第一章绪论.ppt

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1、,1,医学实验动物学Medical Laboratory Animal Science,2,医学实验动物学的所有讲稿将随着讲课进度陆续存放在电子邮箱内，供大家复习参考。请打开126电子邮件信箱，输入：用户名：labanisci密 码：201309登录 文件中心 网盘 打开实验动物学讲稿 下载ppt讲稿欢迎来信提出学习上的问题！为了大家学习的方便，请不要随意更改密码！,3,上课须知：教材：汤家铭、陈民利主编的医学实验动物学 请大家去教材科买原版教材，不要去复印或用其他版本教学时数：40学时，34学时理论，6学时动物实验技术实习 动物实验技术实习不计成绩，研究课题不涉及动物实验的同学可以不参加。实

2、习课人数不超过180人教学方法：多媒体大课理论教学，动物实验操作小班培训复习：建议上课时不必记笔记，或简单记讲课范围，课后系统看两遍教科书和讲稿就行,4,考试：1.课外作业：动物实验设计，占20%学习完第八、九、十、十一章后布置“动物实验设计”课外作业，全部理论课讲完后上交2.闭卷：多选题、是非题、填空题、名词解释和问答题，占80%两类学生可能会存在学习困难：1.非生物医学类专业的学生 2.语言没有过关的外国留学生选修注册登记：到研究生院培养办。不注册的同学不能参加听课和考试,5,第一章 绪 论,第一节 实验动物学的基本概念及研究范畴第二节 实验动物学发展概况第三节 国内外实验动物的管理与法规

3、第四节 实验动物在生命科学研究领域中的作用及地位第五节 动物福利、动物实验伦理学和“3R”原则,6,第一节 实验动物学的基本概念及研究范畴,根据为人类所利用动物的分类食品动物：肉乳禽鱼役用动物：骑耕驮拉工作动物：缉毒、警卫、侦探、导盲、表演经济动物：裘毛皮、药材宠物：观赏、陪伴医用动物：生物制品原料、异种器官移植供体实验动物：科学研究,7,什么是实验动物？,广义上来说，所有用于科学研究、检测鉴定和教学示范的动物都可以称为实验动物或实验用动物（Experimental Animals），包括野生动物、经济动物、家畜家禽、警卫动物、观赏动物和下述的实验动物。现在所说的实验动物（Laboratory

4、 Animals）是指经人工饲养，对其携带微生物和寄生虫实行控制，遗传背景明确或者来源清楚，用于科学研究、教学、生产、检定以及其它科学实验的动物。,9,实验动物具有以下几个特点,遗传限定 人工培育 遗传背景明确 来源清楚携带的微生物和寄生虫得到控制 对动物自身的控制 对环境的控制 对饲料、水的控制适宜环境和均衡营养保证其健康生长繁育 需要提供最适宜的生活环境和均衡营养应用于科学研究为什么我们一般不用野生动物和家畜家禽做实验？,10,什么是实验动物学？,实验动物学(laboratory animal science)是以实验动物为研究对象，专门研究实验动物的饲养繁殖及育种、实验动物的标准化、实验

5、动物的质量监测、野生动物的实验动物化及其开发应用以及动物实验技术的科学，目的是为生物医学研究提供品种繁多、质量合格的实验动物。简而言之，实验动物学是一门研究实验动物和动物实验的综合性基础学科,具有完整的理论体系。,11,综合性学科：综合了动物学、畜牧兽医学、组织学、胚胎学、生理学、病理学、遗传学、营养学、悉生生物学、环境工程学、微生物及寄生虫学等多个学科的相关知识，积累了本学科的研究成果，形成了完整、独立的理论体系。基础性学科：是生命科学研究的基础。生命科学和医学的发展都离不开实验动物和实验动物学知识。,12,实验动物学的分支学科,实验动物生物学实验动物遗传育种学实验动物环境生态学实验动物微生

