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实验动物学第十一章影响动物实验结果的因素
为了避免动物种属因素对实验研究的影响,在药效学和毒理学试验中 规定至少需用两种动物,它们的种属差异愈大愈好。
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二、品种、品系因素 封闭群动物因保持群体的基因杂合状态,即使是同一年龄 、同一性别,动物个体间对同一刺激反应的差异相对较大 ,表现为数据的离散度较大,但它反映了种属对实验刺激 的反应。 因封闭群的群体基因杂合状态与人类比较接近,因而 常用于药理学、毒理学研究。 近交系动物因基因高度纯合,动物个体间对同一刺激反应 的差异相对较小,表现为数据的离散度较小,因而可以用 较少的动物得出具有统计学意义的结果来。 因近交系独特的基因型对实验刺激的反应不能代表了 种属的“共性”,因而一般不用于药理学、毒理学研究。
环境温度(℃) 12 14 16 18 20 给药动物数(只) 20 20 20 20 20 死亡动物数(只) 20 20 20 10 10 死亡率(%) 100 100 100 50 50
22 24
26 28 30 32
20 20
20 20 20 20
10 10
7 6 11 16
50 50
35 30 55 80
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一、种属因素
不同种属哺乳动物的生命现象具有一定的共性,而且种属越近,其生 命现象也越接近。这正是在医学实验中可以将动物作为人的模型进行 动物实验的基础。 不同种属的动物,在解剖、生理生化和代谢特征上,又各有个性,表 现在不同种属动物对同一实验刺激的反应性不同。 吗啡
雌激素
氯贝丁酯 益母草浸膏
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(二)噪声
噪声来源:空调、通风设备,人员活动 噪声对实验动物的影响 1)影响神经及心血管系统功能:烦躁不安、紧张、呼吸 心跳加快、血压升高 2)影响消化及内分泌系统功能:消化系统功能紊乱,肾 上腺素分泌增加。 3)影响繁殖及幼小动物生存:交配减少、妨碍受精卵着 床、繁殖率降低;妊娠动物流产、拒绝哺乳、吃仔等。 要求:60分贝以下
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 1 2 3 4 饲喂周数 5 6
体重(g)
体重(g)
正常组 模型组
正常组 模型组
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如何计算和调整配方中饲料蛋白质含量?
文献报道高糖高脂饲料配方: 基础饲料66.5%,20%蔗糖,10%猪油,2.5%胆固醇,1%胆酸盐 如何计算和调整? 第一步:计算该配方的蛋白质含量: 66.5%×20%=13.3% 第二步:计算该配方与标准饲料蛋白质含量之差。 20%-13.3%=6.7% 第三步:增加酪蛋白(ห้องสมุดไป่ตู้白质含量约100%)作为蛋白质原料,调整整个 配方蛋白质含量至18-20%。 酪蛋白6.7% 第四步:调整基础饲料比例:66.5%-6.7%=59.8% 调整后配方: 基础饲料59.8%,酪蛋白6.7%,20%蔗糖,10%猪油,2.5%胆固醇,1%胆酸 盐
封闭群或近交系的选择
例:某中药复方治疗胆汁性肝硬化的药效学研究 ,用胆管结扎制备肝硬化模型,用肝功能和病理 学指标观察疗效。 此实验用封闭群?用近交系? 例:进一步观察炎症介质(IL-1,IL-2) 在肝硬 化形成过程中和中药治疗过程中的消长情况, 此实验用封闭群?用近交系?
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3. 性别因素
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三、生物因素 (一)社会因素
在实验动物人工饲养环境下,动物的社会性已被 剥夺,可能会引起动物的生理和精神行为的改变。 建议大小鼠不单笼单养。 不是同窝从小一起生长的雄性动物放在一起常会 引起打架争斗,甚至致死。
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(二)饲养密度 不同动物个体所需最小占有面积国际上有 标准
饲养密度过高影响生长繁殖
饲养环境
其它: 供试品 仪器设备
实验操作
实验 动物
动物遗传
饲料营养
试验结果
第一节 环境因素
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影响动物实验的环境诸因素
气候因素 温度 化学因素 饲料营养 生物因素 病毒
湿度
气流 物理因素
饮水
臭气 杀虫剂
细菌
寄生虫
光照
噪声 粉尘
消毒剂
污染毒物
社会因素
饲养密度
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一、气候因素 (一)温度 不同动物适应的环境温度不同。 实验动物的最适环境温度为18-29℃,大小鼠屏障系统控制温度为20-25 ℃ 。
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4. 年龄/体重因素
订购实验动物时常用体重代表年龄,由于不同品种品系动 物体型大小相差很大,同一体重规格在不同品种中代表了 不同的年龄,应了解不同品种/品系动物的生长曲线。 一般而言,大多数试验采用性成熟后成年动物,幼年动物 比成年动物敏感,老年动物反应不敏感,但承受试验刺激 的能力降低,易发生死亡。
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自行设计饲料配方中的营养问题
直接在基础饲料中加入脂肪成分稀 释了饲料中蛋白质含量
100% 80% 60% 40% 20% 0%
加入脂肪后,增加鱼粉或豆粕,调 整蛋白含量到国家标准
水分 其它 钙磷 粗脂肪 碳水化合物
方 饲 %高 料 脂 饲 料
