉时代，进入了人工心脏体外循环的时代，这些技术完全是在动物实验的基础上发展起来的。临床研究也无可估量地得助于对实验及其离体的器官所作的正常生理机制与反应的研究。我们所知道的有关心脏、肺脏和肾脏生理学的大部分知识，来源于动物实验。离体的心-肺灌注标本这个称誉一时的方法，曾是临床上惯用的许多概念和对于一切心脏和肺脏外科必不可少的机械援助得以发展起来的原因。同样的，对动物神经系统的恰当的生理学研究，为现代神经病学和神经外科提供了基础。在动物上做的生理学研究，有时可以产生预料不到的广泛的临床意义。胃肠道疾患诸如溃疡病的
19、诊断，大半依靠在病人口不透射线的物质后所做的X线检查。这种日常的“胃肠造影”是关于动物的胃肠道机动性的早期实验在临床上的推广；当时这样做是为了研究正常生理学，完全没有想到诊断上的意义。现代对病因的研究和对诊断的探讨，不管是宏观的还是微观的，大部分都需要使用实验方法，主要是以高等动物为对象，把从动物获得的结果逐步推广到人。现代医学的治疗措施，已经极大地依赖于基础医学的实验成果了。动物实验帮助临床研究的种种用处，可以病床边上，在接受胰岛素治疗的糖尿病病人中，在先天性心脏缺陷得到修复的病儿中，或者在能活够正常寿命期限的恶性贫血患者中衡量出来。三、医学科学研究与动物实验的关系1医学科研中采用动物实验，
20、可以把很多人体上非常复杂的问题简单化，可以进行各种因素的细微探讨，而这是临床研究难于做到的。机体的某一种机能同时都受许多因素的影响。因而要研究某一特定因素对这一过程的影响，就希望能使其他的因素保持固定。在人体却很难做到这一点。但在动物，无论是整体、离整或试管实验中，这都比较容易做到。如试验条件，实验室可以严格控制实验室的温湿度、光线、声音、动物的饮食、活动等，而临床上很难对病人的生活条件、活动范围加以严格控制，病人对药物治疗以外的其他护理工作的反应、对医务人员的信赖程度及合作程度更是实验室中所不存在的问题。又如试验对象的选择，动物实验完全可以选择相同的动物，在动物的品种、品系、性别、年龄、体重
21、、身长、活动性、健康状态、甚至遗传和微生物等方面也可严加限制，但临床试验中，病人的年龄、性别、体质、遗传等方面是不可能加以选择的。特别是健康状况，动物是健康的或是人工造成的某种疾病模型，而临床试验是人在自然环境下所得的病，因此既使是同一疾病，每个人的疾病情况都比较复杂，对同一药物反应也不相同，何况除试验治疗的疾病以外，还时常伴有一些其它的疾病，这样可影响或掩盖试验效果。动物可以同时选取所需要的数量，同时进行实验取得结果，而病人则是陆续发生，陆续进入试验，逐渐积累试验结果资料，前后可能掺入了不少干扰因素，有时难于区分。由于医学科研中利用动物实验的这些优点，我们就把一个非常复杂的多元方程，转变成简
22、单的函数运算，使许多医学上的实践问题和重大政府问题解决得比较容易，从而大大地推动了医学科学的发展。2临床上很多疾病潜伏期或病程很长，研究周期也拖得很长，采用动物，复制动物疾病模型可以大大缩短其潜伏期或病程。尤其是那些在人体上不便进行的研究，完全可以在实验动物身上进行。从而有力地推动了人类疾病的病因学、发病学以及防治方法的研究。应用动物模型，除了能克服在人类研究中常会遇到的理论和社会限制外，还容许采用某些不能应用于人类的方法和途径。这些途径对于研究发病率较低的的疾病（各种癌症、遗传缺损）和那些因其危险性而对人类进行实验是不道德的疾病，具有特别意义。例如，急性白血病的发病率较低，研究人员可以有意识