6、物学和寄生虫学实验动物营养学实验动物医学比较医学动物实验技术实验动物饲养管理实验动物福利和动物实验伦理学中医实验动物学,13,比较医学（Comparative medicine）比较医学是对不同种动物（包括人）的基本生命现象，以及健康和疾病状态进行类比研究的科学。通过对比较医学的研究，达到探索生命科学的奥秘，控制动物和人类的疾病、延长人类寿命的目的。分支学科有比较解剖学、比较生理学、比较病理学、比较免疫学、比较基因组学等等。,14,实验动物学的核心内容之一是实验动物的标准化，它包括实验动物的：遗传学控制标准微生物学和寄生虫学控制标准设施环境控制标准饲料营养控制标准 实验动物标准化的意义在于用符

7、合标准的实验动物，在标准化饲养、实验环境条件下，所做的动物实验无论在时间的先后上，还是在世界的不同实验室里，其实验结果应该具有可重复性和可对比性。,15,巴甫洛夫（1849-1936）说过：没有对活的动物进行实验与观察，人们就无法认识有机界的各种现象。这是无可争辩的由对动物实验观察和研究而创立的生命科学各学科为实验动物学的形成和发展奠定了基础。,第二节 实验动物学发展概况,16,比较解剖学 古希腊希波克拉底(Hippocrates，公元前460-377)和亚里斯多德（Aristotle，公元前384-公元前322年）解剖了大量动物，观察并记录不同动物脏器的异同,建立了动物分类系统。埃拉西斯特拉

8、塔（Erasistratus，公元前304-公元前258年）解剖猪，确定了肺和器官的功能。,古代动物实验研究的重大发现（1）,17,古代动物实验研究的重大发现（2）,血液循环的发现 William.Harvey（1628）放弃了一般科学家只研究人一个种和研究死人的方法，而采取比较解剖和活体解剖不同动物的方法，了解心脏跳动的实际情况。通过对鱼、螃蟹、青蛙、蛇的解剖观察证实了心脏和循环系统的功能，宣称：我的发现来源于对活的或死的动物的解剖、观察和实践。他提出了动物实验是研究生理学的必要工具。,18,病原微生物和疾病之间的关系 德国医生科赫（Robert Koch，1878年）从患炭疽病的牛上分离出

9、病原菌，并提出确定病原体的科赫三原则。1.从具有相同症状的患病动物身上可分离出同一种病原体；2.病原体可在体外获得纯培养，并能传代；3.病原体接种到易感动物身上可复制出相同的疾病。,古代动物实验研究的重大发现（3）,19,近代动物实验的重要贡献,20,胰岛素的发现 1921年5月，加拿大安大略省医学院外科医生班廷和在多伦多大学生理学家麦克劳德的学生贝斯特用手术摘除狗的胰腺，造成糖尿病，再将胰腺匀浆后的提取液注射到糖尿病狗上，观察是否能降低血糖。到了8月，实验终于初见成效。他们在10只糖尿病狗身上，共注射了75次提取液，收到了降低血糖和尿糖的效果。其中有两只狗，一只活了20天，另一只活到了70天

10、。在维持注射时，糖尿病狗能像正常狗一样生活；当停止注射时，糖尿病症状就很快出现，表明提取液中含有降低血糖的物质。班廷被称为“胰岛素之父”。1923年班廷和麦克劳德获得了诺贝尔生理学或医学奖。,21,据美国哈佛医学院1996年统计，之前50年内人类与健康研究中51项重大突破性成果中22项是通过动物实验研究获得。1901年至1997年通过动物实验取得的31项重大成果中有18项获得诺贝尔奖。1901年-2008年期间，有67.5%诺贝尔生理学或医学奖研究成果是用实验动物或其它动物获得的，涉及动物25种119次。Nature、Science国际著名杂志中，用使用动物模型研究成果发表的生物医学论文占其总

11、数的35%-46%。由此可见，动物实验在推动生物医学研究的发展和进步中起着重要的作用。,22,为什么会形成实验动物学？,随着生命科学的发展，科学家们认识到靠家畜、家禽、宠物、野生动物等是不能满足研究的进一步发展，迫切要求能够有专门用于科学研究的体型小、生长周期短、繁殖力强的人工饲养动物，在数量上和质量上满足科学研究的需要。其次，进入二十世纪特别是二十世纪下半叶以来，对生命科学的研究已从大体的观察、比较、定性分析逐渐转变为精细的定量分析，从个体、器官、细胞水平逐渐深入到分子水平，并需要在个体整体水平上考察生物分子的表达以及药物的作用情况，对实验动物有了更高的质量要求。实验动物学无论在广度还是在深

