動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的常用方法,是進(jìn)行教學(xué)、科研和醫(yī)療工作必不可少的重要手段和工具。因此已成為科學(xué)工作者必須掌握的一項(xiàng)基本功。
要想獲得正確可靠的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果,就必須了解影響動(dòng)物實(shí)驗(yàn)效果的各種因素,排除各種影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾因素。這里著重討論與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有關(guān)的各種影響因素。
不同種屬的哺乳動(dòng)物生命現(xiàn)象,特別是一些最基本的生命過(guò)程,有一定的共性。這正是在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以應(yīng)用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),但另一方面,不同種屬的動(dòng)物,在解剖、生理特征和對(duì)各種因素的反應(yīng)上,又各有個(gè)性。例如不同種屬動(dòng)物對(duì)同一致病因素的易感性不同,甚至對(duì)一種動(dòng)物是致命的病原體,對(duì)另一種動(dòng)物可能完全無(wú)害。因此,熟悉并掌握這些種屬差異,有利于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,否則可能貽誤整個(gè)實(shí)驗(yàn)。例如在研究醋酸棉酚對(duì)雄性動(dòng)物生死功能的影響時(shí),不同動(dòng)物的反應(yīng)很不一樣,小鼠對(duì)醋酸棉酚很不敏感,不宜選用。而大鼠和地鼠就很敏感。很適宜。又如,以家兔作為研究排卵生理的實(shí)驗(yàn)時(shí),則應(yīng)知道,家兔是“誘發(fā)性排卵動(dòng)物”,即一般情況下只有交配才引起排卵,這一特點(diǎn)可以用來(lái)方便地實(shí)驗(yàn)各種處理因素的抗排卵作用。但另一方面,這種排卵和人及其它一些哺乳動(dòng)物的自發(fā)性排卵有較大差異,在應(yīng)用這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)應(yīng)予以注意。
在不同種屬動(dòng)物身上作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大差異。由于不同種屬動(dòng)物的藥物代謝動(dòng)力學(xué)不同,對(duì)藥物反應(yīng)性也不同,所以藥效就不同。吸收過(guò)程差異:如大鼠吸收碘非常快,而兔和豚鼠則吸收得慢,因而碘在二者的藥效也就有差異。排泄過(guò)程的差異:如大鼠體內(nèi)的巴比妥在3天內(nèi)可排出90%以上,而雞在7天內(nèi)僅排出33%,因此巴比妥對(duì)雞的毒性比對(duì)大鼠要大得多。氯霉素在大鼠體內(nèi)主要隨膽汁排泄,存在肝腸循環(huán)現(xiàn)象,半衰期較短,藥物作用時(shí)間的長(zhǎng)短就有差異。代謝過(guò)程差異:如磺胺藥和異煙肼在犬體內(nèi)不能乙;,多以原型從尿排出;在兔和豚鼠體內(nèi)能夠乙酰化,多以乙;问诫S尿排出;而在人體內(nèi)部分乙;蟛糠质桥c葡萄糖醛酸結(jié)合,隨尿排出。乙;蟛坏チ怂幚砘钚,而且不良反應(yīng)也增加?梢(jiàn)這兩種藥物對(duì)不同種屬動(dòng)物的藥效和毒性都有差別。
不同種屬動(dòng)物對(duì)藥物的反應(yīng)也有差異,大鼠、小鼠、豚鼠和兔對(duì)催吐藥不產(chǎn)生嘔吐反應(yīng),在貓、犬和人則容易產(chǎn)生嘔吐。組織胺使豚鼠支氣管痙攣窒息而死亡,對(duì)于家兔則是收縮血管和使右心室功能衰竭而死亡。苯可使家兔白細(xì)胞減少及造血官發(fā)育不全,而對(duì)狗卻引起白細(xì)胞增多及脾臟和淋巴結(jié)增生;苯胺及其衍生物對(duì)狗、貓、豚鼠能引起與人相似的病理變化,產(chǎn)生變性血紅蛋白,但在家兔身上則不易產(chǎn)生變性血紅蛋白,在小鼠身上則完全不產(chǎn)生。
不同種屬動(dòng)物的基礎(chǔ)代謝率相差很大。常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中以小鼠的基礎(chǔ)代謝最高,鴿、豚鼠、大鼠次之,豬、牛最低。
