医学实验动物学

实验动物：指经过人工饲养培育，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确，来源清楚，有明确的生物学特征，用于科学实验的动物。

试验用动物：指一切能用于科学实验的动物。分野生动物，经济动物，观赏动物，实验动物。 品种品系是实验动物的基本分类单位。 第二章 实验动物遗传控制分类

近交系动物，系统杂交动物，突变系动物，封闭群动物

种：动物学分类系统上的基本单位，实验动物根据遗传特征将动物在种以下细分为品种和品系，有些品系细分为亚系。

品种：指人们根据不同需要对动物进行改良、选择，即定向培育，并具有某种特定外形和生物学特征的动物群体，其特性能较稳定地遗传。如家兔有新西兰兔、青紫蓝兔、日本大耳白兔、中国本兔等品种。

品系：为实验动物学的专用名词，指来源明确，并采用某种交配方法繁殖，而具有相似的外貌、独特的生物学特征和稳定的遗传特性，可用于不同实验目的的动物群体。包括近交系、封闭群和杂交群。如KM小鼠品种为白化小鼠，其品系是KM小鼠，封闭群。

品种或品系应具备的条件：1.相似的外貌特征，如C57BL/6品系的毛色是黑色的，种的毛色是白色的，DBA/2品系的毛是棕色的；2.独特的生物学特征，是一个品种或品系存在的基础；3.稳定的遗传性能，指在传代繁殖过程中能将其特性稳定地传给后代；4.具有共同的遗传来源和一定的遗传结构。

近交系动物：指经至少连续20代全同胞兄妹之间或亲子之间交配，近交系数达98.6%以上，群体基因具有高度纯合和稳定的动物群。 近交(Inbreeding)：指任何血缘关系相近的个体间进行的配偶,属于基因型分离交配，能使动物群的基因纯合而达到稳定。2.近交方式：同胞兄妹交配、亲子交配、堂兄妹交配、同父异母者配偶。3.近交系数（Inbreeding coefficiet）：是指群体中两个等位基因源于同祖先的同一基因的概率。按照国家标准要求，Fn>99% n≥22。近交系数的计算公式：Fn=1-(1-ΔF)由Falconer于1960年经实验获得。其中n为近交代数，Fn为第n代的近交系数，ΔF 为近交系数的代递增率。不同近交方式ΔF不同。

近交系动物的基本特征：1.基因的纯合性：近交系动物在通过20代兄妹交配的培育之后，其任何一个基因位点上的纯合概率高达98.6％以上，因而能繁殖出完全一致的纯合子后代，并且动物群中不再会携带未知的隐性基因、品系将会真实繁殖，即保留和表现所有的遗传性状，品系内个体相互交配繁殖不会出现性状分离。即同一近交系动物的基因型一致，遗传组成和特性也相同。2.遗传组成的同源性（isogenicity）：在一个近交品系内，所有动物个体都可追溯到其原始的一对共同祖先。这种同源性在经过近交培育之后，使得所有位点的基因都是纯合的，并且只来源于共同祖先的一个拷贝。所以，近交品系内的所有个体在遗传上完全相同。3.表现型的均一性(uniformity) ：作为遗传同源性的结果，近交品系内个体间在表型上具有均一性，特别是那些高度由遗传决定的生物学特征。比如，血型、组织型、生化同功酶以及形态学特征等。不同个体间基本不存在质的差异，因而对与之有关的实验处理具有均一性极高的反应性。4.长期遗传的稳定性（stability）：虽然近交系在遗传上并不是绝对稳定不变的，但是导致遗传上发生变化的因素出现的频率很低(突变和残余杂合性)或者容易进行人为控制。近交品系由于遗传组成的高度纯合性和同源性，使其具有长期遗传的稳定性。人为选择不会改变其基因型，故具有象化学试剂、仪器那种能跨越时间重复实验的持点。5.遗传特征的可分辨性(identifiability)：一个近交品系一旦培育成功、动物群体内几乎不再有遗传的多态性，即每个位点上只有一种基因类型，而不会存在其它的等位基因。研究者可通过对各个位点进行遗传监测，建立每个品系的标准遗传概貌，得知每个位点上的基因类型。6.遗传组成的独特性(individuality)：自然界中动物种属群体的基因是以纯合或杂合多种形

