人类疾病动物模型ppt课件.ppt

常见人类疾病动物模型及研究进展,宁夏医科大学实验动物中心,主讲教师：冉林武,Email：电话：18295107266,常见人类疾病动物模型及研究进展,第一章 人类疾病动物模型概述,人类疾病动物模型(animal model of human diseases)是指医学研究中建立的具有人类疾病表现的动物实验对象和相关材料。,一、概念,第一章 人类疾病动物模型概述,1、避免人体实验造成的危害；2、应用动物模型可研究平时不易见到的疾病； 烈性传染病（SAS；狂犬病）、中毒病（CO；蛇毒等）、放射病等。,二、医学科学研究应用动物模型的意义,第一章 人类疾病动物模型概述,3、研究发病率低，潜伏期和病程长的疾病； 遗传病（白化病）；动脉硬化；肥胖等。4、可严格控制条件，克服复杂因素； 年龄、性别、饮食、文化经济等,二、医学科学研究应用动物模型的意义,第一章 人类疾病动物模型概述,5、样品收集方便，实验结果易分析；6、比较人畜共患病病原体对人与动物病变的异 同，更加全面了解疾病性质。,二、医学科学研究应用动物模型的意义,第一章 人类疾病动物模型概述,1、自发性动物模型； 2、诱发性动物模型；3、基因工程动物模型； 4、抗疾病型动物模型；5、生物医学模型；,三、动物模型的分类,（一）按产生原因分类,第一章 人类疾病动物模型概述,1、自发性动物模型（spontaneous animal model ）（1）概念 指实验动物未经任何人工处置，在自然条件下自发产生或由于基因突变的异常表现通过遗传育种手段保留下来的动物模型。,（一）按产生原因分类,自发性高血压大鼠(突变系的遗传病)(spontaneously hypertensive rat, SHR Rat),SHR Rat 141/203 mmHgHeart rate 390Normal Rat 84/121 mmHgHeart rate 380,裸鼠 nude mouse,肥胖症小鼠ob/ob or obese mouse,1、自发性动物模型,1、自发性动物模型,乳腺肿瘤；肺脏肿瘤；肝脏肿瘤；卵巢肿瘤；胃肠道肿瘤；淋巴性白血病；垂体瘤等,近交系小鼠自发性肿瘤疾病,第一章 人类疾病动物模型概述,（2）优点：完全在自然条件下发生的疾病，排除了人为的因素，疾病的发生、发展与人类相应的疾病很相似，其应用价值很高。（3）缺点：来源困难，种类有限，价格昂贵，饲养条件要求高。,1、自发性动物模型（肿瘤、遗传病）,第一章 人类疾病动物模型概述,2、诱发性动物模型（experimental animal model）（1）概念 指通过使用物理、化学、生物等致病手段，人为制造的与人类疾病表现类似的动物模型。,（一）按产生原因分类,2、诱发性动物模型,（一）按产生原因分类,物理因素：机械损伤、手术、冻伤、烧伤等；化学因素：化学致癌剂、化学毒物中毒、强酸强碱烧伤、营养物质过剩、营养物质缺乏等。生物因素：细菌、病毒、寄生虫、生物毒素等；复合因素。,第一章 人类疾病动物模型概述,（2）优点：能在短时间内复制出大量疾病模型，实验条件易控制，重复性好。（3）缺点：和自然产生的疾病模型在某些方面存在一定差异。,2、诱发性动物模型,第一章 人类疾病动物模型概述,3、基因工程动物模型（1）概念 指通过基因重组技术，改变动物的基因或基因组，使动物的遗传特性表现与人类疾病表现相似的动物模型。,（一）按产生原因分类,3、基因工程动物模型,（一）按产生原因分类,（2）分类,a.转基因小鼠模型(transgenic mice）：指用实验的方法将外源基因导入早期胚胎细胞，使之整合于细胞基因组中而建立的动物品系。 b.基因敲除小鼠模型(gene knockout mice）：通过同源重组将外源基因定点整合入胚胎干细胞基因组上某一确定的位点，利用修饰的后的干细胞生成嵌合体，再由嵌合体生成基因敲除小鼠。,雄原核注射转基因小鼠,基因敲除转基因动物,3、基因工程动物模型,（一）按产生原因分类,（3）优点：不但能从动物整体水平和组织器官水平上进行研究，而且还可以深入到细胞水平和分子水平，为发病机制、药物筛选和临床医学研究提供了比较理想的实验体系。 （4）缺点：动物机体基因调控机制十分复杂，目前基因工程动物模型提供的信息还很局限。,第一章 人类疾病动物模型概述,1、疾病的基本病理过程动物模型：指各种疾病共同性的一些病理变化过程模型。如发热、缺氧、水肿、休克、弥散性血管内凝血、电解质紊乱、酸碱平衡失调等。,三、动物模型的分类,（二）按系统范围分类,第一章 人类疾病动物模型概述,2、各系统疾病动物模型：指与人类各系统疾病相应的人类疾病动物模型。