第四章-食品毒理学实验基础课件.ppt
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1、第四章 食品毒理学实验基础,第一节:常见实验动物选择和处理,(一)实验动物的定义及其在科学研究中的意义1定义:实验动物(Laboratory Animal Sciences):由人工选育,在一定条件下繁殖生产,具有明确的遗传背景和生物学特性,专门用于科学研究并符合一定标准的各种动物。实验动物种类:很多,常见包括:大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、狗、猫、猴、小型猪、鸡(SPF鸡)、青蛙、蟾蜍、鱼类等。,实验动物的特点:具有较小的个体差异,较强敏感性,较好的重复性与较一致的反应性。一些遗传背景不清楚,携带病原微生物不明确,健康状况及个体差异较大,反应性不一致,一般不作为实验动物,其所取得的数据不被科学界所
2、公认。,2意义实验动物是生命科学(生物、医学、食品等)研究的重要基础和支撑条件,在科研、教学、生产、检定、安全评价和成果评定中都离不开实验动物,被称为“活的仪器”,“活试剂”。英国一位科学家曾这样比喻:“在生命科学研究中使用实验动物就象在分析化学中使用分析天平一样重要”。,实验动物在科学研究中占有重要地位。美国生命科学研究课题投资40%涉及实验动物,60%的生物学课题需要实验动物。如美国肿瘤研究中心,每年研究经费2.2亿美元,利用实验动物的课题占1.4亿美元。我国生物医学科研课题也有60上使用实验动物。,实验动物的品种品系,“种”,是生物学上的一个基本分类单位,是自然选择的产物。“品种”,则是
3、应用动物学上的一个基本分类单位,尤其是畜牧学与实验动物科学,“品种”是人工选育的产物。,实用性 遗传的稳定性 同质性 具有一定的数量“品系”:来源于同一优良品种祖先的后裔群。,形成品种的条件,实验动物的级别分类,级别分类,一般是按实验动物的微生物背景划分的,这是实验动物质量控制的一个重要方面。国际上一般分为四级:无菌动物(germfree animal,GF)悉生动物(gnotobiotic animal,GN)无特定病原体动物(specific pathogen free animal,SPF)普通动物(conventional animal,CV),对微生物的控制要求GF:以无菌技术获得,
4、不带任何微生物和 寄生虫,在隔离系统饲养。GN:带有明确的微生物丛,无菌条件饲育,在隔离系统饲养。SPF:不带指定的病原微生物和寄生虫,在 屏障系统饲养。CV:微生物、寄生虫携带性情况不明,但 不能带有人畜共患和烈性传染病原体。在开放系统饲养。,我国对实验动物级别分类(1994年国家技术监督局发布的国标)一级:CV(conventional animal)二级:CL(Clean animal)三级:SPF(specific pathogen free animal)四级:GF(germfree animal),1CV,开放系统,普通饲养,大批生产,成本低,是最低级别的实验动物。CV广泛应用于教
5、学、预试验及一些要求不严的短期试验,生物制品生产。严格意义上讲,CV不适合于科学研究。尽管如此,CV祖先来自于SPF,剖腹产后普通化,即开放饲养,CV在饲料配方,饮水,室内温、湿度、光照、噪声仍应符合国家标准。市售和来历不明的动物为“无证动物”,试验结果不予承认。,2CL:,祖先仍是SPF或GF,屏障系统饲养。质量控制要求介于CV与SPF之间。国外无此级别,国外一般均采用SPF或GF。国内由于发展水平条件所限,作为一种过渡,暂可作为标准实验动物用于一般的科学研究。,3SPF,属健康无病动物,动物质量高,适合长期慢性实验,并能取得可靠实验结果。广泛应用于药学、毒理学、肿瘤学、免疫学、传染病学、多
