第十章-人類疾病動物模型概述-(NXPowerLite).ppt

第十章人類疾病動物模型 第一節(jié)概述 一 定義人類疾病動物模型 Animalmodelsofhumandiseases 是指為闡明人類疾病的發(fā)生機理及建立預(yù)防 診斷和治療方法而制作的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的實驗動物 二 建立人類疾病動物模型的意義 意義 人類的替難者 避免了在人身上進行實驗所帶來的風險 可按研究者的需要獲得實驗材料 縮短研究周期 可控制各種實驗條件 結(jié)果可比性強 重復(fù)性好 可提供發(fā)病率較低的疾病材料有助于更全面認識疾病的本質(zhì)藥物的藥效學(xué)研究和安全性評價為教學(xué)服務(wù) 提供直觀生動的教學(xué)效果 三 人類疾病動物模型的設(shè)計原則 一個好的動物模型應(yīng)具有以下特點1 相似性 動物模型應(yīng)與相應(yīng)的人類疾病有類似之處 盡可能再現(xiàn)所要研究的人類疾病的病理變化 2 重復(fù)性 理想的模型應(yīng)是可重復(fù) 可標準化的 標準的動物 標準的環(huán)境 標準的飼養(yǎng)管理 標準的實驗器材 標準的實驗操作 3 可靠性 復(fù)制模型應(yīng)特異地 可靠地反映該種疾病或某種機能 代謝 結(jié)構(gòu)變化 同時應(yīng)具備該種疾病的主要癥狀和體征 并經(jīng)受一系列檢測得以證實 4 適用性 復(fù)制模型應(yīng)盡量考慮今后臨床能應(yīng)用和便于控制其疾病的發(fā)展 動物背景資料要完整 生命史能滿足實驗需要 5 易行性和經(jīng)濟性 動物經(jīng)濟而來源充足 便于轉(zhuǎn)運 易于關(guān)養(yǎng) 在同等條件下 優(yōu)先使用標準化的實驗動物 6 安全性 動物模型應(yīng)不對實驗人員和其它人員的生命安全產(chǎn)生威脅 第二節(jié)動物模型分類按產(chǎn)生原因分類1 誘發(fā)性動物模型 experimentalanimalmodel 2 自發(fā)性動物模型 spontaneousanimalmodel 3 抗疾病型動物模型 negativeanimalmodel 4 生物醫(yī)學(xué)動物模型 Biomedicalanimalmodel 按產(chǎn)生原因分類1 誘發(fā)性動物模型 experimentalanimalmodel 又稱為實驗性動物模型 指通過使用物理 化學(xué) 生物等致病手段 人為制造的疾病模型 優(yōu)點 制作方法簡便 實驗條件比較簡單 其他因素容易控制 短時間內(nèi)可大量復(fù)制 缺點 誘發(fā)的疾病模型與自然產(chǎn)生的疾病在某些方面有所不同 而且有些人類疾病不能用人工方法誘發(fā)出來 物理因素誘發(fā) 如手術(shù)致骨折 放射線致免疫抑制化學(xué)因素誘發(fā) 如高油脂飼料致兔動脈粥樣硬化 化學(xué)毒物中毒生物因素誘發(fā) 如微生物感染復(fù)合因素誘發(fā) 如豚鼠慢支用致病菌加寒冷或加SO2生物技術(shù)制作的動物模型 如嵌合體動物 轉(zhuǎn)基因動物 克隆動物等 2 自發(fā)性動物模型 spontaneousanimalmodel 指不加任何人工誘發(fā) 在自然條件下動物自然產(chǎn)生的疾病 或者由于基因突變的異常表現(xiàn)通過遺傳育種保留下來的動物疾病模型 以腫瘤遺傳性疾病居多 