23、地提高其在动物种群中的发生频率而推进研究。同样的途径已经成功的应用于其他疾病的研究，如血友病、周期性中性白细胞减少症和自身免疫介导的疾病。动物模型的另一个富有成效的用途，在于能够细微的观察环境或遗传因素对疾病发生发展的影响。这对于长潜伏期疾病的研究特点重要。为确定特定的环境成分在某些疾病中的作用，可将动物引入自然的或控制的环境中去。随着一些急性传染病被控制，人们对一些慢性病日益注意，近年来人们开始致力于对环境中许多慢性致病因素的研究。但有些致病因素需要隔代或者隔几代才能显示出来，而人类的寿命很长，一个科学家很难有幸进行三代以上的观察。许多动物由于生命周期很短，能在实验室中观察几十代，如果使用微
24、生物甚至可以观察几百代。动物模型是利用动物自发性和实验性疾病为模式来研究人类的疾病。目前这方面的工作进行很快，已成为一门独立的学科，称比较医学（Computivemedicine）。国际上现有动物模型几百个，我们已经编集出版的动物模型在150个以上，有不少还在陆续编辑中。这些动物模型有力地推动着人类疾病的病因学、发病学和防治学研究。3临床上平时不易遇到的疾病，应用动物实验可以随时进行研究，使人们得以对这些疾病有深入的认识，例如放射病、毒气中毒、烈性传染病等。以放射病为例，平时极难见到，而采用实验方法在动物身上可成功的复制成造血型、胃肠型、心血管型和脑型放射病。大大促进了对这种病的研究。因此，今
25、天我们对辐射损伤的大部分知识，不是来自广岛或长琦，也不是来自几个出过事故的反应堆，而是通过动物实验积累起来的。关于辐射的远期遗传效应至今只有动物实验的材料。4药物的长期疗效和远期效应，在实验室采用动物实验方法来观察，没有过多的影响因素，但在临床研究中问题就比较复杂，如病人多吃或少吃药、病人自身停药、病人另外求医、病人又患其他疾病、病人死亡及病人失去联系等均可影响治疗效果的最终判定。5医学上有些重要概念的确立只有通过动物实验才能作到，临床上是根本作不到的。例如，关于神经与内分泌的关系早就引起了人们的注意。在30年代临床就观察到下丘脑损伤可引起生殖、代谢的紊乱，尸体解剖与动物实验都强烈地提示下丘视
26、脑可能通过分泌某些激素调节垂体前叶的功能从而控制许多的内分泌器官的功能，如果这一现象能得到肯定，神经体液调节的概念将得到决定性的支持，但是花费了40年时间，人们却无法找到下丘脑调节垂体物质。直到70年代两组科学家分别用10多万个羊和猪的下丘脑提取出几毫克下丘脑的释放激素，而仅需注射几微克这类激素就可导致垂体分泌大量激素，这才最后确定了下丘脑对垂体激素调节的新概念，由于下丘脑释放激素的分离、合成，为神经内分泌调节的概念提供了有力的证据并改变了许多内分泌疾病诊断与治疗的方法，因而这个工作获得诺贝尔奖金。如果不用动物下丘脑而企图由几万个人的下丘脑提取释放激素那是非常非常困难甚至于是不可能的。可见医学
27、研究发展到目前，一些工作非在动物身上进行实验不可。如果说医学的发展单纯地依靠临床经验的积累，那么就不容易解释为何经历了几千年积累的中医药学在某些重要方面的发展却落后于近代西方医学呢？中医没有利用动物实验不能不说是一个重要的原因。四、著名医学科学家的重大发现与动物实验的关系1哈维（WilliamHarvery,15781657）英国医生，实验生理学的创始人之一。他采用狗、蛙、蛇、鱼、蟹和其他动物进行了一系列动物实验。根据大量的实验研究结果，发现了血液循环，证实了动物体内的血液循环现象，并阐明了心脏在此过程中的作用，指出血液受心脏推动，沿动脉流向全身各部，再沿静脉返回心脏，环流不息，他还测定过心脏
