动物实验方法

作者：王德军，李昌煜

页数：336

出版社：科学出版社

出版日期：2023

ISBN：9787030753601

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内容简介

动物实验是医学研究和药物研究必要的途径和手段。目前，几乎所有的生命科学领域的科研、教学、生产、检定、安全评价等都离不开动物实验。合理的动物实验方法和娴熟的动物实验操作技术是顺利完成动物实验并取得准确、可靠的结果和良好反应与重复性的保证。本书主要介绍了动物实验常用操作方法，各技术领域动物实验技术与方法（包括生理与行为学、分子影像、生物净化、基因修饰、血液尿液常规检测与分析、分子生物学、组织形态学、细胞实验等）以及动物实验设计方法。全书内容新颖，实用性强。

目录

节选

第一章绪论 实验动物是生命科学研究的基础和重要支撑条件，动物实验是医学研究和药物研究必要的途径和手段。目前，几乎所有生命科学领域的科研、教学、生产、检定、安全评价等都离不开动物实验。使用科学正确的动物实验方法能够剖解极其复杂的自然现象，暴露其本质，揭示其内在的联系，而正确规范的动物实验操作方法是获得可重复有效数据的重要保障。 第一节基本概念 一、动物实验 动物实验是指在已知的和人为控制实验动物的环境条件下，改变其中某种条件，观察并记录动物的变化，以探索或检验生命学科中未知因素的专门活动。动物实验是使用实验动物而进行各种科学试验，也可达到培育繁殖实验动物的目的，通过科学的动物实验探讨生命科学的课题。一般依据研究目的进行动物实验，获得动物反应，并将实验结果进行分析与外推。 1.动物实验的要求和目的 动物实验是将提供的动物用于科学，为了达到实验（假说的检验）、试验（未知性质的检查）、教育（知识技术的传授）、材料获取（取得研究材料、医药品原料等）的目的而进行的。 进行动物实验的三个要求：科学的要求、经济的要求、伦理的要求。 （1）科学的要求 即单纯的按系统实施实验（收集正确的结果）。科学的要求是为了得到正确的实验结果及实现重复性较高的动物实验。要尽可能系统简单，即能在控制动物本身及其环境条件下进行动物实验。 （2）经济的要求 即有效地实施实验（实施廉价的实验）。经济的要求是指使用小型动物在给饲料的量、饲养面积、管理作业量等方面都比大型动物从经济角度考虑有利。 （3）伦理的要求 是出于人道或动物福利角度的需要。伦理的要求是基于人道的立场和尊重动物生命的思想，这不仅从精神的观点，更重要的是理解与实验动物和动物实验有关的所有法规。基本观点：动物因为有感觉和有趣地生活着而应有正常的地位，人类应该尊重所有的生命。 2.动物反应 动物的反应公式： R＝（A＋B＋C）×D＋E（1-1） 式中，R为动物反应，A为超越生物种的共同反应，B为生物种或品系特有的反应，C为个体反应（个体差），D为环境的影响，E为实验误差。 反应 A是所有动物中或若干动物共通或见到的反应，小鼠之所以成为小鼠在于小鼠特有的生物反应，动物反应还不能避开个体差异、环境的影响。 3.外推法 把某种动物的实验结果试套在人或其他动物上称为外推。外推法是假定包括人在内的各种动物并列在一条直线上，想从某种动物的实验值来推测其他种动物的预测值时的方法。 既存在超越生物种的共通反应，也有动物种特有的反应。在药物代谢方面，系统及发育生长关系较近的猴和人之间的确更相似，但有时大鼠的结果比猴的实验结果更能反映人的情况。在分析实验结果时要充分慎重作动物种间的比较——外推。 二、动物实验方法 动物实验方法是进行动物实验时采用的各种实验手段、实验技术和实验方法，包括实验动物质量控制方法和动物实验的研究方法及其操作方法。也就是研究实验动物及其应用研究的实验方法，包括动物的遗传、生理、解剖、繁育及疾病与诊断、生态环境等研究的实验方法和应用于医学、药理毒理、食品、化妆品、航空等研究的实验方法。 