没有对活动物进行试验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律，这是无可争辩的。---巴甫洛夫

Presentation on theme: "没有对活动物进行试验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律，这是无可争辩的。---巴甫洛夫"— Presentation transcript:

1 没有对活动物进行试验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律，这是无可争辩的。---巴甫洛夫
医学实验动物科学 授课教师 尹海林 没有对活动物进行试验和观察，人们就无法认识有机界的各种规律，这是无可争辩的。---巴甫洛夫

2 第一章 绪论 要解决的问题： 1 医学生为什麽要学习实验动物科学？ 2 实验动物科学是怎样的一门学科？
3 实验动物国内外实行法规化管理的情况。 我们知道十九世纪的三大发现是能量守恒定律、细胞学说和进化论。有人说二十世纪的三大发现是相对论、量子力学和DNA双螺旋结构发现。过去的200年，人类科学技术的发展历史的六大发现中的一半是属于生命科学的内容，随着人类社会发展经济越来越发达，科技水平愈进步，人们环境意识和生活质量提高，人文指标愈高，人类为了进一步的发展和生存，总是渴望了解自身躯体和精神之未知，探明人和环境交互作用的多方面、多层次的复杂关系，改造自然、社会和本身，因此生命科学的探索活动是人类不可缺少的重要的科学活动形式。我们这群人就是从事或将要从事这些活动的人。作为一名生物医学研究生，通过几年的训练要提高自己从事科学研究的能力，必须具备完整的实验动物科学知识，因为它是生命科学技术的重要支撑条件。下面我从几个方面说明这个问题，只有从思想上解决认清了实验动物科学对我们从事职业的重要性才可能认真学好这门课。

3 动物实验是医学研究的重要手段 Molecular models simulate the interactions and functions of molecules and how these molecules form larger structures like proteins and DNA. For example, molecular models help scientists understand how protein structures inside heart cells cause the heart to contract and pump blood. Cellular models simulate how structures interact inside a cell and how a cell functions. For example, cellular models help scientists understand how cells produce an electrical charge that causes the heart to beat. Tissue models simulate how cells interact to form tissues and how the tissues function. For example, tissue models help scientists determine how the many electrical cells in the heart synchronize to produce electrical charges at the same time.

4 Organ models simulate how multiple tissues organize and function as organs. For example, organ models help scientists understand how the four different chambers of the heart work together to pump blood throughout the body. System models simulate how multiple organs interact and form a system. For example, system models help scientists understand how the heart, arteries, veins, and capillaries (called the cardiovascular system) all work together to move blood from the heart to the body. Organism models simulate how different systems work together to allow an animal to respond to its environment. For example, organism models help scientists understand how stress causes high blood pressure.

5 Many questions about molecular, cellular, tissue, and even organ functions can be investigated using test tube, cell culture, and tissue culture models. But some questions, such as how the digestive system interacts with the cardiovascular system or how the environment affects an organism, can only be answered using animal models