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物由于遺傳變異和自然選擇作用,即使同一種屬動(dòng)物,也有不同品系,經(jīng)過(guò)采用不同遺傳育種方法,可使不同個(gè)體之間在基因型上千差萬(wàn)別,表現(xiàn)型上同樣參差不齊。因此,同一種屬不同種系動(dòng)物,對(duì)同一刺激的反應(yīng)有很大差異。不同品系的小鼠對(duì)同一刺激具有不同反應(yīng),而且各個(gè)品系均有其獨(dú)特的品系特征。例如DBA/2小鼠100%的可發(fā)生聽(tīng)源性癲癇發(fā)作;而C57BL小鼠根本不出現(xiàn)這種反應(yīng)。BALB/cAnN小鼠對(duì)放射線極敏感;而C57BR/CdJN小鼠放射線卻具有抗力。C57L/N小鼠對(duì)瘧原蟲易感,而C58/LwN、DBA/1JN小鼠對(duì)瘧原蟲感染有抗力。STR/N小鼠對(duì)牙周病易感,而DBA/2N對(duì)牙周具有抗力。C57BL小鼠對(duì)腎上腺皮質(zhì)激素(以嗜伊紅細(xì)胞為指標(biāo))的敏感性比DBA小鼠高12倍;DBA小鼠對(duì)雌激素(以乳腺變化為指標(biāo))比C57BL小鼠敏感。已經(jīng)證明DBA小鼠的促進(jìn)性腺素含量比A種小鼠高1.5倍,而C3H小鼠的甲狀腺素含量比C57BL小鼠高1.5倍。摘除C57BL小鼠的卵巢對(duì)腎上腺無(wú)明顯影響,但摘除DBA小鼠的卵巢卻使腎上腺增大,對(duì)CE小鼠甚至引起腎上腺癌。乙烯雌酚可引起B(yǎng)ALB/c小鼠的睪丸痛,而C3H小鼠則不能。
年齡是一個(gè)重要的生物量,動(dòng)物的解剖生理特征和反應(yīng)性隨年齡而有明顯的變化。一般情況幼年動(dòng)物比成年動(dòng)物為敏感。如用斷奶鼠或仔鼠作實(shí)驗(yàn)其敏感性比成年鼠要高。這可能與抗體發(fā)育不健全,解毒排泄的酶系尚未完善有關(guān)。然而,有時(shí)因于敏感而與成年動(dòng)物的試驗(yàn)結(jié)果不一,所以一般認(rèn)為不能完全取代成年動(dòng)物的試驗(yàn)。老年動(dòng)物的代謝。功能低下,反應(yīng)不靈敏,不是特別需要一般不選用。因此,一般動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)選成年動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一些慢性實(shí)驗(yàn),觀察時(shí)間較長(zhǎng),可選擇年幼、體重較小的動(dòng)物作實(shí)驗(yàn)。研究性激素對(duì)機(jī)體影響的實(shí)驗(yàn),一定要用幼年的或新生的動(dòng)物。制備Alloxan糖尿病模型和進(jìn)行一些老年醫(yī)學(xué)的研究應(yīng)選用老年動(dòng)物。10~28月齡小鼠用了氯丙嗪后出現(xiàn)血糖升高,而老年的小鼠則是血糖降低。吩噻嗪類藥物產(chǎn)生錐體外系癥狀隨年齡增加而增加。咖啡堿對(duì)老年大鼠的毒性較大,對(duì)幼年大鼠毒性較小。
有人將大鼠、小鼠按年齡分成幼年、成年和老年3組,觀察年齡對(duì)乙醇、汽油、戊烷、苯和二氯乙烷等急性毒性的影響。小鼠以6~8周,14~18周和18~24周,大鼠以1~1.5個(gè)月,8~10個(gè)月和18~24個(gè)月分成相應(yīng)的3組。按LD50及麻醉濃度來(lái)看,敏感性基本上顯示幼年>老年>成年。
對(duì)毒物反應(yīng)的年齡差異,可能與解毒酶活性有關(guān)。胎兒時(shí)因缺乏這些酶,故對(duì)毒物很敏感。新生兒約在出生后8周內(nèi)解毒酶才達(dá)到成人水平。大鼠的葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)換酶,約在出生后30天才達(dá)到成人大鼠的水平。兔出生2周后,肝臟開(kāi)始有解毒活性,3周后活性更高,4周后已成年人接近。
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物年齡與體重一般是呈正比關(guān)系的,小鼠和大鼠常根據(jù)體重來(lái)推算其年齡。但其體重的和飼養(yǎng)管理有密切關(guān)系,動(dòng)物正確年齡應(yīng)查其出生日期為準(zhǔn)。常用幾種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的成年時(shí)年齡和體重、壽命可參看表11-9。
表11-9 成年動(dòng)物的年齡、體重和壽命比較
小 鼠 | 大 鼠 | 豚 鼠 | 兔 | 狗 | |
成年日齡(天) | 65~90 | 85~110 | 90~120 | 120~180 | 250~360 |
成年體重(g) | 20~28 | 200~280 | 350~600 | 2000~3500 | 8000~15000 |