12、度上都需要有很大的发展。在这种情况下，对实验动物的数量和内在质量提出了更高的要求，逐渐分化出实验动物的产业和专门研究实验动物的实验动物学学科。,23,1944年，美国科学院在纽约召开会议，首次把实验动物标准化提上议事日程，标志着实验动物学作为一门学科形成的起点。1956年，联合国教科文组织发起成立了“国际实验动物科学理事会（International council for Laboratory Animal Science,ICLAS）”，并与世界卫生组织（WHO）、国际科学联盟理事会（ICSU）、国际医学科学组织理事会（CIOMS）、世界兽医学会（WVA）建立官方关系，标志着实验动物学的真

13、正形成。,实验动物学的形成和发展,24,实验动物学理论体系的形成,对实验动物学理论具有重大影响的事件和里程碑实验动物微生物和环境控制理论：1885年无菌豚鼠的培育成功推动了无菌动物和悉生生物学的发展，也提出了实验动物的环境控制理论。实验动物遗传控制理论：1909年DBA近交系小鼠的培育成功开创了近交育种的研究，推动了肿瘤学和免疫学的发展。疾病动物模型的应用：1914年致癌模型的诱发成功证实了化学物质可以致癌的理论。遗传工程动物技术的创立：80年代基因工程的发展为生物医学研究提供了各种个性化的遗传工程动物，丰富了实验动物学的内容。,25,一、遗传工程动物的研究与开发自从20世纪80年代世界上第1

14、只转基因小鼠诞生以来，遗传工程小鼠已经成为解析基因功能、研究疾病发病机理以及新药研发的重要技术手段和方法。至今全世界至少已制作和保存1万余个遗传工程小鼠品系供研究用。但是要完全解析小鼠的全部基因功能进而推比到人类，还有很长一段路要走。事实已经证明，从基因结构到基因功能的阐明，从单基因到多基因的作用的研究都离不开在动物完整个体上进行研究。因此，遗传工程小鼠在今后相当长的时期内还将成为研究开发的热点。,实验动物学的发展趋势,26,二、动物资源的实验动物化研究开发自然界的野生动物和其他动物资源，发现其特有的生物学特性，并进一步使其实验动物化，这是实验动物学学科发展的方向之一。哺乳类动物：鼠兔、东方田

15、鼠、黑线仓鼠 水生鱼类：剑尾鱼、青鳉,鼠 兔,东方田鼠,黑线仓鼠,剑尾鱼,青 鳉,27,三、动物实验新技术、新方法的应用 随着生物技术的发展，一些新技术逐渐应用到动物实验上来，如动物个体电子标签技术无创伤心电、血压呼吸遥测技术实验动物用磁共振成像技术实验动物用荧光成像技术 可以预计，随着科学的进步，新技术、新方法将会更多的应用到动物实验上来。,化学或荧光成像技术,动物PET/CT,动物MRI,28,四、实验动物与生物医药产业利用遗传工程技术，将具有表达活性蛋白的基因转移到实验动物体内，使其在乳汁、血液、尿液等体液中表达基因产物，成为四条腿活的生物反应器。将其中的基因产物分离纯化后，就可以得到人

16、们期望得到的生物药品。在生物反应器研究中，对乳腺生物反应器的开发应用最多。,可以用乳腺生物反应器生产的基因药物1.1-胰蛋白酶抑制因子（AAT）2.人抗凝血酶3.人组织型血纤维蛋白溶酶原激活因子（tPA）4.人乳铁蛋白（hLF）,29,五、动物福利和动物实验的替代方法研究出于对生命的尊重和动物实验伦理上的考虑，如何减少科学研究中动物的使用数量，寻找动物实验的替代方法，优化动物实验程序以及注重动物福利已经成为生命科学研究者共同思考的问题和发展的方向。有的已经应用到实践中去了，但更多的还是停留在“原则”层次上，在理论和实践上存在较大的差距。,30,第三节 国内外实验动物的管理与法规,国际组织：国际