優(yōu)點 是在一定程度上減少了人為的因素 更接近自然的人類疾病 缺點 種類有限 疾病動物飼養(yǎng)條件要求高 發(fā)病率低 發(fā)病時間長 自發(fā)腫瘤模型因動物種系 品種不同 其腫瘤所發(fā)生的類型和發(fā)病機制有差異 自發(fā)性動物模型應(yīng)用價值很高 特別是在遺傳性疾病 免疫缺陷病 腫瘤等的研究上得到了廣泛應(yīng)用 近幾十年來科學(xué)界十分重視自發(fā)性動物模型的開發(fā) 如與人類疾病相似的心臟病的加拿大犬 與兒童碳水化合物 氨基酸代謝失調(diào)相似的貓 自發(fā)性高血壓和腦中風大鼠 青光眼兔 自發(fā)性糖尿病地鼠 肥胖癥小鼠 裸鼠 肺癌 淋巴肉瘤 白血病等等 3 抗疾病型動物模型 negativeanimalmodel 是指特定的疾病不會在某種動物身上發(fā)生 因此可借以探討為何該種動物對該疾病有天然的抵抗力 如哺乳類動物均感染血吸蟲病 而洞庭湖流域的東方地鼠卻不能復(fù)制血吸蟲病 故可用于血吸蟲感染和抗病的研究 4 生物醫(yī)學(xué)動物模型 biomedicalanimalmodel 是指利用健康正常的動物生物學(xué)特征來提供人類疾病相似表現(xiàn)的疾病模型 如沙鼠缺乏完整的腦基底Willis動脈環(huán) 動脈環(huán)后交通支 可用來結(jié)扎一側(cè)頸動脈制備腦梗塞 腦缺血模型鹿的正常紅細胞是鐮刀形的 多年來一直用于鐮刀形紅細胞貧血研究 三 按模型對象分 整體動物模型 離體組織器官模型 細胞株模型 數(shù)學(xué)模型 四 按中醫(yī)藥體系分中醫(yī)證候動物模型 陰虛 陽虛 氣虛 血虛 脾虛 腎虛動物模型 厥脫癥動物模型 三 影響動物模型的因素1 致模因素 研究目的 人類疾病的致病因素 臨床癥狀和發(fā)病機理在動物上的區(qū)別 2 動物因素 種類 品系 年齡 性別 生理狀態(tài)等 3 實驗技術(shù)因素 晝夜 麻醉深度 手術(shù)技巧 給藥途徑 對照組 4 環(huán)境和營養(yǎng)因素 溫度 濕度 噪音光照 飼料等 第三節(jié)腫瘤動物模型 一 誘發(fā)性腫瘤模型誘發(fā)性腫瘤模型是使用致癌因素 Carcinogens 在實驗條件下誘發(fā)動物發(fā)生腫瘤的動物模型 原理是利用外源性致癌因素引起細胞遺傳特性異常而呈現(xiàn)出異常生長和高增殖活性 形成腫瘤 外源性致痛因素主要有化學(xué)性 物理性及生物性致癌物 其中化學(xué)性致癌物 Chemicalcarcinogens 最常見 化學(xué)性致癌物 Chemicalcarcinogens 苯并芘 benzpyrene 甲基膽蒽 MC 聯(lián)苯胺 benzidine 亞硝胺類 nitrosamine 黃曲霉素類 aflatoxin 物理性方法主要是放射性物質(zhì)致瘤 用放射線照射或局部注射放射性同位素 生物學(xué)方法是用能誘發(fā)動物腫瘤的病毒致癌 如 小鼠白血病病毒 Murineleukovirus MLV Rous雞肉瘤病毒 SV40病毒 以及用轉(zhuǎn)基因的方法誘發(fā)動物產(chǎn)生腫瘤 可根據(jù)啟動子類型的不同選擇不同的發(fā)瘤器官 如用乳球蛋白啟動子的SV40T抗原的轉(zhuǎn)基因小鼠 可誘發(fā)乳腺癌或胰腺癌 MMTV Wnt 1轉(zhuǎn)基因小鼠高發(fā)乳腺癌 用于誘發(fā)實驗性腫瘤的動物種類很多 以嚙齒動物的使用最多 應(yīng)用最廣 包括各種大鼠 小鼠 豚鼠等 一 