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[资源] 实验动物科学(系列)

第一章 实验动物科学绪论

第一节 研究范围和发展意义

  一、实验动物科学的研究范围

  实验动物科学(Laboratory Animal Sciences),是研究有关实验动物和动物实验的一门新兴科学。前者,是以实验动物本身为对象,专门研究它的育种、保种(培育新品种、保持原有品系的遗传特性)、生物学特性(包括解剖、生理、生化、生殖及生态等特点)、繁殖生产、饲养管理以及疾病的诊断、治疗和予防,以期达到如何提供标准的实验动物;后者,是以实验动物为材料,采用各种方法在实验动物身上进行实验,研究动物实验过程中实验动物的反应、表现及其发生发展规律等问题,着重解决实验动物如何应用到各个科学领域中去,为生命科学和国民经济服务。简言之,实验动物科学是专门研究实验动物的生物特性、饲养繁殖、遗传育种、质量控制、疾病防治和开发应用的科学。

  实验动物科学诞生于本世纪五十年代初期,现在已发展成为一门独立的、综合性的基础科学,它是融合生物学、动物学、兽医学和医学等科学,并引用了其它自然科学的成就发展起来的。因此这门科学是综合性的,它所涉及到的知识面很广泛,它所包括的内容极为丰富,其中不仅要以生物学、医学、药学、兽医学、畜牧学等为对象,以遗传学、育种学、病理学、生理学、营养学、微生物学等为基础,还要引用机械工程学、环境卫生学、建筑学等科学,对实验动物和动物实验方法进行开发和研究。

  自从五十年代初“实验动物科学”这个名称诞生以来,经各个领域的科学家们对实验动物本身和动物实验过程中的许多重要因素进行的广泛研究和大量资料积累,至今已成为一门具有自己理论体系的独立性学科。它的内容主要包括:

  (一)实验动物育种学(Laboratory Animal Breeding Science) 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。

  (二)实验动物医学(Laboratory Animal Medicine) 专门研究实验动物疾病的诊断、治疗、予防以及它在生物医学领域里如何应用的科学。

  (三)比较医学(Comparative Medcine) 研究所有动物(包括人的)基本生命现象的科学称为比较医学。对动物和人的基本生命现象,特别是各种疾病进行类比研究是这门学科的主要特征。已形成比较解剖学、比较生理学、比较病理学、比较外科学等,并可采用其异同点,通过建立实验动物疾病模型来研究人类相应的疾病,即可采用人工的即实验性(Experimental)的和动物自发性(Spontaneously Occureed)的动物疾病作模式,研究人类疾病的发生、发展过程和诊断治疗、宿主抗力机制、临床变化、药物、致癌物质、残留毒物试验等,直接为保护与增进人类健康服务。

  (四)实验动物生态学(Laboratory Animal Ecology) 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。

  (五)动物实验技术(Animal Experiment Techniques) 是进行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监测技术等。

 

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二、实验动物科学发展意义

  实验动物科学发展的最终目的,就是要通过对动物本身生命现象的研究,进而推用到人类,探索人类的生命奥秘,控制人类的疾病和衰老,处长人类的寿命。随着医学生物科学的突飞猛进发展,认识到公害问题不仅已成为粮食、人口、老年人等的重大社会问题,而且还涉及到地球上生活着的动物生存问题,例如产业公害、食品公害、药品毒性等,均直接影响人体健康,对这些问题的研究,最终必然要通过动物实验(包括动物疾病模型的开发等)来阐明解决。因此,实验动物科学,特别是实验动物的重要性愈来愈被人们所认识,它已被认为是人类追求幸福生活的支柱,故实验动物科学亦被称之为生命科学。为此,先进国家对实验动物科学的发展,均给给予高度的重视,其投入的经济物资和技术力量,几乎可同发展原子能科学相提并论,其重要意义可想而知。

  实验动物科学,现在已经成为现代科学技术不可分割的一个组成部分,已形成一门独立的综合性基础科学门类。这门科学的重要性在于,一方面它做为科学研究的重要手段,直接影响着许多领域研究课题成果的确立和水平的高低;另一方面,做为一门科学,它的提高和发展,又会把许多领域课题的研究引入新的境地。因此,实验动物科学技术的重要性可概括为下面三句话:它是现代科学技术的重要组成部分,是生命科学的基础和条件,是衡量一个国家或一个科研单位科学研究水平的重要标志。

  实验动物科学是伴随着生物医学科学,通过漫长的动物实验过程形成的。但是,实验动物科学的迅速发展,使得实验动物的研究价值已经不仅限于生物科学方面,而且广泛地与许多领域科学实验研究紧紧地联系在一起,成为保证现代科学实验研究的一个必不可少的条件。在很多领域的科学研究中,实验动物充当着非常重要的安全试验,效果试验、标准试验的角色。

  当前我们正处于世界范围内新技术革命的非常时期,生物工程、微电子技术,新材料和新能源正在突飞猛进地发展,廿十一世纪人类将步入生命科学的新时代,作为生命科学研究的基础和条件——实验动物科学,已受到世界各国的普遍重视,投入了巨大的人力物力,这是因为在生物科学领域内,不能用人去做实验,我们必须借助实验动物去探索生物的起源,揭开遗传的奥密,攻克癌症的堡垒,研究各种疾病与衰老的机理,监测公害、污染,保护人类生存的环境,生产更多更好的农畜产品为人类生活造福,在药品、生物制品、农药、食品、添加剂、化工产品、化妆品、航天、放射性和军工产品的研究,试验与生产中,在进出口商品检验中,实验动物是不可缺少的材料,并且总是做为人类的替身,去承担安全评价和效果试验,在生命科学领域内一切研究课题的确立,成果水平的高低,都决定于实验动物的质量,没有它,我们的科学实验就不能在时间、空间和研究者之间进行比较,我们的科研成果、论文就不能在国际上进行交流,得不到国际的公认,将被国际同行们看为科学水平不高甚至是一堆废纸。我们的生命科学怎能走向世界?因此,迅速发展我国实验动物科学事业,是加快祖国“四化”建设,把我国建设成为社会主义现代化强国的需要。

  在生命科学研究领域内,进行实验研究所需要的基本条件可以总括为:实验动物(Animal)、设备(Equipment)、信息(Information)和试剂(Reagent)。我们可以把它们看作是生命科学实验研究中的基本要素,可简称为AEIR要素。这四个基本要素,在整个生命科学研究实验中,具有同等重要的地位,不能忽略或偏废。由于科学技术的发展,获得高、精、尖的仪器设备、化学试剂和必要的情报信息已不是困难的事情了。但是,我们在实际工作中,往往把设备、信息和试剂这三要素看得比较重,也比较重视,舍得花钱,而对实验动物这一要素一般不太重视,所造成的沉痛教训是不少的。如在兽医生物药品制造上,由于猪瘟疫苗生产和检定上没有适当合格的动物,近年来的内蒙、陕西、四川、河南、河北、湖北、广东等地,不断发生因接种疫苗后猪大量死亡及疫病扩散的事故,造成很大的损失和不良的政治影响。生物制品工作中,由于没有SPF(无特定病原体)鸡,鸡胚污染白血病毒,所生产的麻疹疫苗等人用疫苗和鸡马立克氏病弱毒疫苗等禽兽用疫苗,出口受到影响。某医大某教授1980年去日本交流经验时,宣读了“克山病的研究论文”引起了日本医学界的重视,但当对方了解到他所使用的动物是来源历史不清的一般动物时,则认为其“实验结果的科学性不强”。这类例子并不少见。因此,急待把实验动物科学搞上去,为各学科研究提供各种标准化的实验动物。但由于实验动物品种系复杂,保持质量标准困难,规格要求严格,可使用的时间短促,无法控制的繁殖规律,对于生活环境依赖性高等特点,决定了它比其它工业产品更难生产,常可造成在生产和流通程中的特殊困难。在我国普遍采用国际上公认的标准实验动物,进行实验研究,还需要经过难苦努力才能办到。
三、实验动物在生物医学等各领域中的应用

