生物學研究中實驗動物的選擇

一、免疫學研究中實驗動物的選擇
在免疫學研究中，常選用以下的幾種實驗動物：
(一)大鼠:大鼠對綿羊紅細胞和牛r球蛋白的免疫反應有品系差異。大鼠有抗體IgE,蠕蟲感染常能誘發大量的IgE抗體，它們存在于血液循環中,常規的免疫法只能使大鼠產生少量的抗體，在體內存在的時間較短。百日咳桿菌免疫大鼠主要產生IgE,如在此抗原中加入福氏完全佐劑，免疫大鼠則產生IgGa。
(二)小鼠：小鼠的免疫球蛋白有IgM、IgA、IgE、IgG1、IgG2a和IgG2b。 小鼠很少見到典型的遲發型變態反應，也不象其它動物那樣有規律。能誘發速發型變態反應，其全身性過敏反應的特點是循環不暢，循環性虛脫，常在幾小時甚至10到 20 分鐘死亡。BALB/c小鼠常用于制備單克隆抗體。
(三)豚鼠：豚鼠中已確定的免疫球蛋白有：IgG(IgG1、IgG2)、IgA和IgE。IgG1 是變態反應的媒介，IgG2在抗原抗體的反應中起結合補體的作用。
豚鼠除作為補體的來源外，還被用于結核菌素的皮內試驗和接觸過敏物質的遲發型變態反應的研究。豚鼠和人的結核菌素反應差別是有無細胞浸潤，另外豚鼠的遲發型變態反應在24-48h達到高峰，人在48-96h達到高峰。
(四)兔：新西蘭白兔常用于實驗室制備抗體，及被用來作過敏反應的研究。由 IgG和IgE引出的過敏反應臨床癥狀相似,機理都是抗原抗體結合和血小板－白細胞凝集形成沉淀物，釋放藥理活性物質(組織胺和5-羥色胺)進入肺循環，在右心的流出道中產生一種機械和藥理的聯合作用，導致循環性虛脫。
(五)狗：狗的免疫球蛋白有IgG、IgM、IgA、IgG1、IgG2。 在狗花粉病和各種蠕蟲感染中發現IgE。
Lewis等認為狗對顆粒性抗原能較好地產生抗體,但新生狗初次免疫反應所產生的抗體幾乎是IgM類,成年狗產生的抗體幾乎是IgM和IgG,這兩種球蛋白的數量與初生狗的IgM幾乎相等。新生狗在再次反應中能合成IgG和IgM。
除人之外，狗是對氣溶膠出現變態反應的唯一的實驗動物模型，狗是研究人的變態反應和氣喘的適宜的實驗模型。狗由豚草花粉(Raweed pillens)致敏后，血液和皮膚中出現IgE抗體。
二、腫瘤學研究中實驗動物的選擇
腫瘤的實驗模型一般選用小鼠和大鼠。
(一)昆明小鼠 肉瘤180（S180)、肉瘤37(S37)、艾氏癌腹水型(EAC)、艾氏癌實體型(EC)、肝癌實體型(Heps)、Harding-Passey黑色素瘤等，可接種昆明小鼠制備實驗腫瘤模型。
(二)615小鼠 用于小鼠網織細胞白血病L615的實驗模型。
(三)DBA/2小鼠 用于小鼠淋巴細胞白血病L1210的實驗模型。
(四)C57BL/6小鼠 用于Lewis肺癌，黑色素瘤B16，小鼠乳腺癌M5076的實驗模型。
(五)Wistar大鼠 用于瓦克癌肉瘤W256，軟骨肉瘤，吉田肉瘤腹水型的實驗模型。
三、藥理學研究中實驗動物的選擇
藥理學研究中一般選用小鼠、大鼠、豚鼠、家兔等。
(一)急性毒性試驗 常用小鼠，體重18～22g，雌雄均可。每次5～10只，尾靜脈注射或腹腔注射一定劑量藥液，觀察有無不良反應(如驚厥、四肢癱瘓、步伐不穩、豎毛、呼吸抑制等)或死亡現象。一般觀察24～48小時。
成人體重以50kg計算，小鼠以20g計算，即人的體重大于小鼠體重2,500倍。如人用劑量為2ml,小鼠給0.5ml不引起死亡，即小鼠最大耐受量相當于人用劑量的625倍以上。倍數越大，毒性越小。一般認為，按體重計算小鼠最大耐受量相當人用劑量的100 倍以上則較安全，可以提供臨床使用。