各系统疾病模型分为消化系统疾病动物模型，呼吸、心血管、泌尿、神经、血液与造血、内分泌、骨骼等系统的动物模型，还包括按科分类，如传染病、妇科病、儿科病、皮肤科病、五官科病、外科病、寄生虫病、地方病、维生素缺乏病、物理损伤疾病和职业病等动物模型。,三、动物模型的分类,（二）按系统范围分类,第一章 人类疾病动物模型概述,疾病模型的种类包括整体动物、离体器官和组织、细胞株和数学模型。,三、动物模型的分类,（三）按模型种类分类,第一章 人类疾病动物模型概述,自1960年有人复制小鼠阳虚动物模型至今已有30多年，在此期间中医药动物模型迅猛发展，已形成独特的较完整的体系，以其独特的理论体系“辨证论治”；独特的评价标准，证、病、症；独特的处置措施，中药、针灸、养生；独特的观察指标，舌、脉、汗、神、色；独特的认识特色，审证求因，形成中医药动物模型体系，进入了人类疾病动物模型的大家族，成为一支不可缺少的生力军。,三、动物模型的分类,（四）按中医分类,第一章 人类疾病动物模型概述,1.致模因素对动物模型复制的影响；2.动物因素对动物模型复制的影响（野生动物、家养动物、标准化实验动物）；3.实验技术因素对动物模型复制的影响； 季节、时间、试剂、麻醉、手术方法等。4.环境因素和营养因素对复制动物模型的影响； 居住条件、饲料、光照、噪音、温湿度、气流速、氨浓度等。,四、影响动物模型质量的因素,第一章 人类疾病动物模型概述,1.与人类疾病的可比性，相似性越高越好； 动物自发性疾病；制作2.复制动物模型可重复性； 品种、品系、年龄、性别、体重，健康状况，饲养环境、管理、实验处理要一致。3.可靠性； 特异的、可靠的反映某种疾病。,五、动物模型的设计原则,第一章 人类疾病动物模型概述,4.适用性和可控性； 临床应用和疾病的可控性，利于疾病研究的开展。5.易行性和经济性； 制模方便易行、小动物多选用而灵长类少,五、动物模型的设计原则,第一章 人类疾病动物模型概述,没有一种动物模型能完全复制人类疾病真实情况，动物毕竟不是人体的缩影。模型实验只是一种间接性研究，只可能在一个局部或几个方面与人类疾病相似。因此，模型实验结论的正确性只是相对的，最终必须在人体身上得到验证。,五、动物模型的设计原则,第一章 人类疾病动物模型概述,查找文献并咨询动物实验所需动物和条件是否可行，了解前人所积累的经验，避免低水平的重复或缺乏科学依据的盲动所造成人力、物力的浪费；,五、动物模型的设计原则,第一章 人类疾病动物模型概述,1.自发性动物模型2.诱发性动物模型3.转基因动物模型,六、课程的主要内容,常见人类疾病动物模型及研究进展,第二章 自发性动物模型,1.概念 是指由于先天性遗传突变或用人工方法造成一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物。,一、免疫缺陷动物,造血干细胞,淋巴细胞系,胸腺,腔上囊(类囊组织),T细胞 CK CTL,B细胞 抗体,IgG IgA IgM IgD IgE,粒细胞系,巨噬细胞-AG,免疫缺陷病发生的可能环节,第二章 免疫缺陷动物,1.分类 （1）先天性免疫缺陷动物：T淋巴细胞免疫缺陷；B淋巴细胞免疫缺陷；NK细胞免疫缺陷；联合免疫缺陷（2）获得性免疫缺陷动物：黑猩猩HIV感染；有蹄动物慢病毒感染；猴AIDS； 猫FeLV病毒感染；小鼠AIDS模型,一、免疫缺陷动物,裸小鼠（Nude Mice）,第11对染色体基因突变（隐性突变）无毛以及胸腺缺陷缺乏成熟T细胞的辅助、抑制及杀伤功能，因而细胞免疫力低下。B淋巴细胞正常，但功能不完善。成年裸小鼠（68week）较普通小鼠有较高水平的NK细胞活性，但幼鼠（34week）的NK细胞活性低下。SPF环境,生产上一般采用纯合型雄鼠与杂合型雌鼠交配。,BALB/c-nu的胸腺,昆明小鼠的胸腺,胸腺残留一些上皮样细胞；外周血淋巴细胞减少。无接触敏感性，无移植排斥，无移植物抗宿主反应。B细胞数量正常但功能有缺陷，合成的免疫球蛋白主要是IgM，只有少量IgG。 粒细胞功能较低，NK细胞活性高。,第二章 免疫缺陷动物,裸小鼠的应用： 广泛应用于肿瘤学、微生物学、免疫学、寄生虫学、毒理学等基础医学和临床医学研究中。品系：NIH-nu、BALB/c-nu、C3H-nu、C57BL/6-nu,裸大鼠（Nude Mice）,基因符号为rnu，具有与裸小鼠基本相似的特征，无胸腺，缺乏功能性T细胞，B细胞功能基本正常；基本无毛，但头部和四肢少量毛，皮肤呈白，黑或黑白相间；优点：个体大，利于试验。,起源于CBA/N品系，又称CBA/N小鼠。