  (一)生命科学方面

  这方面是比较直接的、大量的。生命科学中,人类的健康和福利研究离不开应用实验动物。在对人的各种生理现象和病理机制及疾病的防治研究中,实验动物是人的替难者。譬如,癌症是威胁人类健康的最大疾病,由于在肿瘤的移植、免疫、治疗等研究中使用了裸鼠、悉生动物和无菌动物,对各种恶性肿瘤的致癌原因,尤其是化学致癌物质、病毒致癌、肿瘤的病毒、免疫、治疗等方面和研究有了极大的进展,计划生育研究有相当大的工作是在动物身上作的。巴甫洛夫条件反射试验和我国生物学家朱洗的无外祖父的蟾蜍,即由动物实验进行成功。各种疾病,如高血压、动脉硬化、心脏病、甲状腺疾病、糖尿病、肥胖症、肺炎、支气管哮喘、肺气肿、矽肺、神经系统疾病、精神病、重症肌无力、胃病、肾病、肺病、胰病、胆病、畸形、传染病及外科病等发病、治疗与痊愈的机制及其生理、生化、病理、免疫等各方面的机理,都经过动物实验加以阐明或证实。因此,有人统计生物医学的科研课题有百分六十以上需要用实验动物,有许多课题的研究离开了实验动物就寸步难行。

  (二)制药工来和化学工业方面

  这方面对实验动物的依赖更为明显。药物和化工产品的副作用,对生命的影响程度包括致癌、致病、致畸、致毒、致突变、致残、致命,都是从实验动物的试验中获得结果。

  制药和化学工业产品如不用实验动物进行安全试验,包括三致(致癌、致畸、致突变)试验,给人类应用将会造成十分严重的恶果。如1962年,西德某药厂生产一种安眼药Thalidomide,推广给孕妇使用,结果在若干年内发现畸胎发生率增高,究其原因就是与孕妇服用Thalidomide有关。

  制药、化工等工业的劳动卫生措施,特别是各种职业性中毒(如铅、苯、汞、锰、矽、酸、一氧化碳、有机化合物等)的防治方法,都必须选用实验动物进行各种动物实验后才能确定。

  实验动物也是医药工业上生产疫苗,诊断用血清,某些诊断用抗原,免疫血清等的重要材料,都是将菌毒种等接种于动物体内而制成。例如从牛体制备牛痘苗,猴肾制备小儿麻痹症疫苗,马体制备白喉、破伤风或气性坏疽等血清,金黄地鼠肾制备乙脑和狂犬病疫苗,小鼠脑内接种脑炎病毒后的脑组织制备血清学检验用的抗原等。

  (三)畜牧科学方面

  疫苗的制备和鉴定、生理试验、胚胎学研究、营养饮料的分析、保持健康群体以及淘汰污染动物等工作,都要使用实验动物。特别是在畜禽传染病的研究工作中,常急需要有合格的实验动物进行实验。目前在兽医科学研究上,由于所用试验动物或鸡卵不合乎标准,质量很差,严重影响科研效果,甚至在某些疫病的研究工作中,因无SPF动物和SPF卵,试验无法进行,所制备的疫苗的效果难以保证,导致大量畜禽病死,在经济上带来重大损失。如1981年,我国某兽医生物制品厂生产的猪瘟疫苗混有猪瘟强毒,结果注射后引起大批猪死亡,造成国家经济的很大损失,其原因是由于制苗所用的仔猪带毒,而安全检验用的动物数量和质量又符合要求所引起的,又如在生产鸡新域疫疫苗过程中,由于使用的鸡卵不是SPF鸡卵,使疫苗的质量得不到保证。

  (四)农业科学方面

  新的优良品种的确立除要做物理的、化学的分析以外,利用实验动物进行生物学的鉴定是十分重要和有意义的。化学肥科、农药的残毒检测,粮食、经济作物品质的优劣等,最后也还是要通过利用实验动物的试验来确定。

  化肥和农药是提高农业生产的重要材料,由于未经严格的动物试验而发生的问题很多。在合成的多种新农药化合物中,真正能通过动物试验对人体和动物没有危害的只占1/30,000,其余都因发现对人的健康有危害而禁用。例如早在40年代,美国就应用杀虫剂易乙酰胺,但以后发现它是强致癌剂而停用,但已经造成了对环境的污染。五十年代研究出一种杀蟥剂Aramite,广泛用于棉花、果树、蔬菜,用了七年后发现能引起大鼠和家犬的肝癌,不得不停用,但也已造成了环境的污染。我国过去大量使用有机氯农药,后也发现它们有致癌作用,70年代,我国从瑞士的汽巴——嘉基公司进口杀虫眯的生产流水线,化了大量投资建立了生产厂和20个车间,但就是因为忽略了动物的安全性试验而造成了很大损失。因为投产后,才从国外知道消息,杀早眯能致癌,国外已经不用。以后我国只好停止发展,但已造成损失。由此可见,用实验动物进行的安全性试验对农药、化肥等生产极为重要。

  (五)轻工业科学方面

  人们的吃穿用,包括食品、食品添加剂、皮毛及化学纤维、生物日常用品,特别是化学制品有害成份的影响,都要用实验动物去试验。

  食品、食品添加剂、皮毛制品、化妆品等上市销售,都要求必须先经国家指定的机构采用实验动物进行安全性试验,以证明其对人体无急慢性毒性,且无致癌、致畸、致突变作用,才能供应市场。

  (六)重工业和环境保护方面

  在重工业上,对有害物的鉴定和防治,以及国土的整个环境保护,包括废物的、气体的、光辐射的、声干扰的,等各方面的研究工业中,实验动物都是监测的前哨和研究防治措施的标样。

  (七)国防和军事科学方面

  各种武器杀伤效果,化学、辐射、细菌、激光武器的效果和防护,以及在宇宙、航天科学试验中,实验动物都作为人类的替身而取得有价值的科学数据。

  人们都知道,在宇宙飞船首次遨游太空时,代替人类受试作生理试验的是实验动物。通过动物实验,研究人体在太空条件下,失重、辐射和天空环境因素对机体生理状态的影响。在核武器爆炸的试验中,实验动物被予先放置在爆炸现场,以观察光辐射、冲击波和电离辐射对生物机体的损伤,此外,在战伤外科的研究中,在防军事毒剂和细菌武器损伤的研究中,实验动物均被用来代替人类作为战争中的受难者,从而研究对各种战伤的有效防治措施。因此,实验动物在军事医学研究上具有特殊的应用价值。

  (八)商品鉴定和国际贸易方面

  现在已把实验动物的实验鉴定列为法规,它直接影响着对外贸易的数量、质量和信誉。

  (九)行为科学的研究方面

  实验动物在行为科学的研究中也占有重要地位。例如,汽车设计中的撞击,土建设计中震动的允许程度,灾难性事故的处理等,国外也已经采用实验动物模拟人类。

  (十)实验动物科学本身研究方面

  在实验动物科学本身研究中,由于其综合性很强,例如,涉及数学、物理、化学、生物学、动物学、胚胎学、营养学、微生物学、遗传学、解剖组织学,寄生虫学、传染病学、免疫学、血液学、麻醉学、生态学等,虽然它的直接研究目的,是取得适用于各种特性需要的实验动物,但它对生物科学的微观领域,都进行了更为深入的探索,例如,在遗传学、生殖生理学等的科学以及实用技术方面,都不断取得突破。

  实验动物科学应用得如此广泛,主要是由实验动物的特点所决定的。实验动物具有无菌或已知菌丛、遗传背景明确、模型性状显著且稳定,纯度高、敏感性强、反应性一致、重视性好以及繁殖快(世代间隔短)、产仔多、价格相对低廉等特点。因而被广大科学工作者称为“活的试剂”、“活的精密仪器”,可以满足各种不同研究要求和生产需要,因而广泛应用于医学、兽医学、药学、营养学、农学、畜牧学、劳动保护、环境保护、计划生育与优生、食品与饮料添加物、日用化妆品、化纤织物以及生命科学和国际科学等领域。特别是医学、兽医学和有关的生物学的理论研究以及生物药品制造、化学药物筛选、鉴定等实现现代化的重要的工具之一,有力地推动着国民经济的发展。

