影响动物实验结果的因素.ppt
第十四章 影响动物实验结果的因素,1,动物是活的非常复杂的有机体，受环境因素的影响，个体间存在差异，不像物理、化学实验能够精细定量。物理实验：化学实验：动物实验：可获得一组存在差异的、呈正态分布的数据，组与组之间的比较需要用生物统计学方法进行分析。,3,第一节 环境因素,4,5,影响动物实验的环境诸因素,气候因素 化学因素 生物因素 温度 饲料营养 病毒 湿度 饮水 细菌 气流 臭气 寄生虫物理因素 杀虫剂 光照 消毒剂 社会因素 噪声 污染毒物 饲养密度 粉尘,6,一、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。恒温动物在一定的外界温度变化范围内能保持体温相对稳定。环境温度偏离动物最适温度过大，或温度的突然升高或降低对动物的健康影响很大。影响代谢 影响生长发育和繁殖 影响生理功能 影响健康和抗感染能力 影响实验结果：脏器重量、血液生化指标、药物反应,7,不同环境温度时腹腔注射戊巴比妥钠（95mg/kg）导致大鼠死亡率比较,8,温度对三种药物LD50的影响,9,（二）相对湿度 实际水蒸气分压力 相对湿度（%）=-100%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,10,（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/室内容积要求：屏障系统换气次数：15次/小时 风速：0.2m/s 新风量：不得少于50%换气次数过少，饲养室内空气污浊；风速过大，动物易脱水。,（四）季节和昼夜实验动物源自于野生动物，在长期的进化过程中适应了自然气候的变化，形成了独特的生物学特性。这些生物学特性也保留在实验动物身上。动物的许多功能随着季节产生规律性的变动。已有大量资料表明，动物对化学物作用的反应也受到季节的影响。例如在春、夏、秋、冬分别给10只大鼠注入一定量的巴比妥钠，发现入睡时间以春季最短，秋季最长，而睡眠时间则相反，春季最长，秋季最短。不同季节，动物的机体反应性有一定改变，如不同季节对辐射效应有影响。犬和兔在春夏季对辐射的反应比在秋冬季敏感，所以在春夏季经辐射照射后的实验动物死亡率高；小鼠的放射敏感性在冬季显著升高，而夏季则降低；大鼠的放射敏感性则没有明显的季节性波动。因此，这种季节的波动在进行跨季度的慢性实验时必须注意的。啮齿类实验动物和兔是夜行性动物，它们的体温，血糖、基础代谢率、各种内分泌激素的昼夜性节律变化与人不同。注意到动物的这些节律性变化，应选择在同样季节，每日在同样的时间进行动物实验才能得到正确的实验结果。,11,12,二、理化因素（一）光照 光照明主要影响动物视力，影响包括发情、排卵、交配、妊娠、分娩、泌乳和育仔的生殖生理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。稳定的明暗交替（12h:12h/10h:14h）啮齿类动物性周期最稳定。,13,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：自然光太阳光直射动物不规则开关照明灯光照分布不均衡：定期更换笼盒的不同位置，避免光照对实验的影响,14,（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,15,（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）,（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。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，严重者甚至产生急性肺水肿而导致动物死亡。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。,16,17,三、生物因素（二）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。,18,（三）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密度过高不符合动物福利,19,动物实验室环境控制指标,第二节 动物因素,20,一、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为了避免动物种属因素对实验研究的影响，在药物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。,21,二、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。,不同近交品系动物由于各自具有独特的基因型，对同一刺激的反应各不相同，甚至差异很大。如：内源性激素：A系小鼠的促性腺激素含量比DBA小鼠低1.5倍；外源性激素：C57BL小鼠对肾上腺皮质激素的敏感性比DBA及BALB/c小鼠高12倍；酶活性：A系小鼠肝脏的葡萄糖酸活性只有C3H小鼠的十几分之一；用激素超排卵：C57BL属高排卵品系，而BALB/c属低排卵品系；物理因素：DBA小鼠对声音刺激非常敏感，35日龄DBA/2N小鼠闻电铃声后可出现特殊的发作性痉挛，甚至死亡，而C57BL小鼠则否；化学试剂：对相同浓度的氯仿，DBA/2雄性小鼠死亡率为75%，DBA为51%，C3H为32%，BALB/c为10%；病毒：DBA/2及C3H小鼠对鸡新城疫病毒的反应和DBA/1小鼠完全不同，前者引起肺炎而后者引起脑炎；自发性肿瘤：C3H、津白等品系小鼠易致癌，C57、C58、津白等品系不易致癌，AKR、DBA/2等品系易致白血病，C3H雌鼠乳腺癌自发率高达90%，AKR 小鼠白血病自发率可达65%；,23,24,封闭群的实验数据：因为群体内个体差异，表现为标准差大，但它反映了种属对刺激的反应。,近交系的实验数据：因为群体内个体差异极小，表现为标准差小，但同一刺激对不同近交系反应不同，有的高，有的低，它仅反映某个基因型对刺激的反应。,封闭群,近交系A,近交系B,封闭群与近交系实验结果的比较示意图,正常组,实验组,24,24,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？