誘發(fā)方法誘發(fā)性動物腫瘤的誘發(fā)方式包括原位誘發(fā)和異位誘發(fā) 原位誘發(fā)是指將致癌物直接與動物靶組織或靶器官接觸而誘發(fā)該組織或器官發(fā)生腫瘤 異位誘發(fā)是將與致癌物接觸后的動物組織或器官埋置于該動物或另一正常動物皮下而產(chǎn)生的該組織或器官的腫瘤 1 涂抹法 皮膚癌 2 經(jīng)口給藥法 消化道或消化腺 3 注射法4 氣管灌注法 肺癌 5 穿線法6 埋藏法 二 常見的誘發(fā)性腫瘤動物模型 1 肺癌 Carcinomaofthelung 簡述 在實驗功物身上誘發(fā)肺癌 要比誘發(fā)其他腫瘤困難得多 誘癌率低 呼吸道給藥的方法常常誘發(fā)多種肺外腫瘤而不是肺腫瘤 方法 二乙基硝胺 DEN 誘發(fā)小鼠肺癌 小鼠每周皮下注射1 DEN水溶液1次 每次劑量為56mg kg 烏拉坦誘發(fā)肺腺癌 小鼠 A系 1 1 5月齡 每次每只腹腔注入馬拉坦生理鹽水液0 1 0 3ml 間隔3 5日再注 共注2 3個月每只小鼠用量約為100mg 特點 DEN總量達868mg 觀察時間為100天 發(fā)癌率可達40 DEN總量達1176mg 觀察時間為半年時 發(fā)癌率可達94 其中支氣管鱗狀細胞癌占41 烏拉坦注后3個月肺腺癌發(fā)生率為100 且多數(shù)為多發(fā)性 誘發(fā)肺腫瘤的部位和組織分型與人類肺腫瘤相近似 2 食管癌 Carcinomaofesophagus 簡述 亞硝胺在體內(nèi)經(jīng)過代謝 產(chǎn)生重碳烷 使核酸或其他分子發(fā)生烷化而致癌 不對稱亞硝胺口服或胃腸外給藥 均能誘發(fā)大鼠食管癌 方法 甲基芐基亞硝胺 MBNA 誘發(fā)食管癌 將1 MBNA溶液加在少量的粉末狀飼料中 攪拌均勻 出1月齡以上Wistar大鼠自由攝食 結(jié)藥量每天0 75 1 5mg kg 二烴黃樟素誘發(fā)大鼠食管癌模型 在大鼠飼料中加入微量 1 2500 1 10000 黃樟素喂養(yǎng)大鼠誘發(fā)率達20 一70 特點及應(yīng)用 MBNA誘發(fā)的食管癌可見食管鱗狀細胞癌的組織 但很少發(fā)生轉(zhuǎn)移 亞硝胺致癌性較強 大劑量1次給藥 即可致癌 3 肝癌 Carcinomaoftheliver 簡述 常用口服致肝癌的物質(zhì)有乙基亞硝胺 DEN 4 2甲基氨基偶氮苯 DBA 2 乙酰氨基酸 2AAF 亞胺基偶氮甲苯OAAT和黃曲霉素 方法 DEN誘發(fā)大鼠肝癌 取體重250g左右的封閉群大鼠給與0 25 DEN水溶液0 25 1mL灌胃或稀釋10倍放在飲水瓶中自由飲水 劑量為每天2 10ml kg 喂養(yǎng)半年左右 黃曲霉素誘發(fā)大鼠肝癌 每月飼料中含0 001 0 015mg kg混入飼料中喂6個月左右 特點及應(yīng)用 DEN誘發(fā)大鼠致癌率為70 DBA誘癌率為60 黃曲霉素誘發(fā)大鼠肝癌發(fā)生率為80 此種方法從病因?qū)W角度分析 與人體腫瘤較為近似 故此類模型常用于腫瘤特點的深入研究 4 宮頸癌 Carvicalcarcinoma 用穿線法將附有0 1mg二甲基膽蒽 DMC 的棉沙線結(jié)穿入雌性小白鼠的宮頸部 并固定縫線 觀察半年左右處死動物 取宮頸組織 二 動物自發(fā)性腫瘤模型及移植瘤株 一 各類動物自發(fā)瘤 1 小鼠腫瘤 小鼠乳腺腫瘤 在各品系小鼠中 C3H系雌性小鼠乳腺腫瘤發(fā)生率最高 達99 100 A系經(jīng)產(chǎn)雌鼠乳腺腫瘤發(fā)生率約為60 