实验动物（实验动物）
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更新时间：2023-05-19
实验动物
选择
特点
他们是胚胎学、病理学、解剖学、生理学、免疫学、牙科学和放射医学研究的理想动物；我国南方和印度生产的猕猴有很多特性与人相似，可用于细菌、病毒和寄生虫病的研究。例如脊髓灰质炎、麻疹、疱疹病毒感染、弓形虫病、阿米巴脑膜炎、南美锥虫病、间日疟和恶性疟，以及自发性类风湿因子，奴卡氏菌病、病毒性肝炎等，对痢疾杆菌和结核分枝杆菌也较敏感。猕猴的生殖生理非常近似于人，月经周期也是28天，可用于生殖生理、计划生育及避孕药研究。但实际中，非人灵长类动物属稀有动物，来源很少，又需特殊饲养，选择有很大困难。另一方面，也并非只有非人灵长类动物与人具有相似性。许多哺乳类实验动物在某些功能、代谢、结构及疾病特点方面也与人类近似。可从如下几方面将不同实验动物与人进行比较，以便充分利用其相似之处为科研服务。
组织结构
繁殖特性
哺乳类动物与人类一样，性成熟、妊娠期和寿命一般是成比例的。寿命越长，妊娠期越长，性成熟越晚。许多实验动物有一定的繁殖季节，但有的在人工饲养条件下已发生改变。单胎动物比多胎动物产仔数少，多胎动物中近交系产仔数比封闭群少。这些都是在选择动物时要予以注意的。
体液成分
动物血液性状与人类一样，包括形态和功能两个方面。一般来说，与功能有关的各种指标之间都有一定联系，如若红细胞数目高，那么红细胞压积和血红蛋白含量都会高。体内的排出物有粪便、汗和尿液。鸟类粪便和尿液汇合于泄殖腔一同排出体外，而哺乳类有各自的排泄孔道。尿液的排泄量和浓度与水的摄入量有关。饮水多时，尿多而淡；反之，则少而浓。一般来说，淡水中生活的动物尿液是低渗的，海水中生活的动物尿液是等渗的，陆地上生活的动物尿液是高渗的，特别是沙漠中生活的动物，这种倾向性更明显。水分供给少的动物尿液以尿酸为主要成分，水分供给充足的动物尿液以尿素为主要成分，而水中生活的动物尿液则以氨为主。尿液的酸碱度因动物食性不同而有差异。草食类动物尿液呈碱性、粘度高，而肉食类动物尿液呈酸性，且有特殊的臭味。
解剖特性
1．骨骼构成方面许多动物与人类一样，形成躯干的椎骨有颈椎、胸椎；腰椎、荐椎、尾椎。不同种类动物间椎骨有很大差异。哺乳类动物椎骨以胸椎和尾椎较大。尽管哺乳动物和人类颈部外观有长短之差，但颈椎都是7个。灵长类动物中，原猴类几乎都是在树上生活，椎骨很小。真猿类的椎骨差异很大，从外观体型上即可一目了然。齿式与动物的食性有密切关系，草食类和肉食类差异最为显著。草食类的臼齿上面扁平而且稍有一点凹状，而肉食类与此相反，呈凸状，面积小，这可能与咀嚼方式有关。草食类中，反刍动物没有上颚切齿，而兔的切齿外突，十分独特。杂食类动物，如猪的齿式与人类的情况一致。
2．脏器构成方面脑的重量与神经系统的发达程度成正比。消化系统的器官重量各种动物之间以及与人类之间没有很大差异，而呼吸、循环系统的器官重量差异较大，运动量越大的动物越重。鸟类越是在上空飞翔的，呼吸器官越重。肠道各部分长度与食性有密切关系。由于草食类日粮中粗纤维含量高而肉食类日粮中粗纤维含量很低，所以草食类比肉食类肠道长得多，特别是盲肠。盲肠长度也与肠内菌群有关。同种动物中，无菌动物盲肠较大。
