目的 建立大鼠中重度膝骨关节炎模型,为中重度膝关节炎发病机制及其防治方法研究奠定基础。 方法 选用30只雄性SD大鼠,随机分为3组:假手术组、模型8周组、模型20周组,每组各10只。模型8周组和模型20周组大鼠通过手术切断右膝关节前后交叉韧带和内侧副韧带,去除内外侧半月板,术后大鼠可自由活动。假手术组大鼠仅切开皮肤,暴露关节,不进行手术处理。分别于术后8周和20周进行Micro-CT观察,分析大鼠股骨骨质疏松情况;大鼠安乐死后,对膝关节面进行大体观察,并采用Pelletier评分表对关节面软骨进行评分。膝关节取材,进行HE染色和番红O-固绿染色,观察软骨形态变化,并使用改良Mankin's评分法对关节面组织病理情况进行评分。通过免疫组织化学染色法检测Ⅱ型胶原和基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13,MMP13)表达情况,以此反映膝关节软骨的合成分解代谢情况。 结果 模型8周组和模型20周组大鼠膝关节的关节面软骨破坏严重,Pelletier评分及改良Mankin's评分均明显高于假手术组(均P<0.01)。模型20周组大鼠的Pelletier评分及改良Mankin's评分均明显高于模型8周组(P<0.01)。模型8周组和模型20周组大鼠经Micro-CT观察可见膝关节面不平整,骨赘形成,出现骨质疏松的表现;且模型20周组大鼠的膝关节周围有较多游离体形成。免疫组织化学染色提示模型组大鼠的膝关节组织中MMP13表达量增多,Ⅱ型胶原表达量减少,提示关节软骨合成分解代谢平衡被破坏。 结论 通过手术切断大鼠膝关节前后交叉韧带和内侧副韧带并去除内外侧半月板的方法可成功构建中重度膝关节炎大鼠模型,影像学检查发现膝关节骨赘、骨质疏松及游离体,病理学观察发现关节软骨减少甚至消失,而且软骨合成分解代谢平衡破坏。
猫冠状病毒(feline coronavirus,FCoV)的生物型分为猫传染性腹膜炎病毒(feline infectious peritonitis virus,FIPV)、猫肠道冠状病毒(feline enteric coronavirus,FECV)两种。FIPV和FECV可能通过基因重组、突变等方式进行进化和变异,产生新的亚型和变种。本文着重阐述猫冠状病毒的基因组结构和生物分型,FIPV和FECV的感染特征以及FECV向FIPV转变的机制,提示它们的基因组构造基本类似,但存在高效感染单核细胞/巨噬细胞能力的差异,这些差异可能与它们的病原性和传播特征有关,并可能导致FIPV具有更强的致病性。另外,从FIPV的开放阅读框(open reading frame,ORF)3/7以及N/S的序列关系分析发现,FIPV的非结构蛋白可能与其对宿主免疫系统的调控有关,使得FIPV感染后能够逃避宿主的免疫应答,从而导致更严重的疾病。这种基因组的变异性是研究FIPV和FECV病原性和流行病学特征的重要基础,也为病毒检测及药物研发提供了参考。
动物实验证据整合是生物医学研究中的关键环节,为疾病机制的深入研究与新药开发等提供了重要的先验信息。目前,动物模型在模拟人类疾病方面发挥着不可替代的作用,但动物实验证据整合在实践中仍面临诸多挑战,包括受重视程度不足、研究设计的异质性明显、高发表偏倚、与临床研究实践存在差距等。本文首先指出动物实验原始研究证据的现存问题,包括动物模型的选择和适用性、动物实验研究设计的考量、动物实验证据转化的影响因素等方面;然后介绍了多种动物实验证据整合方法的应用进展,如系统评价与Meta分析、系统评价再评价/伞形综述、范围综述、证据图谱等;最后探讨了目前动物实验证据整合面临的主要挑战以及针对性的改进策略,旨在提高动物实验研究成果向临床实践转化的效率,并推动循证医学的发展。未来,通过不断优化原始实验研究方案与证据整合实践,有望逐步构建一个更为科学、高效的动物实验证据综合环境,为临床试验与人类健康事业作出更大的贡献。
脓毒症是机体因感染和免疫失调引起的多脏器功能衰竭综合征,影响心脏、肺脏、肾脏、肝脏、大脑等多个重要器官,致死率极高。建立各器官功能衰竭综合征相应的动物模型是明确其发病机制、研究潜在有效药物及评估治疗方案有效性与安全性不可或缺的一环。本文首先对脓毒症相关脏器损伤的经典造模方式进行总结,指出脓毒症的经典造模方式包括破坏肠道屏障组织完整性和植入病原体或毒性药物。前者主要包括盲肠结扎穿刺法、升结肠植入支架法和盲肠结扎切口法,后者根据模拟临床感染途径的不同分为腹腔注射、静脉注射和气道内给药,其中以盲肠结扎穿刺法和脂多糖腹腔注射最为常见。其次,本文归纳总结了脓毒症致心肌损伤、急性肺损伤、急性肾损伤、急性肝损伤、脓毒症相关脑病的动物模型常见的造模方法和模型评估方法,指出几乎所有器官损伤都用到了经典造模方式,对不同器官损伤模型根据发病机制的不同进行了相应的补充。比如,除经典造模方式外,气管内滴注脂多糖进行脓毒症致急性肺损伤的造模方式更能模拟肺屏障功能损伤;盲肠结扎穿刺法后气管内给予假单胞菌进行二次打击的脓毒症致急性肾损伤造模方式能表现出更严重的急性肾损伤;半乳糖胺腹腔注射是较为成熟的脓毒症致急性肝损伤的造模方式;颅内注射脂多糖是脓毒症致脑功能障碍可行的造模方式。另外,除造模方式不同外,根据实验目的的不同,给药时间、给药剂量和实验时间节点也均存在差异。本综述通过对脓毒症致心肌病、急性肺损伤、急性肾损伤、急性肝损伤、脑功能障碍的动物模型研究进展进行介绍,以期为动物模型的选择和实验设计的优化提供一定参考。