6、种诊断和疫苗生产,以及生物制品鉴定中。,屏障系统:空气经过一定的过滤净化,饲养环境保持正压,进入系统的一切物品:饲料、饮水、用具等均需经严格灭菌处理。工作人员进出消毒,衣、帽、手套、口罩均需消毒。饮水除高压消毒外,还应酸化和过滤净化。,SPF饲养环境应在绝对屏障系统隔离器中,内部空气全部由送风装置供给,并经过滤除菌,内部保持正压,利用空气梯度压力来防止外界空气进入。工作人员进入需淋浴,衣、帽、手套、口罩均需消毒,各种用品消毒,方可进入。动物饲养架及饲养盒,以连续层流(空气经初、中、高三级过滤后流入架内,在架内外形成空气压力差,在饲养层等形成一个足以抵微尘进入架内的清洁区)和空气净化,以实现空气
7、净化的双保险作用。,4.GF,GF:无菌剖腹产,在绝对隔离器中养育。(塑料薄膜无菌隔离器)应用:在实验动物领域应用;在免疫学方面应用:是研究免疫发生机理与生产高效优质疫苗的最理想动物。用于微生物学研究:研究微生态学的最理想的动物模型。肿瘤学研究:是研究致癌机理,防癌、抗癌药物筛选的理想动物。,营养学研究:是研究营养学的良好模型。GF动物不仅用来观察肠道内细菌对代谢的影响,还用于研究限制采食,对寿命,免疫力的影响,无菌动物对诸多营养机理的分析将起到更重要的作用。毒理与药理学研究:最适合于进行慢性毒性实验,适合于新药毒性及安全性评估。在微生态制剂、生物制品、抗菌素试验研究方面具有明显优势。老年医学
8、:无菌动物是最理想的衰老模型,无菌动物寿命明显延长。其次:在放射医学、口腔医学、军事、航天、环境医学等方面都有广泛应用。,常见实验动物的选择指南,1小鼠:用途:1.1药理毒理学实验:包括药品、生物制品、食品、日用品、化妆品、化工产品、环境监测、急性、亚急性、慢性、三致试验、LD50、药物治疗试验等。1.2肿瘤研究:可人工诱发多种癌症和白血病模型,也 可用裸鼠建立各种人类移植性肿瘤模型。可用于搞癌药物筛选,癌病因、病机、免疫学等研 究。,1.3传染病学研究:多种细菌、病毒、寄生 虫病研究。1.4遗传学研究:1.5免疫学研究:1.6老年学研究:小白鼠寿命短,晚期老年病多 发,是老年学医学研究的好材
9、料。1.7计划生育研究:1.8呼吸、消化系统疾病研究。,2大鼠用途:2.1生理学研究2.2营养学研究:大鼠对营养缺乏比较敏感,是营 养学研究的首先动物。常用于Pr、Aa、Vit、Ca、P代谢研究。2.3药理毒理学研究:适合于心血管药物筛选,6个 月以上毒理学试验,酒精中毒等。,2.4肿瘤学研究:2.5遗传学研究:2.6传染病研究2.7实验外科学研究2.8心血管疾病研究:高血脂、动脉粥样硬化、心肌梗塞、心律失常、高血压等。2.9呼吸系统疾病研究2.10其实领域研究:,3兔3.1免疫学研究:兔对免疫刺激应答反应强烈,广泛 用于制备高效价、高特异性免疫血清。3.2毒理学研究:皮肤、眼睛、致畸因子研究
10、。3.3生殖及避孕药物研究3.4眼科学研究:兔眼睛大而圆,便于实验操作。3.5 热原研究:兔对热原反应敏感,SPF兔是制药和 药检部门检查热原质的首选动物。,3.6心血管系统疾病研究:在高血脂、动脉粥 样硬化,弥漫性血管内凝血、心肌梗塞、心律失常、高血压等疾病研究的良好模型。3.7呼吸、消化系统疾病研究3.8传染病研究3.9泌尿系统疾病研究,4豚鼠4.1变态反应研究4.2Vc作用研究:是研究Vc功能及缺乏症 的理想动物。4.3耳科研究:豚鼠的耳蜗对声音敏感。4.4细菌学研究4.5 药理学及毒理学研究4.6补体反应试验4.7耐缺氧研究,5地鼠在实验动物中,地鼠的用量和使用范围占第三位。主要是金黄