3．脏器形态方面消化道各部分不仅大小因动物种类不同而不同，其形状、构造也因动物种类不同而有显著差异。反刍动物有复胃，由多个胃构成。单胃动物之间胃的形状类似，但胃食管部（前胃部）所占比例不同。动物种类不同，肝的分叶方式也存在差异。啮齿类动物肝的构成最为复杂。马和大鼠肝的特征是缺少胆囊。肺的形态因呼吸方式不同也有所不同。哺乳类和鸟类之间差异显著。肺的分叶情况因动物种类不同而有很大差别。脑的形态方面，越是低等动物嗅球所占比例越大，越是高等动物嗅球功能越弱。鸟类和哺乳类的脑活动中，睡眠与觉醒是不断交替的，前者睡眠有深睡眠和动眼睡眠之分。一般来说，睡眠方式与行为类型有关．穴居生活的动物深睡眠期较长。脑的新皮质与旧皮质的关系也因动物种类不同而不同。心脏形态方面，脊椎动物的心脏构成随等级提高逐渐完全，鱼类只有l个心房和1个心室，两栖类、爬行类有2个心房和1个心室（不完全），鸟类、哺乳类有2个心房和2个心室（完全心）。血液循环系统也逐渐向闭锁系统进化。完全心室、心室壁的特殊心肌的分布因动物种类不同而不同，心电图可显示出不同的波形特征。在形态和功能上，与人的心脏最类似的动物是犬。单胎动物和多胎动物的子宫形态也存在明显差异。多胎动物中不同动物种间也有差异。不同动物的乳腺分布和乳房的位置也存在差异，单胎动物在局部，而多胎动物在胸腹部，分布较广。
疾病特点
实验动物有许多自发或诱发性疾病，能局部或全部地反映人类类似疾病过程与特点，可用于研究相关的人类疾病。如突变系SHR大鼠，其自发性高血压的变化与人类相似，并伴有高血压性心血管病变，如脑血栓、梗死等症状。猫是弓形虫的宿主，是弓形虫研究中是一个很好的材料。同时，在研究白化病、关节炎、骨质疏松症等方面，也较为理想。非人灵长类实验动物，可感染其他动物不可复制的人类传染病，如脊髓灰质炎、脑炎、肝炎、麻疹、痢疾、疟疾等。因此，可作为研究这些疾病发生、发展过程及疫苗研制的理想动物。
选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物 选用解剖生理特点符合实验目的要求的实验动物做试验，是保证试验成功的关键。实验动物具有的某些解剖生理特点，为实验所要观察的器官或组织等提供了很多便利条件。本书前面已介绍了各种常用实验动物的解剖生理特点，熟悉这些特点，根据这些特点选择实验动物能简化操作，使实验易于成功。
狗的甲状旁腺位于两个甲状腺端部的表面，位置比较固定，而兔的甲状旁腺分布得比较散，位置不固定，因此，做甲状旁腺摘除实验选狗而不用兔，而做甲状腺摘除实验则选兔更合适。狗是红绿色盲，不能以红绿色信号作为条件刺激来进行条件反射试验。
家兔颈部的交感神经、迷走神经和减压神经是分别存在、独立行走的，而人、马、牛、猪、狗、猫这些神经不单独行走，混合行走于迷走交感于或迷走神经之中；如观察减压神经对心脏的作用时，则必须选用兔，这3根神经中，白色、最粗者为迷走神经，切断迷走神经，可立即造成肺水肿的动物模型。
家兔的胸腔结构与其他动物不同，当开胸和打开心包胸膜，暴露心腔进行实验操作时，只要不弄破纵隔膜，动物不需要人工呼吸，给实验操作带来很多方便，很适合于做开胸和心脏试验。
家兔体温变化十分灵敏，最易产生发热反应且反应典型、恒定，而小鼠、大鼠的体温调节不稳定，所以，我们选择家兔做发热和检查致热原的实验研究。
大鼠无胆囊，不能选做胆囊功能的研究，而适合做胆管插管收集胆汁，进行消化功能研究。
大多数实验动物，猴、犬、大鼠、小鼠等按一定周期排卵，而兔和猫属典型的刺激性排卵动物，只有经过交配刺激，才能排卵。因此，兔和猫是避孕药研究的常用动物。
品种品系