6 实验动物科学的发展历史和现代医学研究进展的关系
医学的发展大体经历了玄学、经验医学、实验医学和理论医学四个阶段。经验医学的研究的方法：采集、描述、论述、分类、归纳、比较。 实验医学的诞生：法国学者 CLAUD BERNARD（ ）应用动物进行大量实验生理学的研究后，提出了实验医学这一概念《Introduction to the Study of Experiment Medicine》。 近交系动物的产生：1909年，美国JACKSON实验室的Little采用遗传学的原理和方法培育出第一个近交系小鼠，为生命现象的整体性研究提供了一群遗传几乎完全均一的对象和材料，提高了生物医学实验结果的准确性和可比较性。 在自然科学研究中，除了对客观事物采用采集、观察、描绘、论述、分类、比较、归纳等方法以求得知识外，还大量采用实验方法获取真知。这是欧洲文艺复兴之后唯物主义哲学思想影响的结果。在科学技术和产业领域中，通过实验方法，能够验证先期假想而有所发现或发明。这是近代产业革命推动的产物。在生物医学研究领域，人们不在满足于剖检、观察和记述已经死去的有机生命个体，还要对生活的有机体进行动态的观察，研究各种现象的因果关系。人本身及其安全、保健和长寿问题，也成了实验科学关注的对象。人，尤其是立志献身人类福祉的科学家，曾主动接受实验处理与观察，或自愿地参与一些对自身无伤害或有轻微伤害的科学实验；人们也可以搜集一些意外事件（如化工厂毒物泄漏事故，核电站核泄漏事故后，核爆炸后）对人体造成的影响的材料，进行回顾性和追踪性的研究，等等。然而，在绝大多数情况下，人自身不能成为科学实验和活体测试的对象，除非……。通常以动物为替身，应用动物进行实验，以期获取可以推及人的知识。这种设想付诸实施后，也确实证明了它是合理的、有益的、有效的，而后，专用的实验动物也就逐步从自然动物界中分化出来。因而，专门的实验动物科学渐渐形成，逐步取得独立的学科地位。 现在回过头来看看实验动物科学的发展历程。实验动物科学的发展过程，在观念和实践上出现了几次飞跃，从而为实验动物科学的最终形成奠定了基础。1、法国学者Claude Bernard （ ）应用动物进行大量实验生理学的研究之后，提出了“实验医学”《Introduction to the Study of Experiment Medicine》（1865年）这一概念，为使医学从经验型、描述型的学问向理论型、揭示因果联系的学科转变，提供了方法论基础。在具体的技术上，他还特别强调了动物的选择要适当，列举了动物在生理学和病理学研究中的重要性。Bernard的见解，适应了科学技术大发展时代的需要，逐步得到公认。以后，各种动物在医学、药学、生物学、兽医学、胚胎学、遗传学等众多学科中得到广泛的实验应用，积累了大量的文献资料和研究成果。2、1929年，美国JACKSON实验室的Little等人力主采用遗传学的原理和方法培育近交系小鼠。通过他们的艰辛工作，为生命现象的整体性研究提供了一种群体遗传几乎完全均一的对象或材料，提高了动物实验（包括研究、鉴定、测试和取材等实验）结果的准确性和可比较性。至今，世界各地已经培育出以千记的近交系实验动物（大小鼠的近交系已有1500多个）。3、1943年，Reyniers和Trexler 正式报告了繁育无菌实验动物的技术，为实验动物科技开拓了一个全新的研究领域。自那时以来，这套技术方法，包括设施、程序和设备等不断得以改进，并普及到世界各地的实验动物科技机构，据此形成了实验动物微生物学分级标准，并完全取代了传统的或惯常的（CONVENTIONAL）、开放的（OPEN）或全污染的（HOLOXENIC）繁育和应用实验动物的方法。这就使影响实验动物繁育和动物实验结果，而且很难控制的因素—微生物（包括体内外寄生虫）因素成为可控制的对象。4、1966年，Flanagan报告了一个突变种---裸小鼠，引起了人们的研究兴趣。裸小鼠的免疫缺陷状态为生物医学的研究提供了很多可利用的机会。1969年Rygard和Povlsen将人的结肠腺癌异种移植于裸小鼠，获得成功，进一步激起了人们广泛的研究热潮。30多年来，不仅有裸小鼠还有裸大鼠；不仅有因胸腺发育不良而造成免疫缺陷状态的动物，还有既无胸腺，又无脾脏的动物，等等。因而，人们能在免疫学、肿瘤学、药理学和组织移植理论等方面应用免疫缺陷动物进行实验研究，取得了大量在此以前很难取得的成果。

7 无菌实验动物技术的发明：1943年，Reyniers和Trexler报告了繁育无菌实验动物的技术，为实验动物科学开拓了一个全新的研究领域。由此形成了实验动物微生物学的分级标准，使医学动物实验研究中影响实验动物繁育和动物实验结果，而且很难控制的因素—微生物成为可以控制的对象。 突变系小鼠的发现：1966年Flanagan报告了裸小鼠这种免疫缺陷的突变种动物，为医学研究取得巨大成就提供了机会。 基因工程小鼠的诞生：1984年将人的生长激素基因导入整合到小鼠的基因组中表达得到巨鼠，使生物医学研究从分子水平了解疾病的本质，找出治疗的方法和手段成为可能。

