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1、第二章实验动物的基本概念现在学习的是第1页，共27页第一节第一节 实验动物的定义实验动物的定义Laboratory animal一、实验动物一、实验动物 指指经经人人工工培培育育，对对其其携携带带的的微微生生物物实实行行控控制制，遗遗传传背背景景明明确确或或来来源源清清楚楚，用用于于科科学学研研究究、教教学学、生生物物制制品品或或药药品品鉴鉴定定以及其他科学实验的动物。以及其他科学实验的动物。共性：生物学特性明确共性：生物学特性明确 遗传背景清楚、表型均一遗传背景清楚、表型均一 对刺激敏感和反应一致对刺激敏感和反应一致现在学习的是第2页，共27页 实实验验用用动动物物：泛泛指指所所有有用用于于
2、科科学学实实验验的的动动物物。它它包括实验动物、家畜（禽）和野生动物。包括实验动物、家畜（禽）和野生动物。家家畜畜（禽禽）：以以满满足足人人类类社社会会生生活活需需要要而而生生产产的动物。的动物。（动物疾病的控制、高生产性能的优良品种）（动物疾病的控制、高生产性能的优良品种）野生动物：野生动物：直接从野外捕获的动物。直接从野外捕获的动物。二、实验用动物二、实验用动物现在学习的是第3页，共27页第二节第二节 实验动物的微生物学控制分类实验动物的微生物学控制分类 实实验验动动物物微微生生物物学学质质量量控控制制是是实实验验动动物物标标准准化化的主要内容之一的主要内容之一普通级动物普通级动物清洁级动
3、物清洁级动物无特定病原体动物无特定病原体动物SPF无菌动物无菌动物实验动物实验动物按微生物学等级分类：按微生物学等级分类：现在学习的是第4页，共27页定定义义：指指不不携携带带所所规规定定的的人人兽兽共共患患病病病病原原和和烈烈性性传传染染病病病原的动物。病原的动物。饲养于饲养于开放环境开放环境有良好饲养设施和饲养管理操作规程及规章制度有良好饲养设施和饲养管理操作规程及规章制度如饲料、垫料要消毒；饮水要符合城市卫生标准；如饲料、垫料要消毒；饮水要符合城市卫生标准；外来动物必须严格隔离检疫等；外来动物必须严格隔离检疫等；房屋要有防野鼠、昆虫设备；房屋要有防野鼠、昆虫设备；严格处理淘汰及死亡动物严
4、格处理淘汰及死亡动物 一、普通级动物一、普通级动物Conventional animal现在学习的是第5页，共27页除除普普通通动动物物应应排排除除的的病病原原外外，不不携携带带对对动动物物危危害害大大和和对对科科学学研研究究影影响大的病原的动物。响大的病原的动物。饲养于饲养于屏障环境或屏障环境或IVC系统系统；饲料、垫料、笼器具都要经过消毒灭菌处理；饲料、垫料、笼器具都要经过消毒灭菌处理；饮用水除用高压灭菌外，也可采用饮用水除用高压灭菌外，也可采用pH值值2.52.8的酸化水；的酸化水；工作人员进入动物室：需更换灭菌工作服、鞋、帽、口罩。工作人员进入动物室：需更换灭菌工作服、鞋、帽、口罩。二
5、、清洁级动物二、清洁级动物Clean animal适用：适用：大多数教学和科研实验及生物医学研究的各个领域大多数教学和科研实验及生物医学研究的各个领域。它它较较普普通通级级动动物物健健康康，又又较较SPF动动物物易易达达到到质质量量标标准准，在在动动物物实实验验中可免受疾病的干扰，其敏感性与重复性亦较好。中可免受疾病的干扰，其敏感性与重复性亦较好。现在学习的是第6页，共27页除除清清洁洁级级动动物物应应排排除除的的病病原原外外，不不携携带带主主要要潜潜在在感感染染或或条条件件致致病病和和对对科学实验干扰大的病原的动物。科学实验干扰大的病原的动物。来来源源于于无无菌菌动动物物，必必须须饲饲养养在
6、在屏屏障障系系统统中中，实实行行严严格格的的微微生生物物学学控制。控制。三、无特殊病原体动物或称三、无特殊病原体动物或称SPF动物动物Specific Pathogen Free animal 在放射、烧伤等研究中具有特殊的价值。在放射、烧伤等研究中具有特殊的价值。国际标准级别的实验动物国际标准级别的实验动物，适用于所有科研实验。，适用于所有科研实验。各种疫苗生产所采用的动物应为各种疫苗生产所采用的动物应为SPF级动物。级动物。现在学习的是第7页，共27页 动物身上不可检出一切生命体的动物。动物身上不可检出一切生命体的动物。即：现有的检测技术在动物体内外的任何部位均检不出任何即：现有的检测技术