式存在的，经过近交培育之后，近交系动物的基因是从原种群中分离后纯合出来的一部分。因而每个近交品系只携带有该种属基因库中的极少部分基因。这些基因的组合构成了品系的遗传组成，因此品系具有独持的表型特征。7.分布的广泛性（extensity）：由于近交系群体中的任何一个个体都携带有该系整个群体所携带的基因库，故可以在不同国家和地区建立几乎完全相同的标准近交系，使各国研究结果的可比性增高。许多动物的近交系如小鼠、大鼠、豚鼠等均已在世界各国繁殖应用。8.背景资料的可查性(accessibility)：近交品系的长期稳定性使得每个品系都具备一份完整的研究背景资料。对任何品系所做的每一项研究都增加了该品系的研究应用档案，可被后人参考。

近交亚系：近交系由于突变和残余杂合基因而导致部分遗传组成的改变，从而形成亚系（substrain）。1.同一品系在兄妹交配40代之前分离，残留的杂合基因发生不一样的固定，导致染色体改变，形成亚系。2.同一品系100代后长期处于分离，发生基因突变，导致形成亚系。3.有意识地形成亚系：残留杂合基因、突变基因、遗传污染。

近交支系：当饲养环境改变，或对动物进行某些技术性处理时，有可能对某些生物学特征产生影响。这些特征可能是遗传性的，也可能是非遗传性的。1.人为技术处理。2.种群转移到新的保持者。

近交系动物的应用：1.动物反应个体之间极为一致，可消除杂合遗传背景对实验结果的影响，实验组和对照组只需少量的动物。2.个体之间组织相容性一致，是涉及研究器官、组织、细胞或肿瘤移植的重要动物。3.由于近交，隐性基因纯合性状得以暴露，对外界因素变化更为敏感，可获得大量先天畸形和先天性疾病的动物模型。4.一些近交系具有一定的自发或诱发肿瘤发病率，是肿瘤细胞活体动物传代，研究肿瘤病因学、肿瘤药理学的重要实验材料。5.多个近交系同时使用使研究者可分析不同的遗传组成对某项处理的影响，观察实验结果的普遍性。

近交系动物的命名：品系命名，一般以1-4个大写英文字母表示；大写英文字母加阿拉伯数字表示，例如：C3H、C57BL；近交代数：在其后括号内用F加阿拉伯数字表示，例如：DBA（F29）、C3H(F130)。亚系的命名，原品系后加一道斜线，斜线后标明亚系的符号。支系的命名：人为技术处理形成的支系，在原有品系后附加一个小写英文字母标明处理方式；种群转移形成的支系，原有品系或亚系名称后加一斜线，斜线后的英文字母表示保持者，通常培育者或保持者名称缩写由一个大写字母后连接1－3个小写字母构成。

新类型的近交品系：1）重组近交系：将一些已知近交系随机配对组合交配产生F1代，再由F1代产生出F2代动物，而后从F2代中随机选择个体进行近交培育，并连续兄妹交配20代以上而育成的近交品系。如AKR X B表示AKR和C57BL/10杂交培育的一系列重组近交系。 2）同源突变近交系：两个近交系除了一个指明位点等位基因不同外，其它遗传基因完全相同。如C57BL/6J-bg,表示C57BL/6J携带突变的bg基因。

3）同源导入近交系：是指人为将突变基因导入已知近交系而形成的一种突变近交系。

4）分离近交系：在近交系培育过程中，采用特定的交配方法，迫使一个或几个已知位点上的基因处于杂合状态，从而育成分离近交系。

5）以及由遗传工程产生的新型品系如嵌合体小鼠、转基因动物、单亲纯合双倍体动物等。 封闭群动物：指连续5年以上不以近交形式交配，也不引入任何外来血缘，从而保持群体的一般遗传特征，又具备个体间杂合性的封闭的动物群体。 分类（按来源和遗传背景）：1.来源于近交系的封闭群（LACA小鼠）；2.来源于非近交系的封闭群。

昆明种小鼠（KM）：白色，1926年美国洛克菲勒(Rockefeller)研究所的克雷尔勒·林可(ClaraLynch) 培育成功瑞士(Swiss)种小鼠。1946年，我国从印度哈夫金(Haffkine)研究所将Swiss小鼠引入云南昆明，1950年由昆明空运引人北京生物制品所，1954年推广到全国各