不同种系实验动物对同一因素的反应有其共同的一面，但有的也会出现特殊反应。如何充分利用这些特殊反应，选用对实验因素最敏感的动物，对实验研究也十分有价值。如在猪瘟细胞苗的效力检验中，白兔比灰兔敏感，而长毛兔的反应最敏感，发热反应最典型。用仙居鸡作安全检验合格的鸡新城疫I系苗，注射纯种肉鸡、蛋鸡时并不安全，不仅反应重，而且有死亡。
值得注意的是不同药物或化合物，在不同种系动物上引起的反应是有很大差异的。如雌激素能终止大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能终止人的妊娠；吗啡对家犬、兔、猴和人的主要作用是中枢抑制，而在小鼠和猫则是中枢兴奋；家兔对阿托品极不敏感；苯胺及其衍生物对犬、猫、豚鼠和人产生相似的变性血红蛋白等病理变化，在兔则不易发生，在大、小鼠等啮齿类则完全不发生等。这些在选择实验动物时必须加以注意。
同种但不同品系的动物，对同一刺激的反应差异很大。如C57BL小鼠对肾上腺皮质激素的敏感性比DBA及BALB/c小鼠高12倍；DBA小鼠对音响刺激非常敏感，闻电铃声可出现特殊的阵发性痉挛，甚至死亡，而C57BL小鼠根本不会出现这种反应。DBA/2及C3H小鼠对新城疫病毒（Newcastle病毒）的反应和DBA小鼠完全不同，前者引起肺炎而后者引起脑炎。C57BL小鼠各种肿瘤的发病率低，但A系小鼠80%的繁殖母鼠均患乳腺癌；津白1系小鼠为低癌系而津白2系为高癌系。对仙台病毒的敏感性，DBA系比C57BL/6J系相差百倍。地鼠的一个品系（LHC/LAK系）对慢病毒感染敏感，绵羊痒病、疯牛病、传染性貂脑病和人类的C-J病都能在此系动物群里传播。
实验质量
现代生命科学研究要求动物实验结果精确可靠，重复性好并具有可比性，即不同的人在不同的时间、不同的空间，做相同的动物实验，能得到完全一样的实验结果。这就要求我们要选用标准化的实验动物，在标准的条件下进行实验。
选择何种遗传群动物，应根据不同的课题内容而定。近交系动物由于遗传纯合度高，个体差异小，特征稳定，对实验反应一致性好，实验结果精确可靠，因而越来越广泛地应用于医学生物学的各个领域。而且，不同品系具有各自独特的特性，适合不同课题的研究需要。以群体为对象的研究课题，如人类遗传研究、药物筛选和毒性试验中，要选择与人群基因型及表现型相似的动物类别，封闭群动物则更为合适。许多基因突变系动物具有与人类相似的疾病模型特征，如自然发生高血压大鼠，青少年型糖尿病大鼠，缺少T细胞的裸大鼠、裸小鼠、裸豚鼠，肌肉萎缩症小鼠等，是研究人类疾病很好的工具。
转基因小鼠、可调控基因表达的小鼠、基因敲除小鼠、基因定点整合小鼠、特定组织或器官基因敲除小鼠等遗传工程小鼠是遗传精密度更高的实验动物。随着2l世纪生命科学的发展，这些遗传工程小鼠将会逐渐取代常规实验动物，成为21世纪生物医药研究的首选动物。
选择何种微生物等级的实验动物，也应根据各级动物的特点，结合课题研究的水平、内容及目的而定。一般而言，普通动物用于研究所获得的实验结果的反应性差，故主要用于生物医学示教或为某项研究进行探索方法的预试验。清洁动物是目前国内科研工作主要要求的标准实验动物，适用于大多数科研实验。无特定病原体动物是理想的健康动物，用它来研究，可排除疾病或病原的干扰，适用于所有科研实验、生物制品生产及检定，是国际公认的标准实验动物。涉及具有国际交流意义的重大课题，最好选用无特定病原体动物。无菌动物是一种非常规动物，仅适用于特殊研究目的，如微生物与宿主、微生物间的相互作用，免疫发生发展机制，放射医学等方面的研究。由于无菌动物体内无任何可检出的微生物，使实验简洁明确，给课题研究带来极大方便。