8 再强调一些事实 Harvey（ ）英国医生，实验生理学的创始人，根据对动物的研究发现了血液循环，其著作《动物心血运动的解剖研究》、《论动物的生殖》。 Koch（ ）德国细菌学家，分离出炭疽杆菌、结核杆菌和霍乱杆菌并通过动物实验证明这些微生物与疾病的关系，提出有名的“科赫原则”，1905年获得诺贝尔奖。同期法国科学家Pasteur在病原微生物方面的研究，奠定了医学微生物学的基础。 Bernard1967年用狗获得心脏移植的成功。 1970‘s Snell小鼠组织相容性基因的发现，1980获得诺贝尔奖。 1960‘s反应停事件和药物毒理学研究的兴起。 1975年Kolher和Milstein单克隆抗体技术的发明和应用。 以上实验动物科学的每项进步都对生命科学尤其是生物医学的进步产生了重大的意义。下面我再举几个这方面的例子：1、早期解剖学的研究。2、微生物与疾病的关系。3、器官移植1912年Carrel通过动物实验，开创了血管与器官移植的实验研究，并因此获得诺贝尔奖。人工同卵双胎动物在器官移植研究中的应用；器官移植基本理论中的免疫耐受问题，美国匹兹堡大学用小鼠做的工作。4、Snell博士的工作：小鼠组织相溶性抗原基因结构的发现，获得诺贝尔奖。5毒理学研究的兴起与实验动物6、人类疾病的动物模型自发1200多种诱发2000多种 与人类疾病的研究。7、转基因动物的研究与医学的研究：从基因水平了解疾病的本质，找出治疗的手段和办法。8、单克隆抗体技术。

9 医学研究 ×实验医学的方法 实验动物 人类

10 第一个问题的结论 没有实验动物科学的诞生和发展，医学从过去经验型、描述型的学问向理论型、揭示因果关系的现代医学的转变是不可能的
没有实验动物科学的诞生和发展，生物医学研究取得今天如此大的成就是不可能的。 生物医学科研工作者对实验动物科学一无所知，医学研究工作取得今天的成就也是不可想象的。

11 实验动物科学是研究实验动物和动物实验的一门学科
人类的知识及其系统性概括（学科）来自于人类的社会实践，实验动物科学来自于人类繁育和应用实验动物的实践。 如果某一类具有特定对象和专门探求方法的知识，积累到一定的程度，需要专人教、学、做，以至职业化，那这个专门知识体系就逐渐形成，一门学科就诞生了。 学科定型的外部学术标志是：既有专家队伍、教学基地和专门书刊，又有专业研究机构和专门学会组织等。 一个学科是人们对某一类知识所作的系统整理和概括的成果。这种成果承载于人本身（如专家）及其身外的信息载体（如教科书或专业文献、声象资料等）之上。学科是怎样形成的呢？简略的说，人类的知识及其系统性概括（学科）来自于人的社会实践。实验动物科技知识及其系统的概括的成果即实验动物科学，来自人们的繁育和应用实验动物的实践。各学科知识的产生和积累的推动力，基本上来自两个方面：一是人类自身生存和发展的客观需要，属于被动求知状态，二是由于人作为一种理性动物，主观上具有好奇心与求知欲，拥有发明和发现等创造力。如果某一类具有特定对象和专门探求方法的知识，积累到一定程度，需要专人教、学、做，以至职业化，那麽这个专门知识体系就逐渐形成，一门学了就诞生了。学科定型的现代外部学术标志是：既有专家队伍、教学基地和专门书刊，又有专业研究机构和专门学会组织，等等。20世纪50年代后，在科技先进国家，实验动物科学已经具备了这些条件；在中国，这是在1980年代才得以基本完成的事。

12

13

14

15

16 动物实验 动物实验是医学研究中给予动物某种实验处理后观察动物反应及其规律性变化，并将结果推论到人的过程。
动物实验 动物实验是医学研究中给予动物某种实验处理后观察动物反应及其规律性变化，并将结果推论到人的过程。 动物实验的目的 1、实验：验证假说 2、试验：未知性质的检查 3、教育：知识和技术的传授 4、取材：取得产品的原料 1、  动物实验 我们已经知道了，实验动物已应用在生物医学研究的各个领域，如生物制品和药物的鉴定、基础医学、临床医学、公共卫生等，虽然各领域侧重的方面不一样，但都是通过动物实验进行研究工作的。 1）动物实验的目的 实验：假说的验证 试验：未知性质的检查 教育：知识技术的传授 取材：取得研究素材或原料

17 动物实验 动物实验的要求 1、科学性 2、经济性 3、符合公众道德和伦理的要求 1）动物实验的要求
科学性：得到正确客观的结果，重复性高。系统尽可能简单，也就是能控制动物本身及其所处的环境条件下进行实验 经济性：有效地进行实验（实施廉价的实验） 伦理的要求：人道或动物福利的角度，尊重动物生命。了解与实验动物和动物实验有关的所有法规和社会要求。

