人類疾病的動(dòng)物模型

1、第九章 人類疾病動(dòng)物模型,,第一節(jié) 概 述一、人類疾病動(dòng)物模型的定義：●人類疾病動(dòng)物模型（Animal Model of Human Diseases）是指醫(yī)學(xué)中建立的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對象和相關(guān)材料?！衲M表現(xiàn) 與人類疾病的相似性●實(shí)驗(yàn)對象 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及其他動(dòng)物 ●相關(guān)材料 組織、器官、細(xì)胞、基因、蛋白質(zhì)等,醫(yī)學(xué)研究,,人為實(shí)驗(yàn)對象法律和倫理,研究材料動(dòng)態(tài)和靜態(tài),臨床經(jīng)驗(yàn)積累時(shí)間和空間,

2、醫(yī)學(xué)研究,,,,,比較醫(yī)學(xué)研究,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究,臨床醫(yī)學(xué)研究,解剖學(xué)、組織學(xué)、生理學(xué)病理學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué),遺傳學(xué)、腫瘤學(xué)、免疫學(xué)病毒學(xué)、營養(yǎng)學(xué),外科學(xué)、內(nèi)科學(xué)、兒科學(xué)婦產(chǎn)科學(xué)、五官科學(xué),遺傳條件控制,健康條件控制,營養(yǎng)條件控制,環(huán)境條件控制,生物學(xué)特性,,動(dòng)物模型,6,韋塞留斯（豬、犬）解剖實(shí)驗(yàn)哈維（蛙、犬） 血液循環(huán)列文虎克（魚、蛙、鳥）紅細(xì)胞形態(tài)觀察,公元前古印度堯舜時(shí)期亞里斯多德解剖學(xué)和胚胎學(xué)埃拉吉斯塔特，活體動(dòng)物

3、實(shí)驗(yàn)，氣管肺的功能古羅馬,古代,中世紀(jì),近代,現(xiàn)代,巴甫洛夫（犬）條件反射里歇（豚鼠）過敏反應(yīng)恩德斯（猴） 小兒麻痹疫苗人類試管嬰兒,捷納爾（牛痘疫苗）科赫（牛、羊） 細(xì)菌與疾病巴斯德 （狂犬病疫苗）,二、疾病動(dòng)物模型發(fā)展史,21世紀(jì)諾貝爾獎(jiǎng),●2001年，勒蘭德·哈特韋爾等，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。（酵母和海膽）●2002年，悉尼·布倫納（英國）等，發(fā)現(xiàn)器官發(fā)育和細(xì)胞程序化凋亡的遺傳調(diào)控機(jī)

4、理 （線蟲）●2005年，巴里·馬歇爾等，發(fā)現(xiàn)了幽門螺旋桿菌以及該細(xì)菌對消化性潰瘍病的致病機(jī)理。（幼豬）,21世紀(jì)諾貝爾獎(jiǎng),●2006年，安德魯·法爾等，發(fā)現(xiàn)了RNA干擾機(jī)制。（線蟲）●2007年，馬里奧-卡佩基等、突破性發(fā)現(xiàn)為“基因靶向”技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)（小鼠）●2008年，哈拉爾德-楚爾-豪森等，發(fā)現(xiàn)了人乳頭狀瘤病毒（兔） ●2009年，伊麗莎白-布萊克本等、解決了染色體在細(xì)胞分裂過程中,21世紀(jì)諾貝爾

5、獎(jiǎng),是怎樣實(shí)現(xiàn)完全復(fù)制，（四膜蟲、酵母） ●2010年，羅伯特-愛德華茲在體外受精技術(shù)領(lǐng)域做出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。（兔）●2011年，布魯斯-博伊特勒等、發(fā)現(xiàn)了免疫系統(tǒng)激活的關(guān)鍵原理。（小鼠和果蠅）●2012年， 山中伸彌等因在細(xì)胞核重新編程研究領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。（小鼠）,二、疾病動(dòng)物模型發(fā)展史,,,,,,,,,,胰島素和糖尿病,體細(xì)胞克隆技術(shù),條件反射,化學(xué)誘癌,器官移植,過敏反應(yīng),應(yīng)激學(xué)說,試管嬰兒,醫(yī)學(xué)成果,NIH（1961）病理培訓(xùn)