在精确试验中，鉴于动物体内外的寄生虫与微生物会干扰试验的结果，最好选择无菌动物或悉生动物，至少也应使用SPF级动物。此外，还应考虑所选用的动物类别或级别要与实验条件、实验技术、方法及试剂等相匹配。既要避免用高精密度仪器、先进的技术方法、高纯度的试剂与低品质、非标准化、反应性能低的动物相匹配，又要防止用低性能的测试方法、非标准化的实验设施与高级别、高反应性能的动物相匹配，造成不必要的资源浪费。
一般原则
1．年龄与体重 年龄是一个重要的生物量，动物的解剖生理特征和对实验的反应性随年龄的不同而有明显变化。一般而言，幼龄动物较成年动物敏感，而老龄动物的代谢、各系统功能较为低下，反应不灵敏。因此，一般动物实验应选用成年动物。但不同实验对年龄要求不尽相同，需根据课题的内容而定。一些慢性实验因周期较长，可选择幼龄动物。有些特殊实验如老年病学的研究，则考虑用老龄动物。
由于不同种类实验动物的生活周期差别很大，动物实验时还要注意“天文学时间”和“生物学时间”的区别。对不同动物而言，经过相同的天文学时间在生物学上却有不同的意义。例如，用犬做试验经过一年观察期和用大鼠做实验经过相同的观察期，其生物学意义是完全不同的。同样，用犬做试验从1岁到2岁的一年观察期和从12岁到13岁的一年观察期，其生物学意义也不同。考虑生物学时间，特别是在与老化有关的实验研究中很有意义。
值得注意的是，不同种属实验动物的寿命与人类具有很大差异。在发育上，有的以日、月计龄，有的以年计龄。所以，选择动物时应注意到各种实验动物之间、实验动物与人类之间的年龄对应，以便进行分析比较。
实验动物年龄与体重一般呈正相关，可按体重推算年龄。例如KM小鼠6周龄时雄性约为32g，雌性28g；Wistar大鼠雄性约为180g，雌性160g。但体重大小常受每窝哺育仔数、饲养密度、营养、温度等环境条件所限，有时不一定准确，提供部门应有动物出生日期的记录以备查考。一般来说，选择的实验动物年龄、体重应尽可能一致，相差不得超过10%。若相差悬殊，则易增加动物反应的个体差异，影响实验结果的准确性。
2．动物性别不同性别的动物对同一药物的敏感程度是有差异的，如在猪瘟疫苗的效力实验中，雌兔比雄兔表现出较好的热反应，雌性小鼠对四环素毒素的耐受力低于雄鼠。有人分析149种毒物对不同性别大小鼠的毒性，发现雌性的敏感性稍大于雄性，如雄性敏感性LD50为1，则雌性LD50大鼠和小鼠分别为（0.88±0.036）与（0.92±0.085），如实验无特殊要求，应选择雌雄各半做实验，以避免因性别差异所造成的结果误差。
3．生理状态与健康状况 处于怀孕、哺乳等生理状态时，动物对外界刺激的反应常有所改变，如无特殊目的，一般应从实验组中剔除，以减少个体差异。健康动物对各种刺激的耐受性比有病的动物要大，实验时应剔除瘦弱、营养不良的动物。
4．实验条件 实验条件对动物实验结果有很大影响，应给相应级别的动物有相应级别的环境条件，寒冷、炎热、通风不良、噪声或营养不良均会严重干扰动物实验的结果。
经济性原则
经济性原则是指尽量选用容易获得、价格便宜和饲养经济的动物。实际工作中，选择实验动物还必须考虑课题经费有限性这一因素。在不影响整个实验质量的前提下，尽量做到方法简便和降低成本。这就涉及选用易于获得、最经济和最易饲养管理的实验动物。许多啮齿类实验动物，如小鼠、大鼠、地鼠、豚鼠等，繁殖周期短，具多胎性，饲养容易，遗传和微生物控制方便。而且这些动物的年龄、性别、体重可任意选择，量大价廉，来源充足。猴、狒狒、猩猩等非人灵长类动物，其进化程度高，与人类最接近，在许多疾病研究方面有着不可替代的优越性。但由于来源稀少，加之繁殖周期长，饲养管理困难，不能得到普及使用。除非不得已或某些特殊的研究需要外，应尽量避免选择此类动物。