  加强对实验动物科学技术的研究,还可为野生动物资源开辟新的利用途径。我国野生动物资源极为丰富,根据1980年“中国动物学会脊椎动物学术会议”文献记载,我国的畜类有420多种,占全世界种类的11.1%(而我国的土地面积仅占世界总数的7%)。单就灵长目(猴类)而言,我国就有18种之多,日本只有1种,英国和美国都没有野生猴类。鸟类种类就更多,有1100余种。这些野生动物都是培育实验动物的宝贵资源,这个巨大的“遗传资料库”的开发和应用,不仅可以满足我国科研、教学与生产的需要,还可大量出口换取外汇与进行动物交换,将为我国四化建设与人类健康作出更大的贡献。

  我国是一个10亿多人口的国家,大小畜禽数以亿计,对实验动物的需用量特别大,据估计国家每年约需1,500~2,000万头/只(包括特殊实验动物在内)。随着科学技术与工农业生产的发展,对实验动物质量的要求愈来愈高。因此,加强对实验动物的科学研究,生产更多的、质量更好的实验动物,既可加速对医学、公共卫生学、兽医学等生物科学重大理论的研究及生命现象的探讨,促进科学技术的现代化,加速消灭150余种人畜共患病与各种常见病的危害,增进人民健康,同时还可保证生物药品制造与畜牧业的安全生产,促进国民经济的发展。所以,这不仅有巨大的科学意义,而且有重要的现实意义与深远的战略意义。
第二节 国内外实验动物科学发展情况

  一、国外发展情况

  实验动物在科学技术领域的广泛应用,对各国的国民经济发展发挥了重要作用,已经受到世界各国的高度重视。被世界卫生组织(WHO)所承认,并协同国际上其它组织一起向世界各国提供实验动物科学的培训、技术资料及咨询服务等。在许多经济发达的国家中,实验动物已经发展成为独立的科学研究与生产部门。例如美、英、德、法及日本等都已建立了全国性的、现代化的实验动物中心、研究中心及辅助用品规程化的生产公司。如英国目前的实验动物中心,即Laboratory Animal Centre(LAC),其前身就是1947年以前的实验动物局(Laoratory Animal Bureau,LAB);美国实验动物协会(American Association of Laboratory Animals Science, AALAS),其前身就是1948年设立的动物管理者小组(Animal Care Panel,ACP)日本有实验动物研究会。法国于1953年,荷兰于1955年,西德于1956年相继设立了中心机构。同时在1956年联合国又创立了国际实验动物委员会(ICLA)。在这些国家里均实现了实验动物生产社会化、标准化、商品化;完整的组织机构与完善的教育、科研、生产管理与应用体系,有力地推动着工农业的生产、医疗保健事业与科学技术的发展。

  美国生物科学课题投资的百分之四十涉及实验动物;百分之六十的生物学科研课题需要实验动物。美国卫生署每年的经费是4亿美元,用于培养1万人和资助2万个课题,这两项工作中,有百分之五十的任务要利用实验动物进行研究才得以完成。美国卫生署的肿瘤研究中心,每年的研究经费的2.2亿元,而需要利用实验动物进行研究的课题占1.4亿美元,即占总经费的百分之六十三以上。生产实验的动物专业公司就有30余个,已拥有实验小鼠品系250个,小型实验猪15种,豚鼠品系30余个,地鼠品系30余个,大鼠品系60余个,兔子14个品种,猴子50余种以及狗、猫、禽等。美国1981年用了各种品系的小鼠共8000万只;大鼠7000万只,豚鼠60-70万只,家兔60-70万只,非人灵长类3.4万只。根据全美国有关科学家的人数来计算,每人每年的平均使用量不少于1000只,美国现有高级实验动物专家50多人,中级实验动物科学专家6000多人。他们不但生产一般实验动物而且大量生产特种动物如SPF、GF、GN等年产几百万头/只,不仅满足了各种研究的需要,而且还满足了年产近万种化学药物检定的需要。先后在心血管、内分泌、器官移植、肿瘤、老年病、免疫等研究方面取得了一系列的先进成果。

  实验动物科学在日本也得到了大力发展,自1951年就开始了实验动物现代化运动,经过1953——1958年实验动物科学工作的启蒙时期,和以后的实验动物科学工作现代化的普及时期,及实验动物科学工业的现代化发展时期。现在日本在实验动物的设施和技术方面在国际上是占优势的。近交系动物、无菌动物、悉生动物、无特殊病原体动物等均已社会化、商品化。小鼠每年使用数为1,200万只,其中SPF的达400万只,大鼠使用数为360万只,其中SPF的占半数。

  在这些经济发达国家中,不仅有一系列的实验动物科学组织机构,而且在实验动物的研究、生产、应用、开发以及有关设施、建筑、笼具、饲料、垫料、各种仪器,直到人员培训、学位评审、考核晋升等方面的工业都有明确的分工和规定。同时,还有由专家制品、国会批准颁布的有关实验动物工作法规。这一套比较完整的科学管理体系,保证和促进了实验动物科学这门学科的迅速发展。

  美国实验动物管理法规的第一版,是在1966后经国会批准的。随着实验动物的管理和应用知识不断丰富,相继修改过四次,其主要内容是:不得虐待动物,保证实验动物的质量,对实验动物生长发育所需的各种条件必须保证,并对实验动物疾病的处理、周围环境、工作人员的素质等都做了明确规定。达不到规定的要求者,不准饲养动物,所做的实验不被承认。因此,在法规颁布后,几乎全部实验动物生产公司、研究单位、制药厂、大学的有关实验室都进行了改建、翻修,由农业部每两个月检查一次法规执行情况,对不符合要求的单位,有权作出制裁。如对不符合要求者每天罚款1000美元,如限期不改,即撤销研究经费或勒令停业。法规对技术上的要求也很具体。如对化学药品,食品添加剂以及某些化妆品等物的安全性试验,必须通过使用两种以上的动物实验。一种是大动物,如猴或家犬,另一种是小动物如大鼠、小鼠等。新产品投入市场前,需要将使用动物的品系质量,试验工作的操作过程经过二、三年所做的试验结果,报请美国食品药品管理委员会审查批准。这不仅在法规上保证了新产品的质量,也促进了本学科的不断发展。

  在这些经济发达国家中还专门设有为了实验动物科学的发展和动物质量提高的独立研究机构。在许多综合性大学、医学院、兽医学院、研究所和许多进行动物实验研究的单位,都设有规模相当大、水平相当高、设施和环境条件现代化的实验动物中心。在那里进行着实验动物和动物实验的各方面的科学研究工作。他们根据研究的不同需要,按照遗传工程原理,共培育着2607种实验动物。其中,各类动物的近交系达772种(小鼠计540种);部分近交系132种(小鼠46种);随机近交系79种(小鼠45种);重组近交系45种(小鼠18种);突变系506种(小鼠60种);远交系372种(小鼠135种);同源系528种(小鼠390种);杂交F180种(小鼠60种);其它129种(小鼠93种)。

  美国国立卫生研究院(NIH)内设有45个动物资源开发中心,其中有37个设在各大学医院的比较医学系、兽医学院的实验动物科学系以及专门研究所内。日本实验动物中央研究所设有三个部、四个中心、一个所。其中三个部为实验动物科学部、生物医学科学部、研究开发部。在这三个部内设有10个研究室:育种研究室、生殖研究室、营养研究室、动物医学研究室、环境影响研究室、饲养技术开发研究室、发生研究室、免疫研究室、内分泌研究室以及肿瘤研究室等。四个中心为:疾病检查中心、学术情报中心、动物管理中心和灵长类实验中心。一个所是临床前医学研究所。该所内设有五个部,即管理部,药理部、病理毒理部、血液化学部和神经药理部。

  在美国有1300个有关实验动物工作的生产与研究单位。日本专门生产实验动物的公司有50多个。实验动物工作已形成为一个专业化、规格化、商品化和社会化的科研和经济体系。