,25,3.性别因素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。,26,4.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。例如1822克小鼠，ICR小鼠为3周龄，昆明种小鼠为5周龄，而BALB/c小鼠为7周龄，如不注意会影响试验结果。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。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。,27,28,生长曲线的实际应用价值：根据年龄判断体重，或根据体重判断年龄；根据生长曲线，选择购买适合实验需要的动物；根据生长曲线，判断实验刺激对动物生长发育的影响。性成熟前后生长发育最快，而体成熟后生长发育趋缓。因此用性成熟前后动物做实验，如实验因素对动物生长发育有影响，就能很快反映出来。,第三节 饲料营养因素,29,1.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1820%，而兔对粗蛋白的需求为1417%，两者相差很大。豚鼠体内因缺乏合成维生素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。,30,2.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。,31,3.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大鼠血红蛋白、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。,32,4.与疾病动物模型有关的营养问题制作各种动物模型时，常伴有因各种原因（如失血性贫血、肝肾功能不全等）引起的低蛋白血症，进而导致动物的免疫功能低下。在观察药物治疗这些疾病的同时，不要忽略营养因素对实验结果的影响，即应同时给予高蛋白饲料，以补充机体组织修复对外源蛋白质的需求。大动物手术后要增添额外高蛋白饲料，以促进伤口的愈合。,33,5.自行设计饲料配方中的营养问题在一些与摄入营养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%。,34,为此，在配制特殊配方饲料时，应从以下几个方面进行考虑：1.根据文献资料、专业知识和试验目的，确定饲料配方中应增加（或减少）哪个营养成分及增加（或减少）的比例数。2.应考虑增加的营养成分是否稀释了粗蛋白的含量。3.统筹平衡配方中各营养成分的比例，特别是调整蛋白质饲料原料的比例，用高蛋白饲料原料代替低蛋白饲料原料，以保证动物生长发育所必需的蛋白摄入量。,35,36,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,加入脂肪后，增加鱼粉或豆粕，调整蛋白含量到国家标准,37,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,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。,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,第四节 动物实验操作因素,38,1.运输和适应性饲养运输、饲养条件和饲料的改变等，均会引起动物的恐惧和应激，改变动物的生理生化和免疫学数据。适应性饲养的时间一般急性实验为2-3天，长期实验为7天。对于如犬、猴等大动物，需要时间更长，犬为2周，猴为1-2个月，并在此期间进行观察记录、微生物学检查、驱肠虫和接种疫苗等检疫工作。,39,2.动物实验操作当动物遭受到强行抓取、保定，施与手术等意外刺激，或突然改变原先各种稳定的饲养条件等，其神经-内分泌系统、循环系统、以及机体代谢都会受到很大影响，甚至改变动物的生理状态，从而得到不正确的实验数据。实验操作时应尽可能采用温柔的手法和正确的动物抓取、固定方法，保持动物的正常生理状态。在不影响实验结果的前提下，可采取麻醉方法，使动物保持安静。如果采取不正确的固定方法，实验处理施加的痛苦造成动物的恐惧挣扎，在这种情况下做的实验，数据不可靠，其生理生化指标均有改变。,40,应养成日常善待动物，并熟练掌握捉拿、固定、注射、给药、手术等技能，尽量减少对动物施加的不良刺激和痛苦。在犬、猴等大动物整个饲养过程中，饲养人员和实验人员均应经常去亲近它们、安抚它们，使它们增加实验人员的信任感，提高对痛苦的忍耐度和对实验的配合，并能促进外科创伤的愈合。,41,3.麻醉麻醉的目的是消除手术过程中引起的痛苦和不适，确保实验动物的安全和动物实验的顺利进行。实验过程中对动物实施麻醉是动物实验伦理的一个重要方面。不同的麻醉剂有不同的药理作用和不良反应，应根据实验要求与动物种类而加以选择。在整个手术和实验操作中要求麻醉深度保持恒定。,42,4.给药方式 给药时间、给药途径、给药剂量及给药次数等均是影响实验结果很重要的因素。长期给药试验应有固定的给药时间，如果时间不固定，其血药浓度波动很大，很难反应出准确的剂量效应关系，而使实验结果产生误差。给药途径应与受试物临床设计的给药途径相同，不同的给药途径药物在体内的吸收、分布、转化和排泄的机理和效率不同。给药的次数对一些药物也有关系。如雌三醇与细胞内物质结合的时间非常短，所以，每天一次给药效果就比较弱，如将一天剂量分为8次给药，则效果大大加强。,43,结语动物是活的有机体，动物实验涉及的因素很多，任何一个因素的改变都可能影响实验结果的准确性和可靠性。了解影响动物实验的各种因素，有助于启迪思维，考虑周全，在动物实验设计时和动物实验过程中，避免和控制不利因素，获得理想的实验结果；也有助于在实验结果分析时找出实验失败的原因，为进一步做好实验打下基础。,44,思考题,影响动物实验结果的主要因素 有哪些？温度、湿度、噪声从哪几个方面影响实验动物？如何理解不同种属动物对实验刺激的差异？如何从基因组成上理解封闭群和近交系在生物医学上的应用？简述生长曲线的实际应用价值。当配制特殊配方饲料时，如何避免饲料中蛋白含量过低？如何理解实验操作技术对实验结果的影响？,45,46,谢谢！,