6、委員會(huì)主辦第一次比較病理研討會(huì) ， 會(huì)上首次提出加強(qiáng)開發(fā)人類疾病動(dòng)物模型,FASEB（1968） 人類疾病研究中動(dòng)物模型選擇專題研討會(huì) ， 會(huì)議此后每年舉辦,ACLAM（1968） 出版《生物醫(yī)學(xué)研究的動(dòng)物模型》一書,美國（1972）比較病理注冊處開始出版《人類疾病動(dòng)物模型手冊》，每年增補(bǔ)新內(nèi)容,Hegreberg等（1982）出版《動(dòng)物模型一覽》，收集4000余種,日本實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)會(huì)（1979～1982） 出版《難治疾患模型的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

7、》一書,,,國外進(jìn)展,齊長慶教授（1918）在原北平中央防疫處開始飼養(yǎng)小鼠；協(xié)和醫(yī)學(xué)院（1919） 就有中國地鼠的糖尿病模型；謝恩增教授用地鼠做肺炎球菌的堅(jiān)定,吳憲教授（30年代）引進(jìn)Wistar大鼠，開始進(jìn)行營養(yǎng)食品毒理研究，蛋白質(zhì)變性學(xué)說；李銘新教授（40年代）卵巢顆粒細(xì)胞瘤和黃體瘤動(dòng)物模型,湯飛凡教授（1944）從印度引進(jìn)Swiss小鼠，并培育成昆明種小鼠；藍(lán)春霖教授（1948）從美國引進(jìn)金黃地鼠,郭瑤教授（1982）出版《人類疾

8、病動(dòng)物模型》，程鴻教授1988）主譯出版《人類疾病動(dòng)物模型》，徐兆光教授（1988）出版《比較醫(yī)學(xué)進(jìn)展》，施新猷教授（2003）出版《比較醫(yī)學(xué)》等系列書籍,衛(wèi)生部（1983） 國內(nèi)共有動(dòng)物模型241個(gè)，瘤細(xì)胞株64個(gè)，包括糖尿病中國地鼠、侏儒癥小鼠、角膜白班小鼠、聽源性癲癇大鼠等,,,國內(nèi)進(jìn)展,國內(nèi)出版的部分動(dòng)物模型專著,三、使用人類疾病動(dòng)物模型的意義,● 避免人體實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn),● 簡化實(shí)驗(yàn)操作和樣品收集,● 提供發(fā)病率較低的疾病材料,●

9、 有助于更全面地認(rèn)識疾病本質(zhì),● 便于材料的獲取與比較,醫(yī)學(xué)研究,,與人類疾病相似程度高而全,標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)物生物學(xué)特性,復(fù)制條件與實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)典型模型非經(jīng)典型模型,比較醫(yī)學(xué)原則,,,四、人類疾病動(dòng)物模型評價(jià)原則,,相似性,重復(fù)性,可靠性,醫(yī)學(xué)研究,,法律和法規(guī)尊重動(dòng)物權(quán)利,減少、替代及優(yōu)化方法,降低應(yīng)激傷害約束行為方法,福利及3R原則,,,四、人類疾病動(dòng)物模型評價(jià)原則,,動(dòng)物福利,動(dòng)物倫理,3R,醫(yī)學(xué)研究,,實(shí)驗(yàn)條件易控建模

10、時(shí)間短實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)少實(shí)驗(yàn)結(jié)果理想,操作技術(shù)簡單實(shí)驗(yàn)結(jié)果理想適用范圍廣泛,整體實(shí)驗(yàn)條件控制原則,,,四、人類疾病動(dòng)物模型評價(jià)原則,經(jīng)濟(jì)性與可控性,易行性與適用性,小鼠＞大鼠＞豚鼠＞兔＞犬＞非人靈長類,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物＞經(jīng)濟(jì)動(dòng)物 ＞觀賞動(dòng)物 ＞野生動(dòng)物,五、 人類疾病動(dòng)物模型分類（一）按產(chǎn)生原因分類1. 誘發(fā)性動(dòng)物模型(Induced animal model)：指通過物理、化學(xué)、生物等致病因素人工誘發(fā)動(dòng)物產(chǎn)生某些類似人類疾病的模型。優(yōu)