  美国NIH实验动物资源中心和杰克逊实验室,是世界上最大的遗传保种和遗传研究中心。仅NIH实验动物资源中心就维持着250种近交系大小鼠,不同背景的无胸腺裸鼠有20多种,其中重组近交系的培育成功是哺乳类动物遗传学中的一个重要进展,并已广泛用于新的多态型基因位点和新的组织相溶性位点的鉴定和多态型位点的多效性以及其连锁关系的研究。同时,也广泛应用于感染性、自发性、诱发性等病变的研究及生物学、药理学、形态学和行为学等方面的研究。

  目前,各国都利用基因调控原理进行嵌合体和单亲纯合又倍体动物的研究。嵌合体动物也称异型动物或四亲动物,这种动物可用于细胞谱系、实验胚胎学、发生遗传学以及免疫学等研究领域。单亲纯合双倍体动物育成技术又称为雌核发育技术,是近几年中发展起来的技术,这种新技术的试验成功,可大大加快新品种的培育。使需要100年才能育成的实验动物,只用一年的时间就可完成,并可在纯合过程中,解决致死基因造成的胚胎期死亡问题。各国实验动物研究的另一个动向是各种病理模型动物的培育。现已培育成功许多种遗传突变型的免疫缺陷动物。日本专门成立了“难病”疾病模型研究组织。初步调查,有40多种“难病”,每种“难病”都设有专门的疾病模型研究小组。以小鼠为例,已发现的突变基因位点有893个,已育成与人类疾病类似的病理模型417种。美国三个兽医学院(康奈尔、宾州、俄亥俄州)中,都在进行这方面研究。美国宾州大学兽医学院,已筛选出加拿大纽芬兰犬,能够发生与人类先天性心脏病几乎一样的心脏病,并采用病理组织学,细胞遗传学和分子生物学方法进行基因定位研究。为了清楚地知道基因突变的奥妙,他们正在探索直接测定DNA的技术。同时,这个大学的代谢研究室还采用生物化学方法筛选出具有先天性碳水化合物失调的猫,以及氨基酸代谢机能失调的家犬。它们与许多儿童的代谢性疾病相似。美国卫生署为此拨给他们专款作为研究经费。除此以外,他们正在为老年多发病培育具有多特性、多效性的动物模型。已培育成功的有:既无胸腺、又无脾脏的动物模型;既有高血压和糖尿病又肥胖症的动物模型;无B细胞功能的动物模型;无K细胞功能的动物模型;无巨噬细胞功能的动物模型等。
二、国内发展情况

  (一)我国实验动物科学发展简况

  我国实验动物科学的发展比较缓慢。解放前只有少数的高等院校、医药部门进行一些实验动物工作,主要是繁殖一定数量的各种实验动物。

  解放后,我国的实验动物科学,在党和政府的重视、关怀下,加上我国广大医学、兽医学和实验动物科学工作者的共同努力,我们在实验动物的研究与生产方面作了大量工作,取得了不少成绩,全国已形成了一支约500-600人的实验动物专业队伍,先后培育成功了象低癌系津白一号、高癌系津白二号和白血病试验小鼠615这样有价值的近交系小鼠,从国外引起并经过保种、繁殖与应用较多的有C3H、C57BL、DBA/2、BALB/c以及裸鼠等共20个品系;培育SPF鸡、猪和裸鼠的微生物监测技术已达八种以上(81年的统计);在实验动物的保种、育种、饲养、管理、繁殖、疾病防治、环境控制以及其它监测技术方面,也都取得了初步进展;在医学、兽医学以及其它有关生物科学的应用上,获得了一些具有世界水平的成果,这些成果都为科研、工农业生产的发展创造了条件,为保障人民健康与国民经济发展作了贡献。

  但由于我国长期受“左”的干扰,特别是“四人帮”的严重破坏与不少同志对实验动物的重要性认识的不足,在实验动物科学方面,全国还没有一个现代化的研究中心,绝大多数都在设备差、技术力量薄弱、人员少、从属于研究所(室)的情况下,小规模分散饲料,处于自育、自繁、自养、自用的自然发展情况下,不但数量少、质量差、品种和品系也不多。例如国际上现有近交系小鼠250个品系,突变系小鼠146个品系,而我国目前包括引进的在内,其有不同品系的近交系小鼠30余个(81年统计材料),其中很多种尚未进行遗传监测鉴定。突变系至今还是空白,与国际水平相比,还有较大差距。很多实验动物都不合标准的等外品,造成有些科研项目无法进行,不少研究课题为了获得较可靠的数据而不得不靠多次重复试验,造成人力、物力、财力和时间的严重浪费,有的成果则准以在国际上进行交流,引起国际间的重视。有不少药品、生物制品因缺乏符合国际标准的实验动物进行检定而无法投产和向国际市场推销。有些生物药品混入强毒(菌),缺乏合格的实验动物进行检定,如由于猪部瘟疫苗生产和检定上没有无特定病原体猪结果造成大面积猪瘟,一下死了16.5万头猪,使国家蒙受重大损失,国此国家赔款300多万元,也给农民带来了重大的损失。由于实验动物不纯造成的实验结果不可靠,甚至得出错误的结论而带来严重祸害的例子还时有发生。因此,实验动物科学已成为当前我国科学研究、生物药品的生产,人民的健康与工农业现代化中一个急待重视、研究、解决的问题。

  党的十一届三中全会以后,在对外开放和对内搞活的经济政策指导下,为适应四化的要求,我国的实验动物科学又有了新的发展,并取得了显著成绩。

  1982年,国家科委在云南西双版纳主持召开了全国第一届实验动物工作会议,各地区、各部门也相继召开了本行业的实验动物工作会议。1984年国务院批准建立了中国实验动物科学技术开发中心,它在国家科学技术发展总方针的指导下,研究提出发展我国实验动物科学技术的方针、政策、法规和规划;协调管理实验动物科学技术的开发研究和人才培训;安排落实实验动物科技有关条件的开发建设和经营业务;组织实施实验动物科技领域的国际合作和学术交流;抓好实验动物科学技术情报、学术活动以及提供科技咨询等,这对促进我国实验动物科技工作的发展起着重要的作用。1985年,国家科委在北京召开了全国第二次实验动物科技工作会议,会议制定了发展规划和实验动物法规,有力地推动了我国实验动物科学事业的发展。

  从1982年到现在,我国已建立起四个国家级实验动物中心,即:天津实验动物研究中心、北京实验动物研究中心、上海实验动物研究中心和云南灵长类实验动物中心。属于行业系统的实验动物机构有:中国科学院生物科学研究部门的动物中心,中国医药卫生系统的动物中心,农牧渔业系统的实验动物研究及化工系统的动物中心。在这些行业系统中具有一定规模的是卫生系统的医学实验动物中心,在卫生部的领导下,共有七个动物中心。如中国医学科院实验动物研究所是规模较大的科研、生产、教学兼备的实验动物科研单位;卫生部生物制品药品检定所的实验动物监测中心等。此外,还有七个实验动物繁殖场。在地方单位中,各省(区)也相继建立了省级动物中心,以满足各省(区)有关部门实验动物的需要。在许多高等院校、医院、研究所中设有实验动物部、科。所有这些,组成了实验动物的多层次的网络系统。

  十一届三中全会以来,我国实验动物科学的发展取得了其显著的成绩,由于各级组织和广大生命科学工作者的重视,加强了领导,协调了各方面的关系,建立了相应的机构和专业单位,初步形成了一个多层次的实验动物科学网络系统,并且初步形成了一定规模的实验动物科技队伍。

  (二)实验动物方面的进展情况

  建立了实验动物监控系统。北京、上海、哈尔滨等地已建立了较完整的监控系统,开展了对大鼠、小鼠、鸡、狗等实验动物的微生物学、遗传学、营养、环境卫生、传染病等监测。此外北京、上海、军事单位也建立了对实验动物质量的监控系统,对实验动物所发生的遗传污染和传染病,可随时发现,及时控制。

  在实验动物疾病防治方面,加强了检疫工作和动物饲料、垫料、笼架具的卫生管理,加强了消毒和动物房等卫生条件的改善,有力地控制了实验动物疾病的发性和流行。

  近年来我国建立了实验动物种子库,受到国家和国际同行的重视。1984年,联合国世界卫生组织、美国NIH实验动物部、英国Oila繁殖中心、日本实验动物中央研究所等相继以不同方式向我国提供种鼠。目前,保存在中国医学科学院实验动物研究所的近交动物达40个不同品系,其中包括5个不同品系的裸鼠。