7、在动物体内外的任何部位均检不出任何微生物和微生物和寄生虫寄生虫的动物。的动物。无菌动物必须是生来就是无菌的动物无菌动物必须是生来就是无菌的动物来源于剖腹产或无菌卵的孵化，饲育于隔离系统来源于剖腹产或无菌卵的孵化，饲育于隔离系统 四、无菌动物四、无菌动物Germ Free animal现在学习的是第8页，共27页（二）无菌动物的特点（二）无菌动物的特点 1形态学改变形态学改变消化系统：盲肠膨大（含内容物）的总重量可达到体重消化系统：盲肠膨大（含内容物）的总重量可达到体重2525血液循环系统：心脏相对变小，白细胞数少，且数量波动范围小，血液循环系统：心脏相对变小，白细胞数少，且数量波动范围小，与无
8、病原体入侵有关与无病原体入侵有关免疫系统：免疫系统：没有受过抗原刺激，其免疫功能处于原始状态没有受过抗原刺激，其免疫功能处于原始状态胸腺和淋巴结处于功能静息状态，脾脏缩小，无次级淋巴小结胸腺和淋巴结处于功能静息状态，脾脏缩小，无次级淋巴小结现在学习的是第9页，共27页 2.生理学改变免疫功能：免疫功能：免疫功能处于原始状态，血清中免疫功能处于原始状态，血清中IgM、IgG水平低水平低生长率：生长率：无菌条件下对不同种属影响不同。无菌条件下对不同种属影响不同。无菌禽类生长率高于同种普通禽类；无菌大小鼠与普通鼠差不多无菌禽类生长率高于同种普通禽类；无菌大小鼠与普通鼠差不多生殖：生殖：无菌条件对动物
9、生殖影响不大。无菌条件对动物生殖影响不大。代谢：血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期长。代谢：血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期长。营养：无菌动物体内不能合成维生素营养：无菌动物体内不能合成维生素B和和K。抗辐射能力：抗辐射能力强抗辐射能力：抗辐射能力强寿命：无菌动物寿命普遍长于普通动物。寿命：无菌动物寿命普遍长于普通动物。（二）无菌动物的特点（二）无菌动物的特点 现在学习的是第10页，共27页（1）某些疾病的病原研究）某些疾病的病原研究 （4）细菌学研究细菌学研究（2）微生物间的拮抗作用研究）微生物间的拮抗作用研究 （5）真菌感染研究）真菌感染研究（3）病毒病研究）病毒病研究
10、（6）原虫感染研究）原虫感染研究（三）无菌动物的应用（三）无菌动物的应用1在微生物研究中的应用（1）免疫系统功能和机体受感染后感受性改变的关系研究：免疫系统功能和机体受感染后感受性改变的关系研究：无菌动物机体内无生活必须的微生物，感染敏感性增强无菌动物机体内无生活必须的微生物，感染敏感性增强2在免疫学研究中的应用（2）丙种球蛋白和特异性抗体研究）丙种球蛋白和特异性抗体研究现在学习的是第11页，共27页五、悉生动物五、悉生动物 悉悉生生动动物物也也称称已已知知菌菌动动物物或或已已知知菌菌丛丛动动物物，是是指指在在无无菌菌动动物物体体内内植入已知微生物的动物。必须饲养于隔离系统。植入已知微生物的动
11、物。必须饲养于隔离系统。根据植入菌落数目的不同分为根据植入菌落数目的不同分为单菌单菌、双菌双菌、三菌三菌和和多菌多菌动物动物 肠肠道道内内存存在在能能合合成成某某种种维维生生素素和和氨氨基基酸酸的的细细菌菌，尽尽管管经经高高压压灭灭菌菌饲饲料料不不能能供供给给足足量量的的维维生生素素，也也不不会会像像无无菌菌动动物物那那样发生样发生维生素缺乏症维生素缺乏症。悉悉生生动动物物生生活活力力较较强强，抵抵抗抗力力明明显显增增强强，也也易易于于饲饲养养管管理理，在在有些实验中可作为无菌动物的代用动物。有些实验中可作为无菌动物的代用动物。悉生动物的特性悉生动物的特性现在学习的是第12页，共27页 由由于