11、點(diǎn)：制作方法簡單，時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)條件單純，容易控制缺點(diǎn)：可比性差，有局限性應(yīng)用：廣而多,,2. 自發(fā)性動(dòng)物模型（Spontaneous animal model）指動(dòng)物自然發(fā)生的疾病或由于基因突變的異常表現(xiàn)通過定向培育而保留下來的疾病模型。優(yōu)點(diǎn)：與人類疾病較為接近，人為因素小，可比性強(qiáng)。缺點(diǎn)：制作費(fèi)時(shí)，專業(yè)性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)條件復(fù)雜，不容易控制，種類少。應(yīng)用：逐漸增多,3. 抗疾病型動(dòng)物模型（Negative animal model）

12、：指特定的疾病不會(huì)在某種動(dòng)物身上發(fā)生。借助此種模型可探討動(dòng)物對某種疾病為何有天然的抵抗力?！駯|方田鼠的血吸蟲感染4. 生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物模型（Biomedical animal Model）：指動(dòng)物生物學(xué)特征來提供人類疾病相似表現(xiàn)的疾病模型?！耖L爪沙鼠缺乏基底動(dòng)脈環(huán)→研究中風(fēng)模型,（二）按系統(tǒng)范圍分類1．疾病基本病理過程動(dòng)物模型：指致病因素在一定條件下作用于動(dòng)物后所出現(xiàn)的共同性的功能、代謝和形態(tài)結(jié)構(gòu)某些改變的動(dòng)物模型。共同表現(xiàn)：主要

13、是發(fā)熱、炎癥、休克、嘔吐、腹瀉、電解質(zhì)紊亂等基本病理變化2．各系統(tǒng)疾病的動(dòng)物模型：指與人類各系統(tǒng)疾病相應(yīng)的動(dòng)物模型，如神經(jīng)、心血管、呼吸、消化、泌尿等系統(tǒng)疾病相應(yīng)的動(dòng)物模型。,,3.中醫(yī)證候動(dòng)物模型指利用祖國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的獨(dú)特理論體系“辨證論治”，在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上復(fù)制臨床不同的證候，以不同的證型表現(xiàn)出來具有中國特色的動(dòng)物模型?！癜粗嗅t(yī)證分類如陽虛、陰虛、氣虛、脾虛、腎虛、血虛、血瘀、寒證、熱證等動(dòng)物模型●按中藥理論分類如清熱藥、瀉

14、下藥、理氣藥、祛風(fēng)濕藥、活血化瘀藥等動(dòng)物模型,（三）按模型種類分類1.整體動(dòng)物模型 分組試驗(yàn)，血液、尿液、組織、器官（病理、生化、血壓、心率等）指標(biāo)2.組織細(xì)胞動(dòng)物模型 離體組織和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、體外培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)3.分子動(dòng)物模型 染色體、DNA、蛋白質(zhì)、基因,,六、疾病動(dòng)物模型的致病因素,,物理因素,,復(fù)合因素,,化學(xué)因素,,手術(shù)因素,,機(jī)械力、溫度、放射線等,,,,幾種因素合并誘發(fā),外科手術(shù)器官移植,,,生物因素

15、,細(xì)菌病毒寄生蟲,化學(xué)藥物（致癌、中毒等）,誘發(fā)因素,,六、疾病動(dòng)物模型的致病因素,自發(fā)因素,,,自發(fā)性疾病,基因突變,,,,,,,疾病散發(fā),數(shù)量不夠,難以認(rèn)識,個(gè)體突變,定向培育,性狀驗(yàn)證,,,,一、誘發(fā)性腫瘤動(dòng)物模型(Animal Models Of Induced Tumor)指應(yīng)用各種致癌因素（如化學(xué)、物理、生物等物質(zhì)）在實(shí)驗(yàn)條件下誘發(fā)動(dòng)物發(fā)生腫瘤的動(dòng)物模型。,（ 二、自發(fā)性腫瘤動(dòng)物模型（Animal Mode