  开展了悉生动物和悉生生物学的研究。我国已能用国产的塑料透明膜隔离器饲育成功了无菌兔和无菌豚鼠,并能培育生产无特定病原体鸡和猪。

  野生动物实验动物化的研究也取得了可喜的进展。我国陆栖脊椎动物有2000多种,约占世界种属的10%,两栖类196种,爬行类315种,鸟种1187种,哺乳种414种。其中有些种属具有很高的开发价值。例如,很早就被引入欧美的拉萨狗,早已是为世界瞩目的动物资料。我国在本世纪初就把一些野生动物成功的育为生命科学研究的模型动物,有的已被国内外科学家公认为实验动物,已在国际上广泛应用。如黑线仓鼠(Crictulus carabensis)、长爪沙鼠(Meriones unguiculatus)、树鼩(Tupaia belangeris)、旱獭(Marmota)等。

  我国已建立了实验动物情报咨询、图书出版与信息网络系统。各地实验动物中心,均建立了不同规模的情报组或情报研究室,负责有关实验动物科学发展情报信息的搜集整理和储存工作,并通过有关杂志进行学术交流,向实验动物科学工作者提供信息,我国现有的各大图书馆,均有不同数量的实验动物存书。全国已有一些质量较好的实验动物方面的专著出版发行。有关专门的实验动物杂志,包括内部通讯在内,至少有七、八种之多。我国已经开始通过电视、录像、摄影、幻灯片等方式开展电化教育,普及实验动物科学知识。

  我国已加强了实验动物的科学教育与专业训练工作。随着实验动物科学的发展,人们逐渐认识到实验动物和实验动物科学在生命科学研究中的意义。目前已有许多科学工作者转向实验动物科学研究工作,有些专家、教授招收实验动物的硕士研究生和博士研究生。国家也不断向国外派出留学生,培养高级研究人员。在医学院、农学院、畜牧学院里开设了实验动物学课程,北京农业大学还专门办了实验动物专业班、系。有关研究所、动物中心还以各种不同方式,如通过进修、短期培训等,培养中、初级专业人员。所有这些,使我国实验动物科技人员的学术素质有了很大提高。

  我国已相继成立了实验动物学术团体并积极与国际实验动物界开展了学术交流。全国性的实验动物学会已经成立。目前,我国各地区建立了省的实验动物(协)会,它对团结广大实验动物学工作者,促进国内外学者交流,加强国内外的横向联系,发展我国实验动物科学起到了积极作用。1984年在上海,1986年在北京先后发起成立了区域性实验动物管理委员会,它是由有关行政管理人员和科学工作者共同组成的实验动物立法执行机构,对实验物质量和动物实验效果进行检查、监督,在评议通过的有关单位发放实验动物合格证,以保证实验动物、饲料、垫料、仪器设备的质量,促进我国实验动物标准化。

  我国还积极地开展了实验动物仪器设备和工程的研究工作。我们已能生产正负压各种类型的无菌隔离器、真空高压灭菌器和各种不诱钠实验动物笼具,一举取代了原始的动物生产工具,它予示着在不久的将来,我国实验动物生产和实验将向现代化迈进。我国的动物饲养室将在调控系统中生产,使我们的实验动物基本上达到国际统一的标准。在饲料、垫料方面,现已能生产大鼠、小鼠、兔、鸡、豚鼠用颗粒饲料和狗用膨化饲料,并能够自己设计建造SPF动物房,研制供各种疾病使用的诊断制品。

  (三)动物实验方面的进展情况

  应用大、小鼠和兔子进行了生殖生理和计划生育的研究。观察了兔卵巢中卵子成熟和分裂胚胎形成的过程,子宫内膜细胞核雌激素受体的分布。发现了微波照射睾丸能抑制睾丸的生殖作用。大鼠应用黄酮—RHA肽类能抑制蜕膜形成,并能终止妊娠。还进行了睾丸间质组织的研究,证明其可能存在着生殖细胞粒。此外,还就棉酚对小鼠抗生育、消旋15甲基前列腺素F2甲酯溶解黄体的作用进行了研究。

  在心血管系统研究中作了狗、大鼠的正常心电图分析及神经核与血压关系的研究。

  近十年免疫学的进展极快,用小鼠和大鼠进行了体液和细胞免疫的研究。并用小鼠和大鼠研制各种杂交瘤和单克隆抗体。

  观察狗的造血的细胞分布(以胸椎最活跃,是中央向末稍递减的分布)及其功能,和放射对狗红细胞微核出现的影响。

  用实验动物研究肿瘤,这一领域十分活跃,包括用各种致癌物诱发肿瘤形成模型,研究肿瘤形成的机理,探讨抑瘤的作用及药物治疗的作用。

  1979年以来建立了实验动物肿瘤模型50多个,占解放以来36年形成肿瘤总数的45.5%。已形成肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、淋巴细胞及白细胞白血病、淋巴瘤、纤维瘤、脑瘤、睾丸瘤、大肠癌、食管癌等肿瘤。研究了云芝多糖的抗癌作用;白地雷诱发前胃癌的机理;用裸鼠培养麻风杆菌,接种人类肿瘤,研究肿瘤的发生和药物治疗作用。

  在寄生虫学方面,研究了家犬中华分枝睾吸虫;不同品系小鼠对疟原虫的感染率;放射钴照射对寄生虫的影响。

  研究激素对神经介质的影响,可用大鼠研究乳品铁、维生素D抑制肝内镉吸收的作用。此外,对实验动物的正常值、形成学和功能也进行了不少研究,如615小鼠的食管、前胃、胸腺和肺在发育过程中的动态变化,并发现猫肾表面静脉的分布具有品系的特征等。

   (四)我国实验动物科学的展望

  人才是发展实验动物科学的首要条件,必须把人才培训放在重要地位,加速人才培养,调动实验动物工作人员的积极性,以满足发展实验动物工作的需要。

  制定并执行有关实验动物管理法规,保证实验动物质量。实验动物管理必须科学化,符合国际统一的标准和规定,从我国实际情况出发,参考国外的有关法则条例,从实验动物质量标准、饲养设施和操作规程入手,提出一个既符合国际公认的标准,又切实可行的国家统一管理法规,建立监控机构,逐步执行。

  坚持人、财、物同步发展,鼓励实验动物学工作者发扬艰苦奋斗、深入钻研的精神,也要为他们创造必要的条件,在经费上争取国家每年拨专款重点支持,同时发挥部门、地方和单位各方面积极性,共同办好事业。组织协调好实验动物科技工作所需要的建筑、用具、用料设备的试用、鉴定、标准通行和批量生产,使之系列标准化、商品化、社会化。

  国家科委推动建立国家实验动物研究所和中国实验动物学会,创办全国性实验动物刊物。

  在实验动物标准化方面,制定并监督执行全国统一的管理法规和管理条例。在下列工作中按国际公认的标准工作:

  实验动物引种、保种、育种中心;实验动物繁殖生产基地;实验动物质量控制中心;实验动物饲料、垫料生产基地;实验动物科技装备和用具生产基地;实验动物科技管理技术和信息交流中心;实验动物人才培训中心。

