书名：实验动物质量控制
主编：王俊霞 刘健敏 主审：刘福英
副主编：郑龙 连伟光 栗彦宁
编委： 尤红煜 张东明 梁卫华 谢鹏 范晓飞 张文昊 李丹丹 崔羽 王鹏
飞 祝岩波
第一章 总论 王俊霞 张东明 第二章 进展 郑龙 王鹏飞 第三章 遗传 栗彦宁 连伟光 第四章 微生物 尤红煜 崔羽
第五章 病毒 王俊霞 范晓飞 祝岩波 第六章 寄生虫 连伟光 张文昊 第七章 营养 刘健敏 谢鹏 张东明 第八章 环境 郑龙 梁卫华 王鹏飞 第九章 动物实验 刘健敏 李丹丹
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第一章 实验动物科学的发展概况
第一节 实验动物化
随着医学科学的飞速发展，研究的多样性、特殊性和国际性逐步提高，对实验动物质量和品种也提出了更高的要求，从野生动物资源中筛选出适合的物种并将其通过人工驯养、繁殖，对其携带的微生物进行控制，明确其遗传背景，使之成为标准的实验动物，这个过程即实验动物化。我国早在几千年前就发现当犬与人在一起生活时，除作为人的伴侣外，曾被用作检定食品的毒性。养兔过程中也逐步发现了除了食用外兔的药用价值。随着对人体和动物正常解剖与生理的认识越来越清楚，人们开始观察、理解，并着手解决疾病的预防与治疗，使动物实验的目的性更强。
在19世纪前后，英国医生哈维（William Harvery, 1578～1657），实验生理学的创始人之一，他采用狗、蛙、蛇、鱼、蟹和其他动物进行了一系列动物实验。根据大量的实验研究结果，发现了血液循环，证实了动物体内的血液循环现象，并阐明了心脏在此过程中的作用，指出血液受心脏推动，沿动脉流向全身各部，再沿静脉返回心脏，环流不息，他还测定过心脏每搏输出量。德国细菌学家科赫（Robert Koch, 1843～1910），采用牛、羊和其他动物作实验，发现了结核杆菌。法国微生物学家、化学家、近代微生物学的奠基人巴斯德（Louis Pasteur, 1822～1895），在病原微生物方面的研究，奠定了医学微生物学的基础。巴斯德在研究蚕病、鸡霍乱和炭疽病中，证实传染病是由病原微生物所引起。采用鸟类作动物实验，发现被减毒的鸡霍乱和炭疽病原菌能诱发免疫性。巴斯德晚年在鸟和家兔上进行狂犬病疫苗的研究，对狂犬病免疫作出了很大贡献。他在研究炭疽病的过程中，有一个生动的事例：巴斯德很想知道有的地方为什么不断发生炭疽病，而且总是发生在同样的田野里，有时相隔数年之久。他从埋了十二年之久，死于炭疽病的羊尸体周围土壤中，分离出这种病菌，证实传染病是由病原微生物所引起的。俄国生理学家巴甫洛夫（1849～1936），他一生作了大量的动物实验，在心脏生理、消化生理和高级神经活动三个方面作出了重大贡献。
在19世纪20年代，以满足科学好奇心为主的动物实验逐渐走向正规，生物学家们开始抱怨所用动物得到的结果不稳定、重复性差。因为当时动物饲养条件有限，用于实验的动物大多来自农场、市场或实验室的一般饲养，随意性很强，流行病和慢性病常见，动物实验的这种随意状态一直持续到此后的40～50年代，直到各主要国家乃至国际实验动物科学学会成立之后才发生根本的改变。
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1934年，德国科学家向德国研究会建议组建专门机构对动物的健康状况、遗传背景进行研究和管理。1942年，英国病理学会向医学研究会和农业研究会提出建议，重视培育健康的实验动物，并于1947年成立了实验动物局（后改称实验动物中心）。在美国，成立专业团体的初因是为了应对日益高涨的、来自反对动物实验的个人或组织的压力。1944年，美国科学院首次正式讨论实验动物标准化问题。1950年，美国成立了美国实验动物学会（American Association for Laboratory Science，AALAS）。1956年，国际实验动物科学理事会（International Council on Laboratory Animal Science，ICLAS）在美国成立。同年成立美国实验动物饲养管理认可协会（Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care，AAALAC），拥有实验动物管理职能，有权发放许可证。