实验动物选择的适当与否直接影响到实验的成败和质量。基于各种实验动物的生物学特性不同,在医学实验研究中选择实验动物应遵循以下原则。
动物进化程度越高,其功能、代谢、结构越复杂,反应就越接近人类。进化程度由高到低依次为脊椎动物(哺乳动物、爬行动物、两栖动物、鱼类、原口动物)、脊索动物(文昌鱼)、棘皮动物(海星)、线型动物(猪肉绦虫)、扁形动物、腔肠动物、海绵动物、多细胞原生动物、单细胞动物(生物)。在哺乳动物中,狒狒、猩猩、猴、长臂猿等非人灵长类动物是最近似于人类的理想动物。其次是价格便宜、易于管理和控制的小鼠和大鼠。从局部上,有些哺乳动物的进化程度并不一定很高,但其与人类的功能、代谢、结构和疾病性质类似,也是常用的动物。如,猪的皮肤组织学结构与人相似(表1-5),因此,猪是进行皮肤烧伤实验研究较理想的动物。此外,猪冠状循环系统结构也与人类似,可利用小型猪建立急性或慢性心肌缺血模型,进行心肌缺血的实验研究。但高脂肪、高胆固醇饲料诱发的兔动脉粥样硬化(简称As)模型却不理想,主要表现为血源性泡沫细胞增多,且病变分布与人的病变也有差异。
表1-5 猪与人皮肤结构比较
利用动物本身独有的生物学特性或解剖学特性,诠释人类生命现象或进行药物评价。家兔对体温变化十分敏感。犬、猫、猴的呕吐反应敏感,但大小鼠无呕吐反应。灵长类及豚鼠缺乏合成维生素C的酶。兔的甲状腺易摘除。犬的甲状旁腺易摘除。雌激素能终止大小鼠的妊娠,但对人类无效。吗啡对犬、兔、猴、大鼠和人的主要作用是中枢抑制,对猫和小鼠则是中枢兴奋。兔、猪、猴食用高胆固醇的饲料后易形成动脉粥样硬化病变,大鼠、小鼠和犬则不易形成。大鼠肝脏的再生能力很强,切除60%~70%仍能再生。兔和猫属刺激性排卵。降血脂药氯贝丁酯可使犬下肢瘫痪。豚鼠易于致敏。
所谓标准化实验动物是指人工培育或人工改造,遗传背景清晰(通过严格的全同胞交配或非近亲交配繁殖方式培育),体内微生物及寄生虫携带情况清楚,居住在普通、屏障或隔离环境,食用生长繁殖饲料或维持饲料的实验动物(表1-6)。从遗传学标准化角度来看,近交系动物可以排除遗传上不均质、个体反应不一致对实验结果的影响。突变品系动物具有与人类相似的疾病谱,是研究人类相关疾病谱的重要模型。从微生物与寄生虫学标准化角度来看,普通动物主要用于示教实验或某些科研的预实验。SPF动物是国际公认的标准实验动物。无菌动物常用于特殊研究。
表1-6 实验动物与其他类动物的区别