12、于悉悉生生动动物物可可排排除除动动物物体体内内带带有有各各种种不不明明确确的的微微生生物物对对实实验验结结果果的的干干扰扰，因因而而可可作作为为研研究究微微生生物物与与宿宿主主、微微生生物物与与微微生生物物之间相互作用的动物模型。之间相互作用的动物模型。（三）悉生动物在生物医学研究中的应用（三）悉生动物在生物医学研究中的应用1微生物学研究微生物学研究2抗体制备研究抗体制备研究 3克山病病因学的研究克山病病因学的研究4微生物和寄生虫相互关系的研究微生物和寄生虫相互关系的研究5其他方面的研究其他方面的研究现在学习的是第13页，共27页第三节第三节 实验动物的遗传学控制分类及命名实验动物的遗传学控制
13、分类及命名 具有明确遗传背景并受严格遗传控制的遗传限定动物具有明确遗传背景并受严格遗传控制的遗传限定动物根据其遗传特点不同，分为根据其遗传特点不同，分为近交系、突变系、封闭群和杂交群近交系、突变系、封闭群和杂交群小小鼠鼠品品系系国国际际命命名名规规则则是是由由国国际际实实验验动动物物科科学学协协会会（ICLASICLAS）领领导导下下的的小鼠遗传标准化命名委员会小鼠遗传标准化命名委员会管理的管理的其他实验动物的命名规则均以此规则为借鉴，无标准命名规则。其他实验动物的命名规则均以此规则为借鉴，无标准命名规则。现在学习的是第14页，共27页 经经至至少少连连续续2020代代的的全全同同胞胞兄兄妹妹
14、之之间间或或亲亲代代与与子子代代之之间间交交配配培培育育而而成成的的动动物物。品品系系内内所所有有个个体体都都可可追追溯溯到到起起源源于于第第2020代代或或以以后后代代数数的的一对共同祖先。近交系的近交系数应大于一对共同祖先。近交系的近交系数应大于9999。一、近交系动物一、近交系动物近交代数：近交代数：F+F+代数，如代数，如F87F87指一个近交系的近交代数为指一个近交系的近交代数为8787代代命命名名：一一般般以以大大写写英英文文字字母母命命名名，亦亦可可以以用用大大写写英英文文字字母母加加阿阿拉拉伯伯数数字命名符号应尽量简短。如字命名符号应尽量简短。如A A系、系、TA1TA1系等。
15、系等。现在学习的是第15页，共27页指一个近交系内存在指一个近交系内存在具有遗传差异的分具有遗传差异的分支，称支，称为亚为亚系。系。发发生生亚亚系的系的3 3种可能情况：种可能情况：兄妹交配代数达兄妹交配代数达4040代以前形成的分支代以前形成的分支（即（即发发生于生于F F2020到到F F4141之之间间）一个分支与其他分支分开繁殖超一个分支与其他分支分开繁殖超过过100100代。代。已已发现发现一个分支与其他分支存在差异。一个分支与其他分支存在差异。产产生生这这种种差差异异的的原原因因可可能能是是残残留留杂杂合合、突突变变或或遗遗传传污污染染，即即一一个个近交系与非本品系动物之间杂交引起
16、遗传改变。近交系与非本品系动物之间杂交引起遗传改变。近交系亚系近交系亚系 现在学习的是第16页，共27页在原品系的名称后在原品系的名称后加一道斜线加一道斜线，斜线后标明，斜线后标明亚系的符号亚系的符号。亚系的符号有以下亚系的符号有以下3种：种：（1）数字，如）数字，如DBA/1、DBA/2等。等。（2）培培育育或或产产生生亚亚系系的的单单位位或或人人的的缩缩写写英英文文名名称称，第第一一个个字字母母大大写，以后字母小写。如：写，以后字母小写。如：A/He，表示，表示A近交系的近交系的Heston亚系。亚系。（3）当当一一个个近近交交系系具具有有两两个个以以上上亚亚系系时时，可可在在数数字字后后
17、加加保保持持者者的的英英文文缩缩写写表表示示亚亚系系。如如：C57BL/6J，C57BL/10J分分别别表表示示由由美美国国杰杰克克逊逊研研究所保持的究所保持的C57BL近交系的两个亚系近交系的两个亚系。亚系的命名 现在学习的是第17页，共27页（1）基基因因位位点点的的纯纯合合性性：高高达达99，因因而而能能繁繁殖殖出出完完全全一一致致的的纯纯合子，品系内个体相互交配不会出现性状分离。合子，品系内个体相互交配不会出现性状分离。（2）遗传组成的同源性：基因型一致，遗传组成及特性亦相同）遗传组成的同源性：基因型一致，遗传组成及特性亦相同（3）表型一致性；）表型一致性；（4）长期遗传稳定性；）长期
