一、实验动物、近交系动物、转基因动物、屏障环境实验动物(Laboratory Animal):是指经人工饲养、繁育,对其携带的微生物及寄生虫实行控制,遗传背景明确或者来源清楚的,应用于科学研究、教学、生产和检定以及其他科学实验的动物。
包括四个基本内涵:1.遗传背景明确(近交系、封闭群、杂交群)2.对携带微生物和寄生虫实施控制(普通动物、清洁动物、无特定病原体动物、无菌动物)3.在特定的环境条件下,人工培育而成的动物4.应用范围明确近交系(Inbred Strain)是指至少连续经过20代以上全同胞兄妹或亲子交配,品系内所有个体都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先。
近交系动物的近交系数(Inbreeding Coefficient)应大于99%。
近交系动物的特点:1.基因纯合性和同基因性2.各品系均具有独特的特性3.研究结果的一致性4.可作为有价值的动物模型5.具有标准实验材料特性6. 遗传背景清楚通过实验手段将新的遗传物质(外源性的基因片段)导入到动物的胚细胞中,并能稳定的遗传,由此获得的动物称为转基因动物。
常用的方法有显微注射法、逆转录病毒载体法、胚胎干细胞介导法、精子载体法、电转移法、基因直接导入法等。
屏障环境:与外界隔离,是饲养清洁级动物和SPF级动物的设施。
进入实验动物生存环境的空气须经过滤净化处理,其洁净度相对于10000级,进入屏障内的人、动物和物品如饲料、水、垫料及实验用品等均需有严格的微生物控制。
二、实验动物环境设施分类实验动物设施是指实验动物和动物实验设施的总和。
一个设施可以大到动物中心或生产繁殖机构,小至某一实验动物室。
总体的原则是提供实验动物最适宜的环境,保障实验动物的质量和为动物实验的准确性提供可靠保障。
(一)、按其功能分类1.动物生产设施(Animal Production Facility)指用于实验动物的饲育繁殖、生产的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。
2.动物实验设施(Animal Experimental Facility)指用于研究、试验、教学、生物制品、药品生产、检定等为目的进行实验动物饲育、试验的建筑物、设备以及运营管理在内的总和。
3.特殊动物实验设施(Special Animal Experimental Facility)指用于感染、毒理动物实验、病原微生物和细胞培养、重组DNA、转基因动物实验、克隆和胚胎干细胞、细胞实验和应用特殊化学物质等进行实验的建筑物、设备以及包括运营管理在内的总和。
(二)按微生物控制程度分类1.普通环境(Open System)直接与外界大气相通,是饲养普通级实验动物的场所。
饲料、饮水要符合卫生要求,垫料要消毒,饲养室内要有防鼠、防昆虫等措施。
2.屏障环境(Barrier System)与外界隔离,是饲养清洁级动物和SPF级动物的设施。
进入实验动物生存环境的空气须经过滤净化处理,其洁净度相对于10000级,进入屏障内的人、动物和物品如饲料、水、垫料及实验用品等均需有严格的微生物控制。
3.隔离环境(Isolation System)与外界环境完全隔离的环境内。
工作人员通过隔离器上组装的无菌手套进行操作,不直接接触动物。
饲料、饮水,垫料,笼具等都应高压、高温灭菌。
进入隔离器内的一切物品均需通过传递舱灭菌。
适合饲养SPF、无菌动物、动物的保种育种或同等级的动物实验。
(三)按设施的平面布局分类1.无走廊式(No Corridors)用于饲养品种单一或以实验为主的设施。