(二)亞急性和慢性毒性試驗
可選小鼠，方法和急性毒性試驗基本相似，但劑量小，小鼠按體重計算每天用人用劑量的20～50倍口服或腹腔注射，連續觀察1～8周。慢性毒性試驗則需3～6個月。觀察體重、進食量、進水量的變化，以及有無其它不良反應或死亡( 包括內臟肉眼觀察或組織切片檢查)。必要時作血象、肝腎功能化驗檢查。該項實驗也常用大鼠。
(三)半數致死量的測定 半數致死量簡稱LD50,是指引起實驗動物半數死亡的劑量。由于個體差異，同一劑量藥物給同種異體的動物，可以出現死亡或不死亡，LD50表示藥物的毒性時比較靈敏準確。一般以每Kg多少mg表示(藥物劑量/體重)。臨床應用時一般取1/5～1/10 LD50開始試用，觀察毒性和療效。由小劑量，到大劑量逐步試用至不能耐受為止。從中找出療效滿意、毒性小的劑量，再作深入觀察。
測定LD50時常選用小鼠，體重18～22g,雌雄均可,每次實驗需30-60只，一般分5～6組，每組6～10只。給藥途徑與臨床應用相同，有口服、腹腔注射、靜脈注射。給藥容量以每鼠0.5ml左右為宜。根據藥物出現作用的快慢，一般觀察1～4或24～72小時。 以死亡為主要指標。
(四)過敏試驗
取豚鼠6只，體重250～350g，每隔日腹腔注射藥液0.5ml，共注射 3次。然后分成2組，分別在第一次注射藥物的第14天及21天再從頸靜脈注射原藥液1ml。如有過敏反應,則在注射藥物后幾分鐘內，豚鼠表現興奮不安，呼吸困難，迅速窒息死亡。
(五)熱原檢查
熱原是由細菌產生的一種毒素。注射劑中若含有熱原，會使人發燒。
檢查熱原使用的動物是家兔，一般選用3只，體重1.5kg以上，注射藥物前測量肛門體溫3次,取平均值(家兔的正常體溫38.5～39.6℃)。然后耳靜脈注射藥液(1～2ml/Kg),注射藥物后1小時、2小時、3小時各測體溫1次。如3兔體溫升高均不超過0.6℃,即合格,說明無熱原。
四、其它醫學研究中實驗動物的選擇
(一)計劃生育中實驗動物的選擇
篩選口服避孕藥的實驗動物多使用嚙齒類實驗動物，大鼠、小鼠等，因為它們具有規律的動情周期，排卵有明顯的指標，易于檢測，價格便宜。而具有月經周期的靈長類動物反而不常被選擇。因為這類動物來源困難，價格昂貴，排卵和月經周期難于檢測。長期以來，對男用避孕藥的研究不很重視，進展緩慢。藥物能抑制精子的生成過程；干擾男性生殖活動的激素調節；干擾副性腺和改變精液的理化特性,均可達到不孕的目的。常選用成年雄性大白鼠，如觀察藥物對大鼠生殖率的影響，精子數的影響，精子活動力的影響以及對雄性激素的影響。
(二)病毒學研究中實驗動物的選擇
病毒學研究中常選用的實驗動物有金黃地鼠、小白鼠、豚鼠、家兔、綿羊、禽類、猴等。分離病毒廣泛使用的是乳鼠，它對柯薩基病毒、呼吸道病毒和蟲媒病毒感染有很高的易感性。
選用實驗動物不僅考慮它的易感性，還考慮接種途徑，例單純皰疹病毒的易感動物為家兔、豚鼠，接種途徑分別是角膜、腦內和肉趾。
常見病毒敏感動物的選擇：病毒易感動物的研究,一直是病毒學中的重要內容之一。實驗動物在人類病毒學發展史上起重要作用,主要用作分離病毒、抑制病毒的藥物篩選、疫苗效果及安全性鑒定、制備病毒診斷試劑等。