目的 通过模拟高催乳素血症及免疫炎症状态,建立非哺乳期乳腺炎(non-puerperal mastitis,NPM)大鼠模型,评价其乳腺局部炎症特征,为乳腺疑难疾病的诊疗研究提供依据。 方法 选用SPF级Wistar雌性大鼠12只,均分为对照组和模型组。实验期间,对照组未接受任何实验性操作和药物处理;模型组连续7 d每日皮下注射1次盐酸甲氧氯普胺注射液100 mg/kg,在注射首日后第10、20、30天分别采用ELISA法检测血清催乳素水平。注射7 d后,将200 μL哺乳期SD母鼠乳汁混合200 μL完全弗氏佐剂制备为油包水乳剂,多点皮下注射至模型组大鼠背部进行首次免疫。首次免疫7 d后,再将油包水乳剂经多点皮下注射至大鼠第3、4、5对乳房进行末次免疫。末次免疫后连续观察乳房外观28 d,计算乳腺结节大小;并于第3、7、14、28天,通过HE染色分析乳腺组织形态学,免疫组织化学法检测CD138表达水平,ELISA法测定乳腺组织中白细胞介素(interleukin,IL)-6、IL-1β、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)含量,以综合评价造模情况。 结果 模型组大鼠可见乳腺皮肤破溃,并于破溃处闻及恶臭味,触诊及超声下可见乳腺结节形成。HE染色显示,末次免疫后第3天大鼠乳腺组织中正常导管及小叶结构消失,并见大量浆细胞浸润;第7天可见乳腺导管扩张,导管上皮坏死脱落,管周浆细胞、淋巴细胞(以T淋巴细胞为主)浸润明显;第14天时可见大量纤维脂肪组织、小血管及肉芽组织增生,间质内可见散在浆细胞;第28天时炎性细胞浸润、纤维组织增生现象减轻,肉芽肿形成。大鼠在造模成功后第10天、第20天催乳素水平逐渐升高(P<0.05,P<0.001);模型组大鼠在末次免疫后第3、7、14、28天时,乳腺组织中IL-6和TNF-α含量均较对照组升高(P<0.05);IL-1β含量在末次免疫后第3、7、14天时较对照组升高(P<0.01),第28天时略低于对照组(P>0.05);iNOS在末次免疫后第7天显著高于对照组(P<0.001)。 结论 成功构建大鼠NPM模型,其乳房局部具有肿块、脓肿、溃疡等表现以及乳腺导管扩张和浆细胞浸润的典型病理特征,可为该临床疑难疾病的诊疗研究奠定基础。
支气管哮喘(简称哮喘)是一种以气道炎症、气道高反应性和气道重塑为特征的常见的慢性呼吸系统疾病,其发病机制复杂且具有异质性,涉及遗传、免疫、环境等多种因素。目前针对哮喘的治疗手段相对有限,深入探究哮喘的发病机制、探寻有效的治疗方法以及开发新型药物已成为当务之急。因此,哮喘动物模型的建立至关重要。然而,至今仍没有一种理想的哮喘动物模型能够全面、准确地复刻人类哮喘发生与发展的所有特征。本文对近5年来哮喘动物模型建立方法的研究进展进行了系统梳理,详细综述了常见实验动物(如小鼠、大鼠、豚鼠)、常见致敏剂(包括卵清蛋白、屋尘螨、脂多糖、甲苯二异氰酸酯),以及用常见实验动物及致敏剂建立哮喘动物模型的方法,并对这些模型的优缺点和适用范围进行了客观评价。本文总结了哮喘模型的评价指标,涉及行为学、肺功能、病理学、免疫学、药效学等多个方面。难治性哮喘动物模型的建立方式虽尚未完善,但通过相关文献检索,总结了难治性哮喘动物模型造模的几种思路,旨在为相关研究提供有价值的参考。根据现有的科学技术,笔者推测未来哮喘动物模型的研究将更加聚焦于临床相关性、技术创新以及多学科融合。具体而言,未来哮喘动物模型将通过多重致敏原联合诱导并应用基因编辑等新技术,提升模型的临床相关性,实现模型的多样化与个性化,并使用生物成像、传感技术动态监测哮喘气道炎症及气道重塑等相关反应,甚至可利用芯片技术寻找动物模型替代方法,最终致力于开发出更能模拟人类哮喘复杂性和异质性的多因素复合模型。