17、实验动物科学委员会（ICLAS）美国国际实验动物管理评估及认证协会（AAALAC）发达国家：美国：通过国家立法、以官方和民间双重渠道管理。日本：以民间方式成立学会、协会及实验动物中央研究所英国：加拿大：,31,国外关于实验动物使用的法规,侧重于动物保护和动物福利的管理法规针对实验动物饲养和使用的管理法规ICLAS:Guideline for the regulation of animal experiment(1974).USA:Dept.agriculture(1966/1970/1976):Animal Welfare Act.NIH(1978/1985):Guide for the c

18、are and use of laboratory animals.UK:Protection of animals act(1911).Canada:Canadian Regulation(1971):The animals for research ActAustralia:Australian Agriculture Council(1985):Code of practice for the care and use of experimental animals.Germen:Germen law for protection of animals(1972).Denmark:1)D

19、enmark Parliament(1977):Law on animal experimentation No.220,32,我国实验动物学的发展,1949年解放前，我国仅有少量研究单位饲养和使用实验动物。解放后，随着科学事业的发展，实验动物工作也开始起步，各高等院校、研究所、药厂、药品检定所和卫生防疫站等相继建立了实验动物饲养繁殖室。此阶段有以下特点：大多数单位以自繁自用为主 饲养条件简陋 实验动物无标准、无质量检测控制手段 饲养人员文化素质差 无专门的管理机构,33,二十世纪七十年代中期，改革开放给科学研究和实验动物学发展带来了生机。1981年，根据全国人大和政协的提案，国务院责成原国家

20、科委就实验动物问题进行调研。1982年，WHO和原国家科委在上海第一医学院组织实验动物科学培训班，标志着国际上先进的实验动物科学理念传入我国。1982年和1985年原国家科委先后召开了全国实验动物科技工作会议，研究制定我国的实验动物科技发展战略。1983年、1988年、1992年和1999年卫生部四次召开医学实验动物工作会议，布置医学实验动物工作。,我国实验动物学的发展,34,我国实验动物的管理模式,35,我国与实验动物有关的法规,国家法规国家科委：实验动物管理条例（1988.11.14）全国人大：中华人民共和国动物防疫法（1997.7.3）国家科委、国家技术监督局：实验动物质量管理办法（19

21、97.12.11）科学技术部：国家实验动物种子中心管理办法（1998.5.12）科学技术部：国家啮齿类实验动物种子中心引种、供种实施细则（1998.9.30）科学技术部、卫生部、教育部、农业部、国家质量监督检验检疫局、国家中医药管理局、中国人民解放军总后勤部卫生部：实验动物许可证管理办法（试行）（2001.12.5）农业部：动物防疫条件审核管理办法（2002.5.24）地方法规,36,我国的实验动物质量标准,37,我国实验动物种质资源共享平台,国家啮齿类实验动物种子中心（北京）及上海分中心国家遗传工程小鼠资源库（南京）国家实验用小型猪种质资源基地国家实验用兔种质资源基地国家实验用猕猴种源基地国

22、家SPF禽类种质资源基地试验用比格犬种源基地,38,实验动物信息资源平台,中国实验动物信息网 北京实验动物信息网 www.baola.org上海市实验动物资源信息网 www.la-江苏科技条件网 福建实验动物信息网 河北省实验动物信息网 山东实验动物信息网 四川实验动物在线,39,实验动物人才培养体系,课程教育 实验动物学已成为高等医学院校研究生和本科生公共课程学历教育 高职大专实验动物专业 本科实验动物专业 硕士研究生,40,实验动物从业人员上岗培训,培训依据：根据国家科委1988年颁布的实验动物管理条例培训对象：实验动物生产、供应、经营和动物实验的科技人员、专业管理人员、技术工人培训形式：

23、单位内部岗前培训 上岗证培训,41,专业学会和学术杂志,学会中国实验动物学会地方实验动物学会 学术杂志中国实验动物学报中国比较医学杂志实验动物科学实验动物科学与比较医学杂志,42,第四节 实验动物在生命科学中的作用与地位,生命科学研究所必需的四个基本条件：AEIR Animal 实验动物 Equipment 仪器设备 Information 信息 Reagent 试剂,43,实验动物的应用领域（1）,在生物学领域的应用 探索生命的奥秘，从而揭示生命的本质。在医学上的应用 疾病机理及诊疗方法(包括药物、物理治疗与手术等)研究,特别是烈性传染病、放射病研究和致癌、致突变试验，新医疗器械的应用等，都