地。

LACA:白色，1935年英国卡尔沃尔斯(Carworth)公司由美国洛克菲勒(Rockefeller)研究所引进，经20代近交培育后，采用随机交配繁殖，命名为CFW。后又被引入英国实验动物中心(Lac)，改名为LACA。1973年由英国实验动物中心引入中国。主要用于肿瘤、免疫、辐射等。 封闭群动物基本特征：1.遗传特征有相对的稳定性，就封闭群动物整体而言，由于没有引入新的血缘，同时群内采取随机交配，不会造成基因丢失，因此其遗传特性及其它反应性能保持相对稳定。2.遗传组成有很高的杂合性，虽然封闭群动物不从外部引入新的血缘，但是雌雄个体之间能够随机交配，其遗传组成比较接近自然状态下的动物群体结构。因此，封闭群中个体之间由于具有遗传杂合性而差异较大。3.生产上具有较强的繁殖力，封闭群动物由于遗传组成具有相当的杂合性，避免了近交衰退的出现，具有较强的繁殖力和生活力。表现为产仔多，胎间隔短，生长快，成熟早，对疾病抵抗力强等。

封闭群动物的应用：1.药物筛选、毒性试验、生物制品和化学制品的鉴定等方面。2.一般性测试、预实验和教学。3.因其可能携带大量隐性有害突变基因，用于群体对自发或诱发突变的遗传负荷能力的实验和群体遗传学研究。 突变系动物：变异：由于遗传物质的变化而使亲代与子代在某个性状上发生的改变称为变异，又叫突变。突变动物：具有突变基因的动物。突变系动物：具有保持突变基因特征的动物。 突变系动物基本特征：1.突变基因的可识性，大多数基因只有在发生突变时才能被发现和识别。现在已经能对小鼠的1000多个基因进行染色体定位，绘制基因图，这些成果的取得相当一部分归功于对突变系动物的研究。2.突变动物的模型性，突变系动物可以作为人类疾病的动物模型 而在基础医学和临床医学中应用。绝大多数突变系具有医学应用价值。如裸鼠：无胸腺，T细胞功能缺乏；侏儒症小鼠：缺乏生长素和促甲状腺素；肥胖症小鼠：血中胰岛素含量升高；联合免疫缺陷小鼠：T、B淋巴细胞缺乏；其它如糖尿病小鼠、肌萎缩症小鼠、高血压大鼠、白内障大鼠等等。

突变系动物的应用：1.在同一遗传背景下比较某基因位点上不同等位基因的的遗传效应。2.在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其他基因的关系。3.消除杂合遗传背景对某些突变基因表达的影响。 4.对复杂的多基因性状进行遗传分析。5.动物模型。

系统杂交动物：根据科学研究的需要，将两个（或两个以上）不同近交系动物之间进行有计划的交配所获得的第一代动物称为系统杂交动物（F1动物）。 杂交群动物：不同品系或种群之间杂交产生的后代。 系统杂交动物基本特征：1.杂交优势，F1动物由于克服了因近交繁殖而引起的近交衰退现象，因此具有较强的生命力，对疾病抵抗力强，对环境的适应和对实验处理的耐受性较强。2.遗传的均质性，由于F1代动物具有与近交系相似的个体均质性，就某些生物学特性而言，甚至比近交系具有更高的一致性，不易受环境因素的干扰。3.同基因性，F1代个体都带有母系和父系的基因，具有两个亲本品系的特点。4.遗传组成的杂合性，F1代动物的基因一半来自母系，一半来自父系，因此其遗传组成是杂合的。5.实验结果的可重复性，由于F1代动物遗传和表现型上的一致性，因此对同一实验处理其反应性是一致的。6.国际分布的广泛性，由于F1代动物的任何一个个体携带有该种群的全部基因，故国际分布相当广泛。

系统杂交动物的应用：1.长期毒性实验——杂交优势的结果2.营养、药物、病原体和激素的生物评估——遗传组成均质性的结果3.免疫学和发育生物学等领域的研究——同基因性和遗传组成杂合性的结果4.干细胞研究、细胞动力学研究、单克隆抗体研究。