目的 探究小鼠代谢笼实验中不同发育时期小鼠的最佳适应时间,以期为利用小鼠开展代谢研究提供参考。 方法 使用3个发育阶段(离乳期M1、青春期M2和成年期M3)的雄性C57BL/6J小鼠共80只进行为期7 d的代谢笼实验,每5 min记录小鼠摄食、饮水、能量消耗、呼吸商、体重和活动水平等数据。通过时间序列分解和综合聚类分析对数据进行处理,采用重复测量方差分析法并结合t检验进行统计学差异比较,以推断最佳适应时间。 结果 不同发育阶段的小鼠代谢活动存在明显差异(P<0.01)。与M2和M3小鼠相比,M1小鼠的运动水平较低(P<0.01),并且昼夜节律不明显。M1小鼠具有更高的氧气消耗量、二氧化碳呼出量和能量消耗水平,以及较低的呼吸商(均P<0.001),表明其主要以脂肪作为能量来源。对摄食、饮水和能量消耗等因素进行分析后发现,各发育阶段的小鼠在第1个光周期(0~12 h)与 第2个光周期之间(24~36 h)存在明显差异(均P<0.05),而24 h后每日摄食量、饮水量不再有明显差异(均P>0.05)。综合多指标进行聚类分析后发现,小鼠在进入代谢笼的前24 h综合指标与后续6 d的综合指标不成簇,出现离群,表现出明显差异。 结论 小鼠代谢笼实验可以用于检测小鼠连续的生理学指标变化,结果提示小鼠进入代谢笼24 h就可以适应新的代谢笼环境,这为小鼠代谢实验设计提供了理论依据。
大气细颗粒物(particulate matter 2.5,PM2.5)是雾霾的主要成分,对人类生殖健康的潜在影响已成为公共卫生领域的关注焦点。建立合适的动物模型对于深入开展PM2.5暴露所引起的生殖毒性及其机制研究尤为关键。本综述基于近年来发表的相关文献,总结了当前PM2.5生殖毒性研究的动物模型建立方法和应用评价指标。PM2.5暴露的建模方法主要有全身吸入暴露和气管内滴注暴露。其中,全身吸入暴露虽然能较好地模拟人体实际吸入环境,但对实验设备要求高;而气管内滴注方法虽然成本较低、操作简单,却难以精确模拟PM2.5在自然吸入过程中的分布和沉积。因此,研究者在选择暴露方式时需综合权衡,以提高造模的严谨性并尽可能真实地模拟人类暴露条件。本综述进一步总结PM2.5暴露生殖毒性的应用评价指标,发现雄性生殖毒性的评价指标主要有精子质量降低、睾丸组织结构损伤和激素水平失衡;雌性生殖毒性的评价指标主要有卵巢储备功能降低、内分泌功能失衡、子宫内膜受损和围产期不良反应等。此外,本综述提出:需要关注PM2.5的化合物成分分析,探索含有不同化学成分如重金属和多环芳烃等颗粒物对生殖系统的作用靶点及机制;还需要开展长期研究,评估PM2.5暴露对动物及其后代生殖健康的影响,以预测人类可能面临的长期风险;另外还应进行跨学科合作,鼓励环境科学、毒理学、生殖医学等多学科间协作,以综合评估PM2.5的环境健康风险并为制定综合性的防治策略提供科学依据。本综述通过总结PM2.5导致生殖功能异常的动物建模方法及其应用评价,可为PM2.5的生殖毒性研究提供方法学参考。
目的 优化通过注射人肝肿瘤细胞株构建原位癌裸小鼠模型的条件,并探索适宜的给药治疗时间。 方法 选用稳定表达萤光素酶报告基因(LUC)的人肝细胞癌Hep3B与肝母细胞瘤HepG2细胞株,使用小动物活体成像系统分析萤光素酶发光强度与肝肿瘤细胞数量之间的线性相关性,验证人源肝肿瘤细胞的发光效率。在5周龄雌性BALB/c裸小鼠的肝叶原位接种不同浓度(8×106、2.4×107、7.2×107个/mL)、不同重悬介质(PBS、Matrigel)的人肝肿瘤细胞悬液HepG2-LUC和Hep3B-LUC(共12组,每组7只),分别构建人肝肿瘤裸小鼠原位癌模型。每7 d为1个周期记录各组小鼠体重,用小动物活体成像系统定期监测原位肿瘤的生长过程,观察肿瘤生长趋势。接种肿瘤细胞后第35天 剖取小鼠肝脏,制备病理切片,进行苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色观察组织病理学变化。 结果 两种人肝肿瘤细胞株的发光强度均与细胞数量呈正相关(R2=0.983 1,R2=0.970 5),适宜用于原位癌模型的构建。HepG2-LUC高浓度组,HepG2-LUC+Matrigel低、中、高浓度组,Hep3B-LUC中、高浓度组与Hep3B-LUC+Matrigel低、中、高浓度组均成功造模。HepG2-LUC+Matrigel高浓度组较低浓度与中浓度组小鼠的体重显著下降(P<0.05),Hep3B-LUC+Matrigel高浓度组较低浓度与中浓度组小鼠的体重也显著下降(P<0.05)。成功造模组小鼠的荧光发光强度随时间呈指数型增长(R2>0.950 0),且在移植后14 d发光强度至少可达到1.0×107 p/(s·cm2·sr)。 HepG2-LUC低、中浓度组和Hep3B-LUC低浓度组小鼠肝脏未见明显的病理学变化,其余组肝脏肿瘤和肝细胞病变明显。 结论 对于HepG2-LUC细胞株,推荐肝叶原位注射2.4×107个/mL(50 μL)且与Matrigel重悬的混合细胞液体造模,并于造模后第7天给药或采取预后措施;而对于Hep3B-LUC细胞株,推荐肝叶原位注射7.2×107个/mL(50 μL)(不与Matrigel重悬混合)造模,并于造模后的第14天给药或采取预后措施。