80 參照Dunn分類 小鼠乳腺腫瘤分為A B C三型 A型為典型乳腺腺瘤 B型包括乳頭狀囊腺瘤 單純瘤及導(dǎo)管內(nèi)瘤等 C型又稱纖維瘤和腺纖維瘤 小鼠肺腫瘤 小鼠自發(fā)性肺腫瘤主要見于18月齡以上的A系 SWR系小鼠其肺自發(fā)瘤發(fā)生率分別達90 和80 經(jīng)產(chǎn)PRA小鼠發(fā)生率也很高 77 病理學(xué)類型主要是腺瘤 有良性和惡性之分 小鼠白血病 C58 AKR Afb等品系小鼠的白血病多發(fā) 8 9月齡的AKR小鼠白血病發(fā)生率高達80 90 形成的白血病以淋巴細胞性白血病為主 2 其它動物自發(fā)瘤 大鼠內(nèi)分泌腫瘤和惡性淋巴瘤 跟品系和年齡有關(guān) 金黃倉鼠是實驗性腫瘤研究中常用的一種動物 自發(fā)瘤發(fā)生率的 0 5 17 主要發(fā)生于神經(jīng)系統(tǒng)和膀胱以外的組織和器官 兔類自發(fā)瘤發(fā)生率很低 僅為0 8 2 6 以乳頭狀瘤和子宮腺瘤最為常見 兩棲類自發(fā)瘤 以蛙的實驗性腫瘤最常用 如豹蛙腎腫瘤 發(fā)生率約2 7 鳥類的自發(fā)性腫瘤也比較常見 特別是雞腫瘤最常見 發(fā)身率約10 20 且多屬惡性 以肌原性肉瘤和白血病為多 如發(fā)生上皮源性腫瘤 則幾乎均為鱗狀上皮瘤 二 動物移植瘤動物自發(fā)瘤可移植性腫瘤就是將動物自發(fā)性腫瘤移植到同系 同種或異種動物體內(nèi)生長并經(jīng)傳代后組織學(xué)類型穩(wěn)定 生長特性 包括接種成活率 生長速度 自動消退率 宿主壽命與宿主反應(yīng)等 已趨穩(wěn)定 其侵襲和轉(zhuǎn)移的生物學(xué)特性 以及對化療藥物的敏感程度均已確定 能在同種或異種動物體內(nèi)繼續(xù)傳代形成可移植性腫瘤即瘤株 1 小鼠可移植性乳腺癌2 小鼠可移植性肺腺癌3 小鼠可移植性肝癌4 小鼠可移植性宮頸癌5 小鼠可移植性淋巴造血系腫瘤 三 人體腫瘤的免疫缺陷動物移植模型 Rygaard和Povlson1969年首次將人結(jié)腸癌在裸鼠上移植成功 迄今為止 世界上建立的人體腫瘤免疫缺陷動物移植模型達400種以上 第四節(jié)各系統(tǒng)疾病動物模型 一 消化系統(tǒng)疾病動物模型 1 四氯化碳肝硬化 hepatocirrhosis 動物模型 Wistar或SD大鼠 皮下注射40 50 四氯化碳 CCl4 同時飼以玉米面 混入0 5 膽固醇 2 膽石癥病動物模型 Animalmodelofcholelithiasis 食餌法 選敘利亞倉鼠 大鼠 犬或猴 食餌配方為蔗糖74 酪蛋白21 食鹽4 4 膽堿0 1 魚肝油0 5 數(shù)月內(nèi)形成結(jié)石 成石率高達100 感染法 兔或大鼠 無菌條件下剖腹 露出十二指腸 從十二指腸乳頭逆行插入一塑料管進入膽囊 從中注入蛔蟲卵或大腸桿菌懸液 膽總管結(jié)扎法 切除迷走神經(jīng)干 食管下端 法 異物植入法 蛔蟲碎片 線結(jié) 橡皮等 3 潰瘍病動物模型 Animalmodelofpepticulcer 應(yīng)激法 用饑餓 刺激寒冷等方法造成潰瘍 大小鼠采用水浸法造成的胃潰瘍模型較為穩(wěn)定 幽門結(jié)扎法 大鼠較為適宜 結(jié)扎幽門18小時后使用 乙醇損傷法 大鼠禁食48小時后灌服無水乙醇藥物法 可給大鼠或小鼠 注射一定量的組胺 皮質(zhì)激素 利血平或水楊酸等根據(jù)不同的要求選擇不同的方法 二 呼吸系統(tǒng)疾病動物模型 1 