28、每搏输出量。1628年发表动物心血运动的解剖研究，1651年发表论动物的生殖，这些成就对生理学和胚胎学的发展起了很大作用。恩格斯对哈维的发现给予了高度的评价，曾说：“由于哈维发现血液循环，而把生理学确定为一门科学。”2科赫（RobertKoch,18431910）德国细菌学家。他采用牛、羊和其他动物作实验，发现了结核地菌。他发明用固体培养基的“细菌纯培养法”，首先采用染色体观察细菌的形态，并运用这些方法，分离出炭疽杆菌、结核杆菌和霍乱杆菌，同时确证这些细菌与疾病的关系，提出了“科赫原则”，作为判断某种微生物是否为某种疾病的病原的准则，1905年获诺贝尔生理或医学奖。3巴斯德（LouisPast
29、eur,18221895）法国微生物学家、化学家、近代微生物学的奠基人。他在病原微生物方面的研究，奠定了医学微生物学的基础。在研究蚕病，鸡霍乱和炭疽病中，证实传染病是由病原微生物所引起。采用鸟类作动物实验，发现被减毒的鸡霍乱和炭疽病原菌能诱发免疫性。晚年在鸟和家兔上进行狂犬病疫苗的研究，对狂犬病免疫作出了很大贡献。他在研究炭疽病中，证实传染病是由病原微生物所引起的，其中有一个生动的事例。巴斯德很想知道有的地方为什么不断发生炭疽病，而且总是发生在同样的田野里，有时相隔数年之久。巴斯德从埋了十二年之久，死于炭疽病的羊尸体周围土壤中，分离出这种病菌。他奇怪这种有机体为什么能这样长时间地抗拒日照以及其
30、他不利因素。一天巴斯德在地里散步时，发现一块土壤与周围颜色不同，遂请教农民。农民告诉他说，前一年这里埋了几只死于炭疽病的的羊。一向细心观察事物的巴斯德注意到土壤表层有大量蚯蚓带出的土粒。于是他想到蚯蚓来回不断从土壤深处爬到表层，就把羊尸体周围富有腐殖质的泥土以及泥土中含有的炭疽病芽胞带到表层。巴期德从不止步于设想，他立刻进行了实验，实验结果证实了他的预见。接种了蚯蚓所带泥土的豚鼠得了炭疽病。4巴甫洛夫（BaHeTpOBhaBOB,19481936）俄国生理学家，他一生作了大量的动物实验，在心脏生理、消化生理和高级神经活动三个方面作出了重大贡献。早年发现温血动物心脏有特殊的营养性神经，能使心脏增
31、强或减弱。在消化腺的研究中，他在狗身上创造了许多外科手术，改进了实验方法，以慢性实验代替了急性实验，从而能够长期地观察整体动物的正常生理过程，在研究消化生理过程中，形成了条件反射的概念，从而开辟了高级神经活动生理学研究，他的高级神经活动学说对于医学、心理学以及哲学等方面都有很大影响。1904年获诺贝尔生理或医学奖，著有动物高级神经活动（行为）客观研究二十年经验等著作。由于他在研究中经常不断地使用狗作研究对象，因此他的一些著作也以狗来命名，如狗的血压的正常变动范围、狗的心脏的神经支配等。他对动物实验给予了高度的评价，如说“没有对活动物进行试验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律，这是无可争辩的
32、。”他对实验动物的作用和习性也很了解，有很多精辟的论述，如他说“狗由于素来对人好感，由于它的机敏、耐性以及驯顺而十分愉快地为实验者服务许多年，甚至终身。”“只有当必需才用猫作实验，因为这种动物性情急燥，本性凶恶，善叫。”“除了狗以外，家兔是最常用的实验动物，因为它是一种驯顺而活泼的动物，而且很少尖叫与反抗”。5贝尔纳（ClaudeBernard,18131878）法国生理学家，他的最重要的发现为肝脏的产糖功能和血管运动神经。他观察到刺激第四脑室底部能使动物发生暂时性的糖尿症，表明身体内糖的产生是受中枢神经系统控制的。胰液能分解中性脂肪的功能和美洲箭毒能麻痹骨骼肌肉的作用机制也是他发现的。他区别