从20世纪70年代开始,苏州市实验动物产业经历了起步、兴起、壮大、转型、规模化五个阶段。始于实验动物的笼器具,从最初的引进模仿到自主创新,规模从零星工厂走向集聚化、集团化的企业,产业逐渐兴起壮大,并打开了我国笼器具出口的大门。21世纪产业升级转型,净化工程和配套产品开始发展,行业组织诞生。随着我国现代化水平的提升,自动化、智能化生产的潮流带来了企业的科技创新和实验动物行业各项外包服务的涌现,产业链的发展走向规模化。经过了近半个世纪的成长,苏州市实验动物产业已形成了包括实验动物、笼器具、饲料垫料生产,实验动物设施设计与施工,实验动物与环境质量检测,动物实验等服务在内的完整产业链。实验动物饲养设备作为苏州市实验动物产业核心已达到发达国家水平,产业规模和影响力在国内同类行业中独树一帜。与此同时,21世纪以来,生物医药成为苏州大力发展的“一号产业”。在政府的支持、地方经济的引领、高校和科研院所的助力下,动物实验服务外包行业开始集聚苏州,CRO机构的不断涌入促使大规模实验动物设施纷纷新建,重点研发项目先后立项、研发能力大幅提升。苏州市实验动物产业与“一号产业”同频共振快速扩张,走出了一条实验动物的“苏州之路”。在将近五十载的岁月中,苏州市实验动物产业支撑着苏州乃至我国生物医药产业的快速发展。
Duchenne型肌营养不良症(Duchenne muscular dystrophy,DMD)是一种严重的X连锁隐性遗传疾病,由DMD基因突变引起,是最常见的遗传性肌营养不良类型之一。DMD基因是已知的人类基因组中最大的基因之一,编码抗肌萎缩蛋白(dystrophin)。目前已知的DMD基因突变类型复杂多样,包括外显子的缺失、重复、点突变,以及小片段插入或缺失等,为DMD的治疗带来了巨大挑战。目前尚无根治DMD的方法,其主要治疗手段以症状管理为主,且无法逆转或阻止疾病的进展。近年来,随着生物技术的进步,核酸药物和基因治疗成为DMD治疗研究的前沿领域。此类治疗方法旨在通过修复或替代突变的基因来恢复抗肌萎缩蛋白的表达,从而改善肌肉功能或延缓肌肉退化。在临床前动物模型研究和前期临床试验中,这些治疗方法已显现出一定的疗效,为DMD患者带来了新的希望。本文在简述DMD病理机制及遗传特征的基础上,详细介绍了DMD治疗领域的最新研究进展,特别聚焦于DMD核酸药物(包括基于外显子跳跃疗法的反义寡核苷酸药物和核糖体跳跃促进剂)以及基因治疗方法(包括基因替代疗法和基因编辑疗法)。这些治疗方法的开发和应用不仅为DMD患者提供了新的治疗选择,也为其他遗传性疾病的治疗积累了宝贵经验。然而,DMD治疗的临床转化也面临诸多挑战,未来研究需要进一步优化现有的治疗方法,提高治疗的有效性和适用性,同时探索新的治疗策略,以期为DMD患者带来更有效且可持续的治疗方案。
疝是普外科常见病和多发病,指体内器官整体或一部分离开正常的解剖位置,通过先天或后天形成的薄弱点、缺损或空隙进入其他部位。疝的发生机制复杂,与腹壁薄弱或腹腔内压增高等多种因素有关,临床表现多样,因类型、部位和严重程度的不同而有所差异。随着老龄化社会进程不断加剧,疝的发病率呈逐年上升趋势。动物模型作为研究疝疾病的重要手段,一方面能够检验新修补材料和新技术的安全性和有效性;另一方面有助于临床医师探索新的手术方式,并对某些疝疾病及其并发症的发生机制和新疗法展开研究。由于不同类型的疝疾病在病理生理机制上存在显著差异,其动物模型的建立方法和评价标准也呈现出明显的多样性。此外,动物模型的建立方法与实验目的密切相关,不同的实验目的对动物模型的要求各不相同。因此,根据不同的实验目的精准选择动物模型的建立方法,是确保研究顺利开展并取得可靠成果的关键。为此,本文综述了建立腹外疝(包括腹壁切口疝、腹股沟疝、脐疝、造口旁疝、嵌顿疝及盆底疝)、先天性膈疝、食管裂孔疝及脑疝动物模型的有效方法,详细分析了这些模型的优缺点及相关的评价标准;同时,总结了一些新型疝修补材料在临床前疝疾病动物模型研究中的应用,以期为疝疾病相关研究及治疗提供有价值的参考。