18、遗传稳定性；（5）遗传特征的可分辨性、独特性；）遗传特征的可分辨性、独特性；（6）背景资料的完整性。）背景资料的完整性。近交系的特征及应用近交系的特征及应用 1特征现在学习的是第18页，共27页避避免免个个体体差差异异：具具有有相相同同的的遗遗传传组组成成及及特特性性，对对试试验验反反应应极极为为一一致致，因因此此在在试试验中，只需少量的动物，即可得到非常规律的试验结果。验中，只需少量的动物，即可得到非常规律的试验结果。组组织织移移植植：个个体体之之间间异异体体移移植植不不产产生生排排斥斥反反应应，是是组组织织细细胞胞和和肿肿瘤瘤移移植植试试验验中中最最为理想的材料。为理想的材料。制制作作疾疾
19、病病动动物物模模型型：每每个个近近交交系系都都有有各各自自明明显显的的生生物物学学特特点点，如如先先天天性性畸畸形形、肿肿瘤瘤高发率、对某些因子的敏感和耐受等，这些特点在医学领域非常重要。高发率、对某些因子的敏感和耐受等，这些特点在医学领域非常重要。比比较较遗遗传传学学研研究究：多多个个近近交交系系同同时时使使用用不不仅仅可可以以分分析析不不同同遗遗传传组组成成对对某某项项实实验验的的影影响，还可观察实验结果是否有普遍意义。响，还可观察实验结果是否有普遍意义。2应用 现在学习的是第19页，共27页 （1）重重组组近近交交系系：由由两两个个近近交交系系杂杂交交后后，经经连连续续20代代以以上上兄
20、兄妹交配妹交配育成的近交系。育成的近交系。（2）重重组组同同类类系系：由由两两个个近近交交系系杂杂交交后后，子子代代与与两两个个亲亲代代近近交交系系中中的的一一个个近近交交系系进进行行数数次次回回交交（通通常常回回交交2次次），再再经经过过对对特特殊殊基因选择的基因选择的近亲交配近亲交配而育成的近交系。而育成的近交系。（六）其他近交系类型（六）其他近交系类型1重组近交系重组近交系和和重组同类系重组同类系对常用近交系小鼠的缩写命名规则如下：对常用近交系小鼠的缩写命名规则如下：近交系近交系 缩写名称缩写名称 C57BL/6 B6 BALB/c C DBA/2 D2 C3H C3 CBA CB现在学
21、习的是第20页，共27页 （1）重组近交系的命名：近交系）重组近交系的命名：近交系A X近交系近交系B 育成的一组近交系用阿拉伯数字以区分。育成的一组近交系用阿拉伯数字以区分。例例如如：由由BALB/c与与C57BL杂杂交交育育成成的的一一组组重重组组近近交交系系，分分别别命命名名为为CXB1、CXB2命名命名 （2）重组同类系的命名：近交系）重组同类系的命名：近交系A c 近交系近交系B 回回交交的的亲亲代代近近交交系系放放前前，供供体体近近交交系系放放后后，育育成成的的一一组组重重组组同同类用阿拉伯数字予以区分。类用阿拉伯数字予以区分。如如CcS1，表表示示由由以以BALB/c（C）为为亲
22、亲代代近近交交系系，以以STS（S）品品系系为为供供体近交系，经体近交系，经2代回交育成的编号为代回交育成的编号为l的重组同类系。的重组同类系。现在学习的是第21页，共27页 两两个个近近交交系系除除了了在在一一个个指指明明位位点点等等位位基基因因不不同同外外，其其他他遗遗传基因全部相同，简称同源突变系，由基因突变形成传基因全部相同，简称同源突变系，由基因突变形成 2同源突变近交系同源突变近交系命命名名：由由发发生生突突变变的的近近交交系系名名称称后后加加突突变变基基因因符符号号（用用英英文文斜斜体体印刷体）组成，二者之间以连接号分开，如：印刷体）组成，二者之间以连接号分开，如：DBA/Ha-