1957年又成立了美国实验动物医学会（American College of Lboratory Animal Medicine，ACLAM）。同一年，德国成立实验动物繁育中央研究所。1961年，加拿大建立动物管理委员会，并出版了《实验用动物管理与使用指南》（Guide to the Care and Use of Experimental Animals）。1951年，日本成立实验动物研究会，后改名为日本实验动物学会（Japanese Association for Laboratory Science，JALAS）。各国相继颁布了实验动物的相关条例和法规，逐步实现了实验动物生产的标准化、商业化和社会化，并形成了实验动物生产管理与应用的科学体系。
第二节 实验动物学的诞生
先有实验动物的出现，然后才有实验动物学（laboratory animal science）的诞生。应用最普遍、使用数量最大、品种或品系也最多的实验动物是小鼠和大鼠，因此，实验小鼠和大鼠的历史大致反映了实验动物学诞生的早期背景。
一、实验大鼠
现今的大鼠起源于亚洲的温带地区，1728-1730年传到英国，1775年传入美国，最早叫Norway大鼠，与经过挪威传入美国有关。1850年以前Norway大鼠在欧洲驯化，并有用大鼠进行营养实验的记载。1856年法国菲利普欧（Philipeaux）发表观察白化大鼠肾上腺摘除的论文。1863年英国医生赛沃瑞（Savory）以棕、黑、白三色或混合色大鼠为例研究蛋白质在哺乳动物的营养质量。1877-1885年德国的科瑞普（Crampe）开始繁育大鼠。瑞士日内瓦大学动物学系的神经病理学家迈耶（Adolf Meyer）1890年移民美国，将培育的大鼠带到芝加哥大学。海泰（Hatai）在1890年对大鼠进行了神经解剖。1894年克拉克大学的斯图尔特（Stewart）用大鼠观察了酒精、饮食对行为的影响。斯图尔特先期实验使用的是野生大鼠，然后转用白化大鼠。现在认为美国的白化大鼠要么是在欧洲培育的白化大鼠的
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后代，要么来源于野生大鼠的突变。
费城威斯塔研究所（Wistar Institute）是美国历史上第一家独立的研究所，它是为了纪念宾州大学医学院的解剖学教授卡斯帕2威斯塔（Caspar Wistar，1761-1818）而命名的。正是威斯塔研究所培养并成就了当今的实验大鼠。威斯塔研究所的首届学术委员会主任唐纳德（Herry Herbert Donaldson，1857-1938）为了给神经生长发育研究提供可靠的大鼠，从1906年开始对白化大鼠进行标准化的繁育。事实上，唐纳德在大鼠上的设想和工作之后，莱托（Clarence Cook Little，1888-1971）在小鼠上也同样地实现了。唐纳德曾经在芝加哥大学医学院做了6年院长，1906年加入威斯塔研究所时，迈耶说服他，大鼠是比蛙类更好的研究神经的动物。于是他从同事海泰那里带了4对白化大鼠到威斯塔研究所。唐纳德一生发表了100篇文章或书籍，最著名的是出版于1915年的专著《大鼠：白化大鼠（rattus norvegicus albinus）和挪威大鼠（rattus norvegicus）的资料和参考值》。唐纳德的助手金（Helen Dean King，1869-1955），从1909年开始近交培育白化大鼠，到1920年已经兄妹近交到第38代，以后逐渐培育出了现今的PA系和BN系近交大鼠；另一群远交大鼠即今日的Wistar大鼠在1911年左右就培育成了。从1918年起，其他外来血缘的大鼠与Wistar大鼠杂交，最终培育出包括SD（Spragne Dawley）大鼠、Lewis大鼠、Long-Evans大鼠等在内的其他大鼠品种或品系。1935年，威斯塔研究所的助理教授格林（Eunice Chace Greene，1895-1975）出版《大鼠解剖》，这本书至今仍然是有关大鼠身体结构的标准参考书。有趣的是，也是这一年，莱托开始培育最古老的近交系小鼠DBA。