动物实验是生物医学研究中的重要手段,是连接基础研究与临床试验的桥梁。动物实验的系统评价/Meta分析(systematic review/meta-analysis,SRs/MAs)是整合动物实验证据的重要手段,能够促进成果向临床研究转化,降低转化风险,并推动基础研究的资源整合。随着证据推荐分级的评估、制订与评价(grading of recommendations assessment,development and evaluation,GRADE)方法的不断发展,其在动物实验SRs/MAs中的应用受到了越来越多的关注。本文首先阐述了GRADE方法在动物实验SRs/MAs中的应用原理及具体应用类型,包括定性描述的系统评价、Meta分析及网状Meta分析;接着深入分析了GRADE方法在实际应用中的误用情况,主要包括未正确进行证据体分级、证据体分级不当、误用于定性系统评价、升降级过程记录与结果不一致,以及误用于提供推荐意见;此外,还全面探讨了GRADE方法在动物实验SRs/MAs中的证据确信度升降级因素,包括偏倚风险、间接性、不一致性、不精确性和发表偏倚对证据降级的影响,以及大效应量和跨物种一致性对证据升级的作用;最后,针对上述问题提出了改进策略,包括进一步研究与优化GRADE方法在动物实验SRs/MAs中的应用细节、制定符合动物实验研究特点的SRs/MAs报告规范,以及加强研究人员在GRADE方法上的专业培训等。本文旨在通过提升动物实验SRs/MAs的证据质量,增强其在临床决策中的可靠性,促进动物实验研究成果更高效地转化为临床实践。
生殖毒理学是指应用毒理学方法研究外来物质干扰卵子或精子生成的机制及其有害作用对后代影响的学科,研究内容包括受试物对亲代生殖功能的损伤作用和对子代胚胎的毒性评价。人们每天会接触到各种药品、化学品和环境污染物,这些物质是否具有生殖毒性,关乎子孙后代的健康,这就需要通过生殖毒理学研究来进行评价。由于生殖毒性评价的特殊性和重要性,国内外相关机构出台了相应的指导原则、国家标准或行业标准,均涉及动物实验。在生殖系统疾病研究中,目前开发出了很多研究重要生殖器官的动物模型,如睾丸和卵巢研究用动物模型。每种模型均涉及动物的选择、方法的建立和评价指标的量化,且各有其优势和局限性,研究人员使用时要根据试验需求和模型特点来综合考量。本文针对生殖毒理学研究中常用的生殖与发育毒性评价动物模型,包括生育力与早期胚胎发育毒性评价大鼠模型、胚胎-胎仔发育毒性评价大鼠模型、胚胎-胎仔发育毒性评价兔模型、胚胎-胎仔发育毒性评价小型猪模型、围产期毒性评价大鼠模型、胚胎发育毒性评价斑马鱼模型,化学药物和放射疗法诱导、自身免疫性和卵巢切除等方式引起的卵巢毒性评价动物模型,以及化学药物和环境因素引起的睾丸毒性评价动物模型,对这些模型的建立方法、应用范围和特点进行总结,以期为相关领域的研究应用提供参考。
目的 为定位豚鼠优势性状基因筛选遗传标志,探索豚鼠酪氨酸酶(tyrosinase,TYR)、黑素皮质素1受体(melanocortin 1 receptor,MC1R)基因多态性及其mRNA表达水平与毛色表型的关系。 方法 选择自主培育的普通级豚鼠57只,依据毛色分为白(22只)、花(22只)和黑(13只)3组。腹腔注射过量戊巴比妥钠对豚鼠施行安乐死后,取背部皮肤,提取组织中DNA。通过克隆测序,检测各组豚鼠TYR、MC1R基因外显子编码序列(coding sequence,CDS)的多态性,采用实时荧光定量PCR方法检测两个基因在皮肤组织中的mRNA表达,进而探讨两基因与豚鼠毛色的关系。 结果 在TYR外显子Ⅰ的CDS区域发现1个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,其碱基A被G替换。所有白色豚鼠的TYR基因呈G/G基因型;深色(花、黑)豚鼠无G/G基因型,多数为A/A型,少数为A/G型;黑色豚鼠的A/A基因型频率高于花色豚鼠。MC1R基因外显子有2 760 bp序列缺失,标记为-基因;非缺失样本标记为N基因。大部分白色豚鼠的MC1R基因呈-/-基因型;花色豚鼠以-/N为主;黑色豚鼠以N/N为主,-/N次之。白色豚鼠的TYR基因表达水平较高,花色豚鼠较低,黑色豚鼠居中,但三者无显著性差异(P>0.05)。白色豚鼠的MC1R基因表达水平非常低,花色及黑色豚鼠均极显著高于白色豚鼠(P<0.01),黑色豚鼠又显著高于花色豚鼠(P<0.05)。 结论 豚鼠TYR与MC1R基因协同调控毛色。TYR基因的G位点突变可能导致豚鼠白化,MC1R基因的N位点改变影响毛色的深浅。
目的 应用长链酰基辅酶A合成酶1(acyl-CoA synthetase long-chain family member 1,ACSL1)抑制剂Triacsin C联合高脂饮食建立新的高血糖肥胖小鼠心功能减退模型,以模拟肥胖相关2型糖尿病患者脂肪组织和心功能的变化。 方法 将20只SPF级雄性C57BL/6J小鼠随机分为2组:Con组(对照组,腹腔注射柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液)和TC组(实验组,腹腔注射Triacsin C)。连续注射4周后,2组小鼠均给予高脂饲料喂养,自实验开始每8周监测小鼠体重及糖耐量。以空腹血糖>8 mmol/L或餐后2 h血糖>15 mmol/L视为造模成功。