動物實驗專題—常見人類疾病動物模型

動物實驗專題—常見人類疾病動物模型

來自專欄生物科研

一、人類疾病動物模型概念及意義

人類疾病動物模型（animal models of human diseases）是指醫學研究中建立的具有人類疾病模擬表現的動物實驗對象和相關材料。應用動物模型是現代醫學認識生命科學客觀規律的實驗方法和手段。通過動物模型的研究，有意識地改變那些自然條件下不可能或不容易排除的因素，以便更加準確地觀察模型的實驗結果，並將研究結果推及於人類疾病，從而有助於更方便、更有效地認識人類疾病的發生、發展規律和研究防治措施。

二、人類疾病動物模型的分類

1. 按產生原因分類

（1）誘發性動物模型（experimental animal model）：又稱之為實驗性動物模型，是指研究者通過使用物理的、化學的、生物的和複合的致病因素作用於動物，造成動物組織、器官或全身一定的損害，出現某些類似疾病時的功能、代謝或形態結構方面的病變，即為人工誘發出特定的疾病動物模型。

（2）自發性動物模型（spontaneous animal model）：指實驗動物未經任何人工處置，在自然條件下動物自然發生或由於基因突變的異常表現通過遺傳育種保留下來的動物模型。

（3）抗疾病型動物模型（negative animal model）：是指特定的疾病不會在某種動物身上發生，從而可以用來探討為何這種動物對該病有天然的抵抗力。

（4）生物醫學動物模型（biomedical animal model）：是指利用健康動物生物學特徵來提供人類疾病相似表現的疾病模型。

2. 按系統範圍分類

（1）疾病的基本病理過程動物模型（animal model of

fundamentally pathologic processes of disease）：是指各種疾病共同性的一些病理變化過程模型。

（2）各系統疾病動物模型（animal model of different system

disease）：是指與人類各系統疾病相應的人類疾病動物模型。

3. 按模型種類分類　疾病模型的種類包括整體動物、離體器官和組織、細胞株和數學模型。整體動物模型是常用的疾病模型，也是研究人類疾病常用的手段。

4. 按中醫藥體系分類　按中醫證分類，動物模型可分為陰虛、陽虛動物模型、氣虛動物模型、血虛動物模型、脾虛和腎虛動物模型，厥脫證動物模型等。按中藥理論分類，人類疾病動物模型包括解表葯動物模型、清熱葯、瀉下藥、祛風濕葯、利水滲濕、溫里葯、止血藥、止咳藥、化痰葯、平喘葯、安神葯、平肝息風葯、補益葯、理氣葯、活血化瘀葯等動物模型。

三、常見人類疾病動物模型

1.腫瘤動物模型（animal model

of malignant tumor）

（1）肝癌：建立肝癌動物模型的方法有：①用二乙基亞硝胺（DEN）誘發大鼠肝癌。選用成年封閉群大鼠，雌雄不限，給予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餵養半年左右。②用4-二甲基氨基偶氮苯（DBA）誘發大鼠肝癌。選用成年大鼠，用含0.06％ DBA飼料餵養，飼料中維生素B2不應超過1.5～2mg/kg，連續餵養4～6個月。③用2-乙醯氨基酸（2AAF）誘發大鼠肝癌。給成年大鼠喂含0.03％ 2AAF的飼料，每日每隻平均2～3mg，連續3～4個月。④用亞氨基偶氮甲苯（OAAT）誘發大鼠肝癌。選用成年大鼠，用含1％ OAAT苯溶液塗在大鼠的兩胛間皮膚上，隔日1次，每次2～3滴，連續7～8周。⑤用黃曲霉素誘發大鼠肝癌。飼料中含0.001～0.015mg/kg混入飼料中喂6個月。

（2）胃癌：製備胃癌動物模型的方法有 ①甲基膽蒽（MC）誘發小鼠胃癌。20g左右的小鼠，無菌手術下，在腺胃黏膜面穿掛含甲基膽蒽線結。含MC的線結是用普通細線，在一端打結後，將線結置於盛有MC小玻璃試管內，在酒精燈上微微加溫，使MC液化滲入線結，MC濃度為0.05％～0.1％，每條線結含有MC約5mg。手術埋線後4～8個月可成功誘發胃癌。②用不對稱亞硝胺，劑量為0.25ml/kg體重，3個月後全部動物發生前胃乳頭狀癌，7～8個月後有85％～100％發生前胃癌。昆明種動物最敏感。

2. 消化性潰瘍動物模型（animal model of peptic ulcer）

（1）應激性潰瘍模型：選用大鼠，禁食24～48h ，將大鼠固定在鼠板上，垂直浸入20℃～23℃的水浴中，水面平至大鼠的劍突。浸泡20～24h 後，將大鼠處死，打開腹腔，先結紮幽門，再用注射器將1％的福爾馬林8～10ml從食管注入胃內，結紮賁門，取出全胃，30min後沿胃大彎剖開，便可見潰瘍。此法方便簡單，成功率高，是研究抗潰瘍藥物的常用模型。

（2）組胺性潰瘍模型：選用大鼠，禁食24h 可以飲水，腹部皮下注射磷酸組胺50

mg/kg，2h後再注射1次，3h 後處死動物，按上述方法固定胃。此法也可誘發食管、胃、十二指腸等發生潰瘍。是研究潰瘍發生機制及治療藥物的常用模型。

（3）水楊酸性胃潰瘍模型：選用大鼠，禁食24h ，把水楊酸按100mg/kg灌胃，4h 後處死，按上述方法固定胃。

（4）結紮幽門法潰瘍模型：選用大鼠，麻醉後在無菌技術下結紮幽門。術後禁食、禁水，19h 後處死，按上述方法固定胃。此模型適合做探索抗潰瘍病藥物研究和胃潰瘍發病機制方面的研究。