由于X性染色体上的基因xid发生突变，使其B细胞功能缺陷。 纯合子雌鼠(xid/xid)和杂合子雄鼠(xid/Y)对非胸腺依赖性型抗原没有体液免疫反应，血清中IgM和IgG含量较低，对B细胞分裂素(B-cell mitogens）缺乏反应，分泌IgM和IgG亚类的B细胞数量减少。 其T细胞功能正常。,性连锁免疫缺陷小鼠 X-linked immune deficiency mouse，XID,严重联合免疫缺陷小鼠 （Sever Combined Immunodeficient Mice, SCID mice）,由于第16对染色体隐性基因突变，纯合突变导致淋巴细胞抗原受体基因VDJ区域重排的重组酶活性异常，基因重排时断裂无法正常连接，从而影响B、T细胞的正常功能分化。外观体重与普通小鼠相同。对鼠肝炎，巴氏杆菌、卡氏肺囊虫极易感染，感染后易发病死亡。SPF环境没有B、T 阳性标志细胞，对外来抗原无细胞和体液免疫NK、LAK细胞功能正常或增高；,Non-obese diabetic scid mice NOD/SCID,T,B,NK, macrophage缺陷寿命较SCID短，4-6个月适合短期研究移植瘤成功率高,为NK细胞活性缺陷的突变系小鼠；bg是隐性突变基因，位于13号染色体上。纯合鼠(bg/bg)被毛完整，但毛色变浅，耳郭和尾尖色素减少，出生时眼睛颜色很淡。纯合bg基因同时还损伤细胞毒T细胞功能，降低粒细胞趋化性和杀菌活性，延迟巨噬细胞调节的抗肿瘤杀伤作用的发生，还影响溶酶体的发生过程，导致溶酶体膜缺损，使有关细胞中的溶酶体增大，溶酶体功能缺陷。由于溶酶体功能缺陷，bg对化脓性细菌感染非常敏感，对各种病原因子也都较敏感，所以要在SPF或无菌环境中才能较好地生存。,Beige小鼠,突变基因(me)位于第6对染色体上；出生后2h内即可出现皮肤脓肿，有严重联合免疫缺陷，表现为对胸腺依赖和不依赖抗原均无反应，对T、B细胞分裂素的增殖反应严重受损，细胞毒和NK细胞活性减低。纯合型(me/me)还伴有自身免疫的倾向，免疫复合物可沉积在肾、肺、皮肤。该系小鼠对判别生命早期免疫功能缺陷和某种自身免疫性疾病发生都是有用的模型。,Motheaten小鼠,基因符号为Dh，是显性突变基因，位于1号染色体上，现有品系为B6C6-Dh；纯合子（ Dh/+）缺乏脾脏，其泌尿系统、生殖系统、消化道和骨骼有一定程度的畸形。这种小鼠无需特殊饲养条件。如果将nu基因和Dh基因结合在一起，即可培育出无胸腺和无脾脏的La-sat小鼠。,显性半肢畸形小鼠dominant hemimelia mice,3 SAM小鼠,日本京都大学胸部疾患研究所老化生物研究室，在美国引进的AKR/J小鼠(胸腺肿瘤模型小鼠)中发现突变小鼠，用20年时间精心培育成功快速老化模型小鼠(senescence accelerated mouse，SAM)。,SAM小鼠,SAM系列中在4-6月龄以前与普通小鼠的生长一样，4-6月龄以后则迅速出现老化诸特征。如脑、视器、心、肺、肾、皮肤等器官老化。血液、免疫和抗氧化等系统老化，出现骨质疏松和老化淀粉样变。该小鼠是研究老年病的理想动物模型，也是研究老化肾虚的自发性动物模型。,4 dwdw小鼠,dwdw小鼠, dwarf mice矮小畸形鼠或称侏儒症鼠因其缺乏脑下垂体前叶的生长素和促甲状腺素，故生长发育障碍该鼠两性均不育，所以只能用杂合子将其基因保留下来该鼠广泛用于内分泌研究,5 dydy小鼠,dydy小鼠, 常见品系有REJ129-dy。肌萎缩症小鼠或肌失营养症。该鼠表现型为后肢瘫痪，与人类肌萎缩症相似。 dydy小鼠出生后周可见后肢拖地。基本不育，一般保留杂合子，可人工授精或卵巢移植。,6 dbdb小鼠,糖尿病小鼠，有单隐性突变基因引起。表现型为年龄时血糖浓度平均31.3mmol/L，雌鼠无生殖能力。临床症状：肥胖、高血压、蛋白尿、多尿，最后可因酮尿而死亡。常见品系有:C57BL/ksJ-db。,7 obob小鼠,肥胖症小鼠。肥胖小鼠体重可达克，无生育能力表现为单纯肥胖而无糖尿病。与人类肥胖很相似。利用obob小鼠可以进行许多肥胖症的生理、生化、激素及药物治疗等研究。常见品系有:C57BL/6J-ob。fafa小鼠，肥胖，同时伴随有糖尿病，受孕率较低,obob小鼠,8 W/Wv小鼠,W/Wv贫血小鼠来自两个品系。C57BL/6J-Wv/+ WB/ReJ-W/+ WWv ，Wv/+， W/+ ， +/+ 这些突变体均无生育能力,W/WV：骨髓衰竭性贫血，可以遗传，不育，显性白班。RBC减少，能活到成年。是研究人类再生不良性贫血的模型。