观测2组小鼠左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter,LVEDD)、左心室收缩末期内径(left ventricular end-systolic diameter,LVESD)、舒张末期室间隔厚度(end-diastolic interventricular septal thickness,EDIVS)、左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)和左心室短轴缩短分数(left ventricular short-axis fractional shortening,FS)等心功能指标的变化。HE染色后观测小鼠附睾白色脂肪组织(white adipose tissue,WAT)及背部棕色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)形态和面积的变化;采用免疫荧光法分析棕色脂肪组织血管内皮标志蛋白CD31和棕色脂肪组织标志蛋白UCP1的变化;采用蛋白质印迹法检测小鼠心肌组织中ACSL1表达的变化。 结果 Con组和TC组小鼠空腹血糖分别为(8.14±1.43)mmol/L和 (8.18±0.85)mmol/L(P>0.05),餐后2 h血糖浓度分别为(19.8±4.01)mmol/L和 (22.60±3.97)mmol/L(P<0.05),表明本研究中两组糖尿病小鼠模型均造模成功。与Con组相比,TC组小鼠葡萄糖耐量较差,LVEDD、LVEF和FS下降明显(P<0.05),WAT及BAT面积明显增大(P<0.05),CD31、UCP1的表达量明显减少(P<0.05),心肌组织ACSL1表达明显减少(P<0.05)。 结论 Triacsin C联合高脂饮食制备新型高血糖肥胖小鼠心功能减退模型是可行的,较单纯高脂饮食诱导2型糖尿病模型出现明显的棕色脂肪组织白色化、胰岛素抵抗及心功能减退现象。
目的 运用超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱质谱(ultra-high-performance liquid chromatography coupled with quadrupole electrostatic field orbital trap-mass spectrometry,UHPLC-QE-MS)非靶向代谢组学分析法探讨不同海拔高原鼠兔肾脏低氧适应性代谢变化的潜在机制。 方法 捕捉青海省果洛藏族自治州玛多县星宿海地区海拔4 360 m(MD组)和青海省海北藏族自治州门源地区海拔2 900 m(MY组)处的高原鼠兔各10只,经麻醉后采集血清样本,经安死术后采集肾脏样本,分别进行一般生理生化指标测定和代谢组学分析。其中一部分血清样本用于血液学分析,另一部分用于血气分析,剩余部分检测生化指标。肾组织样本中代谢物提取后,进行UHPLC-QE-MS分析,运用代谢组学主成分分析(principal component analysis,PCA)和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)方法分析差异代谢物,筛选标准为变量投影重要度(variable Importance in the projection,VIP)>1.5且倍数变化(fold change,FC)>1.5或VIP>1.5且FC<1/1.5。利用相关性分析热力图、差异显著性分析火山图、信号通路识别气泡图和矩形图分别分析差异代谢物及相关信号通路。 结果 MD组高原鼠兔的红细胞计数、葡萄糖、尿素氮、尿酸和同型半胱氨酸含量高于MY组,而血红蛋白、血细胞比容、肌酐和二氧化碳结合力低于MY组,这表明不同海拔的高原鼠兔血液携氧能力存在明显差异。经主成分模式识别分析和OPLS-DA置换检验显示,MD组和MY组高原鼠兔肾脏代谢物具有明显的聚类型分布(R2Y=0.930,Q2=0.655)。按照筛选标准,并经数据库比对发现,不同海拔高原鼠兔的肾脏代谢物差异分子有46个,其中MD组高原鼠兔的蟾蜍二烯羟酸内酯、腺苷、腺嘌呤、薯蓣皂苷、盐酸小檗碱、鼠尾草酚和虾青素表达水平均显著升高(VIP>1.5,P<0. 05),花生四烯酸、组胺和香豆素水平显著下降(VIP>1.5,P<0.05)。相关信号通路分析显示,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成通路具有最大影响因子(P<0.05),而泛酸盐和辅酶A生物合成通路呈现最显著富集(P<0.05)。 结论 不同海拔高原鼠兔肾脏差异代谢物氨基酸、泛酸盐及辅酶A通路可能参与高原鼠兔高原低氧适应代谢机制。