  我国已加入国际实验动物科学委员会。争取多派学者参加国际实验动物科学年会。尽快装备用于实验动物科技情报的电子计算机网络的终端。扩大国际信息学术交流和人员的友好往来,争取使我国生产的实验动物、科学技术、仪器设备、实验动物工程更广泛地打入国际市场,以寻找自我发展的新途径,为世界人民作出贡献!
第三节 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(И。Π。Π。aBлOB)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(Andreas Vesalius)根据人体解剖的直接观察,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(William Harvey)和斯蒂芬·哈尔(Stephen Hale)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(C•Bernard)、麦仁地(Majendie)的生理学药理学实验、德国的斯奈登(S•Chleiden)和斯旺(Schwann)的细胞观察、法国的路易·巴斯德(L•Pasteur)和德国的罗伯德·柯霍(R•Koch)的细菌、病毒及疫苗的发明和维尔啸(R•Virchow)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(α-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17-18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”(general adaptation syndrome),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,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、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(Computive medicine)。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(William Harvery,1578~1657)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(Robert Koch,1843~1910)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(Louis Pasteur,1822~1895)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(ИBaH ΠeTpOBчh ΠaBлOB,1948~1936)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。”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(Claude Bernard,1813~1878)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,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(Friedrich Loffler,1852~1915)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(Emile Roux,1853~1933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35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Von Behring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(Baron Joseph Von Mering,1849-1908)德国内科医生,闵可夫斯基(Oscar Minkowsk,1858~1931),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(Charles Ricet)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(Henry Dale)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(Otto Loewi),格次茨大学药物学教授。1921年,他以创造性的思维,仅采用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。

  Ringer′s液的发现:林格(Sidney Ringer,1835~1910)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9~10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(Monoclonal antibodies)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

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

胰岛素

1921

班  定

休克治疗

1927

博莱罗克

抗细菌药物(百浪多息)

1935

多麦克

小鼠
心肺旁道器

1953

葛  明

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

  从上面大量实例中我们可以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。

第四节 动物的类群和生物学分类上的位置

  一、动物的类群

  动物的种类繁多,到目前为至已知的约为150万种以上,为便于识别、研究和利用它们,必须进行分类。分类的方法通常采用自然分尖法,即以生物的外部性状、内部构造、生活方式、生物的发生和彼此间的血缘关系等作为分类的依据。根据自然分类法,生物可分为两大界,即动物界和植物界。界(Kingdom)以下分为门(Phylum)、纲(Class)、目(Order)、科(Family)、属(Genus)、种(Species)等。除此之外还可用亚门、亚纲、亚目、亚科、亚属、亚种,变种等来表示更细的分类等级。现以家犬为例,说明其分类系统如下:

  脊椎动物门(Phylum Vertebrata)

  哺乳纲(Class Mammalia)

  真兽亚纲(Subclass Eutheria)

  食肉目(Order Carnivora)

  肢脚亚目(Suborder Fissipedia)

  犬科(Family Canidae)

  犬属(Genus Canis)

  种(Species familiaris)

  学名(Canis familiaris Linne)

  依据自然分类法,将已知的150万种动物分为11个门:

  (一)原生动物门(Phylum Protozoans)为最原始、最低等的单细胞动物。对人类健康有危害的寄生虫可寄生于人体引起寄生虫病,例如原虫、锥虫、黑热病原虫、痢疾变形虫、杜氏利什曼虫、结肠小袋虫、疟原虫等。有些原生动物可作实验材料,例如变形虫、眼虫、草履虫等。

  (二)海绵动物门(Phylum Porfed)是最低等的多细胞动物,均生活在水中。有些海绵动物可供医药用,如脆针海绵(中药叫做紫梢花)可供药用,浴海绵可供医用。

  (三)腔肠动物门(Phylum Coelenterates)腔肠动物多辐射对称,体壁由内外两层细胞组成,内层细胞围成身体的内腔,腔有口与外界相通,因为没有肛门,经消化吸收后的残渣仍由口排出,象这样的腔,称为腔肠。其中海蛰、海葵、桃色珊瑚等可供药用,水螅可作实验材料。水母类的刺棘囊内有强毒液,对人有害。

  (四)扁形动物门(Phylum Platyhelminthes)扁形动物身体扁平,左右对称,由外中内三个胚层组成,中胚层的出现,使它们的身体结构有可能进一步发展,出现了器官的分化。大多为危害人体或家畜的寄生虫,如血吸虫、姜片虫、肺吸虫、绦虫等,寄生于人体的就有30多种,寄生于动物的则更多,对人体和动物危害很大。

  (五)线形动物门(Phylum Nemathelminthes)线形动物是具有原始体腔的多细胞动物。身体一般呈园筒线形,两羰尖细,不分节,有原始体腔。线形动物中有许多种寄生于人体内和动物体内,引起寄生虫病,如蛔虫、钩虫、蛲虫、血吸虫、旋毛虫等。

  (六)环节动物门(Phylum Annelids)环节动物是具有体节、真体腔的多细胞动物。体为长圆柱形或长扁平形,左右对称,由许多环节合成。可用于作实验材料的有蚯蚓、水蛭(蚂蟥)等。蚯蚓适合于作胆硷能受体的研究,在祖国医药中蚯蚓入药,名为地龙,有降血压作用。蚂蟥肌对乙酰胆硷具有极高的敏感性,适宜作乙酰胆硷测定实验,蚂蟥可作药内服,治疗瘀血、肿痛。

  (七)软体动物门(Phylum Molluscas)软体动物是肉质丰富的多细胞动物。体柔软,不分节,一般有肌肉质的足或腕,也有足退化的。常见的有乌贼、蜗牛、河蚌等。乌贼具有一条巨大的神经纤维,它足以允许把一个微电极插入其内,适合于神经膜电位的研究,乌贼体内的骨板称海螵蛸,为中药材,有止血等作用。石决明、牡蛎、砗磲等可供药用。钉螺、豆螺、扁卷螺等是寄生虫的中间宿主,可引起寄生虫病。

  (八)节肢动物门(Phylum Arthropods)节肢动物是具有外骨骼的多细胞动物。它是动物界中种类最多的一门,类群多,分布广,与人和动物的关系极为密切。如蛛形纳中的蜱螨类是传染多种疾病的媒价(回归热、出血热、斑疹伤寒、鼠疫等)。昆虫纲动物则是动物界中最大的动物的类群,其中不少种类是使人和动物引起疾病的病原体的传播媒介,如蚊虫、虱子、白蛉、跳蚤、苍蝇等。

  (九)棘皮动物门(Phylum Echinodermata)棘皮动物是皮有棘刺的多细胞动物。全部生活在海中,如海胆、海星等。紫海胆可供药用,冠海胆、环刺毒海胆有毒。

  (十)原索动物门(Phylum Hemichordata)原索动物是无脊椎进化到脊椎动物的过渡类型动物。幼体和成体都有脊索,有弹性能弯曲,不分节,这是构成骨骼的最原始中轴。原索动物中的文昌鱼在学术上有重要意义,可供教学、研究用。

  (十一)脊椎动物门(Phylum Vertebrata)为动物界中结构最复杂,适应性最完善,在进化上属于最高等的一门动物,绝大部分实验用的动物在这一门动物内。脊椎动物体形对称,多分为头部、躯干部和尾部三部。躯干部有成对的附肢,体内有脊椎骨连成脊椎,并有发达的头骨。中枢神经系在背侧,心脏在腹侧,这与无脊椎动物完全相反。脊椎动物门分为六个纲:园口纲、鱼纲、两栖纲、爬虫纲、鸟纲和哺乳纲。哺乳纲(包括人类)是动物界中最高等的一类,多数实验动物选自此纲。哺乳动物(mammal)特点是有颌;都以乳汁哺育幼儿;体一般分为头、颈、躯干、尾和四肢五部,颈椎七个;体腔由横隔膜分为胸腔和腹腔二部;体表多有被毛;心脏有二心房二心室,血液循环分为大循环和小循环;体温恒定;均有胎生,发生中多有羊膜、尿囊、胎盘。常用的实验用动物均是哺乳动物,如大猩猩、黑猩猩、猩猩、长臂猿、猕猴、狗、兔、猫、豚鼠、大鼠、小鼠、猪、羊、马、牛等。

  鸟纲的特点是体表有被羽;两颌变为嘴;前肢变以翼;多为飞行生活;心脏为二心房二心室,血液循环分大循环和小循环;定温;卵生;发生中有羊膜、尿囊;骨髓为硬骨;脊索退化。被选用作实验用动物的有鸽、鸡、鸭等。两栖纲的特点是有颌,发生经过变态或变态不显著;幼时用鳃呼吸,适于水栖,成体一般用肺呼吸,多栖于陆上;心脏为二心房一心室,血液循环分大循环和小循环,但不完全;变温;骨骼为硬骨;脊索退化;卵生。被选用作实验用动物的有青蛙、蟾蜍、蝾螈等。园口纲、鱼纲和爬行纲内很少被选用作为实验用动物。