常见品系有，WBB6F1/J-W/WV。WV/WV ,WV/+：可存活到成年，有白班，黑眼，不育，RBC数目减半。(v- Viable可存活)。,W/WV小鼠,W/W小鼠,W/W ，W/+：出生后只能存活几天，一般表现为白班，造血干细胞正常，RBC数目减半，是造血微环境发生缺陷的小鼠。 +/+，w/w：正常小鼠，非贫血小鼠。RBC数目正常。,Table1,Table2,Table3,Table4,常见人类疾病动物模型及研究进展,第二章 自发性动物模型,（一）概念 是指实验动物未经任何有意识的人工处置，在自然情况下所发生的肿瘤。(近交系动物),二、自发性肿瘤动物模型,1自发性乳腺肿瘤（1）A系小鼠：生育雌鼠高，未生育者低；（2）C3H系小鼠：繁殖雌鼠几乎为100%；（3）DBA系小鼠：DBA经产母鼠 60左右；（4）DD系小鼠：生产雌鼠63%；（5）FM系小鼠：生产雌鼠90%以上。,二、自发性肿瘤动物模型,二、自发性肿瘤动物模型,二、自发性肿瘤动物模型,（二）常见类型,2自发性肺脏肿瘤（1）A系：达18月龄小鼠发病率为90%；（2）SWR系：达18月龄小鼠80%；（3）PBA系：12月龄生产雌鼠77%。,二、自发性肿瘤动物模型,二、自发性肿瘤动物模型,3自发性肝脏肿瘤（1）C3H系：C3H/Hc达14月龄雄鼠为85%；（2）CBA系：CBA/J雄鼠65%；,二、自发性肿瘤动物模型,4自发性淋巴性白血病（1）AKR系：7690%；（2）C58系：12月龄内9597%。,5自发性淋巴瘤（淋巴肉瘤）（1）PBA系：35周龄鼠100%，性别无差异。（2）C3H/Fg亚系：育成雌鼠96%，雄鼠89%。,二、自发性肿瘤动物模型,7自发性卵巢瘤（1）R系：17月龄生产雌鼠60%，育成雌鼠50%；（2）C3H系：C3HeB/Fe19月龄生产雌鼠64%；（3）CE系：雌鼠33%；（4）RF系：发病率低，4.4%。,二、自发性肿瘤动物模型,8自发性胃肠道肿瘤（1）系：胃肿瘤自发率达100%。（2）BRS：有自发性胃肿瘤现象，或于注入甲基坦蒽后发生。（3）NZO系：十二指肠肿瘤雌鼠20%，雄鼠15%。,二、自发性肿瘤动物模型,（三）注意问题,2、自发性肿瘤发生的类型和发病率可随实验动物的种属、 品系及类型的不同而各有差异。,3、一般应当选用高发病率的实验动物肿瘤模型作为研究对象。,1、自发性肿瘤动物模型与诱发性肿瘤模型相比，与人类肿瘤的发生更相似，有利于肿瘤病因的研究。,4、缺点：肿瘤的发生情况可能参差不齐，观察时间可能较 长，实验耗费较大。,常见人类疾病动物模型及研究进展,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,心肌梗死是发达国家的主要致死因素之一，在我国也随着生活习惯的改变及胆固醇摄取量的增加而不断增加。,Comparison of Heart sizes,Dog,Rat,Mouse,Cast of Coronary Arteries,What happensto coronary flow?,Histology,Surgical technique,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,研究及治疗心肌梗死需要有的动物模型。,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,1、结扎冠状动脉法,1943年Harris和Roias首次报道开胸结扎犬及猴冠状动脉的前降支，犬、小型猪等采用结扎法复制心肌梗死模型。,方法：在开胸直视下分离冠状动脉，结扎点一般选择在LAD第一对角支下方。,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,1、结扎冠状动脉法,优点：（1）有助于对结扎点的识别； （2）同时又可保证不同动物间具有相同的梗塞部位，梗塞面积较大； （3）人类心肌梗死50发生于左前降支供血区域。,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,1、结扎冠状动脉法,缺点：（1）手术复杂，创伤大，对动物影响大； （2）没有血脂升高，冠状动脉粥硬化病变；,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,2、介入法,1948年，Roos等过颈动脉穿刺向主动脉根部注射淀粉混悬液来复制心肌梗死模型，此方法对动脉无选择性，而且死亡率较高，未得到广泛应用。 