33、有机体的外环境和内环境，他所指的内环境主要是血液。认为尽管外环境不断变化，内环境却保持恒定是生命的保证，这个概念启发了后来生理学的许多的研究。贝尔纳在上述一些重大发现中，作了大量动物实验，其中有几个典型例子，如贝尔纳要根据冲动沿交感神经传导并引起化学变化从而在皮肤中生热的假说，切断了家兔颈部的交感神经，希望导致兔耳变凉。使他吃惊的是：该侧的耳朵却变得更热了。贝尔纳将耳血管与通常使耳血管保持适当收缩的神经作用彼此脱离了联系，结果血液流量增大，耳朵变热。贝尔纳起初并没有认识到自己的所作所为，他完全偶然地发现了动脉中的血流量是由神经控制这一事实，这是自哈维经典性的发现以后，人类对血液循环认识最重要的
34、进展之一。又如，有一天，别人给贝尔纳的实验室送来了几只从市场上买来的兔子。贝尔注意到实验桌上兔子排的尿清亮而带酸性，不象寻常草食动物那样混浊而带碱性。他推断，这多半是由于没有喂食，兔子从自己身体的组织中吸取养份，因而处于食肉动物的营养状况。他用喂养和禁食互相交替的方法证实了这个观点，这种作用过程果然使兔尿反应发生了预期的变化。这是一次精彩的观察，多数研究人员也就心满意足了，但贝尔纳却不然。他要求“反证”，于是用肉食喂兔子，果然不出所料，兔尿呈酸性，贝尔纳为完成这项实验，最后对兔子作了解剖。用他自己的话说“我偶然注意到白色乳状的淋巴液初见于离幽门约三十厘米处十二指肠下部的小肠中。这引起了我的注意
35、，因为在狗的身上淋巴液初见于十二指肠的上部紧靠近幽门的地方。”再仔细观察，他看到胰导管的开口是与淋巴液开始含有白色乳糜的位置一致，脂肪质的乳状液使这种乳糜成为白色，这样就发现了胰液在脂肪消化中的作用。6莱夫勒（FriedrichLoffler,18521915）德国细菌学家，在白喉研究的早期，证明了实验动物因注射白喉杆菌而死亡时，细菌仍留在注射点的附近。他认为动物死亡是由细菌的毒素所造成。根据这一假说，鲁（EmileRoux,18531933法国细菌学家、医生）做了大量动物实验，企图证实细菌培养液中的这种毒素，虽做了很多努力，却都失败了。尽管如此，鲁仍坚信这一假说，最后孤注一掷，给豚鼠注射了3
36、5毫升的大剂量培养液滤液，奇怪的是，这只豚鼠在注射了如此大剂量的液体居然没有立即死亡，过了一些时候，他满意地看到这只豚鼠死于白喉中毒。确认了这点以后，鲁很快就查明，这只豚鼠开始只所以不死是因为培养液中细菌培养时间不够长，产生的毒素不足所致。因而，增加细菌培养时间就能够制成毒性很大的滤液，这一发现导致了预防白喉的免疫法，并使抗血清用于治疗（1890年VonBehring发现患白喉病愈后豚鼠的血清中含有某种物质，可以保护其他豚鼠），从而开始了抗毒素治疗的新的时代。7冯梅林（BaronJosephVonMering,1849-1908）德国内科医生，闵可夫斯基（OscarMinkowsk,18581
37、931），出生于俄国的内科医学、病理学家。1889年在斯特拉斯堡研究胰脏在消化过程中的功能时，用手术切除了一个狗的胰脏。过后，一个实验助手发现这只狗的尿招来了成群的苍蝇。他将些事报告给了闵可夫斯基，经分析尿后发现其中有糖。正是这一发现，使我们认识了糖尿病和后来用胰岛素控制糖尿病的方法。胰岛素是由Banting和Best二氏从家犬体内首次分离出的，这一发现拯救了无数糠尿病患者的生命。8里基特（CharlesRicet）法国生理学家，在用实验动物试验海葵触手提取物，以测定其毒素剂量时，突然发现，与第一次相隔一段时间第二次的微小剂量常使动物迅速死亡。起先他对此大为震惊，简直不能相信这是他自己做出来的