慢性支氣管炎動物模型 Animalmodelofchronicbronchitis 二氧化硫吸入法 選擇小鼠 SO22 每天10S煙霧吸入法 選擇大鼠 強 弱 香煙吸入法 2 肺氣腫動物模型給予水解酶類 豬胰彈性蛋白酶 木瓜蛋白酶 霧化吸入法 氣管內(nèi)滴入法 3 支氣管哮喘模型 Animalmodelofbronchialasthma 一般使用豚鼠 氯化乙酰膽堿和磷酸組胺溶液混合 噴霧吸入 可用雞蛋白先行致敏 犬多次暴露于過敏源 也可引起哮喘 4 肺炎動物模型 Animalmodelofpneumonia 微生物接種兔或豚鼠的氣管和肺部大腸桿菌克雷伯桿菌支原體 金黃地鼠 仙臺病毒 小鼠 腺病毒 5 肺結(jié)核動物模型 Animalmodelofpulmonarytuberculosis 注射弗氏佐劑后感染結(jié)核桿菌 采用霧化吸入的方法 常用動物是豚鼠 三 心血管系統(tǒng)疾病動物模型 1 動脈粥樣硬化動物模型 Animalmodelofatheromatous 在動物飼料中加入過量的膽固醇和脂肪 飼養(yǎng)一段時間后 其主動脈及冠狀動脈內(nèi)逐漸形成粥樣硬化斑塊 常用大小鼠 兔和小型豬 小型豬是最理想的模型 2 心肌缺血和心肌梗塞動物模型 Animalmodelofmyocardialischemiaandinfarction 電刺激法 雄性家兔 用不銹鋼鋼針定向插入右側(cè)下丘腦背側(cè)核 以強弱電流分別刺激 每次5min 間隔1 3min 藥物法 大鼠和家兔注射異丙基腎上腺素 犬注射麥角新堿 冠狀動脈阻斷法 閉胸式選擇性冠狀動脈插管法 犬頸動脈插管注入汞 開胸結(jié)扎冠狀動脈法離體心臟灌注冠狀動脈結(jié)扎缺氧法冠狀動脈血栓法 3 高血壓動物模型 Animalmodelofhypertension 自發(fā)性高血壓大鼠 Spontaneoushypertensiverat SHR 由日本學(xué)者Okamoto培育的突變系大鼠 該鼠自發(fā)性高血壓的變化與人相似 是目前應(yīng)用最廣泛的高血壓模型 它可產(chǎn)生腦血栓 梗塞 出血 腎硬化 心肌梗塞和纖維化等變化 三 泌尿系統(tǒng)疾病動物模型 1 IgA腎炎動物模型 AnimalmodelofIgAnephritis 小鼠口服牛 球蛋白 同時口服環(huán)磷酰胺和雌二醇 小鼠口服乳白蛋白 同時以膠狀碳封閉小鼠的單核 巨噬系統(tǒng) 口服BSA 加部分肝切除結(jié)扎大鼠膽管 2 慢性腎功能衰竭動物模型 Animalmodelofchronicrenalfailure 用物理方法減少或破壞腎組織部分腎切除液氮冷凍 電熱灼傷 或結(jié)扎腎動脈分支以造成大部分腎單位損毀 用腎毒性藥物破壞腎組織常用的腎毒性藥物有嘌呤霉素 Puromycin 阿霉素 Adriamycin 和重金屬鹽類 用免疫方法破壞腎組織用含有針對腎臟組織的抗體的血清或蛋白 注射大鼠或小鼠 自發(fā)性慢性腎衰模型 AmimalmodelofspontaneousCRF 老齡大鼠和FH大鼠比較明顯 四 神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型 1 腦血管疾病動物模型 Animalmodelofcerebralvasculardisorders 局灶性腦缺血模型 Animalmodelofregionalcerebralischemia 沙鼠結(jié)扎一側(cè)頸總動脈家兔阻斷大腦中動脈法犬大腦中動脈栓塞法 全腦缺血動物模型 