分类
用途
1．实验动物（Laboratoryanimals）是专门培育供实验用的动物，主要指作为医学、药学、生物学、兽医学等的科研、教学、医疗、鉴定、诊断、生物制品制造等需要为目的而驯养、繁殖、育成的动物。例如小鼠和大鼠是首先按实验要求，严格进行培育的实验动物，其次如地鼠类、豚鼠、其它啮齿类、鹌鹑等亦已实验动物化。
2．经济动物（Economical animals）或称家畜家禽（domestic animals and domestic fowl）是指作为人类社会生活需要（如肉用、乳用、蛋用、皮毛用等）而驯养、培育、繁殖生产的动物。转为实验用的有：产业家畜（猪、马、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鸽、兔、鱼类等）和社会家畜（犬、猫、金鱼等），其中一部分虽已培育成能达到作为实验动物的目标，但同具有高标准水平的鼠类相比，其品质还不能说是很高的。
3．野生动物（Wild amimals）是指作为人类需要，从自然界捕获的动物，没有进行人工繁殖、饲养的动物。例如两栖类、爬虫类（青蛙、蟾蜍、蝾螈、水龟等）；鱼类（鲫鱼、泥鳅等）；无脊椎动物（蛤蜊类、墨鱼类、蟹类、海胆类、蝇类、蚊类、蟑螂等）鸟类；啮齿类（如黑线仓鼠、长爪砂鼠、黑线姬鼠等野鼠）；灵长类（猿猴）等，这些野生动物，除少数外，一般均不能进行人工繁殖生产。
4．观赏动物（Exihibiting animals）是指作为人类玩赏和公园里供人观赏而饲养的动物，如踏车小白鼠、玩赏犬和猫等。
遗传学
1、近交系（inbred strain）动物：是指至少连续20代的全同胞兄弟姐妹或亲子交配培育而成的动物。近交系数高达99.6%。特征是：遗传基因位点纯合性、同基因性、长期遗传稳定性，表现型一致性、独特性、可分辨性，分布广泛性、资料可查性。
2、突变系（mutation gallery）动物：由自然突变，或经人工诱导，使动物正常染色体上的基因发生突变，动物表现出某种遗传缺陷，且这种特异的遗传性状能够维持稳定的遗传品质。这种变化了的能保持遗传基因特性的品系，称之为突变系。如侏儒、无毛、肥胖症、肌萎缩、白内障、视网膜退化等。已成为人类疾病模型的有贫血（anemia）、白内障（cataract）、侏儒（dwarf）、无毛（hair-less）、色素性视网膜炎（retinitis pigmentosa）、各种神经麻痹（paralysis）、先天性畸形（congenital malformations）、肾异常（kidney anomalies）、椎骨脱臼症（slipped disease）、上腭裂（Harelip and cleftpalate）等突变系。
3、杂交群（Hybrid Colony）动物（杂交一代）：两个没有关系的近交系动物之间，进行有计划的交配，其繁殖的第一代，称系统杂交动物或杂交一代。
4、封闭群（closed colony）动物：在不从外部引入新种的条件下，以非近亲交配的方式，至少连续繁殖4代以上（小鼠要求15代，5年）的一个种群动物，可称之为封闭群动物。封闭群要求不以近交形式，也不与群外动物杂交。既保持其遗传性状的相对稳定，又避免近交衰退的出现。作为繁殖用的封闭群动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括种群名称、来源、遗传特点及主要生物学特性）。