应用带球囊导管经颈内动脉插入犬主动脉根部冠脉起始部水平，扩张球囊完全封闭主动脉，然后经导管迅速注入混有不同直径的微球的混悬液，可以使微球随心脏搏动进入冠状动脉。 也有报道用血管造影术在家兔旋动脉处放置导致血栓形成的环的方法，以建立起胸腔闭合型心肌梗死动物模型。,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,2、介入法,优点：与结扎法相比，创伤小。 缺点：技术要求高，动物容易死。,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,3、化学法,方法：对兔、鼠等小动物应用异丙基肾上腺素静脉滴注或腹腔注射，静滴一般取异丙基肾上腺素加入500 mL生理盐水，4h 内兔耳缘静脉匀速滴入，分别为1mgkg体重、10mgkg体重、30mgkg体重；腹腔注入给药分上、下午两次，直接注入腹腔，剂量分别为10mgkg和20mgkg，即可以造成明显的心肌损害，完成模型复制。,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,3、化学法,优点：简单方便。,缺点：此法复制模型对冠状动脉选择性差，引起心肌弥漫性损伤，而且以心内膜下病变为主，与人类疾病差异大。,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,4、人工培育的自发性冠状动脉硬化模型,日本神户大学Watanabe研制能够产生高的冠状动脉硬化倾向的WHHL兔子。,第三章 循环系统疾病动物模型,一、心肌梗死动物模型,从以上模型我们可以看出，心肌梗死动物模型还不够完善。,我们期望如果能够建立一种能使生理紊乱降低到最低限度，而且操作简便的心肌缺血、梗塞模型，将会对临床诊治冠心病以及降低其死亡率起到巨大的推动作用。,常见人类疾病动物模型及研究进展,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,高血压是常见、多发的心脑血管疾病，是冠心病及脑卒中的重要危险因素。是全球范围内的重大公共卫生问题。高血压可引起机体许多器官产生疾病，其中以脑卒中和心肌梗死最为常见，是人类死亡和致残的主要危险因素，号称“人类的第一杀手”。,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,目前，发病原因仍不明。有精神神经源学说、遗传学说、内分泌学说、肾源学说、摄钠过多学说等。,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,为更好地研究高血压的发病机制及治疗方法，动物实验已成为其研究的重要手段。这一领域的发展十分迅速，国内外已成功复制出犬、大鼠、兔、猫等多种高血压动物模型。,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,1、神经源性高血压动物模型方法：在影像成像技术指导下利用球囊固定法，在延髓左侧腹外侧舌咽神经、迷走神经根入脑干区(REZ)形成神经血管压迫来建立了犬神经源性高血压动物模型。,本动物模型为高血压的病因研究提供了接近生理状态的动物模型。但是需要先进的设备和技术。,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,2、应激性高血压动物模型方法：采用电、声波等慢性刺激中枢神经系统可引起动物高级神经活动高度紧张，导致血压明显升高。噪音、冷刺激、热刺激等等。,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,3、肾性高血压动物模型原理：肾脏缺血，导致肾脏合成和分泌肾素增加，进而增加血管紧张素，引起血压升高。,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,3、肾性高血压动物模型方法： 两肾一夹法用丝线或银夹狭窄左侧肾动脉，狭窄程度在50一80之间，此方法复制率高，术后2周血压开始升高，至45周可形成稳定高血压，并长期维持下去。,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,3、肾性高血压动物模型方法：一肾一夹法用丝线或银夹狭窄一侧肾动脉，过10 d左右，切除另一侧肾，此法难度较大，动物死亡率高。双肾双夹法用丝线或银夹同时将两肾动脉狭窄。肾外包扎法高血压模型。肾外形成一层纤维鞘膜，使得肾脏缺血。,第三章 循环系统疾病动物模型,二、高血压动物模型,肾源性高血压在高血压的发病中占有比例相当高，且肾素血管紧张素系统的激活引发高血压中的发病机制已得到举世公认。