Animalmodelofwholecerebralischemia 沙鼠結(jié)扎雙測頸總動脈大鼠4血管關(guān)閉法 2 癲癇動物模型 Animalmodelofepilepsies 大鼠部分簡單性癲癇模型 電極在腦皮層表面 模擬外傷性癲癇 大鼠復(fù)雜部分性癲癇模型 電極在雙測海馬CA1區(qū) 也可在雙側(cè)杏仁核團 屬點燃效應(yīng)模型 術(shù)后可自發(fā)癲癇 3 Parkinson病 PD 動物模型 Animalmodelofparkinsondisease 旋轉(zhuǎn)大鼠模型 利用神經(jīng)毒劑6 羥基多巴胺破壞黑質(zhì)的多巴胺神經(jīng)原 靈長類動物Parkinson病模型 恒河猴頸動脈注MPTP 五 造血系統(tǒng)疾病動物模型 1 再生障礙性貧血動物模型 Animalmodelofaplasticanemia 藥物誘發(fā)動物再障模型 家兔或小鼠口服馬利蘭 皮下注射純苯 放射性同位素內(nèi)照射動物 89sr腹腔注射小鼠 或32P靜脈注射 免疫介導(dǎo)法引起再障模型 BALB c小鼠經(jīng) 射線亞致死量全身照射后 尾靜脈輸入取自DBA 2小鼠胸腺淋巴結(jié)混合細胞 2 白血病動物模型 Animalmodelofleukemia 淋巴細胞白血病小鼠 L615 動物模型 由白血病病毒誘發(fā) 在615小鼠連續(xù)傳代 30代后建成的穩(wěn)定的白血病模型 人類急性髓系白血病的小鼠模型 Micemodelofhumanmyeloidleukemias 人類胎兒骨片植入SCID小鼠皮下建立具有人類造血功能的SCID hu小鼠 再將髓系白血病患者的骨髓細胞植入SCID hu小鼠皮下的人類胎兒骨片 六 內(nèi)分泌及代謝性疾病動物模型 1 糖尿病動物模型 Animalmodelofdiabetesmellitus 糖尿病專家估計 中國大陸的糖尿病患者已有二千五百萬名 若加上潛在人群 受糖尿病威脅的總數(shù)達到四千萬人 并且每年以百分之一的速度增長 每年消耗的社會資源約五百億元人民幣 糖尿病是一種常見的慢性疾病 由于遺傳因素和多種環(huán)境因素聯(lián)合作用使胰島素分泌絕對或相對分泌不足 引起糖類 蛋白質(zhì) 脂肪的代謝紊亂 臨床表現(xiàn)為高血糖的一組全身性代謝紊亂的疾病 1型糖尿病與2型糖尿病的區(qū)別項目1型糖尿病2型糖尿病胰島素依賴YesNo發(fā)病年齡 30歲中老年起病急緩慢癥狀中 重輕 中體重減輕 消瘦不減 肥胖多見酮癥酸中毒易發(fā)生不易發(fā)生胰島素釋放曲線低平大致正常 高峰后移 或高胰島素血癥 自發(fā)性糖尿病模型KK糖尿病小鼠 2型NOD LtJ小鼠 1型BBWistar大鼠 1型肥胖性糖尿病Wistar大鼠 2型糖尿病地鼠 2型 七 骨骼系統(tǒng)疾病動物模型 1 長骨干骨折動物模型 Animalmodeloflongboneshaftfracture 2 長骨干缺損動物模型 Animalmodelofbonedefects 3 兔膝關(guān)節(jié)軟骨缺損動物模型 AnimalmodelofArticularcartilagedefectsoftheknee 4 兔激素性股骨頭壞死模型 Animalmodelofsteroid inducedosteonecrosisinfemoralheadofrabbit 5 大鼠類風濕性關(guān)節(jié)炎模型 Animalmodelofrheumatoidarthritisinrat 6 脊髓損傷動物模