24、不能直接在人身上进行，而必须先在动物身上反复试验，然后才能在保证安全的情况下推及至人。在制药行业的应用 进行药理、药效学和新药的安全性评价研究，保证新药的安全有效。,44,实验动物的应用领域（2）,在化学工业上的应用 化妆品、农药、化工产品在生产前必须进行安全性评价。轻工业及食品工业上的应用 保健品、饮料在生产前必须进行安全性评价。生物制品的生产 实验动物既是某些生物制品的原料，又是某些生物制品检定的工具。,45,实验动物的应用领域（3）,畜牧业和农业科学上的应用 动物疫苗、免疫血清的制备和鉴定、胚胎学研究、农药残留的监测等。宇航和军事科学上的应用 实验动物作为人的替身，在宇航、核武器、化学、

25、细菌、激光武器的试验中发挥作用。环保上的应用 用于检测水质、空气的污染、汽车尾气的治病作用。,46,动物实验涉及多学科的发展,47,什么是动物福利？动物福利是指动物在整个生命过程中应得到人类的保护，其基本原则是要善待动物，保证动物的健康和快乐。动物福利的提出是基于这样一个观点，即动物与人一样，有思维、有情感，应当给与与人一样的生存权。动物福利包括身体和精神上的权利。台湾学者夏良宙（1990年）把动物福利概括成两句话：善待活着的动物，减少动物死亡的痛苦。应该再加一句：死后应得到妥善处理。,第五节 动物福利、动物实验伦理学和“3R”原则,48,在国际上被普遍认可的动物福利内容,应提供给动物满足生长

26、发育和繁衍后代的营养食物和清洁的饮水，使其免受饥渴。-吃好喝好应提供给动物适当的栖息之地和饲养场所，使其能休息和睡眠。-休息睡眠好应提供预防动物疾病和患病后及时诊疗的措施，使其免受疾病和伤害的痛苦。-健康应提供给动物安静的饲养环境，无刺激动物发生应激和恐惧的场面和声音。-无人为干扰应提供给动物同类一起自由玩耍、表达天性的空间和自由。-表达天性,49,增进动物福利的一些做法,添加做窝的材料,隐藏的场所,玩具,50,实验动物福利具有特殊性，表现在：实验动物是生命科学研究的支撑条件和工具，为了获得高质量的研究成果，必须要有高质量的实验动物，因而必须充分保证实验动物福利；实验动物作为人类的替难者，一生

27、中不得不承受人为施加的各种痛苦（实验刺激），并最终在痛苦中终止生命。从人类的“感恩”伦理上，必须高度重视实验动物福利。,51,动物保护主义的兴起,动物保护主义是随着人类大规模利用动物来获取经济利益或其他目的（其中包括用动物实验进行科学研究）的应用而逐渐兴起的。在西方，各种社会人士千方百计想通过立法、组织社会团体来阻止虐待、滥杀动物。,52,动物保护主义对动物实验的正确主张,要求善待动物：给与动物以舒适的居住环境；给与动物以足够营养的饲料和清洁饮水；给与需要的动物以镇静剂、麻醉剂；给与动物人道处死，实行安乐死；温和保定、善良怃慰，减少应激反应。,53,动物保护主义的过激主张和活动,在国外，有的国

28、家的动物保护主义组织已发展成为社会性、政治性团体，类似人权组织和环保组织，有上百万成员，募集到大量资金，直接干预动物实验工作。上世纪后期，有些地方已经被迫停止用猫狗做实验；有的地方限制动物房建设；有些设施被捣毁，甚至有的科学家因此而被起诉。,54,从动物保护主义到动物解放运动,动物保护主义过激的行为：捣毁实验室、放生动物、焚烧实验资料、威胁科学家。现在美国有几千个动物保护组织，多个激进的解放动物阵线组织，成员有200多万，最后发展成为“动物解放运动”。,55,Peter Singer教授的动物解放,1975年美国普林斯顿大学哲学系教授Peter Singer发表动物解放一书，宣称：18世纪妇女