18 动物实验中的道德伦理学问题 1975年PETER SINGER的著作“ANIMAL LIBERRATION” 提出人类用动物作为替身进行医学的研究是物种歧视和种族、性别歧视实质上是一样的。“SPECIESISM” 1984年TOM REGAN的著作“THE CASE FOR ANIMAL RIGHT”提出人类对动物负有不可推卸的道德伦理学责任。“ANTHROPOCENTRIC” “BIOCENTRIC” “ZOOCENTRIC” 科学研究者的回应：在动物实验前对其作伦理学评估，摈弃伦理学不能接受的方法；只要有替代动物实验的方法，无论成本如何都不用动物进行实验；在进行动物实验时应给予其良好的符合其种属专一行为需要的福利和保护；进行动物实验的科研人员有道义上的义务努力寻找替代动物实验的方法来达到科学研究的目的。 社会的回应：建立动物保护和福利的法律。

19 影响动物实验结果的因素 遗传基因型 发育环境 表现型 周围环境 演出型 1959年Russel和Burch的演出型学说
  表现型   周围环境 演出型 1）影响动物实验的因素 动物实验大多是对动物施加一定的处理后，观察其反应形式。为了使所加的处理能有正确的反应，就必须掌握动物的遗传和环境背景。图1表示遗传基因型、表现型、演出型与发育环境及周围环境之间的关系。动物从双亲继承了遗传基因而发育成长，从遗传基因的立场研究其表现的形状时，称之为基因型，如研究其表现的形状则称之为表现型。表现型是发育环境对对基因型影响后形成的，而演出型是周围环境对表现型影响后形成的（Russel），这就是现代实验动物科学最基本的理论基础。 这就是1959年Russel和Burch提出的演出型学说，大体说明了实验动物本身及其所处环境对动物实验结果的影响。 表现型动物处于饲养环境中直到得到实验结果的过程中因受种种环境因素的影响，而形成演出型。动物实验是用动物进行实验得到重复性较高的结果，就要求固定演出型。在形成演出型的过程当中，一部分能人为的控制，既固定动物本身（个体或群体）及环境，这当中的动物本身是指动物的遗传，年龄，性别等等。环境是指气候、声音、光、居处、饲料、同居动物、异种生物等等。

20 R=（A+B+C）XD+E R是动物对实验处理的反应 A是超越生物种的共同反应 B是生物种或品系特有的反应 C是个体反应差异
近年来，拉塞尔和博奇的学说进一步被人们用下列的公式，加以说明。 R=（A+B+C）XD+E 也就是动物的反应R，应是超越生物种的共同反应A，生物种或品系特有的反应B，个体反应（个体差）C相加，乘以环境的影响D，E是实验误差。 反应A是所有动物种或若干动物种共通见到的反应，在这一共通性基础上动物实验的结果才成立，才能为生物医学的研究服务。作为遗传因素的A、B、C、基本都是由父母继承来的，但都受环境的影响。

21 比较医学 动物实验中比较医学的观念 由于存在对实验处理超越物种的动物的共同反应，使得从一种动物实验中可得到有关所有动物物种的共同信息，通过对多种动物进行实验将这种共同的反应确定下来，就是比较医学的思想。

22 表1 猴、狗、大鼠和人之间在代谢方面的相似性
外推法 在丰富的比较医学知识的基础上将某一种动物身上进行实验的结果，推论到人的身上，并应用之就是外推法。 1、  外推法 用单纯的系统作为实验系统，是实验设计的普遍原则，但从事医学的研究大多不能从人那里获得关于人的资料。幸运的是从上面关于动物反应的公式我们知道，由于存在超越物种的共通反应，因此可以通过动物实验得到关于人的知识，这就是外推法的基础。不过由于我们也知道动物种特有的反应，如果从小鼠的实验中预测人的反应时，有一个在小鼠和人之间难以逾越的鸿沟。 表1 猴、狗、大鼠和人之间在代谢方面的相似性 动物种类 与人的相似性 强 中 弱—无 合计 猴 狗 大鼠 表是恒河猴、狗、大鼠在有关药物代谢方面的相似性的比较。的确在药物代谢方面，系统及发育生长关系较近的猴和人之间更相似，但也有4/31=12。9%具弱和无的相似性，这说明在分析实验结果的时候，要充分慎重地做种间比较，也就是外推。但也有时大鼠的结果比猴的结果更能反映人的情况。