1. 黃熱病毒： 靈長類動物都易感，最為敏感的動物是恒河猴， 另外可用中國猴(Macacus Sinicus)及斷尾猴(M.Speciosus Thibetanus)。小鼠對黃熱病毒也敏感， 在沒有經濟實力，使用靈長類時，可用小鼠。令人感興趣的是：純血清接種的小白鼠尚能存活，而以稀釋血清接種的小白鼠卻于較短時間死亡。這一奇特現象的理由，可能是由于病人體內血清抗體早期出現之故。應用純血清時，這些抗體中和了病毒的作用，而當應用稀釋血清時，抗體濃度不足，但病毒在稀釋后仍然具有活力。
2. 乙腦病毒：乙腦病毒屬于披蓋病毒的B組蟲蝶病毒。實驗室內，乳鼠和成年小白鼠腦內接種后發生致死性腦炎，腹腔內接種后乳鼠發生致死性腦炎。恒河猴、食蟹猴和成年倉鼠腦內接種后發生致死性腦炎，但周圍途徑接種時只發生無癥狀的病毒血癥。豚鼠和兔腦內或周圍接種，蝙蝠、小雞、和蒼鷺周圍接種后都只發生無癥狀的病毒血癥。蝙蝠可保持感染，經過冬眠后重新發生病毒血癥。
3. 淋巴細胞脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)：本病毒屬沙粒病毒屬， 對小白鼠腦內接種尤為敏感，可供分離病毒用，對猴及豚鼠有致病力。應使用4周齡的小鼠及乳鼠、未斷乳豚鼠和200-400g重的豚鼠。可能時，采用“瑞士”Albinos種小鼠。飼養中， 應確保無LCM病毒感染。為取得最好效果，一方面接種幼年動物，另一方面用年齡較長的。接種量如下：
6-8天齡乳鼠：腦內接種0.03ml，腹腔接種0.2ml。4周齡小鼠：腦內接種0.03ml ，腹腔接種0.25ml。未斷乳的小鼠：腦內接種0.05ml，腹腔接種1ml。已斷乳的200- 400g豚鼠腦內接種0.15ml，腹腔接種5ml。
不同接種途徑的感受性亦不同。腦內接種感染而發病的鼠數(4周齡以上的) 遠比經腹腔內接種者為多。經腹腔接種者可不顯任何癥狀。豚鼠(250g以上)二種接種途徑的發病數大致相等(有時腦內接種稍高些)，但這些資料并不對所有毒株適用。小白鼠感染后表現多樣，可能有三種情況：①急性疾病并死亡；②急性疾病，恢復并產生抗體；③形成持續感染，攜帶病毒，不產生抗體。
產生急性疾病的動物一般在感染后4-7天出現體征，表現為弓背、豎毛、嗜睡、 眼炎、頭部水腫等。
4. 脊髓灰質炎病毒：屬小核糖核酸(RNA) 病毒科、 腸道病毒屬的一種。 1908 年Landsteiner和Popper成功地把此病毒傳播于猴。在后來的40 年里證明了亞人類靈長類能經消化道感染。
猴子：在此屬內猩猩能感染和人類完全相似的疾病。但此類動物不易常備。實際工作中，各種不同的獼猴對本病來說是猿類中最為優良的品種，特別是Macacus Rhesus。長尾猴類以及狒狒類對脊髓灰質炎病毒亦有感受性，唯敏感性遠較獼猴為差。接種方法可用腹腔注射、坐骨神經附近的深部肌肉注射、鼻腔滴注。實際操作中最好以不同方法混合接種。
嚙齒動物：病毒在應用嚙齒動物前，常需經猿類適應1-2代。嚙齒動物(棉鼠、小白鼠、田鼠、鼷鼠)可經腦內接種，最好選用年幼的動物、2-3周齡的小白鼠或15天齡的棉鼠。動物常于12-25天出現麻痹。
5. 柯薩基(Coxsackie)病毒：屬小RNA病毒科腸道病毒屬。 根據本病毒對乳鼠的致病情況將其分成兩組。A組：產生彌漫性肌炎伴有隨意肌纖維的急性炎癥及壞死。B組：主要引起大腦局部退行性變化等。
6. 流感病毒，屬于正粘液病毒屬。動物模型最好選用雪貂，也可用小白鼠、 金黃地鼠、豚鼠、猴及豬。