实验性肾动脉狭窄，能非常相似地复制出高血压模型，为临床高血压的研究奠定了基础。,自发性高血压大鼠(突变系的遗传病)(spontaneously hypertensive rat, SHR Rat),SHR Rat 141/203 mmHgHeart rate 390Normal Rat 84/121 mmHgHeart rate 380,第三章 循环系统疾病动物模型,三、高脂血症模型,由于体内脂质代谢紊乱、使血液中一种或几种脂质含量高于正常的症状成为高脂血症，可表现为高胆固醇血症和高甘油三酯血症或两者兼有（混合型高脂血症）。,第三章 循环系统疾病动物模型,三、高脂血症动物模型,病因：原发性：遗传、饮食继发性：糖尿病、肝病、肾病、甲状腺疾病、肥胖、胰脏疾病。,高脂血症的病因学、预防和治疗为目前的研究热点，而动物模型研究也越来越广泛。,一、高脂血症模型,一、高脂血症模型,三、高脂血症模型,1.高脂血症动物模型概述目前，高脂血症动物模型主要有先天性、转基因和化学物质诱导3种。 化学物质诱导应用最为广泛，它主要包括2类，一类是利用化学试剂通过静脉或腹腔注射一次形成的模型；另一类是利用高脂食饵饲喂或灌胃一段时间后形成的。 通过给动物喂食或灌胃高脂食饵来复制高脂动物模型的方法是目前最常用的方法，此法又称喂养法。,一、高脂血症模型,三、高脂血症模型,由喂养法形成的高脂动物模型可分为外源性和内源性两类。外源性高脂模型主要是直接给动物饲喂含有高胆固醇、高甘油三酯的高脂食饵引起动物脂代谢紊乱从而使动物血清中的胆固醇和甘油三酯升高。内源性的高脂模型通过在食物中加入能促进肝脏合成胆固醇或甘油三酯的物质而产生高脂表现。,一、高脂血症模型,一、高脂血症模型,一、高脂血症模型,三、高脂血症模型,加入25的酪蛋白经两个月后可使家兔形成高胆固醇症；再如给动物饲喂高糖膳食形成的高甘油三酯血症，都是内源性的高脂模型。因此，要复制单纯的高胆固醇或高甘油三酯血症的动物模型，可采用内源性的高脂模型复制方法。若需要混合型的模型，一般采用饲喂高脂饲料或灌胃脂肪乳的方法。,三、高脂血症模型,高脂饲料主要由基础饲料、胆固醇、蛋黄粉、猪油按一定比例配制而成。,三、高脂血症模型,2.高脂血症动物模型的制作2.1高脂饲料诱发高血脂症动物模型 造模机制：（1）动物饲料中加入过量的胆固醇和脂肪，饲养一定时间后，并出现高血脂症。（2）高胆固醇和高脂饮食，加入少量胆酸盐，可增加胆固醇的吸收，如再加入甲状腺抑制药-甲基硫氧嘧啶或丙基硫氧嘧啶可进一步加速高血脂的形成。,三、高脂血症模型,家兔： 选用2kg左右体重，每天饲喂高脂饲料，一般4周左右即可形成高脂血症，是复制高脂血症最常用动物。 评价：（1）家兔对高脂饲料敏感，能在短期内便能出现高脂血症，模型稳定，采血方便，较为理想的高脂血症模型；（2）成本高；（3）兔为草食动物，其脂代谢与人类差异较大。,三、高脂血症模型,造模机制方法：,大鼠： 选用150-200g左右体重的SD大鼠，每天饲喂高脂饲料，连续饲喂2-4周，可形成高血脂症大鼠模型。 评价：（1）饲养方便、抵抗力强、食性与人相近；（2）大鼠对高脂肪、高胆固醇饮食具有耐受性，对外源胆固醇吸收率低，饲喂高脂饲料必须加入胆酸盐和抗甲状腺药（甲基硫氧嘧啶或丙基硫氧嘧啶）。,三、高脂血症模型,小鼠： 选用18-22g左右小鼠，饲喂高脂饲料或者灌服脂肪乳；饲喂或灌服1周以上。 评价：容易饲养和节省药品等优点，但是取血不便。金黄地鼠： 选用雄性50-70g的金黄地鼠，连续饲喂高脂饲料5周。 评价：（1）金黄地鼠尤其雄性在脂质代谢方面与人相似，能够较好反应胆固醇代谢和调节。目前，国际上血脂代谢的研究应用比较广泛。 （2）金黄地鼠血少、性情不大温顺。,三、高脂血症模型,表面活化剂法： 给大鼠腹腔注射Triton WRl339 300mg/kg体重。 评价: 给药9h后可使血清胆固醇升高34倍；20h后雄性大鼠血清胆固醇仍为正常的3-4倍，而雌性大鼠却为6倍左右。用药后24h左右升脂作用达最高点，48h左右恢复正常。,三、高脂血症模型,2.2 非饲喂高脂饲料诱发高血脂症的动物模型,高血脂模型动物的选用： 猴、猪、兔、鸡、大鼠、小鼠、地鼠药物筛选为例。（调脂、调脂蛋白的药物）快速，简捷，经济,三、高脂血症模型,第三章 循环系统疾病动物模型,四、动脉硬化动物模型,动脉硬化是动脉的一种非炎症性病变，可使动脉管壁增厚、变硬，失去弹性和管腔狭小。,Histology,第三章 循环系统疾病动物模型,三、动脉硬化动物模型,病因：高血脂症是动脉硬化发生的重要原因。