38、结果。确实，他说过，他发现诱导敏感作用或称过敏性完全是不知不觉的，他原来认为这是绝对不可能的。这种过敏感现象的的另一表现是由戴尔（HenryDale）发现的。他在豚鼠的几条不随意肌内注射血清时，突然发现有一条肌肉对马血清反应特别强烈。在寻找这一特别现象的原因时，他发现这只豚鼠在不久前曾注射过马血清。由于前次已注射过马血清（称感应剂量）使豚鼠对马血清（异性蛋白）感受提高，因此第二次再注射马血清（称决定性剂量）时豚鼠可比第一次注射反应强烈得多。这证实了过敏的本质是抗原抗体的反应，从而推动了变态反应性疾病的研究。9洛伊（OttoLoewi），格次茨大学药物学教授。1921年，他以创造性的思维，仅采用
39、简单的动物实验方法，就发现了副交感神经的神经介质为乙酰胆硷。“次日他走进实验室，以生物学历史上少有的利落、简单、肯定的实验证明了神经冲动的化学媒介作用。他准备了两只蛙心，用盐水使其保持跳动。他刺激一只蛙心的迷走神经，使其停止跳动。然后他把浸泡过这只蛙心的盐水取出来浸泡第二只蛙心。洛伊满意地看到：盐水对第二只蛙心的作用，同刺激来迷走神经对第一只蛙心的作用相同：搏动的肌肉停止了跳动。这就是世界各国对化学媒介作用不仅在于神经与它们影响肌肉和腺体之间，而且也存在于神经单元本身之间。”10其他一些著明科学家采用动物实验获得重大发现的例子还很多，如：化学致癌物质的发现：1914年日本人山极和市川用沥青长期
40、涂抹兔耳朵，成功地诱发出皮肤癌，后经分析沥青中主要含有3，4-苯骈芘的化学致癌物，从而证实了化学物质的致癌作用。从此，许多化学物质都相继被证实可经诱发动物的肿瘤，为肿瘤病因的化学因素提供了更多的证据。使人们充分认识到化学致癌因素在人类恶性肿瘤的病因中占有极重要的地位。现在已知的有致癌作用的化学物质，种类繁多，分布广泛。如3，4-苯骈芘、1，2，5，6-双苯蒽、20-甲基胆蒽等多环碳氢化合物，均被动物实验证明是强烈的致癌物质。用这些物质涂抹动物皮肤可引起皮肤癌，注射在动物皮下则可引起肉癌。氨基偶氮染料，可引起动物肝癌和膀胱癌。芳香胺类染料，可引起膀胱癌，其中芳香酰类（如N-2-乙酰氨基芴）可使多
41、种动物引起肝、肠、乳膜、外耳道、膀胱等不同部位的肿瘤。亚硝胺类化合生是一类分布广，致癌性强，能引起多种动物及多种器官发生肿瘤的天然存在的致癌物，甲基苄基亚硝胺、甲基丙烯基亚硝胺等不对称的亚硝胺主要引起食管癌；二甲基亚硝胺、二乙基亚硝胺等对称亚硝胺，主要引起肝癌；甲基亚硝基脲和甲基亚硝基乌拉坦能诱发大鼠的小肠、肝、肾、脑的肿瘤和胃的腺癌。Ringers液的发现：林格（SidneyRinger,18351910）英国内科医生、生理学家。在对离体的青蛙心脏进行实验时，生理学家通常使用生理盐水作为灌液。用这种方法可使青蛙心脏继续保持约半小时的跳动。一次，在伦敦大学医院，一位生理学家发现他的青蛙心脏连续
42、跳动了好几个小时，他非常惊讶，大惑不解，他能想到的唯一可能原因是季节的影响，而这一点他也确实的报告中提出来了。后来，发现这是由于他的实验助手在制作盐水溶液时用的不是蒸馏水而是自来水。根据这个线索断定自来水中的某些盐份引起了生理活动的增加。林格就是这样发现了这种以他名字命名的溶液。这种溶液对实验生理学的贡献颇大。脾结节法测定多向造血干细胞方法的发现：1961年J.E.Till和E.A.McCulloch两位加拿大血液学家在研究正常小鼠骨髓细胞放射敏感性时，对受致死剂量射线照射的小鼠移植一定数量的同种骨髓细胞后910天，取出脾脏，在苦味酸一甲醛固定液中固定后，可以肉眼见到脾脏表面上生成圆形结节。从