一般饲养普通级动物2.单走廊式(Single Corridors)一般的研究机构在进行中、短期动物实验。
相对于双走廊其优点是占用空间小,设施利用率较高,维护费用低。
缺点为清洁笼具和污染材料之间常常存在污染的危险,走廊相对拥挤。
3.双走廊式(Double Corridors)常用的一种实验动物屏障设施类型。
可以有效分割为清洁区和污染区。
作为屏障设施使用,比较容易控制微生物污染。
缺点是有效利用面积减少。
4.三走廊式(Three Corridors)三走廊式压力梯度从中间的洁净走廊、前室、动物饲养室、污物走廊逐渐降低,是目前常用的动物实验设施。
三、地鼠的习性、特点(颊囊、冬眠)地鼠的习性:1.生活习性中国地鼠,灰色,个体小,体长约10cm,背部中心有黑色条纹。
白天基本上睡眠,行动笨拙。
昼伏夜行动物,一般在夜晚8~11点最为活跃,运动时腹部着地,行动不敏捷,巧手营巢,牙齿十分坚硬,可咬断细铁丝,兴奋时发出强烈的金属性音响。
地鼠好斗,雌性比雄性大而且凶猛,受惊时会咬人。
除发情期外,雌鼠不易与雄鼠同居,且雄鼠易被雌鼠咬伤。
2.采食性有很强的贮食习性,可将食物存贮于颊囊内。
其颊囊可充分扩张,贮藏能力极大,便于冬眠时食用。
地鼠口腔内两侧各有一个很深的颊囊,一般深度为3.5~4.5厘米,直径为2~3厘米,一直延续到耳后颈部。
通过颊囊将大量食物搬于巢中。
3.嗜睡性睡眠很深时,全身肌肉松弛,且不易弄醒,有时误认为死亡。
室温低时出现冬眠,一般于8~9℃时可出现冬眠,此时体温、心跳、呼吸频率、基础代谢率均降低。
室温低于13℃则幼仔易于冻死,室温最好保持20~25℃,相对湿度40~70%。
地鼠的特点:(一)解剖学特点:1.头骨较长,门齿孔小,臼齿呈三棱形,齿式为2(门1/1,犬0/0,前臼0/0,臼齿3/3)=16,门齿能终生生长。
2.口腔内两侧各有一个颊囊。
颊囊缺少腺体和完整的淋巴通路,因此对外来组织不产生免疫排斥反应,可用于异体移植。
中国地鼠颊囊容易翻脱。
3.在臀髋部有一种腺体,当地鼠处于性兴奋状态时,分泌物会使局部皮肤湿润。
雌性地鼠不如雄性发育完全,腺体外露也不明显。
(二)生理学特点:(略看)1.地鼠生殖周期短。
金黄地鼠性周期开始出现年龄为30~32日龄,妊娠为16(14~17)d,为啮齿类动物中妊娠期最短者。
哺乳期20~25d,离乳后雄鼠2月龄,雌鼠1.5月龄可配种。
成熟期时除发情期以外雌鼠不许雄鼠靠近。
年产5~7胎,每胎产仔约7只。
平均寿命2~3年。
2.出生仔鼠体重2~3.3g,离乳时体重可达25~28g,成年体重约为150g,雌鼠体重比雄鼠稍大。
成年中国地鼠体重约为35g,雄鼠则比雌鼠大。
3.地鼠对皮肤移植的反应特别,封闭群内个体间皮肤移植常可存活,并能长期生存下来,但不同群体间移植则100%被排斥。
这一现象正吸引着许多免疫工作者进行深入的研究。
4.中国地鼠(黑线仓鼠)与金黄地鼠解剖生理特点基本相似,但也存在一些差异,如中国地鼠的染色体少而大,二倍体细胞2n=22,大多数能相互签别,定位明确,尤其Y染色体在形态上是独特的,极易识别。
无胆囊,大肠长度比金地鼠短1倍,但脑重、睾丸大均比金地鼠重近1倍。
三、实验动物人性化及3R至少要满足动物五种基础需要:1.足够饮水和营养良好的食物;2.任何时间不受饮水的限制3.免受痛苦和疾病的折磨;4.免受焦虑和害怕的折磨;5.能够表达正常生理学行为,如躲藏、犊和互相关照等。
3R的基本内涵:减少Reduction)是指在科学研究中,使用较少量的动物获取同样多的实验数据或使用一定数量的动物能获得更多实验数据的科学方法。