原发性：遗传、饮食继发性：糖尿病、肝病、肾病、甲状腺疾病、肥胖、胰脏疾病。,造模方法: 1.小型猪： 选用Gottigen系小型猪较为理想，用12高脂食物饲喂6个月即可形成动脉粥样硬化病变。 评价：形成动脉粥样硬化病变特点及分布都与人类近似。 2.猴： 选用3.510.5kg，36岁的恒河猴饲喂高脂饲料(50麦粉、8玉米粉、8麦麸、1胆固醇、8蛋黄、8猪油、17白糖及适量的小苏打和食盐)。1个月后造成猴的实验性高血脂症。血清胆固醇较正常时升高3.13.2倍。 评价：猴的胆固醇代谢、血浆脂蛋白组成及高脂血症与人相似，是较理想的模型。,四、动脉硬化动物模型,3. 兔： 选用2kg左右体重，每天胆固醇0.3g，4个月后形成主动脉粥样硬化斑块；剂量增至0.5g，3个月出现斑块；增至1.0g，可缩为2个月。在饲料中加人15蛋黄粉、0.5胆固醇和5%猪油，3周后，将胆固醇减去再喂3周，可使斑块发生率达100。 评价：对喂饲胆固醇非常敏感，在短期内便能出现明显的病变。因为兔对外源性胆固醇的吸收率可高达7590，对高血脂的清除能力低(静脉注射胆固醇后，高脂血症可持续34天)。 但兔作模型不够理想，家兔为草食动物，且病变分布与人的病变也有差异。,四、动脉硬化动物模型,造模机制方法：,鸡： 48周的莱克亨鸡，在饲料中加入1-2胆固醇或15蛋黄粉，再加510猪油，经过610周，胸主动脉斑块发生率达100。 评价：鸡为杂食动物，仅在普通饲料中加入胆固醇，就可形成动脉粥样硬化斑块。病变发生较快，在斑块中有时伴有钙化和形成溃疡。,四、动脉硬化动物模型,大鼠： 大鼠对高脂肪、高胆固醇饮食具有耐受性，对外源胆固醇吸收率低，饲喂高脂饲料必须加入胆酸盐和抗甲状腺药才能复制。 评价：短时间饲喂能出现高脂血症和主动脉壁胆固醇含量增高，但鲜有粥样斑块。长时间饲喂在主动脉内膜可形成早期粥样硬化病变。,四、动脉硬化动物模型,2.2非喂养法诱发动脉硬化模型 造模方法: （1）免疫法： 将大鼠主动脉匀浆给兔注射，可引起血胆固醇、脂蛋白及甘油三酯升高。 给兔注射马血清10 ml/kg/次，共4次，每次间隔17天。 评价: 动脉内膜损伤率为88，冠状动脉亦有粥样硬化的病变，若同时给予高胆固醇饲料，病变更加明显。,四、动脉硬化动物模型,（2）儿茶酚胺法： 给兔静脉滴注去甲肾上腺素l mg/天，时间为30 min。一种方法是先滴15 min，休息5 min后再滴15 min。另一种方法是每次点滴5 min和休息5 min，反复6次。 评价: 持续两周，均可引起主动脉病变，呈现血管壁中层弱性纤维拉长、劈裂或断裂，病变中出现坏死及钙化。,四、动脉硬化动物模型,(3)半胱氨酸法： 给兔皮下注射同型半胱氨酸硫代内酯，每天2025 mg/kg(以5葡萄糖溶液配成lmg/ml的浓度)，连续2025天。 评价： 成年兔及幼兔均可出现动脉粥样硬化的典型病变。冠状动脉管腔变窄、动脉壁内膜肌细胞增生、纤维状异物质。如同时在饮料中加入20的胆固醇，则出现显著的动脉粥样硬化病变。,四、动脉硬化动物模型,体型较大的动物实验期要求较长，难以用于高脂血症与动脉粥样硬化的快速研究。,四、动脉硬化动物模型,动脉硬化动物模型,诱食（小型猪、猴、兔、鸡、大鼠）,非饲喂法（免疫法、儿茶酚胺法、半胱氨酸法）,四、动脉硬化动物模型,四、动脉硬化动物模型,心力衰竭是泛指心脏在有适量静脉血回流的情况下，心脏排出血量不足，以致组织灌注量减少，以循环障碍为主的综合征。,五、心力衰竭动物模型,心力衰竭是泛指心脏在有适量静脉血回流的情况下，心脏排出血量不足，以致组织灌注量减少，以循环障碍为主的综合征。,五、心力衰竭动物模型,左心室 (LV)右心室 (RV)左心房（LA）右心房（RA） Pulmonary artery/vein,Pulmonary circulation,Systemic circulation,五、心力衰竭动物模型,左心室 (LV)右心室 (RV)左心房（LA）右心房（RA） Pulmonary artery/vein,Pulmonary circulation,Systemic circulation,五、心力衰竭动物模型,造模方法: 1.手术法 (1)手术方法造成主动脉狭窄； (2)手术方法造成肺动脉狭窄； (3)手术方法造成房间隔缺损、主动脉与前腔静脉相通等,五、心力衰竭动物模型,27gauge,评价: 手术方法在3周左右即能形成稳定的心衰，与临床心衰十分相似，便于研究药物干预的病理模型。,五、心力衰竭动物模型,心率失常是指心脏激动的起源、频率、节律、传导速度和传导顺序的异常。