3. 高血壓動物模型（animal model of hypertension）

（1）腎動脈狹窄性高血壓模型：狗或家兔麻醉後取俯卧位，從脊柱旁1.5～2cm處開始，右側順肋骨緣，左側在肋骨緣約兩指寬處作4cm的皮膚切口，分離皮下組織腰背筋膜，切開內斜肌筋膜，推開背長肌，暴露腎並小心地鈍性分離出一段腎動脈，選用一定直徑的銀夾或銀環套在腎動脈上造成腎動脈狹窄。如果是單側腎動脈狹窄，則在間隔10～12d後將另一側腎摘除。手術幾天後，血壓開始升高，1～3個月後血壓升至高峰，並可長期維持下去。

（2）腎外包紮性高血壓模型：腎外異物包紮，壓迫腎實質，造成腎組織缺血，使腎素形成增加，血壓上升。選用120～150g大鼠，麻醉後，消毒皮膚，沿脊椎中線切開皮膚，在左側季肋下1.5～2cm和距脊椎1cm處用小血管鉗分開肌肉，用兩指從腹下部將腎臟自創口中擠出，將腎臟與周圍組織剝離，將自製的雙層乳膠薄膜剪成「X」形，沿腎門將腎臟交叉包紮。然後在對側切開取出右腎，分離後切除，分別縫合肌肉和皮膚創口。約20d，30％大鼠出現高血壓。

（3）應激性高血壓模型：應激性高血壓大鼠模型常採用雜訊和足底電擊的複合刺激，每天2次，每次2h，約20d大鼠可形成高血壓。

4. 糖尿病動物模型（animal model of diabetes mellitus）

（1）病毒誘發法：選用DBA/2雌性小鼠，皮下接種腦炎、心肌炎病毒M型變異株4～7d後出現明顯的高血糖，伴有血中及胰腺中胰島素含量降低。

（2）四氧嘧啶法：SD大鼠200g左右，雌雄不限，40mg/kg四氧嘧啶靜脈注射1次，觀察血糖 > 300mg/dl，持續2周可以認為造模成功。

（3）鏈脲菌素法：將鏈脲菌素在酸化生理鹽水中溶解成1％溶液，給大鼠靜脈注射40～100mg/（kg·次）。觀察血糖 > 400mg/dl，持續3d即可認為是造模成功。

（4）高糖飼餵誘發法：選用SHR/NLHCP大鼠5周齡，喂飼含54％蔗糖飲食。1個月時，觀察到OGTT異常，6個半月時胰島素反應異常，9個月時可見體重減輕、衰弱。

5. 呼吸系統疾病動物模型（animal model of respiratory diseases）

（1）肺炎動物模型：在無菌操作下，將大鼠用20％烏拉坦麻醉後，仰卧固定於手術台，備皮後，沿頸部正中切開皮膚，鈍性分離皮下組織，暴露氣管，用5號針頭插入主支氣管，隨即注入活菌液（1×106~1×109cfu/0.25ml）0.25ml，然後再注入0.5ml空氣。取出針頭，用小動脈夾向頭側輕夾住氣管，隨即將動物置頭向上位置搖動30s，以利於細菌均勻分布於下呼吸道。鬆開動脈夾，縫合肌肉及皮膚，置動物頭高腳低位，傾斜30°位置直至蘇醒，以免胃內容物吸入。麻疹病毒肺炎模型：其操作程序與前面相同，注入的是麻疹病毒或活疫苗0.15～0.25ml（每隻麻疹疫苗用麻疹稀釋液稀釋至1ml）。

（2）肺氣腫模型：給動物氣管內或靜脈內注入一定量木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、致熱溶解酶、敗血酶以及由膿性痰和白細胞分離出來的蛋白酶等，可複製成實驗性肺氣腫。以木瓜蛋白酶形成的實驗性肺氣腫病變明顯而且典型。

（3）肺水腫模型：用氧化氮吸入可造成大鼠和小鼠中毒性肺水腫，或用氣管內注入50％葡萄糖液引起滲透性肺水腫。切斷豚鼠、家兔、大鼠頸部兩側迷走神經可引起肺水腫。靜脈注入10％氯仿（兔0.1ml/kg、狗0.5ml/kg）也可引起急性肺水腫。腹腔注入6％氯化銨水溶液可引起大鼠（0.4ml/kg）、豚鼠（0.5～0.7ml/kg）肺水腫。

（4）肺纖維化模型：氣管內注入博來黴素是目前最常用複製肺纖維化動物模型方法。大鼠麻醉後使之固定在鼠台上，將鼠舌拉出，趁動物吸氣瞬間迅速將平端聚乙烯塑料管（連注射器，內盛博來黴素A5生理鹽水溶液）通過聲帶開口插入氣管4～5cm，緩慢注入博來黴素溶液，劑量為5mg/kg。注入藥物後將動物直立旋轉，盡量使藥液在肺內分布均勻。關於氣管內給藥方法，也可在麻醉下切開頸部皮膚，分離氣管，用4號針頭刺入氣管內注葯。這在小鼠較為常見。

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