实验动物既是国家战略资源,也是国家科技发展的重要支撑条件。中国实验动物学会实验动物资源鉴定与评价工作委员会成立于2019年5月,是中国目前唯一的专门从事实验动物资源鉴定与评价的专业学术团体机构。本文首先论述了实验动物资源鉴定与评价的意义,总结了3种新的实验动物资源开发途径,包括将实验用动物(经济动物、观赏动物、农用动物、野生动物等)驯化和标准化、通过自然突变和人工诱变获得实验动物新品种(系)、应用基因编辑技术创制新的实验动物资源;然后介绍了实验动物资源鉴定与评价的工作流程(包括初审即形式审查、函审即专家审核、会审或现场考察、审定即投票表决并公示、发放鉴定证书)和所需提交的材料(包括申请书、总结报告、鉴定或研究报告、附录和其他必要材料);接着进一步论述了资源鉴定与评估的相关要求,包括种群、遗传学分类要求、生物学特性、遗传稳定、应用价值;最后,介绍了目前已经完成鉴定的实验动物资源新品种(系)情况,并分析了目前工作实践中存在的问题以及针对这些问题的解决措施,以期为后续相关研究提供参考。
目的 探讨自发性早衰SHJH hr 小鼠心脏的衰老现象。 方法 对不同周龄(10周龄和24周龄)的SHJH hr 小鼠(SHJH hr 组)和野生型ICR小鼠[用作野生组(wild-type, WT组)]进行对比研究。用小动物活体超声影像系统分析心脏功能,安死术后采集各脏器并称重,了解心脏萎缩情况;苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色后观察心脏病理损伤情况;Masson染色后分析心脏纤维化情况;麦胚凝集素(wheat-germ agglutinin,WGA)染色后分析心脏心肌细胞面积;酶联免疫吸附法检测心肌组织中氧化损伤指标包括超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)和过氧化氢酶(catalase,CAT)的活性以及8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-hydroxy-2'-deoxyguanosine,8-OHdG)含量;实时荧光定量PCR法检测炎症、纤维化、氧化应激相关标志因子的mRNA表达水平;比色法检测丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平。 结果 与同周龄的WT组小鼠相比,10周龄SHJH hr 组小鼠的每搏输出量(stroke volume,SV)、射血分数(ejection fraction,EF)、缩短分数(fractional shortening,FS)和心肺重量无明显差异;但是当小鼠达到24周龄时,SHJH hr 组小鼠的SV、EF和FS值明显低于同周龄WT组小鼠(均P<0.05),肺脏重量无显著变化,但是心脏重量显著降低(P<0.05)。选取24周龄小鼠心脏组织进行组织学分析发现:与WT组小鼠相比,SHJH hr 组小鼠的心脏纤维化水平无明显差异,但WGA染色显示心肌细胞面积显著减少(P<0.05)。PCR检测发现氧化应激标志因子Sod2、Gpx1和Cat基因的mRNA水平显著下调(均P<0.05)。生化检测发现心肌组织中氧化损伤相关酶SOD、GPX和CAT活性显著降低(均P<0.05),而氧化应激标志物8-OHdG和MDA水平显著增加(均P<0.05)。 结论 SHJH hr 小鼠心脏出现早衰现象,可能与心肌组织氧化应激损伤有关。
动物实验与比较医学研究论文的规范性、透明性和完整性直接关系到该研究成果的可信度、可重复性和临床转化率。国际上用以规范动物实验研究及报告的指导性文件有ARRIVE指南等,中国也已有较为完整的用于规范实验动物科技工作的相关法规条例和标准体系,然而这些已有文件对中国学者开展动物体内实验研究论文写作及出版工作仍缺少具体、可行的操作指导。因此,《实验动物与比较医学》编辑委员会在借鉴ARRIVE 2.0指南和中国法规条例及标准的基础上,牵头制定了适合中国学者使用的动物实验与比较医学研究论文出版规范清单。该清单适用于作者撰稿及投稿时自查、同行专家评议时审查、期刊编辑出版前核查,以及发表后的读者评价等,可以有效促进中国实验动物与比较医学研究的规范化和高质量发展。