16、ls of Spontaneous Tumor）指實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在自然情況下未經(jīng)任何有意識的人工處置所發(fā)生的腫瘤。,,,腫瘤動(dòng)物模型是腫瘤學(xué)研究領(lǐng)域常用的實(shí)驗(yàn)平臺，也是腫瘤臨床和基礎(chǔ)研究工作中不可替代的重要工具。,,,三、移植性腫瘤動(dòng)物模型（Animal Models Of Transplantation Tumor）是指把動(dòng)物或人的腫瘤移植到同系、同種或異種動(dòng)物體內(nèi)，并能在受體動(dòng)物體內(nèi)繼續(xù)傳代和生長的腫瘤。,四、轉(zhuǎn)基因腫瘤動(dòng)物

17、模型(Animal Models Of Transgenic Tumor)是指通過重組DNA技術(shù)將外源腫瘤基因或相關(guān)基因?qū)雱?dòng)物染色體基因組，使之穩(wěn)定表達(dá)并能遺傳給后代的一類腫瘤動(dòng)物模型。,,第二節(jié) 腫瘤動(dòng)物模型,,一、誘發(fā)性腫瘤動(dòng)物模型,,1.經(jīng)口給藥法 將致癌物溶于飲水或以某種方式混合于動(dòng)物飼料中，自然喂養(yǎng)或灌喂動(dòng)物。2.注射法 將致癌物溶于可溶性液體或懸浮于適宜的載體內(nèi)，經(jīng)各種途徑注入動(dòng)物不同部位。3.涂

18、抹法 將致癌物涂抹于動(dòng)物的背側(cè)和耳部皮膚的方法。4.氣管注入法 將顆粒狀致癌物制成懸浮液直接注入動(dòng)物氣管內(nèi)5.穿線法 將致癌物置于無菌試管內(nèi)，加熱使致癌物升華，吸附于預(yù)制的線結(jié)上，然后將含有致癌物的線結(jié)穿入動(dòng)物的靶器官或靶組織內(nèi)。6.埋藏法 將致癌物包埋于動(dòng)物皮下或其它組織內(nèi)，或?qū)⒔?jīng)致癌物作用過的細(xì)胞、組織、器官移植于同種或同品系動(dòng)物皮下。,一、誘發(fā)性腫瘤動(dòng)物模型,優(yōu)點(diǎn)●制作方法簡便，實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，較易人為

19、控制。 ●形成的癌變率遠(yuǎn)高于自然發(fā)病率，惡性程度相對也高，更易利用誘發(fā)的腫瘤組織建立相應(yīng)的腫瘤細(xì)胞系和移植性腫瘤動(dòng)物模型?！褫^短的時(shí)間內(nèi)可以大量復(fù)制，能基本模擬人體癌變發(fā)生的過程，在腫瘤實(shí)驗(yàn)研究中優(yōu)于自發(fā)性腫瘤。缺點(diǎn)●與人體腫瘤在發(fā)病機(jī)制和腫瘤的內(nèi)在特征方面有所不同，有些人體腫瘤目前尚難以用人工方法誘發(fā)。 ●模型成功率多數(shù)達(dá)不到100%，腫瘤潛伏期個(gè)體差異較大，不易同時(shí)獲得病程或瘤塊大小較均一的動(dòng)物；誘發(fā)的腫瘤組織浸潤和轉(zhuǎn)移

20、能力較低?！裱芯繎?yīng)用目前受到環(huán)境保護(hù)的限制。,二、自發(fā)性腫瘤動(dòng)物模型,優(yōu)點(diǎn) ●自發(fā)性腫瘤的發(fā)生條件接近于自然，基本再現(xiàn)了腫瘤發(fā)生、發(fā)展的全過程?！窨梢粤私夂驼莆者z傳因素在腫瘤發(fā)生上的作用，也有可能發(fā)現(xiàn)人類以前未知的致癌因素。●動(dòng)物自發(fā)性腫瘤在組織發(fā)生、病理形態(tài)學(xué)特征、臨床癥狀和轉(zhuǎn)歸方面，都與人類腫瘤相似?！駥?shí)驗(yàn)結(jié)果更有利于外推于人，也是移植性腫瘤研究的主要組織材料來源。缺點(diǎn)●大多數(shù)自發(fā)性腫瘤的發(fā)生情況參差不齊，很難在