平均壽命(年) | 1~2 | 2~3 | >2 | 5~6 | 13~17 |
最高壽命(年) | >3 | >4 | >6 | >13 | 34 |
動(dòng)物比較生理和生化學(xué)的研究表明,動(dòng)物的一系列功能指標(biāo)的參數(shù)與體重有顯著相關(guān)(見(jiàn)表11-10)。
表11-10 哺乳動(dòng)物機(jī)體功能狀態(tài)與體重m.payment-defi.com的關(guān)系
動(dòng) 物 | 脈 率(次/s) | 細(xì)胞色素氧化酶活性(以每kg體重計(jì)) |
小 鼠 | 600 | 141 |
大 鼠 | 352 | 84 |
豚 鼠 | 290 | 61 |
貓 | 240 | - |
兔 | 251 | 22 |
狗 | 120 | - |
羊 | 43 | 8.6 |
馬 | 38 | 4.5 |
許多實(shí)驗(yàn)證明,不同性別動(dòng)物對(duì)同一藥物的敏感性差異較大,對(duì)各種刺激的反應(yīng)也不盡一致,雌性動(dòng)物性周期不同階段和懷孕、授乳時(shí)的機(jī)體反應(yīng)性有較大的改變,因此,科研工作中一般優(yōu)先選雌性動(dòng)物或雌雄各半做實(shí)驗(yàn)。動(dòng)物性別對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果不受影響的實(shí)驗(yàn)或一定要選用雌性動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)例外。
藥物反應(yīng)中性別差異的例子很多,如激肽釋放酶能增加雄性大白鼠血清中的蛋白結(jié)合碘,減少膽固醇值,然而對(duì)雌性大白鼠,它不能使碘增加,反而使之減少。角新堿給與5~6周齡的雄性大白鼠,可以見(jiàn)到鎮(zhèn)痛效果,如給雌性大白鼠,則沒(méi)有鎮(zhèn)痛效果。3月齡的Wistar大鼠攝取乙醇量按單位體重計(jì)算,雌性比雄性多,排泄量雌的也多。還可舉出更多的例子。藥物反應(yīng)性方面的性別差異可見(jiàn)表11-11。
藥 物 | 動(dòng)物種 | 感受性強(qiáng)的性別 | 藥 物 | 動(dòng)物種 | 感受性強(qiáng)的性別 |
腎上腺素 | 大鼠 | 雄 | 鉛 | 大鼠 | 雄 |
乙醇 | 小鼠 | 雄 | 野百合堿 | 大鼠 | 雄 |
四氧嘧啶 | 小鼠 | 雌 | 菸鹼 | 小鼠 | 雄 |
氨基比林 | 小鼠 | 雄 | |||
氨基喋呤 | 小鼠 | 雄 | 新胂凡鈉明 | 小鼠 | 雌 |
巴比妥酸鹽類 | 大鼠 | 雌 | 哇巴因 | 大鼠 | 雄 |
苯 | 家兔 | 雌 | 印防已毒素 | 大鼠 | 雌 |
四氯化碳 | 大鼠 | 雄 | 鉀 | 大鼠 | 雄 |
氯仿 | 小鼠 | 雄 | 硒 | 大鼠 | 雌 |
地辛 | 狗 | 雄 | 海蔥 | 大鼠 | 雌 |
二硝基苯酚 | 貓 | 雌 | 固醇類激素 | 大鼠 | 雌 |
麥角固醇 | 小鼠 | 雄 | 士的寧 | 大鼠 | 雌 |
麥角 | 大鼠 | 雄 | 碘胺 | 大鼠 | 雌 |
乙基硫氨酸 | 大鼠 | 雌 | |||
乙苯基 | 大鼠 | 雌 | |||
葉酸 | 小鼠 | 雌 |
動(dòng)物的生理狀態(tài)如懷孕、授乳時(shí),其對(duì)外界環(huán)境因素作用的反應(yīng)性常較不懷孕、不授乳的動(dòng)物有較大差異。因此,在一般實(shí)驗(yàn)研究中不宜采用這種動(dòng)物。但當(dāng)為了某種特定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康,如為了闡明藥物對(duì)妊娠及后裔在胎內(nèi)、產(chǎn)后的影響時(shí),就必須選用這類動(dòng)物(為了這種實(shí)驗(yàn)?zāi)康,大白鼠及小白鼠是最合用的?shí)驗(yàn)動(dòng)物)。又如動(dòng)物所處的功能狀態(tài)不同也常影響對(duì)藥物的反應(yīng),動(dòng)物在體溫升高的情況下對(duì)解熱藥比較敏感,而體溫不高時(shí)對(duì)解熱藥就不敏感;血壓高時(shí)對(duì)降壓藥比較敏感,而在血壓低時(shí)對(duì)降壓藥敏感性就差,反而可能對(duì)升藥比較敏感。
六、健康情況
一般情況下健康動(dòng)物對(duì)藥物的耐受量比有病的動(dòng)物要大,所以有病動(dòng)物比較易于中毒死亡。動(dòng)物發(fā)炎組織對(duì)腎上腺激素的血管收縮作用極不敏感。有病或營(yíng)養(yǎng)條件差的家兔不易復(fù)制成動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型。狗食量不足,體重