43、而创立了脾结节法。同时他们进一步观察到脾结节的生成量与移植骨髓的有核细胞数之间呈比例关系，因此，可以作为评定骨髓细胞功能的一个重要测定方法，为测定造血细胞的功能提供了一个定量的研究方法，后来，进一步的工作证明，脾结节的生成是起源于单一细胞的，这类细胞具有很强的增殖能力，同时又具有向骨髓红系、粒系和巨核系细胞进行分化的能力，符合了造血干细胞的基本特征，因而称脾结节的生成细胞为多向性造血干细胞或多潜能性造血干细胞。因此脾结法是目前公认的多向性造血干细胞的测定方法，它的发现大大促进了血液学的研究。单克隆抗体技术的发明：杂交瘤（Hybidoma）合成单克隆抗体（Monoclonalantibodies
44、）的近年来生物医学中的一项重大突破。从根本上解决了免疫学中长期存在的“特异性”和“重复性”问题，显出它的发展前途无可限最。单克隆抗体技术是由英国剑桥大学两位科学家G.Kohler和C.Milstein于1975年发明的，他们在60年代发展起来的细胞杂交技术基础上，成功地把两种细胞融合在一起，一种是已适应体外培养的小鼠骨髓瘤细胞（都来自BALB/C品系的小鼠）和一种经绵羊红细胞免疫的小鼠脾细胞融合，形成杂交细胞，发现这种融合的杂交细胞兼有两个亲代细胞的特征，即既有骨髓细胞无限生长的能力，又有浆细胞合成单一抗体的能力。因此，这种免疫细胞通过克隆化，成为单克隆系（单一纯化的无性繁殖系），就能产生大量
45、单一类型的高纯度抗体，这种抗体就叫做“单克隆抗体”。如果把杂交细胞再种入动脉体内，可形成“杂交细胞瘤”瘤体产生大量抗体，就可从动物体液中抽出含有单克隆抗体的体液，把这种杂交细胞在体外培养，培养液中就有大量的单克隆抗体，可供实验研究和临床研究使用。最近，在探索用于融合的人体浆细胞瘤方面已获得成功，为单克隆抗体直接用于人类疾病的诊断、预防、治疗以及发病机制的研究，特别是为人类恶性肿瘤的免疫诊断、免疫治疗，开辟了更为广阔的前景。现在，单克隆抗体技术几乎深入到生物医学的各个领域，甚至渗入到过去认为免疫血清学方法达不到的范畴，具有无法估量的作用。医学史上一些科学家采用动物实验而获得重大发现的例子很多，现
46、仅例举其中一部分，简表如下：表1-1早年医学研究发现年份发现人所用动物血液循环1628哈维蛙、蛇、鱼、蟹、其他醚麻醉1846玛登鸟类、其他细菌与疾病的关系1878科赫牛、羊、其他细菌致弱用免疫1880巴斯德鸟类狂犬病免疫1885巴斯德鸟类、家兔虫媒传播疾病1898史密斯等牛蚊传播疟疾1898罗斯鸟类表1-2现代医学研究发现年份发现人所有动物肿瘤的病毒病原1910洛斯鸡胰岛素1921班定狗休克治疗1927博莱罗克狗抗细菌药物（百浪多息）1935多麦克小鼠心肺旁道器1953葛明猫小儿麻痹症疫苗1954索尔克恒河猴变性脑病的病毒病原1965格但斯克猩猩心脏移植1967伯纳德狗从上面大量实例中我们可以
47、充分看到实验动物和动物实验在促进医学科学的发展中起着极其重要的作用。医学离开了实验，就谈不上医学的进步。我们强调动物实验的重要性，并不是为证明它是促进医学发展的唯一途径，相反，我们仅仅认为临床观察一样，动物实验的出现是医学发展的客观需要。人与动物从生物学的角度看是大同小异的。这就从根本上保证了动物实验的可靠性，由于种种主客观原因可能造成动物实验与临床观察的脱节，但这不能构成否定动物实验的理由。为了促进医学发展，关键的问题在于正确解决好这个矛盾。动物实验应由过去比较注重分析实验逐步转向更多地注重综合性的实验，而临床研究应尽量创造条件做一些分析性的实验。我们应当特别注意分子生物学和遗传工程学给我们提供的机会；注意在具有多种动物品质的模型上进行实验。当然，不能否认临床研究和实验室研究存在差异，它们各有特点，也正因为如此，医学的这两个研究门类都长期存在，不能相互替代。它们是促进医学发展的两个根本途径和手段，也是互相补充、互相促进的。