第三章 实验动物微生物与寄生虫

基因：是遗传单位，是DNA分子中具有特定遗传效应的片段。

纯合子：同源染色体的相对位点上具有两个相同的基因称为纯合子，如AA(显性纯合子)，

aa(隐性纯合子)；

杂合子：两个基因不相同，即由一个显性基因和一个隐性基因结合而成，称杂合子，如Aa。 近交的概念：血统和亲缘关系相近两个体之间的交配，针对某一性状来说指基因型相同或相近的两个体之间的交配。近交是培养近交系动物的必须手段。

近交类型：①互交：相同杂合子之间的交配，如：Aa xAa，其F1代中一半为杂合子Aa，而另一半中每种纯合子各居一半。②纯交：相同纯合子之间的交配，如aa xaa，其后代中全为纯合子aa。③回交：杂合子与纯合子之间的交配，如AA xAa，其后代中纯、杂合子各半。近交方式：近交可在任何血缘关系相近的个体间进行，常见形式有：全同胞兄妹交配、父女或母子配偶，堂兄妹配偶及叔侄配偶等。在实验动物的育种中，多采用全同胞兄妹交配的形式。

近郊效应：近交是指亲缘关系较近的个体之间的交配繁殖，而在实验动物育种中，多半是指全同胞兄妹或亲子交配，由于亲缘关系较近个体之间遗传上较为相似，所以近交的第一个效应是：①基因纯合，也就是说，近交可减少动物个体之间的差异，在近交过程中，一部分基因变成纯合状态，固定在群体内，而另一部分则被淘汰。同时近交也能使有害的隐性基因相遇成为纯合子而暴露出来，使动物出现异常性状，生活力极度降低，甚至死亡或不能生育。通常研究人员对这些异常性状很有兴趣，因为他们很可能成为研究动物遗传、发育和生理功能的有用材料，也可能成为研究人类疾病的模型。②产生近交衰退，近交可引起近交衰退，即近交后代出现生长、成活、生育、抗病、适应环境能力减退的现象。近交衰退的原因主要有两方面：A、隐性有害基因的暴露：一般病态的突变基因绝大多数都是隐性的，处于杂合状态时不表现出病态等不利性状。有害基因的作用被显性杂合子等位基因所掩盖，但经过近交繁殖，纯合的基因(纯合子)的比例逐渐增多，于是有害的隐性基因相遇成为纯合子而显出作用，表现不利的性状，对个体的生长发育、生活和生育等产生明显的不利影响。B、多基因平衡的破坏：个体的发育受多个基因共同作用的影响，尽管每个基因的作用效应甚微。野生或杂种动物，自然选择的作用有利于保存那些生活适应能力较强的基因组合而具有平衡的多基因系统。近交繁殖往往破坏这种平衡，造成个体发育的不稳定。近交衰退往往在近交系培养过程中的最初若干世代中表现出来，以后经过一定的人工选择，带有纯合有害基因的动物被逐渐淘汰，或由于无意识地保留了一小部分的杂合性，经过5—10代左右的培育繁殖，后代中生育与生活力可逐渐稳定，不再下降。

重组近交系：由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。 重组同类系：由两个近交系杂交后，子代与两个亲代近交系中的一个近交系进行数次回交（通常回交2次），再经武对特殊基因选择的近亲交配而育成的近交系。

同源突变近交系：两个近交系，除了在一个指明位点等位基因不同外，其他遗传基因全部相同，简称同源突变系。

同源导入近交系：通过杂交-互交或回交等方式将一个基因导入到近交系中，因此形成的一个新的近交系与原来的近交系只是在一个很小的染色体片段上的基因不同。

转基因动物：通过实验手段将新的遗传物质导入到动物胚细胞中，并能稳定遗传，由此获得的动物称为转基因动物。

封闭群动物：以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种群，在不从其外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上，封闭群亦称远交群。 主要病毒感染对动物的危害和对实验的干扰：

1.仙台病毒：易感动物：小鼠、大鼠、豚鼠、仓鼠、兔。（国内普通小鼠、大鼠、豚鼠群抗体阳性率为30%-70%。）。对动物的危害：急性感染多见于小鼠，其它动物多见隐性感染。当饲养条件恶化时，易造成呼吸道疾病的流行。对实验的干扰：对与免疫有关实验研究的影响，可严重影响体液和细胞介导的免疫应答；引起小鼠自发性自体免疫疾病；抑制吞噬细胞的吞