7. 麻疹病毒：除靈長類外，一般動物均不易感。1911年首次成功的傳給獼猴。 以后證明，除了接種和吸入外，其它種類的猴，如：猿類、恒河猴、崇猴、爪哇猴、矮猴等，對各種不同接種途徑也易感染。其癥狀類似人類麻疹。潛伏期為3-22天，病毒血癥期為4-15天，約一半動物有皮疹、結膜炎、卡它和發熱。
適應在組織培養上的病毒可在乳鼠或乳地鼠體內繁殖,腦內接種可引起腦膜炎癥狀。
8. 呼吸道合胞病毒：猩猩感染后可產生與人一樣的上呼吸道臨床癥狀。 猴， 如Cebus猴感染本病毒后，可引起肺炎。在肺和支氣管都可以找到呼吸道合胞病毒抗原。Cobues猴感染后4-6天，病毒繁殖方可達到高峰，并出現臨床癥狀。
地鼠和棉鼠對呼吸道合胞病毒較敏感，感染后，在其細支氣管及肺可以找到呼吸道合胞病毒。
9. 狂犬病毒(Rabies Virus)：1987年Galfiev首先用家兔作為實驗動物，進行了傳統的實驗,在該實驗中,巴德斯培育了對犬致病力減弱而對家兔具有固定潛伏期的毒株。實驗室感染實驗，常選用中國地鼠、小白鼠、豚鼠和兔(按敏感性程度排列)。
顱內接種比皮下或肌肉注射更可靠。
10. 天花病毒：猴及家兔均敏感。應選用雄兔作皮膚劃痕接種、角膜劃痕接種、睪丸內接種。猴子則在脅腹部皮膚上作劃痕，如系雄猴則同時作睪丸內接種。感染后兔皮膚劃痕處出現明顯的皮疹；角膜炎輕微或缺如,無睪丸炎；猴沿皮膚劃痕出現典型皮疹,如做睪丸內接種，則有睪丸炎發生。
11. 單純皰疹病毒(HSV)：家兔為最適宜的動物，豚鼠、小白鼠、地鼠也可用。 用家兔及豚鼠的原因之一，是因為可以用有菌材料做角膜接種而可不加抗菌素或過濾，不妨礙病毒生長。
12. 水痘－病毒帶狀皰疹(VZV)、 巨細胞病毒：還未發現有實驗動物對這兩種病毒敏感。
13. 甲型肝炎病毒(HAV)：1976年Deinhardt等首次證明HAV可在絨猴體內增殖， 此后Mascoli等從絨猴體內發現人類HAVCR326株。絨猴、黑猩猩、紅面猴對HAV均易感，經口或靜脈注射接種病毒后，可產生肝炎。
14. 乙型肝炎病毒(HBV)：黑猩猩是HBV的易感動物,絨猴雖可感染但不如前者敏感。因此用黑猩猩研究HBV的發病機理、檢測自動免疫、被動免疫的效果以及HBV疫苗的安全性。
目前為止，各種病毒敏感動物的研究，仍然是病毒學中引人矚目的領域，因為在不同病毒疾病發病機制的研究、抗病毒藥物篩選、疫苗效果及安全性鑒定等方面，動物模型都有其獨特的優越性。但就病毒分離而言，使用組織培養的方法，對于某些病毒更為方便。不同實驗室可根據其實驗目的、動物來源情況等，選擇不同的敏感動物。
(三)老年病研究中實驗動物的選擇
隨著社會的發展、經濟衛生狀況的改善和科學技術的日益進步，人類的平均壽命也越來越長，老年人在總人口中的比例不斷增加，因此老年病研究已成為生物醫學研究的重要課題。
目前，用于老年醫學研究的實驗動物以哺乳類動物為主體，有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、豬、猴等，其中大鼠使用最多，并廣泛用于各種項目的研究，其中以細胞生化學、消化器、激素、酶等的研究為主。小鼠的使用率雖比大鼠低，但用途廣泛，以放射線、消化器、免疫、酶的研究為主。魚類、兩棲類、爬蟲類以及無脊椎動物等，絕大多數被用以比較生物學的研究。對各研究項目每年所使用的實驗動物種類進行調查，結果發現在DNA、染色體、放射性、細胞生物學、培養細胞、腦神經、循環器、呼吸器、腎臟、消化器、內分秘、運動器、皮膚、感覺器、結締組織、RNA等眾多項目中， 大鼠、小鼠的使用量最高；在糖質、脂質、膠原和免疫項目中,小鼠的使用率比大鼠高； 在比較生物學的研究中，所有的動物使用量差不多。