11、地鼠,少部分为中国地鼠。5.1肿瘤学研究:对病毒诱发的肿瘤敏感,能成 功移植某些正常或肿瘤组织细胞。5.2生理学研究5.3遗传学研究:中国地鼠染色体大,数量少,易识别,是研究染色全畸变和复制机理的好 材料。,5.4传染病研究5.5生物制品生产鉴定5.6糖尿病研究:中国地鼠可自发产生糖尿 病,可用于糖尿病研究,治疗糖尿病药 物筛选。5.7营养学研究:可用于VB2、VA、VE研究,6狗:6.1实验外科学研究6.2基础医学研究6.3疾病模型:如:营养不良、高胆固醇血症、动脉 粥样硬化、糖原缺乏等研究6.4药理毒理学研究6.5肝病研究6.6其它领域:行为学、肿瘤学、烧伤等研究。,7非人灵长类7.1生理
12、学研究7.2传染病研究7.3药理学研究7.4心血管疾病研究7.5艾滋病研究7.6其它方面,8猪8.1心血管疾病研究:是研究冠状A、脑血管 疾病和动脉粥样硬化的良好动物模型。8.2皮肤烧伤研究8.3肿瘤研究8.4其它方面:可用于小儿营养学,免疫系 统,某些遗传病及肥胖症方面研究。,9鸡主要用于高血脂症、动脉粥样硬化、性激素研究、血凝试验。鸡胚可作为病毒试验和疫苗制备的原材料。,实验动物的选择原则,1近似性原则:实验动物在结构、功能、群体分布,疾病状态等方面与人类有一定的相似性和可比性。比较医学(comparative medicine)以人类疾病预防和治疗为目的,应选择进化阶段较高的实验动物:,
13、灵长类:猴、猩猩、狒狒、长臂猿等。大型灵长类动物,数量少,价格昂贵,不易获得,遗传和微生物控制较困难,在生物医学实验中未能普及使用。狗:血液循环、神经系统、消化过程与人相似,适于作营养学、毒理学、生理学及实验外科学研究。猪:皮肤组织结构与人相似,内分泌及代谢也相似(小型猪)。两栖类(蛙、蟾蜍):为低等动物,与人类相差甚远,只适用于简单反射弧试验。,2差异性原则:当研究过程要求以某些差异指标或特殊条件时,选用不同种系实验动物某些特殊反应,更适合于不同研究目的和要求。弱毒疫苗的研制是利用不同种属动物的易感性差异来进行的。,3易化原则:进化程度愈高,结构功能愈复杂的动物,往往给实验控制条件或实验结果
14、分析带来困难,这是就应从易化角度入手,选择那些既能满足实验要求,结构功能又简单,便于分析的动物。如反射弧的研究选择两栖动物,遗传学研究选择果蝇。,4相容和匹配原则:在设计实验时,所选用的动物品质要与实验设计、实验条件、实验者的技术、方法、试剂等相匹配。避免应用高精度仪器、先进技术方法、高纯试剂与低品质、非标准化实验动物相匹配,也避免用低性能测试手段,非标准化实验方法与高质量,标准化实验动物相匹配。购回SPF、GF动物如果在普通环境下进行实验,是不相匹配的。,5可获得性原则啮齿类动物具有易繁殖、多胎性、易饲养、易进行遗传和微生物控制等特点,所以应用最为广泛。6重复性和均一性原则:采用标准化实验动
15、物:近交系、F1动物、突变系动物均具有很好的均一性和可重复性。7其它原则:根据实验目的,注意性别、年龄、体重、品系、生理状况、营养状况、饲养环境等。,实验动物的处理,1.健康检疫2.实验动物的抓取和固定方法3.性别鉴定4.实验动物的编号和标记方法5.实验动物被毛的去除方法6.实验动物的麻醉,(三)试验动物染毒方法及处置,染毒方法原则:,尽量使受试动物与人对受试物的实际接触途径相一致。食品毒理学一般选用经口途径。,经口染毒:,a.灌胃:将受试物配成一定浓度的溶液,一次导入胃内。小鼠:0.2-1.0ml/只/次;或0.1-0.5ml/10g.bw.大鼠:不超过5ml/只/次;或0.5-1.0ml/
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