原因： 生理性：窦房结性心律失常和期前收缩，一般无明显的血流动力学改变。 器质性的心脏病：心肌缺血、缺氧、炎症、损伤、坏死等，其中缺血性心脏病、心力衰竭、心源性休克等可引发严重的心率失常。,六、心率失常动物模型,分类： 过速型；缓慢型；传导型等,六、心率失常动物模型,六、心率失常动物模型,心脏的传导,P wave - Atrial Depolarisation QRSPR intervalST segment T wave,T,六、心率失常动物模型,造模方法：（1）药物诱发（乌头碱、毒毛花苷G、氯仿、强心苷、氯化钡等）；（2）电刺激诱发；（3）结扎冠状动脉,六、心率失常动物模型,造模方法：1.静脉注射乌头碱诱发大鼠心率失常模型 体重200g大鼠，用3%戊巴比妥钠（30mg/kg）腹腔注射麻醉，仰卧，安装心电导联，记录正常心电图。经舌下静脉一次注入乌头碱30g/kg。机制：乌头碱能加速心肌细胞钠离子内流，促进细胞膜除极，诱发心在异位节律，导致心律失常。,六、心率失常动物模型,评价：（1）模型为急性实验，没有心脏形态改变； （2）可用于抗心律失常药物的实验研究。,六、心率失常动物模型,造模方法：2.甲醛诱发家兔窦性心律不齐模型机制：窦房结部位浅表，当其表面接触甲醛后，对组织造成损害，都窦房结功能起到抑制作用。,六、心率失常动物模型,六、心率失常动物模型,P wave - Atrial Depolarisation QRSPR intervalST segment T wave,T,六、心率失常动物模型,造模方法：2.甲醛诱发家兔窦性心律不齐模型方法：成年雄兔，用10%水合氯醛500mg/kg耳缘静脉注射麻醉，仰卧，安装心电导联，记录正常心电图。常规打开胸腔，暴露心脏，用少量40%甲醛前腔静脉根部与右心房交界处，1 min即出现心电图改变，可持续5h。评价：本模型属于缓慢型心律失常模型，与临床窦综合症有一些类似。模型较稳定，重复性好，可用于药物筛选。,六、心率失常动物模型,造模方法：3.无水乙醇诱发犬房室传导阻滞模型机制：在犬心脏房室结部位注射一定量的无水乙醇可损害心脏传导组织，从而造成传导阻滞。方法：15kg左右的犬，呼吸麻醉机麻醉，仰卧固定，安装心电图装置。常规打开胸腔，暴露心脏，用普通注射器将无水乙醇注入房室结。,六、心率失常动物模型,3.无水乙醇诱发犬房室传导阻滞模型评价：模型损伤小，动物交易耐受，成功率高。,六、心率失常动物模型,第三章 循环系统疾病动物模型,七、休克动物模型,休克是一组复杂的、危及生命的症候群，以血压降低和微循环障碍和器官功能障碍为特征。 可分为：心源性休克、感染性休克、低血容量性休克、过敏性休克、神经源性休克等。,七、休克动物模型,1、低血容量性休克(失血) 急性失血20%-30%时，便可达到休克。 犬，总血量为体重的8%。股动脉放血造急性出血性休克。 可用于休克的教学实验，也可应用于抗休克药物的筛选实验。,七、休克动物模型,2、心源性性休克 结扎冠状动脉主要分支，造成心肌梗死，心排量明显减少而致休克。 可用于观察急性心肌梗死的病程转化和治疗措施的的效果。,七、休克动物模型,3、感染性休克 注射内毒素（细菌脂多糖）或内毒素合并半乳糖胺（肝毒性药物）后，动物发生类似人细菌感染性休克。方法：将内毒素按一定浓度缓慢静脉注射。内毒素不同动物敏感性不同，应做预实验。参考剂量：大鼠10-25 mg/kg，兔、猫5 mg/kg，犬 2-5 mg/kg。,七、休克动物模型,4、过敏性休克 用抗原物质致敏动物，2周后再次注入相通抗原，可发生急性I性变态反应，出现过敏性休克。最易致敏、最常用的动物为豚鼠。方法：给豚鼠皮下注射马血清0.1-0.2mL，2周后静脉注射马血清1mL，约2min后，可出现休克症状。,第三章 循环系统疾病动物模型,小结: （1）心肌梗死动物模型；（2）高血脂动物模型（3）高血压动物模型；（4）动脉硬化动物模型；（5）心力衰竭动物模型；（6）心律失常动物模型（7）休克动物模型。 重点 ：造模机制；了解先进的技术及仪器设备的使用原理和方法。 作业：制作一个自己感兴趣的循环系统疾病的动物模型。,第四章 肿瘤疾病动物模型,分类：自发性肿瘤（spontaneous tumor）动物模型： 指实验动物未经任何有意识的人工处置，在自然情况下发生的肿瘤所形成的模型。诱发性肿瘤（induced tumor）动物模型： 是使用致癌因素在实验条件下诱发动物发生肿瘤的动物模型。移植性肿瘤（transplant tumor）动物模型： 指将动物或人体肿瘤移植同种或异种动物连续传代而培养出的模型。,一、诱发性肿瘤动物模型诱发性肿瘤动物