动物实验就方法而论，可以分为两大类，一类是对动物自身生物学特点、动物标准化生产和质量控制方面研究的实验方法，如研究动物的育种、保种和遗传质量检测及遗传改良的实验方法，研究微生物和寄生虫的检测技术与方法，研究动物的生理、解剖结构和代谢机能的实验方法，研究动物疾病与诊断的实验方法以及研究动物的胚胎移植、生物净化、无菌技术等方面的动物实验方法；另一类是对有目的的设计条件下所产生的现象进行分析，如医学研究的动物实验方法、药理毒理的动物实验方法、食品化妆品动物实验方法等。动物实验方法包括生理学的动物实验方法、病理生理学的动物实验方法、药理学的动物实验方法、病理解剖学的动物实验方法、组织学的动物实验方法、微生物学和免疫学的动物实验方法等。 1.动物实验基本操作方法 动物实验基本操作方法是指在进行动物实验时最基本的一些操作方法，如抓取、保定、性别鉴定、编号、标记、给药、采样和样本保存等方法。 2.动物生理检测方法 动物生理检测方法是指对实验动物生理健康状态检测的方法，包括血液学指标的检测、血液生化指标的检测、凝血功能指标检测、血液流变学指标和血流动力学指标检测，以及血压、心电、呼吸等生理指标的检测方法。 3.动物大体解剖方法 动物大体解剖方法是指借助儀、剪、锯等解剖器械，采用切割等肉眼观察来研究动物体的形态和结构的方法，尤其是对脏器、腺体的解剖位置与形态特征的肉眼观察。 4.动物外科手术方法 动物外科手术方法是指用手和器械对动物进行有血和无血的手术操作以诊断、治疗动物疾病，挽救动物的生命，延长动物的使用价值的方法，包括动物外科手术前准备、术中和术后护理等方法。 5.动物疾病诊断方法 动物疾病诊断方法是指通过整体检查、器械检查、实验室检查、解剖等查明疾病的发生过程，并得以确诊的方法，包括临床诊断、流行病学诊断、动物病理剖析诊断、实验室诊断、免疫学诊断、影像学诊断等方法。 6.动物组织病理学检查方法 动物组织病理学检查方法是指检查分析组织结构病理变化的方法，包括常规病理检查、免疫病理检查、分子病理检查、电镜检查以及相关的分析方法。 7.疾病动物模型制作方法 疾病动物模型制作方法是动物实验最基本的方法，是采用人工的方法使动物在一定致病因素如机械、化学、生物和物理等作用下，造成动物的组织、器官或全身的一定损伤，复制成与人类疾病相似的动物疾病模型，用以研究各种疾病的发生、发展规律及防治的方法。 8.分子影像学技术 分子影像学技术是运用影像学手段显示组织水平、细胞水平和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下的分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的方法。动物活体成像技术是在不损伤动物的前提下对其进行长期的纵向研究，影像技术可以提供的数据有绝对定量和相对定量两种。 9.遗传工程动物制备方法 遗传工程动物制备方法是通过基因打靶、基因捕获、基因沉默和转基因技术等基因修饰而获得大量的转基因模型、基因剔除/敲入模型、基因功能研究模型的方法。 10.动物胚胎移植方法 动物胚胎移植方法是通过从母体（供体）的输卵管或者子宫中将着床前期的胚胎分离出来后，转移至假孕母体（受体）的输卵管或者子宫中，最终目的是让移植后的胚胎可以在受体动物生殖道内着床、孕育和出生。 11.动物实验设计方法 动物实验设计方法是指为实现研究目的而施加给动物的外部措施和物质，对单因素实验和多因素实验需要采用不同的实验组别设计的方法，包括完全随机设计、配对设计、随机区组设计、析因设计、拉丁方设计、交叉设计、重复测量设计等。 12.动物实验质量控制方法 动物实验质量控制方法是指在进行动物实验时，对实验对象及处理因素的控制方法，包括实验动物的选择方法、遗传因素的控制方法。动物实验质量控制方法除包括动物实验的处理因素外，还包括对实验环境、微生物和寄生虫、饲料营养等实验条件的质量控制方法。 第二节动物实验的一般要求 （一）动物实验实施与人员 1）在动物实验实施前，动物实验负责人应向使用动物实验设施机构的实验动物福利与使用管理委员会提交审查申请，获得审查意见后方可实施。 2）动物实验人员应具有良好的职业道德规范、基本技能和良好的心理素质，并无过敏史，尤其要对动物的皮毛、血液、尿液、粪便等无过敏反应；同时，应进行实验动物与动物实验技能等级的培训，从事特殊操作的人员必须取得相关资质后方可从事相关工作，从事动物实验的人员应定期进行健康检查，检查结果应符合所从事动物实验工作的要求。 （二）实验动物与实验条件 1）动物实验使用的实验动物应符合相关微生物学、寄生虫学、遗传等质量控制的要求，非标准的实验用动物应依照国家相关法律法规，排除对人类具有危害的病原体，动物的外观、行为及生理指标无异常；使用遗传工程动物，应明确其遗传背景。 2）开展动物实验的环境条件应符合实验动物和动物实验设施标准；并根据不同的实验目的配置相关仪器设备，如动物麻醉、心电监护、称重、保定等必要的动物专用设备，以及必要的个体防护用品。动物实验饲养所使用的配合饲料应符合相应实验动物的营养标准，除特殊实验或特殊品种的动物饲养需要调整的成分之外，其他营养成分应符合相应实验动物配合饲料的营养要求。高脂、高糖、高营养等特殊饲料应在相应条件下贮存，并在保质期内使用。垫料、饮水符合相应级别的实验动物微生物控制要求。 （三）动物实验的过程管理与规范 1.动物实验过程管理 动物实验过程管理指对实验过程和设施运行进行定期监督检查，监督实验设施运行状态和实验进展情况，执行适应的标准操作规程（ standard operating procedure，SOP）和相关管理规定情况，以保证实验结果的可靠性，动物实验室应保存动物实验过程和设施运行记录。 2.动物实验的基本规范 动物实验的基本规范包括使用背景清晰的实验动物，并有标明动物种类、级别、数量、性别、年龄、购买日期等的相关资料。运输动物应符合善待实验动物的要求。进行动物实验时，动物保定要科学合理，在使用保定装置前，应对动物进行适应性训练。在满足实验要求的前提下，应尽量缩短保定时间。实验结束后，要根据动物品种、年龄、研究目的、安全性等选择使用安乐死。动物处死后，必须对动物死亡进行确定，并应进行无害化处理。 （四）实验记录与档案管理 1）动物实验记录必须及时、真实、准确、完整、易于辨认；实验记录不得随意修改，如必须修改，须由修改人签字，并注明修改时间和原因，计算机、自动记录仪器等打印的图表和数据资料等，应妥善保存其拷贝或复印件。 2）动物实验研究结束后，原始记录的各种资料应整理归档。 第三节动物实验的历史 公元前 776年的希腊文明最早对生命的认识充满了宗教迷信色彩，于是有了著名的《希腊神话》和随后的《罗马神话》。一些自然科学家以非宗教的思想、不以神和魔法为基础来探索世界及生命是如何形成的，为了了解和认识生命现象，开展动物实验。亚里士多德（Aristotle）就对动物作解剖观察，并著有《动物的组成部分》、《动物的生死》等，描述了多种动物脏器的差别。埃拉吉斯塔特（Erasistratus，公元前310年～前250年）和希洛费勒斯（Herophilus，公元前330～前260年）是当时两位有名的解剖学家，他们不仅解剖了多达600具尸体，还解剖了大量的动物，在猪的实验中确定了气管是吐纳空气的通道，而肺则是交换空气的器官。古罗马著名的医师和解剖学家盖伦（Galen）对猪、猴及其他动物作解剖观察，提出在血管内运行的是血液而不是空气，神经是按区分布等重要观点，并编有解剖学专著《医经》，提出了实验研究是医学研究的基础。现代解剖学奠基人——维萨里（Anddreas Vesalius，1514～1564年）的《人体的构造》来自大量的动物和人体解剖实践，从根本上改变了西方世界对人体的传统观念，动摇了盖伦生理学的体系。文艺复兴时期的伟大画家达 芬奇（Leonardo da Vinci，1452～1519年）曾解剖过昆虫、鱼、蛙、犬、猫等动物，绘制了许多比较解剖的图解。15世纪 50年代，维萨里的同行，意大利著名解剖学家科伦布（Readus Columbus，1510～1559年），基于临床观察和动物解剖实验发现了肺循环。 英国解剖学家哈维（W.Harvey，1578～1657年）采用犬、蛙、蛇、鱼和其他动物进行实验研究，发现了血液循环和心脏在血液循环中的作用，哈维放弃了一般科学家只研究人一个种和研究死人的方法，而采取比较解剖和活体解剖不同动物的方法，了解心脏跳动的实际情况。并于 1628年出版《动物心血管运动的解剖研究》一书，从而为创建生理学开辟了道路。 1789年，英国詹纳（E.Jenner，1749～1823年）进一步