动物模型的可靠程度取决于模型与人类疾病的相似程度,在制作模型时一定要进行周密的设计,同时,应遵循以下原则。
能够正确再现所要研究的人类疾病的发生发展过程、临床症状和体征、病理特点、疾病变化规律等。两者相似程度越高,研究结果的可信度越高。
犬与人类一样可发生自发性前列腺增生(spontaneous benign prostatic hyperplasia),发生率随年龄的增加而增加,是公认的人类前列腺增生的理想动物模型;大鼠和小鼠的阴茎解剖及勃起时海绵体的生理变化与人类阴茎非常相似,常被选作勃起功能障碍动物模型;大鼠原发性高血压是研究人类原发性高血压的理想模型;老母猪自发性冠状动脉粥样硬化是研究人类冠心病的理想模型;犬自发性类风湿关节炎是研究人类幼年型类风湿关节炎的理想模型。
细菌性前列腺炎模型的建立常选择家兔、大鼠和小鼠;良性前列腺增生模型的建立常选择家犬;无精子症动物模型常选择小鼠;鼠和人类尿道的发育显示了很强的相似性,例如,两个上皮边缘的融合、一个上皮缝中线的闭合以及随后的细胞再塑,所以,通常选用小鼠作为尿道下裂实验动物模型;高脂血症的模型常选择小鸡;大鼠、小鼠、生鸽、鹌鹑、猕猴、小型猪、犬等动物均可用于制作动脉粥样硬化模型,但模型在心脏的主要病变部位与人类不同。与人类疾病相似的其他动物模型见表1-7。
表1-7 动物模型与相应的人类疾病
理想的动物模型应该是可重复的,甚至是可以标准化的,应该在许多因素上保证一致性,遵循“齐同可比”的原则进行实验的各项工作。例如犬最适宜做暴露心脏的剖胸手术,其冠状动脉循环与人相似,但同一冠状动脉同一部位的结扎,造成的后果在个体间差异很大,无法预测,也无法标准化。相反,大鼠、小鼠、地鼠和豚鼠结扎冠脉的后果就比较稳定一致,可以预测,可以标准化。标准化是重现性的可靠保证。为了增强动物模型复制的重复性,必须在以下方面尽可能标准化:动物品种、品系、年龄、性别、体重、健康状况;实验及环境条件如季节、昼夜节律、应激、温度、湿度、气压;实验方法步骤包括药品生产厂家、批号、纯度规格、给药剂量、给药途径;仪器设备的型号、灵敏度、精确度;实验者操作技术熟练程度。
在复制动物模型时,应该力求可靠地反映人类疾病,即可特异地、可靠地反映某种疾病或某种功能、代谢、结构变化,同时具备该种疾病的主要症状和体征,并经过化验、B超、X光、心电图、病理切片等检测加以证实。不选用易自发地出现某些类似病变或易产生与复制疾病相混淆疾病的动物。如大鼠本身容易患地方性肺炎及进行性肾病,后者容易与铅中毒所致的肾病相混淆,而蒙古沙土鼠不易自发肾病变,一般只有铅中毒的动物才会出现相应的肾病变,因此,建立铅中毒动物模型时,宜选择蒙古沙鼠而不用大鼠。
在复制动物模型时,应尽量考虑能在临床应用和疾病发展的控制性,以利于研究的开展。即要注意所建立的模型应该具有普遍适用性。同时,可通过人为控制一些条件,控制动物模型发生疾病的强弱,突出疾病的典型性。如在大鼠和小鼠筛选带有雌激素活性的药物时,雌激素能终止大鼠和小鼠的早期妊娠,可能是有效的避孕药,但不能终止人的妊娠。因此,选用雌激素复制大鼠和小鼠终止早期妊娠的模型是不适用的。同理,研究具有雌激素活性的化合物终止大鼠或小鼠妊娠的作用是没有意义的。又如大鼠、小鼠对革兰氏阴性细菌具有较高的抵抗力,不易发生腹膜炎,因此,建立实验性腹膜炎动物模型时,选用大鼠或小鼠就不合适。用犬腹腔注射粪便滤液建立腹膜炎模型时,一是粪便剂量及细菌菌株不易控制,二是引起的腹膜炎来不及进行实验治疗观察,动物就很快死亡(80%犬24小时内死亡),因此犬是不宜用于腹膜炎模型的动物。
在复制动物模型时,应尽量选择经济的实验动物和容易执行的建模方法。大鼠、小鼠、豚鼠、地鼠、兔和犬等一是可以复制出十分近似人类疾病的动物模型,二是它们容易做到遗传背景明确,体内微生物、寄生虫可控制,动物年龄、性别、体重等可任意选择,而且价廉易得、便于饲养管理,因此,是复制动物模型使用最多、应用最广的实验动物。尽管非人灵长类动物与人最近似,复制的动物模型相似性好,因其稀少昂贵,除一些特殊疾病(如痢疾、脊髓灰质炎等)研究外,一般不作首选。如在制备动脉粥样动物模型时,猕猴和小型猪的诱发病变部位、病理特点均与人类相似,但猕猴的价格昂贵,小型猪的饲养管理技术要求较高,所以两者都不是制备动脉粥样动物模型的首选实验动物。此外,在模型的复制方法、观察指标的选择上也要注意经济性和易行性这一原则。