微生物学
1.无菌动物：这种动物无论体表或肠道中均无微生物存在，并且体内不含任何抗体。
2.悉生动物：是给无菌动物引入已知5～17种正常肠道菌丛培育而成的动物。
3.无特殊病原体动物：又称屏障系统动物。
5.常规动物：指一般在自然环境中饲养的带菌动物。
实验结果
医学研究中，动物模型、动物实验都是为人服务的，一切动物模型和动物实验结果都要外推到人身上去，这就是动物实验结果的外推。因为动物和人毕竟不是同一种属，在动物身上无效的药物不等于临床无效，而在动物身上有效的药物也不等于临床有效。加之不同的动物有不同的功能和代谢特点，所以，肯定一个实验结果最好采用两种以上的动物进行比较观察。所选的实验动物中，一种为啮齿类动物，另一种为非啮齿类动物。常用的实验序列是小鼠、大鼠、狗、猴或小型猪。
用近交系动物做实验研究，结果易于重复并能进行定量比较，但不同品系具有各自不同的敏感特性，在近交系育成过程中所造成的近交衰退与人体的正常生理条件差异很大，所以对近交系动物的使用更要慎重，避免因滥用动物而导致在人体上的失误，从而造成难以想象的后果。
国际规范
国际上普遍要求动物实验达到实验室操作规范（good laboratory practice，GLP）和标准操作规程（standard operating procedure，SOP），这些规范对实验动物的选择和应用、实验室条件、工作人员素质、技术水平和操作方法都要求标准化。所有药物的安全评价试验都必须按规范进行，这是实验动物选择和应用总的要求。
国际上广泛宣传“3R”原则，美国政府每年拿出1/4～1/2的科研经费用于动物替代的研究项目。这类非动物的研究模型大致包括：物理化学技术、计算机和数学模型、微生物系统和细胞组织培养，要求每个科研工作者尽可能地用这些开发成熟的模型来替代实验过程中应用的动物。“3R”反映了实验动物科学由技术上的严格要求转向人道主义管理，提倡实验动物福利与动物保护。
内容
1、实验动物育种学：实验动物育种学主要研究实验动物遗传改良和遗传控制，以及野生动物和家畜的实验动物化。
2、实验动物医学：实验动物医学专门研究实验动物疾病的诊断、治疗、预防以及它在生物医学领域里如何应用的科学。
3、比较医学：比较研究所有动物（包括人的）基本生命现象的异同。
4、实验动物生态学：研究实验动物生存的环境与条件，如动物房舍、动物设施、通风、温度、湿度、光照、噪声、笼具、饲料、饮水以及各种垫料等。
5、动物实验技术：研究动物实验时的各种操作技术和实验方法，也包括实验动物本身的饲养管理技术和各种
要求立法
该条例对于实验动物从繁殖到生产和使用进行了详细的规定。目前我国多数省份先后颁布各省《实验动物管理条例》根据地方特色进行实验动物的立法。并且国内实验东实行许可证准入制度，无论是生产还是使用均需要取得国家或地方颁发的《实验动物生产许可证》，《实验动物使用许可证》，进一步规范和严格控制了实验动物市场的实验动物生产和使用。自1988年第一部《实验动物管理条例》颁布以来，我国的实验动物科学已经取得了突飞猛进的发展，不仅是在使用实验动物的科学性和严谨性方面，并且我国成立了多家实验动物种子中心，培育出我国特有的豚鼠实验动物模型。
实验动物
参考资料
[1]
卫报：如何减少在科研中对动物的使用？ · 果壳网[引用日期2013-07-29]
[2]
用“器官芯片”代替动物实验 · 果壳网[引用日期2013-07-29]