非哺乳動物在老年醫學研究中也被選用，如果蠅、沙蚤、蚯蚓、輪蟲、水螅、原蟲等。天津醫學院老年實驗室推薦以果蠅做為老年學實驗動物模型較為適宜，果蠅的生存期短、繁殖快、高度純種、飼養管理簡便。
(四)中醫中藥研究中實驗動物的選擇
中醫中藥的研究由經驗進入了實驗研究階段,已建立了:“陽虛”、“陰虛”、“脾虛”、“脈微欲絕”、“血虛”、“血瘀”、“肝郁”、“寒證”、“熱證”、“溫病”及“里實”等11種動物實驗模型。其造型的思路和方法除個別者外，均是選擇一些造成與臨床證型相仿的致病因素，作用于動物機體使其產生類似臨床某些證的模型。
中醫證型動物模型造型方法：
1. “衛氣營血”模型：選用家兔， 體重2.1～2.75kg。用強毒力的大腸桿菌以0.75ml(每ml含大腸桿菌27億)/kg體重，注射至兔耳緣靜脈造型。感染后動物表現圈縮、懶動、少食、體溫升高、心率增快、耳血管周圍滲血、出血；舌象有明顯病理改變；血培養有大腸桿菌生長，白細胞及血小板顯著減少。可100％造型成功。
2. “寒證、熱證”模型：選用雌性大鼠,體重170～210g。熱證型:用溫熱藥(附子、干姜、肉桂、黨參、黃芪、白術)制成100％水煎劑灌胃，每次2ml，每日2次。寒證型：首先于腹腔內注射三聯疫苗1ml，每日1次共2次；然后給予寒冷藥(膽草、黃連、黃柏、銀花、連翹、石膏)制成的100％水煎劑灌胃，每日2次，每次2ml。給藥后15天60-70 ％造型成功。熱證型：心率加快，飲水量增多，尿內兒茶酚胺及17- 羧皮質類固醇排出量增多。寒證型：心率減慢，尿內兒茶酚胺及17-羧皮質類固醇排出量減少。 用此模型可測量痛閾和驚厥閾值及腦內介質；觀察動情周期及血內孕酮含量。
3. “血瘀”模型：高粘滯血癥模型：選用家兔，耳緣靜脈注入10 ％葡萄糖生理鹽水,每公斤體重注入5ml，可100％造型成功。給藥后可見微循環血流變慢，紅細胞聚集,全血及血漿粘度增加，血沉快，紅細胞電泳變慢。此模型適用于“活血化瘀”藥物作用原理的研究。
4. “血虛”模型：選用雄性大鼠，體重180～250g。于實驗第1、4、7天皮下注射2％乙酰基苯肼(Acety-Phenyhydrazine,APH)生理鹽水溶液，以每100g 體重計， 第一次1ml，第2、3次0.5ml。給藥后可形成實驗性溶血性貧血。紅細胞與血紅蛋白減少，出現大量海氏(Heine)小體。可維持9～14天。此模型適用于血虛與氣虛藥物的研究。
5. “脾虛”模型：選用雄性大鼠，以大黃、玄明粉、旋明粉水煎劑和大黃、番瀉液灌胃給藥，給藥后動物發生腹瀉、消瘦、食量下降、精神不振，毛發欠光澤，基本符合臨床脾虛病人癥狀。
6. “肝郁”模型:選用大鼠和小鼠。小鼠腹腔注射艾葉注射液0.6ml(含生藥0.3g),每日1次，分別于45天及60天處死。大鼠腹腔注射艾葉注射液2ml(含生藥2.0g)每日1次,半月后改為隔日1次40天處死。艾葉中毒后動物易激怒，好斗，咬人，進食量少，體重增加慢。小鼠：肝臟有灶性壞死，以60天組較45天組為重。大鼠：肝細胞腫脹，胞漿疏松出現顆粒，門區有嗜酸性細胞浸潤，中央靜脈充血。