21、短時(shí)間內(nèi)獲得大量病程相似的腫瘤材料?！衲[瘤生長速度較慢，實(shí)驗(yàn)周期相對較長，實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)較多?！褡园l(fā)性腫瘤動(dòng)物模型很少用于腫瘤藥效學(xué)研究。,優(yōu)點(diǎn)●移植性腫瘤可供選擇的細(xì)胞系或細(xì)胞株較多，這些細(xì)胞的生物學(xué)特性比較明確，背景資料也比較清楚?！駛€(gè)體差異相對較小，接種成活率較高，宿主的荷瘤壽命比較接近，易于客觀判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！褚浦擦隹蛇M(jìn)行連續(xù)傳代，模型重復(fù)性好，實(shí)驗(yàn)周期通常較短?！褚浦残阅[瘤模型應(yīng)該滿足以下基本要求：即模型來源可靠及生物學(xué)

22、特性明確、操作方法簡便、實(shí)驗(yàn)周期合適、成瘤率高、具有可重復(fù)性、易于推廣應(yīng)用等。缺點(diǎn)●腫瘤生長速度快，增殖比率高，體積倍增時(shí)間短，與人的實(shí)體瘤差別很大。,三、移植性腫瘤動(dòng)物模型,優(yōu)點(diǎn)●小鼠基因與人類基因95％以上同源，目前已建立的各種轉(zhuǎn)基因腫瘤動(dòng)物模型均以小鼠為主?！裢庠茨[瘤基因?qū)胝闲瘦^高，不需要載體，直接轉(zhuǎn)移外源基因。 ●轉(zhuǎn)基因腫瘤模型與自發(fā)性腫瘤模型的腫瘤發(fā)生發(fā)展過程相似，與臨床人類腫瘤的相關(guān)性較好。 缺點(diǎn)●外源

23、腫瘤基因的整合位點(diǎn)和整合拷貝數(shù)都無法控制，易造成宿主動(dòng)物基因組的插入突變，引起相應(yīng)的性狀改變；實(shí)驗(yàn)周期較長，腫瘤發(fā)生參差不齊，實(shí)驗(yàn)成本較高?！癫糠制废档霓D(zhuǎn)基因腫瘤動(dòng)物繁育能力較低，純合子不易存活，使得動(dòng)物的保種傳代工作難以進(jìn)行。,四、轉(zhuǎn)基因腫瘤動(dòng)物模型,●心肌炎動(dòng)物模型 病毒感染，實(shí)驗(yàn)條件●心肌梗死動(dòng)物模型　　冠狀動(dòng)脈結(jié)扎，手術(shù)條件限制●高血壓動(dòng)物模型 自發(fā)和誘發(fā)●動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型 高脂飼料,心血管疾病動(dòng)物模型,

24、●精神抑郁癥動(dòng)物模型 遺傳、家庭、社會(huì)因素等，復(fù)制時(shí)間長，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)●老年癡呆癥動(dòng)物模型 遺傳、家庭、社會(huì)因素等發(fā)病條件，復(fù)制時(shí)間長，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)●帕金森病動(dòng)物模型 6-羥多巴胺，注射點(diǎn)，評價(jià)方法,神經(jīng)系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型,●糖尿病動(dòng)物模型 自發(fā)和誘發(fā) ●高黏血癥動(dòng)物模型 高脂飼料，化學(xué)藥物（環(huán)磷酰胺，高分子右旋糖苷等），與人類差異 ●高尿酸血癥動(dòng)物模型 嘌呤代謝產(chǎn)物，與人類差異（腎臟病理特征），（嚙齒類、

25、禽類、鵪鶉）模型●高脂血癥動(dòng)物模型 脂肪乳劑灌胃（血液生化指標(biāo)好，但病理特征不吻合）,代謝性疾病動(dòng)物模型,●SARS動(dòng)物模型 非人靈長類，臨床癥狀與人類有差異，實(shí)驗(yàn)條件●禽流感動(dòng)物模型 小鼠，病理變化與人類相似，但臨床癥狀則完全不同，實(shí)驗(yàn)條件●AIDS動(dòng)物模型 非人靈長類，病毒檢測及免疫指標(biāo)較好，臨床癥狀不理想，實(shí)驗(yàn)條件●肝炎動(dòng)物模型 各類肝炎，非人靈長類，實(shí)驗(yàn)條件,感染性疾病動(dòng)物模型,THANK YOU