粗蛋白
正 常 配 小 鼠
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用不同配方高脂高糖饲料饲喂大鼠 制作糖尿病模型的体重增长情况
高脂高糖饲料配方1: 在基础饲料配方中增加20%脂肪。这样营 养成分的比例为碳水化合物56%,蛋白质 16%,脂肪20%及其它
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 1 2 3 4 饲喂周数 5 6
将配方1进行了调整,增加了动物蛋白质的含 量,减少了碳水化合物的含量,制成配方2高 脂饲料。配方2高脂饲料营养成分比为:碳水 化合物37%,蛋白质21.6%,脂肪20%及其他。
为了减少个体差异,用于实验的一批动物体重不应超过 10%。一个连续性的实验几批动物体重应保持基本一致。
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第三节
饲料营养因素
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1. 不同种属动物的营养需求
实验动物种属不同,对营养的需求也不相同。 啮齿类动物 豚鼠和兔同属草食类动物,但豚鼠对粗蛋白的需 求为18~20%,而兔对粗蛋白的需求为14~17%, 两者相差很大。 豚鼠体内缺乏合成维生素C的酶,需要从饲料中补 充足够的维生素C,而兔体内可合成维生素C,不需 在饲料中添加维生素C。
性别亦影响实验结果,特别是对药物的毒性作用表 现得尤为明显。造成性别差异的原因可能与性激 素或肝脏微粒体药物代谢酶的活性有关。一般而 言,由性别引起毒性差异较动物种系及个体差异 要小。
在实验研究中如无特殊要求,一般宜选用雌雄各 半,以避免由性别差异造成的误差。 有的试验刺激并无明显的性别差异,可用单性别 动物。
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(三)粉尘 粉尘来源:空气中尘埃、饲料屑、垫料尘埃、 动物脱毛、排泄物等 粉尘对动物的影响:
1)引起呼吸系统疾病
2)粉尘是病原微生物的载体,可促进微生物的扩 散 粉尘对人的影响:重要的过敏原(进动物饲养 室要戴口罩)
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(四)有害气体
来源:动物的粪尿及污染的垫料经发酵分解产生恶臭的挥 发性物质,如氨、甲基硫醇、硫化氢、硫化甲基和三甲胺 等,这些气体都具有强烈的臭味,对人和动物有直接毒害 ,妨碍正常的生理过程,影响人和动物的健康。 氨是这些污染物质中浓度最高的一种,因而常以其浓度作 为判断有害气体污染程度的指标之一。 氨可刺激动物眼结膜、鼻腔黏膜和呼吸道黏膜而引起流泪 、咳嗽。长期处于高浓度氨的作用下,实验动物上呼吸道 黏膜可出现慢性炎症,易合并细菌、支原体感染。这种病 理变化将严重影响呼吸系统的实验研究结果。 动物饲养室氨浓度≤14 mg/m3
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5. 自行设计饲料配方中的营养问题 在一些与营养摄入有关的代谢性疾病和营养缺陷动物试验 研究中,常常需要根据试验目的自行配制特殊配方饲料, 人为地增加或减少某些营养素的比例,以制作代谢性疾病 和某种营养缺陷的动物模型。 误区: 忽略过量添加成分对总蛋白含量的稀释 忽略有的营养成分的实际粗蛋白含量,例如奶粉实际蛋白 含量为25%,蛋清蛋白实际蛋白含量为80-90%,玉米淀粉 实际蛋白含量为0.5%。
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2. 不同生长发育阶段动物的营养需求 繁殖料供繁殖种群食用,育成料供成年动物食用 ,前者的粗蛋白含量高于后者约10%。
涉及动物的交配、妊娠、哺乳阶段的实验,如生 殖毒性试验、遗传工程小鼠制备时所需的种公鼠 、供受精卵雌鼠、结扎公鼠和假孕雌鼠,要饲喂 繁殖料。
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3. 饲料营养因素对动物血液生化等检测指标的影响 饲料中粗蛋白含量过低导致动物血红蛋白、红细 胞压积、血清总蛋白、血清白蛋白值均降低,同 时,降低血清中促甲状腺激素、胰岛素和皮质类 固醇激素的水平。 粗蛋白含量过高,引起肝中谷丙转氨酶(GPT)和山 梨醇脱氢酶(SDH)的活性增高。
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空气洁净度
落下菌数 氨浓度 噪声 工作照度 动物照度 昼夜明暗交替时间
级
个/平皿 毫克/立方米(mg/m3) 分贝(dB) 勒克斯(Lux) 勒克斯(Lux)
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≤3 ≤14 ≤60 ≥200 15-20 12/12或10/14
≤3 ≤14 ≤60 ≥200 15-20 12/12或10/14
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第二节 动物因素
饱和水蒸气分压力
湿度与环境温度、气流速度共同影响动物体温。 高湿度:引起动物代谢紊乱和抵抗力下降
饲料、垫料易霉变
低湿度:体表易失水,引起大鼠环尾病;母鼠拒 哺乳,环境尘埃多
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(三)气流和风速
合理的气流组织和风速能调节温度和湿度,降低室内 粉尘和有害气体,控制传染病的流行。
换气次数:单位时间的风量/室内容积
持续黑暗或持续光照影响神经内分泌功能和生殖生理功 能。
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要求 12h:12h/10h:14h明暗交替人工光照周期,最好渐明渐 暗。 工作照度:150 - 300 lx 动物照度:15 - 20 lx
存在问题:
1. 自然光 2. 太阳光直射动物