29、解放、男女平等，是性别解放。19世纪林肯领导解放黑奴，是种族解放。现在是要解放动物，是物种解放。,56,动物解放运动主张什么？,完全禁止用动物进行科学实验提倡素食禁食野味禁用畜产品（皮革、裘皮、羊毛等）禁止笼养鸡、工厂化养猪禁止马戏团野蛮训练禁止活体取药（熊胆汁、麝香等）,57,没有实验动物生命科学无法得到发展新的医疗器械只好直接在人身上应用新药在人身上观察药效和毒性反应外科新技术在病人身上进行试验 至今，我们仍然没有任何办法来完全替代实验动物。相反地，随着生物医学的发展，应用实验动物的种类和数量也在逐年增加。,有没有可能不用动物进行试验？,58,科技界提出对策,针对动物保护主义，科技界的对策

30、是：坚持原则、坚持科学、坚持动物实验。为动物福利立法，号召“善待动物”。进行动物实验伦理审查提倡动物实验的“3R”原则。Replacement 替代 Reduction 减少 Refinement 优化,59,生命系统离体培养的细胞、组织、器官替代动物个体。低等动物替代高等动物。微生物替代动物。利用植物细胞。,非生命系统物理、化学方法代替动物。用in vitro代替in vivo。计算机模拟实验可部分替代。,动物实验的“3R原则”,1.替代（Replacement）替代是指用其它实验方法替代用哺乳类动物进行实验研究。,60,综合利用。例如实验结束后不用的动物可用作教学。合理设计实验，使少量动物

31、可得到更多数据。使用低等动物。有的实验可用无脊椎动物代替非人灵长类。,使用高质量动物。动物实验戒律：只能以质量代替数量，而不能以数量代替质量。,2.减少（Reduction）减少是指某一研究必须要使用实验动物，而又没有可靠的替代方法时，应考虑把使用动物的数量减少到实验研究目的所必需的最少数量。,61,利用无线遥控装置利用无损伤装置,使用麻醉剂，减轻动物痛苦捉拿、保定、运输时尽量不要惊动动物，减小应激反应,3.优化（Refinement）优化是指通过改进和完善实验程序、利用先进仪器设备，减轻或避免给动物造成痛苦和不安，提高动物福利的同时，获得可靠的实验结果。,62,国际上对动物实验伦理的要求动物

32、居住空间应符合标准，注意日常饲养管理，不使动物陷入饥饿、缺水和患病。尽可能的采用替代法最少地使用和牺牲动物。在必须使用犬、猫和猴时，在实验前应进行训练，尽可能地减少动物的恐惧和不安。实验结束和动物不可能恢复时，应采取安乐死。要爱护动物和对由于试验死亡的动物应持有怜悯和感激之情。,63,从动物福利考虑，判断动物实验的伦理标准是：必须权衡动物实验所获得的知识与动物因此而受到的可能伤害。如果该动物实验意义不大就没有必要进行。必须清楚而明确“没有任何替代方法可达到同样的试验目的”这个前提。动物的痛苦、压迫和不适必须减到最低。,64,科技部2006年9月13日颁布关于善待实验动物的指导性意见形成了我国第

33、一部动物福利的指导性文件：总则饲养管理中的要求应用过程中的要求运输过程中的要求相关措施附则,65,我们在动物福利方面做的工作,制定动物饲养管理和使用的规章制度进行动物实验伦理审查进行实验人员的培训通报在动物实验过程中的违规行为加强管理的硬件建设,66,铭记实验动物为人类做出的贡献！,67,问答题：1.实验动物和实验用动物的基本概念是什么？2.实验动物学的定义是什么？3.为什么说实验动物学是一门新兴的综合性基础学科？4.什么叫比较医学？5.实验动物的标准化包括哪些内容？它有什么意义？6.我国的实验动物管理体制7.生命科学研究所必需的四个基本条件是什么？8.什么是动物福利？动物福利包括那几个内容？9.针对动物保护主义，科技界的对策是什么？10.判断动物实验伦理的标准有哪些？11.什么是动物实验的“3R原则”？,