  我国哺乳动物共有十四个目,均属真兽亚纲(Eutheria)。各目中常用的实验用动物见下表,其中除单孔目属原兽亚纲和有袋目属后兽亚纲外,其它十三目均属真兽亚纲。原猴目在分类学上还有一定争议,相当一部分兽类学学者把原猴目与灵长目归并为一个灵长目,降格为亚目。
二、常用实验动物在分类学上的位置

表1-3 常用哺乳类实验用动物的分类位置

目的名称实验动物名称
单孔目Monotremata目前没有
有袋目Marsupialia袋鼠
贫齿目Edentata犰狳
食虫目Insectivora刺猬、鼩鼱
翼手目Chiroptera蝙蝠
灵长目Primates猕猴、狨猴、猩猩
兔形目Lagomorpha兔、鼠兔
啮齿目Rodentia大鼠、小鼠、豚鼠、金黄地鼠、
鲸目Cetacea黑线仓鼠、棉鼠、长爪沙鼠、田鼠等江豚
食肉目Carnivora猫、狗、鼬
鳍足目Pinnipedia海狗
长鼻目Proboscidea没有
海牛目Sirenia没有
奇蹄目Perissodactyla马、骡、驴
偶蹄目Artiodactyla猪、牛、羊、鹿
第五节 实验动物的分类方法

   随着实验动物的进展,实验动物的分类方法愈来愈细,也更加科学化,通过了解下面的几种分类方法,同时可扼要地了解实验动物的来源和发展情况。

   一、按实际用途分类

   1.实验动物(Laboratory animals)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。

   实验用动物来源于野生动物,从野生到家养,通过纯化(定向培育)发展成多种实验动物。野生动物家畜化,家畜动物种化,实验动物纯化,是野生动物演变为实验动物的过程。

   这里必须强调指出,以往,把实验用动物非常含糊地称为实验动物,在习惯上误认为:实验用动物和实验动物概念是一样的,现在必须加以纠正,两者应该明确区分。实验用动物就是指一切用于实验的动物,其中除了符合严格要求的实验动物外,还包括家畜(产业家畜和社会家畜)和野生动物,这三类统称为实验用动物(Animals for Research,或Expermental Animals)。将实验用动物区分为实验动物,家畜和野生动物这三类动物是很重要的,也是很必要的,因为在动物实验上,特别重视反应的重复性,这三类动物有较大的差异。所谓反应的重复性就是指不同的实验工作者,在不同的实验地点,不同的时间,用同一品系动物所做的的实验,几乎没有差异地均能获得相同的结果。这就希望动物实验能达到象化学分析天平称量那样的精确度,对实验动物来说,要求能达到化学试剂那样的纯度。为了达到这个目的,就必须同时进行极为严格的遗传和环境的控制,两者不能偏废。这对实验动物来说是可以作到的,对野生动物几科是不可能的。对家畜来说,并不具备这些条件,虽然,家畜中某个品种的确立,亦有一定程度的遗传学控制和人工饲养管理条件,但同实验动物的严格要求相比,还是相差悬殊。再从育种的角度来看,家畜育种的遗传性质目标,不外乎是按畜产上要求的泌乳能力(乳牛),产蛋能力(家禽),肥育能力(肉用家畜),产毛能力(皮毛动物)等来进行的,其选种的方法是择优除劣,即排除低生产性能的遗传形质和易感疾病形质。而实验动物育种的形质目标,是按研究上的需要来考虑的,可利用的形质是非常多的,除了培育有高产优质性能的形质外,凡是在实验动物中发现的同人相类似的疾病,都要通过遗传学手段积极的把它培育后保留下来,建立“疾病模型”的品系。不仅如此,对耐病性形质的的培育的方向也是多方面的,既要培育耐病性高的形质(例如低癌品系),同时又要培育耐病性低的形质(例如高癌品系),以适应研究的需要,这就同家畜的高性能育种方向安全不同,而且家畜也是很难作到这些。由引可以看出,将“实验用动物”区分为上述三类动物是完全必要的。
二、按遗传学控制原理分类

  在化学实验中,要准备很多不同种类和不同纯度的试剂,按其含有杂质的多少可分为普遍的、实验室的、化学纯的、分析纯的等不同纯度的试剂,分别用于不同目的和要求的试验。在物理实验中,亦同样要制造出精密度各不相同的各种测定仪器、电子计算机等,促使物理学试验达到更加精确、迅速和完整的地步。实验动物被称为“活的试剂”的“活的测定器”。在动物实验时,就需要有纯度高的、敏感性强的,适合各种实验目的要求的健康的品系动物。目前,按遗传学控制方法,根据基因纯合的程度,把实验动物分类为:近交系、突变系、杂交群、封闭群四类,其规定要求各不相同,而杂种(Mongel)是未经遗传学控制而进行无计划交配繁殖的动物,故不属于本分类范围。

  从遗传角度分类,也可将其分为同因型和不同基因型两类动物。同基因型动物又可分为近交系动物、同源导入近交系(近交同类系)动物、异单基因近交系(近交同类突变系)动物、重组近交系动物、突变系动物、杂交F1代动物、单亲二倍体动物和嵌合体动物。不同基因动物一般是指远交系动物和封闭群动物。每种动物在遗传学、生物学特性上和应用上都各具特点。

  同基因型动物主要以近交系动物为代表,在繁殖中根据目的不同分别采用近交、杂交、或连续回交、或回交互交等特殊的方式培育而成。

  不同基因型或杂合型的动物主要来源于远交杂种或近交纯种的动物,一般称为远交系动物或封闭群动物。种子来源于近交系或有近交历史的动物。其基因纯度与近交系相比差异不大,来源于没有近交历史的种群而繁殖的远交系动物,其基因变异情况差别很大。一般来说这些动物采用随机交配的方法,尽量避免选择,避免近交,保持一定的遗传异质性。

  远交系动物和封闭群动物的特点,主要为高产、适应性和抗病性强,常用于生殖、生理、肿瘤、毒理、药理、免疫、微生物等研究工作以及一些药品、生物制品的制造和鉴定工作,目前常用的远交系动物有NIH、ICR等在我国则为昆明小鼠。

  不同基因型的动物与基因型相同的动物相比在以下几个方面存在差异,见表1-4。

表1-4   同基因型与不同基因型动物比较

特  性


同 基 因 型

不 同 基 因

近 交 系

F1代杂交动物

远 交 系

F2系或杂种
同基因性


不高

纯合性


低(可变性)

长期遗传稳定性



可检定的客观指标


中等

表型一致性

较高

中等

独特性

较高

中等

国际公布
很广

很广

有限

极有限
背景资料

中等

中等

  按遗传学控制方法,目前将实验动物分为下列几类,其主要特点分述如下:

  1.近交系动物(Inbred strain animals):近交系动物一般称为之纯系动物。是采用兄妹交配(BXS——brother sister)或亲子交配(PXO——parent xoffspring,父母与子女交配),连续繁殖20代以上而培育出来的纯品系动物。一般以小鼠为典型代表。所以把啮齿类动物同胞兄妹连续交配达20代以上的品系称为近交系,其近交系数可达99.8%,亦可用亲子(父女、母子)连续交配20代以上达到近交目的,其近交系数可达99%。但必须用年轻的双亲同其子女交配,而且亲子交配不能同兄妹交配混用。很多学者认为,较大动物的纯种培育很难获得成功,因为成功率低,往往成为经济上的学生负担。例如犬和猫连续兄妹交配20代需经20年左右。鸡和兔亦也花费较长时间。但目前毕竟因研究上的特别需要,已培育出兔、犬、猫、鸡、羊、猎等的若干近交系。有些学者提议:禽类和兔的血缘系数达到80%以上时(相当兄妹交配四代),即可称为近交系。