23 表1 猴、狗、大鼠和人之间在药物代谢方面的相似性
动物种类 与人的相似性 强 中 弱—无 合计 猴 狗 大鼠

24 实验动物 实验动物的定义：是指经人工饲养培育，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确、来源清楚，用于生物医学科学实验、药品生物制品的研究生产鉴定、以及其他科学研究的动物。 1、    实验动物：是指经人工饲养培育，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确、来源 清楚，用于科学实验、药品生物制品的研究生产和鉴定、以及其他科学研究的动物。 注意以下几点：1）环境是人工提供的环境，是环境限定的动物；2）遗传角度看是人工培育的种类，背景明确有两层意思，一是每一个品种和品系都有固定的生物学特征和遗传组成，其家系都能都有明确的记录可查和追溯，来源清楚指其种子和繁殖生活地和提供者清楚，是遗传限定的动物；3）微生物角度看，对其携带的微生物、寄生虫实行人工控制，所有实验动物的繁殖和使用都是在严格的微生物寄生虫监测下进行的，是微生物限定的动物；4）只有一个目的，那就是用于科学实验。另外还要注意区别实验动物和实验用动物的概念。

25 动物按用途的分类 1、野生动物 2、家畜动物 3、观赏动物 4、实验动物
要区别这几类动物和区别实验动物（LABORATORY ANIMAL）和实验用动物（EXPRIMENTAL ANIMAL）的概念。

26 实验动物的分类 1、按遗传控制不同分为相同基因类型和不同基因类型两大类。
2、按微生物控制水平的高低分为一级（普通动物）、二级（清洁动物）、三级（无特定病原体动物或称SPF动物）、四级动物（无菌和悉生动物）。 1、  实验动物的分类 1）  按遗传控制的分类分为相同基因类型和不同基因类型两大类。 相同基因类型包括：近交系、同源导入系、异单基因近交系和突变系。 不同基因类型包括：封闭群和突变种。 2）  按微生物控制分类 实验动物所处的环境，包括实验动物本身体内和体表都寄生着大量种类繁多的微生物和寄生虫，标准合格的实验动物，对携带的微生物实行控制，以确保科学实验不受干扰或中途死亡，使结果可比、重复准确。按对微生物净化的程度把实验动物分为四级。一级普通级，二级清洁级，三级SPF级，四级无菌和悉生动物。

27 实验动物科学的定义：实验动物科学是研究实验动物和动物实验的科学。是生命科学研究的重要支撑基础和条件。

28 实验动物法规化管理 1、法规化管理的必要性 2、法规化管理的意义 3、法规化管理的内容 4、国内、国外法规化管理的情况
立法是带有某种强制性的管理措施，同时也是最有效的管理办法。当前发达国家都有不同的立法形式来管理实验动物，用于确保实验动物的质量和动物实验的效果，从而保证科研成果的可信性和产品的质量。与实验动物有关的法规一般分为两类。一类是涉及实验动物质量，和保护方面，其目的是保障取得可靠的结果；另一类涉及实验动物进出口、运输、使用方面，其目的是保护人类和动物的生活环境，免遭动物使用不当的危害和疾病污染。

29 法规化管理是一种强制性的管理措施也是最有效的管理措施。
一、法规化管理的必要性 1、实验结果会带来人类健康和安全的问题, 医学需要进行结果科学的动物实验 2、社会公众对动物保护的需要,动物实验应符合道德伦理学的要求 法规化管理是一种强制性的管理措施也是最有效的管理措施。 一、法规化管理的必要性 1、实验结果会带来人类健康和安全的问题医学需要进行结果科学的动物实验 2、社会公众对动物保护的需要

30 二、法规化管理的意义 1、依法进行科学性高经得起时间检验的医学动物实验。 2、实验结果国际交流可以在同一的标准下进行可比较的实验。

31 三、国内实验动物法规化管理的情况 1、中国1988年由国家科学技术委员会发布经国务院批准的2号命令《实验动物管理条例》。 2、1994年国家技术监督局颁布实验动物国家标准，2001年修订发布新标准。 3、1994年全国实行实验动物饲养和使用的合格证制度，2001年修订颁布为许可证制度。

32 四、美国的实验动物法规管理情况