替代(Replacement)是指使用其它方法而不用动物所进行的试验,或者说是使用没有知觉的试验材料代替以往使用神志清醒的活的脊椎动物进行试验的一种科学方法。
优化(Refinement)是指在符合科学原则的基础上,通过改进条件,善待动物,提高动物福利或完善实验程序和改进实验技术,避免或减轻给动物造成的与实验目的无关的疼痛和紧张不安的科学方法。
3R研究的意义:(一)3R作为提升突破技术壁垒能力的载体和具体体现“标尺”,在经济发展和国际贸易中发挥不可替代的重要作用(二)为科学发展提供了新思路和新方法(三)开展“3R”研究,从保护动物,或是关注动物福利的角度出发,这也是时代发展、社会进步在科技上的一种体现。
五、小鼠的行为和生理学特点(一)行为学特点1.性情温顺,胆小怕惊,对环境反应敏感。
2.喜居于光线暗的安静环境,昼伏夜动,喜欢啃咬。
3.社会群居性。
(二)生理学特点1.小鼠体型小2.体温与能量代谢。
对小鼠需要供给充足的饮水。
小鼠饮水量为4~7ml/d。
3.泌尿小鼠尿量较小,一次排尿仅1~2滴。
与其他哺乳动物不同的是,小鼠尿液中含有蛋白质和肌酸酐。
4.生殖生长期短、成熟早、繁殖力强。
小鼠6~7周龄时性成熟,性周期为4~5d,妊娠期为19~21d;哺乳期为20~22d;有产后发情特点,每胎产仔数为8~15头,一年产仔胎数6~10胎,繁殖率很高,生育期为1年。
小鼠为全年多发情动物,发情周期可分为前期、发情期、后期和间情期四个阶段,每个阶段阴道粘膜均发生典型变化,通过阴道涂片可判断处于哪个阶段。
交配后10~12h,雌鼠在阴道口形成一个白色的阴道栓,这是受孕的标志。
六、近交系繁殖生产近交系动物繁殖方法的选择原则:保持近交系动物的同基因性及其基因的纯合性。
(一)引种:繁殖用原种的近交系动物必须遗传背景明确、来源清楚、有较完整的资料(包括品系名称、近交代数、遗传基因特点及主要生物学特征等)。
引种动物必须来自近交系的基础群。
(二)繁殖:近交系动物的繁殖可分为:基础群(Foundation Stock)血缘扩大群(Pedigree Expansion Stock)生产群(Production Stock),当近交系动物生产供应数量不是很大时,一般不设血缘扩大群,仅设基础群和生产群。
1.基础群:严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖;对动物个体记录要详细,包括品系名称、近交代数、动物编号、出生日期、双亲编号、离乳日期、交配日期、生育记录和繁殖系谱等。
基础群(包括血缘扩大群)的动物不超过5~7代都应能追溯到一对共同祖先。
基础群应定期对遗传特性和均一性、病原微生物和寄生虫、环境等检查和监测。
基础群动物保种方式:1.平行线式2.单线式3.综合式。
也可用于近交系动物的培育(1)平行线式:基础群中的每对全同胞作为一个家系,每个家系繁殖一代后选留一对动物进行全同胞交配,以此类推,以保持基础群。
(2)单线式:基础群每对同胞交配繁殖一代后,选留其中一个家系,淘汰其他家系,选中的家系再留数对进行同胞交配繁殖,下一世代仍保留其中一对的后代,淘汰其他后代,如此一代一代繁殖保种。
(3)综合式:基础群中每个家系作全同胞交配,每个世代每个家系留一对继续繁殖,若其中某一家系不能继续繁殖下去,则由繁殖力高的一个家系补足,以维持数个家系同步延续,以保证种群和延续。
2.血缘扩大群:种用动物应该来自基础群,,以全同胞兄妹交配方式进行繁殖,设个体繁殖记录卡,血缘扩大群动物不超过5~7代都应能追溯到其在基础群的一对共同祖先。
3.生产群:种动物来自基础群或血缘扩大群。