威斯塔研究所不但利用大鼠开展科学研究，而且对外提供销售服务。1939-1957年期间，威斯塔研究所平均每年自己使用6643只大鼠，每年向50家大学或研究所供应29770只大鼠，直到1960年将所有种群及经销权转让给一家商业公司。
二、实验小鼠
17世纪时，小鼠就用于比较解剖学的研究。哺乳动物遗传学之父、哈佛大学Bussey研究所的卡斯特（William E.Castle，1867-1962）最早使用包括鸟、猫、犬、豚鼠、兔、大鼠、小鼠等动物进行变异特征的遗传研究，他也是第一个应用白化小鼠繁殖实验证明孟德尔遗传定律的美国科学家。被尊称为哺乳动物遗传学之母的莱斯罗普（Abbie E.C.Lathrop）1900年左右在马塞诸塞州的Granby建立了一个小型的鼠场，专门繁殖小鼠作为宠物销售。很快，莱斯罗普的小鼠被Bussey研究所和其他美国的实验室当作实验用动物使用。鼠场最初的种鼠来源包括在佛蒙特州和密执根州捕获的野鼠、来自欧洲和北美的各种毛色奇特的小鼠以及从日本进口的华尔兹（Waltzing）小鼠。华尔兹小鼠可能是近亲繁殖了多代，导致
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内耳功能受损，易紧张、转圈，在中国和日本作为宠物。目前有400多种近交系小鼠，许多都来源于莱斯罗普维持的小鼠群。
近交小鼠的衍生是小鼠遗传研究历史的重要事件，也使癌症研究、组织移植和免疫学发生了革命性的变化。作为卡斯特的学生，近交小鼠培育的先驱之一，莱托曾在Bussey研究所研究小鼠毛色的遗传性，1929年，他在缅因州的Bar Harbor建立了杰克逊（Roscoe B.Jackson）实验室（Jackson Laboratory）。自1909年，最早培育的近交系小鼠有DBA，DBA的名称取自淡化（dilute，d）、褐色化（brown，b）、去杂色化（nonagouti，a）三种变异毛色的缩写。此外还有C57和C58，分别从Granby鼠场编号为57和58的雌鼠培育而来。培育近交系小鼠的先驱还有斯壮（Lionelle Strong）、利奥（Leo Leob）、福斯（Jacob furth）及英国遗传学家霍尔丹（John Burdon Sanderson Haldane）。1941年，杰克逊实验室出版了第一部小鼠专著《实验小鼠生理学》。
开发建立近交系小鼠的一个主要动力是要合理地研究癌症易感性的遗传基础，除经典的近交系外，还开发了重组近交系、同源近交系等。1948年，利用A系、C57BL和DBA近交小鼠，伦敦大学葛乐（Peter Gorer）和斯纳尔（George Snell）一起发现了组织相容性-2基因（MHC, H2），斯纳尔并于1980年获得诺贝尔生理学或医学奖。60年代在英国、80年代在美国先后发现培育的裸小鼠（nude mice）和联合缺陷免疫小鼠（severe combined immune deficiency，SCID）为免疫学、肿瘤学、药理学、组织或器官移植等研究提供了难得的模型。
第三节 实验动物机构的建立与实验动物学的发展
一、国外实验动物和实验动物学的发展
20世纪初，Little研究小鼠毛色基因，采用近亲繁殖的方法育成了第一株近交系DBA小鼠。Reynier育成无菌小鼠、大鼠、家兔和鸡。Gustafsson制成金属隔离器，饲养无菌动物的技术日益完善。20世纪40年代，实验动物科学得到了进一步的发展。随着实验动物用量的增加，生物医学工作者认识到动物饲养管理和质量问题亟需改善。1944年纽约科学与组织讨论这一问题，该会议的召开成为实验动物医学的起点。尽管二次世界大战硝烟未尽，美国便颁布了有关法规，1950年成立了实验动物管理小组，后改为美国实验动物科学协会（American Association for Laboratory Animal Science，AALAS），负责组织开展学术讨论，交流工作经验，举行论文报告等。1957年成立了美国实验动物医学会（American College of Laboratory Animal Medicine，ACLAM），它是一个兽医组织，任务是鼓励教育培训和颁发职业执照。1959年开始制定第一个官方的实验动物医学的进修教育计划，经费由美国卫
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