  2.突变系动物(Maiant strain animals)是保持有特殊的突变基因的品系动物,也就是正常染色体的基因发生了变异的、具有各种遗传缺陷的品系动物。生物在长期繁殖过程中,子代突变发生变异,其变异的遗传基因等位点可遗传下去,或即使没有明确的遗传基因等位点,但经过淘汰和选拔后,仍能维持稳定的遗传形质。这种变化了的能保持遗传基因特性的品系,称之为突变品系。在小鼠和大鼠中,通过自然突变和人工定向突变,已培育出很多突变品系动物。

  3.杂交群动物(Hybrid animals)也称杂交一代动物或系统杂交动物。是指两个近交品系动物之间进行有计划交配所获得的第一代动物。简称F1动物。一般只用子一代F1,有时也用子二代F2。例如由C57BL/6J和DBA/2小鼠交配后培育的第一代为DBF1或D 2B6F1,C57L/J和A/He交配后的第一代为LAF1。

  4.封闭群动物(Closed colony animals)是指一个动物种群在五年以上不从外部引进其他任何品种的新血缘,由同一血缘品种的动物进行随意交配,在固定场所保持繁殖的动物群。一般对群的大小、封闭年月、繁殖结构等均有明确的规定。可分为起源于近交系但并不进行兄妹交配的维持群和不起源于近交系而亦不进行兄妹交配的维持异。也就是在这固定的一群动物中,有的可能有近交关系,有的则无近交关系,但都要避免兄妹交配,也要避免亲子、表兄妹、侄伯之间相互交配,保持其一定的遗传差异。例如ddN小鼠,惠斯脱(Wistar)大鼠、各研究所长期自行繁殖的昆明种(瑞士种)小鼠、青紫兔、新西兰白兔、大白耳兔、豚鼠等均属此类。

三、按微生物学控制原理分类

  在饲养动物的环境中及动物的体表、粘膜和消化道内容物中,均存在着大量种类繁多的微生物和寄生虫,如何控制微生物是特别重要的。一个优良品系的“模型动物”的生产群或实验群,往往由于感染了致病性微生物或寄生虫而全部覆灭并使实验失败的例子是屡见不鲜的。目前,通过微生物学的监察手段,按对微生物控制的净化程度,把实验动物区分为无菌动物、悉生动物和特殊病原体动物和清洁动物四类。

  1.无菌动物(Germ free animals)是指机体内外均无任何寄生物(微生物和寄生虫)的动物。此种动物在自然界中并不存在,必须用人为的方法培育出来。其法:一般将临产前的健康动物用麻醉药品或颈椎臼法处死后,立即浸泡在37℃灭菌液中,送进无菌室(或无菌隔离器),按无菌手术进行剖腹,切除带胎子宫(子宫内首先应无菌),将其浸入消毒液里并输送到另一隔离器中,切开子宫取胎,经用灭菌纱布揩拭仔体并断脐(电刀切断)后,放隔离器内人工喂乳或用其它品系的无菌母鼠作保姆供养。象小鼠和大鼠等用人工喂乳非常麻烦,故采用保姆代养较为方便。而象豚鼠因在一定程度上能自力饮乳,故人工哺乳较容易。另外,象禽类、鱼类、昆虫类,因是在卵中无菌的前提下进行的,故用药物将卵周围灭菌后移入无菌隔离器内使其孵化即可,而且,这些动物一般在在出生后能自力采食,故较易育成。

  2.悉生动物(Cnotobiotes animals)是指机体内带着已知微生物(动物或植物)的动物。此种动物原是无菌动物,系人为的将指定微生物丛投给其体内,例如使大肠杆菌定居在无菌小鼠体内,在进行微生物检查时,仅能检出大肠杆菌。亦有人工投给二种以上的已知微生物。悉生动物一般分为单菌(Monoxenie)、双菌(Dixenie)、三菌(Trixenie),或多菌(Polyxenie)动物。此种动物同无菌动物一样是放在隔离器内饲育的,但因其带有已知的微生物,故隔离器内有微生物及其代谢产物的污染。例如,人工投给的微生物,除可在饮水中增殖外,还能在隔离器内放出大量的氨气。

  3.无特定病原体动物(Specefic pathogen-free animals)是指机体内无特定的微生物和寄生虫存在的动物,简称SPF动物。但非特定的微生物和寄生虫是允许存在的,故其实际上就是指无传染病的健康动物。由于用疫苗和药物进行预防及治疗,或用淘汰带菌动物来作出SPF动物的方法并不实用(既浪费时间,又难保确实除去病原)。故一般大多先培育出无菌动物或悉生动物后,再把其转移到有封闭系统(Barrier System)的设施中饲育繁殖。原则上SPF动物室内是不允许存在病原菌的,但在封闭系统环境中,难免有很多非病原性微生物会逐渐进入动物机体内,故亦有人把这个转移过程称之为通常动物化。SPF动物的祖先是无菌动物,按理来说,无菌动物的子宫内和卵中应该是无菌的,然而,有些病毒实际上是通过亲代传给胎儿的,因此,在作出无菌动物和SPF动物之前,必须充分考虑这个问题。

  4.清洁普通动物(Clean conventional animal,CCV)(亦称最低限度疾病动物MOA)或称清洁动物(Clean animal,CL)

  来自屏障系统的SPF动物,饲养在设有两条走廊的,温湿度恒定的普通设施中的动物。垫料、饲料、用具等均应经过高压消毒。饮水pH为2.5~2.8,鼠盒上带过滤帽,空气亦应经过一定的过滤,工作人员穿干净服装操作,此类动物的微生物控制标准基本与SPF相同,不同之处为血清病毒抗体检查(脑脊髓炎病毒、鼠肝炎病毒……)经常可检出一定滴度的抗体,但不允许出现临床症状和脏器的病理变化和自然死亡。

  普通动物(Conventioal animals)是未经积极的微生物学控制,普遍地饲养在开放卫生环境里的动物。垫料和食物不经高压消毒,饮水为自来水,不喂青饲料。鼠应排除肺炎病毒,沙门氏菌和链球菌,地鼠不应有蛲虫。普遍动物只能供教养和一般性实验,不适用于研究实验。
四、按我国实际情况分类

  国外将实验动物分为五级和四级,以用于不同的实验。我国现在尚未划分实验动物的级别标准。1980年10月在北京召开医学科研存设计座谈会,有30多位国内著名专家教授参加,根据我国具体条件,这次会议对实验动物进行了分级,列举如下:

  Ⅰ级:用于教学示教的动物,应没有能传染给人的疾病,如结核、假结核、痢疾、伤寒沙门氏菌感染、出血性黄疸螺旋体病、淋巴细胞脉络脑膜炎病毒感染,皮肤霉菌病,体外寄生虫病等。

  Ⅱ级:用于一般动物实验,除Ⅰ级标准外,动物在一般实验动物室内繁殖饲养,种系清楚,不杂乱,没有动物所特有的疾病,如脱脚病(鼠痘)、流行性腹病毒、致死性肠道病毒、Pillifomis菌、出血性败血性巴斯德菌、支气管败血性传代菌感染、丝虫病、球虫病、蠕虫(除蛔虫外)病等。

    Ⅲ级:即所谓无特定病原体(Specific Pathogen free,SPF)动物,除Ⅱ级标准外,动物为部腹产或子宫切除产,均按纯系要求繁殖,在隔离器内或层流室内饲养,只有一些不致病的细菌丛,没有各种致病的病原体。

  Ⅳ级:即无菌(Germ free,GE)动物,在全封闭无菌条件下饲养的纯系动物,动物体内外不带有任何微生物和寄生虫(包括绝大部分病毒)。

  Ⅲ级及Ⅱ级动物的要求较高也较贵,只宜用于特殊目的和要求的实验。

  最近国内实验动物专家和科技工作者研究认为,现在我国医学实验动物分为四级:一级为普通动物;二级为清洁动物;三级为无特定原体动物;四级为无菌动物和悉生动物。

  普通动物(CV)要求必须不带有人兽共患病原体及体外寄生虫。清洁动物(CL)要求在CV的基础上,还须不带有动物传染病的病原体。无特定病原体动物(SPF)要求在CL基础上还须不带有干扰实验的微生物。无菌动物(GF)要求不带有任何用现有的方法可以检出的微生物。悉生动物(GN)要求在无菌动物体上植入一种或数种已知的微生物。
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