23、D。当当突突变变基基因因必必须须以以杂杂合合子子形形式式保保持持时时，用用“+”号号代代表表野野生生型型基基因因，如：如：A/Fa-+/c。现在学习的是第22页，共27页 通通过过杂杂交交互互交交或或回回交交等等方方式式将将一一个个基基因因导导入入到到近近交交系系中中，形形成成的的新新近近交交系系与与原原来来近近交交系系只只存存在在一一个个很很小小的的染染色色体体片片段段上上的的基基因因不不同，称同，称同源导入近交系同源导入近交系，简称同源导入系（同类系）。，简称同源导入系（同类系）。3.同源导入近交系（同类近交系）同源导入近交系（同类近交系）近交系近交系A接受导入基因，近交系接受导入基因，近
24、交系B提供导入基因提供导入基因 如如：B10.129-H-12b，导导入入C57BL/10sn 的的基基因因为为H-12b，基基因因提提供供者者为为129/J。命名：近交系命名：近交系A.近交系近交系B-导入基因导入基因现在学习的是第23页，共27页分类分类 命名命名 近交系近交系 C57BL亚系亚系 C57BL/6;C57BL/6J重组近交系重组近交系 CXB1(BALB/cXC57BL)重组同类系重组同类系 CcB1(BALB/c为：亲代近交系；为：亲代近交系；C57BL为：供体近交系为：供体近交系)同源突变近交系同源突变近交系 DBA/Ha-D D为突变基因为突变基因同源导入近交系同源导
25、入近交系 B10.129-H-12b 导入导入C57BL/10sn 的基因是的基因是129/J的的H-12b现在学习的是第24页，共27页二、突变系动物二、突变系动物定义定义：保持有特殊突变基因的品系动物：保持有特殊突变基因的品系动物培培育育纯纯合合子子型型的的突突变变系系：连连续续选选择择携携带带目目的的突突变变基基因因同同时时有有繁繁殖殖能能力力的的兄兄妹妹进进行行交交配，使其子代基因纯合，经过配，使其子代基因纯合，经过20代即可育成。代即可育成。培培育育杂杂合合子子型型的的突突变变系系：当当突突变变基基因因的的两两性性中中的的一一性性或或两两性性不不能能繁繁殖殖时时，多采用育成杂合型的近
26、交系，以保持其突变基因不被丢失。多采用育成杂合型的近交系，以保持其突变基因不被丢失。命名：命名：在原品系名后用横线与突变基因符号相连。如在原品系名后用横线与突变基因符号相连。如129-dy 应用：应用：突变系动物携带突变基因导致动物在某些方面的异常突变系动物携带突变基因导致动物在某些方面的异常 与人相似的疾病表现，做动物模型进行研究遗传病、与人相似的疾病表现，做动物模型进行研究遗传病、免疫性疾病和肿瘤的主要试验材料。免疫性疾病和肿瘤的主要试验材料。现在学习的是第25页，共27页三、封闭群（远交群）三、封闭群（远交群）定定义义：以以非非近近亲亲交交配配方方式式进进行行繁繁殖殖生生产产的的一一个个
27、实实验验动动物物种种群群，在在不不从从其其外外部部引引入入新新个个体体的的条条件件下下，至至少少连连续续繁繁殖殖4代代以以上上，封封闭闭群群亦亦称称为为远交群远交群。命名命名 保持者：种群名称保持者：种群名称保持者的缩写：第一个字母大写，后面小写，不超过保持者的缩写：第一个字母大写，后面小写，不超过4个字母。个字母。封闭群：由封闭群：由24个大写英文字母命名个大写英文字母命名N：NIH表示由美国国立卫生研究院保持的表示由美国国立卫生研究院保持的NIH封闭群小鼠。封闭群小鼠。Lac：LACA表示由英国实验动物中心（表示由英国实验动物中心（Lac）保持的）保持的LACA封闭群小鼠。封闭群小鼠。现在
28、学习的是第26页，共27页有很高杂合性，遗传学上作基础群体，研究某些遗传性状有很高杂合性，遗传学上作基础群体，研究某些遗传性状携携带带大大量量隐隐性性有有害害基基因因，用用于于估估计计群群体体对对自自发发和和诱诱发发突突变变的的遗遗传负荷能力；传负荷能力；有有与与人人类类相相似似的的异异质质性性遗遗传传组组成成，用用于于人人类类遗遗传传研研究究、药药物物筛筛选选和和毒毒性性试验等；试验等；具具有有较较强强繁繁殖殖力力，产产仔仔多多，胎胎间间隔隔短短，仔仔鼠鼠死死亡亡率率低低，生生长长快快，成成熟熟早早，抵抵抗抗力力强强，寿寿命命长长，生生产产成成本本低低等等优优点点。因因而而广广泛泛应应用用于于预试验、学生教学等实验中预试验、学生教学等实验中。特征及应用特征及应用 现在学习的是第27页，共27页