目的 通过不同的肾脏切除手术方法建立SD大鼠慢性肾脏病主动脉钙化模型,并进行手术时间及存活时间比较和效果评价,以探索更优化的建模方法。 方法 根据不同手术方式分为腹腔入路先切2/3左肾后二期右全肾切除组(A组)、腹腔入路2/3左肾及右全肾同时切除组(B组)、背入路先切右全肾后二期2/3左肾切除组(C组)、背入路先切2/3左肾后二期切除右全肾组(D组)共4组,比较腹腔入路及背入路、分期及一次性肾脏切除术的SD大鼠生存曲线确定最优的肾脏切除手术方式后,选取24只8周龄雄性SPF级SD大鼠进行肾脏切除联合骨化三醇钙化诱导:其中实验组12只大鼠行背入路的左侧2/3肾切除后右侧全肾切除术,1周后腹腔注射骨化三醇溶液1 μg/kg,以进行主动脉钙化诱导;对照组12只大鼠行假手术后1周,腹腔注射含1%DMSO的生理盐水250 μL/kg。腹腔注射药物3个月后,观察各组大鼠的存活情况。麻醉状态下,采集各组大鼠的血液样本,测定血清磷和钙离子浓度、血清尿素氮和肌酐含量。安乐死大鼠后进行剖检,肉眼观察残余肾脏形态,HE染色观察肾冠状切面的病理学变化。另外取各组大鼠的全主动脉,茜素红S及von Kossa染色观察主动脉钙化程度,实时荧光定量PCR法检测大鼠主动脉组织中平滑肌肌动蛋白相关蛋白α (smooth muscle actin-associated protein α ,Sm22)、Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,Runx2)、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)基因表达情况,以评价建模效果。 结果 不同术式优化探索实验发现,背入路先切除2/3左肾再切除右侧全肾的D组大鼠的存活率最高,提示该术式是建立肾功能不全的慢性肾脏病模型的最佳手术方式。运用该术式联合高剂量骨化三醇注射的实验组大鼠血清钙离子浓度显著低于假手术对照组(P<0.05),而血清磷离子浓度、血清肌酐及血清尿素氮含量则显著高于对照组(P<0.05)。肾脏HE染色可见实验组大鼠肾脏发生明显器质性改变,其中实验组大鼠的肾小球计数比对照组明显减少(P<0.05),提示肾衰竭模型成功建立。茜素红S染色可见实验组大鼠的主动脉中膜中有明显的色素沉着,von Kossa染色可见实验组大鼠的主动脉中膜层明显有硝酸银沉积,符合肾衰竭主动脉钙化的表现。实时荧光定量PCR表明,实验组大鼠的主动脉组织中Sm22表达水平下降(P<0.05),OPN和Runx2表达水平上升(P<0.05),提示主动脉平滑肌细胞由平滑肌表型向骨样表型转变,主动脉钙化模型诱导成功。 结论 采用背入路先切除2/3左肾,再进行右侧全肾切除,联合高剂量骨化三醇溶液摄入的方法,可成功建立SD大鼠慢性肾脏病主动脉钙化模型。该方案能缩短手术时间,提高建模成功率和动物存活率。
目的 通过检测肥胖型食蟹猴的一般身体指标与血糖、血脂的动态变化,探究各指标之间相关性,为肥胖食蟹猴模型研究提供参考依据。 方法 选取5~17岁的正常雄性食蟹猴30只(体重指数<35 kg/m2且糖化血红蛋白含量<4.50%)和自发性肥胖雄性食蟹猴99只(体重指数≥35 kg/m2且糖化血红蛋白含量<4.50%),连续3年监测其腹围、皮脂厚度、体重、体重指数、空腹血糖、糖化血红蛋白以及血脂四项指标,并使用重复测量方差分析、简单线性回归和多元线性回归相关性分析方法分析各指标间的相关性。 结果 与正常食蟹猴相比,肥胖食蟹猴的腹围、皮脂厚度、体重、体重指数和甘油三酯水平均显著升高(均P<0.05);正常食蟹猴的皮脂厚度逐年上升,其余指标维持稳定。与第1年相比,肥胖食蟹猴第2年腹围、皮脂厚度、体重、体重指数、甘油三酯和空腹血糖水平显著升高(均P<0.05),且升高趋势在第3年持续存在(均P<0.05)。正常食蟹猴第2、3年的肥胖发生率分别为16.67%和23.33%,糖尿病的发病率均为16.67%。肥胖食蟹猴第2、3年糖尿病的发病率分别为29.29%、44.44%,其中在11~13岁群体发病率分别为36.36%、44.68%,大于13岁群体的发病率(分别为28.13%和51.35%)。相关性分析结果显示,糖尿病发病组食蟹猴的空腹血糖与年龄、腹围、皮脂厚度、体重、甘油三酯水平均显著相关(均P<0.05)。 结论 长期肥胖可导致食蟹猴的一般身体指标及空腹血糖水平升高,并增加糖尿病的发病率;在肥胖引起的糖尿病食蟹猴中,其空腹血糖与年龄、体重、腹围、皮脂厚度、甘油三酯水平均高度相关,这对于预测自发性糖尿病的发生有一定意义。
目的 探讨基因编辑猪-猴异种组织器官移植围手术期的动物护理,为提高猪-猴异种组织器官移植实验的成功率提供帮助。 方法 2022年10月—2023年10月,对行基因编辑猪-猴异种组织器官移植的7只受体恒河猴进行围手术期护理和伤口保护。根据体型及手术区域,为受体猴定制伤口防护服以保护伤口,同时做好围手术期精细化护理。其中,术前护理包括术前准备、术前用药等;术中护理包括生理指标监护和麻醉手术护理等;术后护理包括伤口保护、观察监测、营养护理等。 结果 7只恒河猴的异种组织器官移植手术均获得成功。通过伤口防护服的保护和精细化护理,所有恒河猴手术伤口均一期愈合,术后恢复良好。 结论 做好猪-猴异种组织器官移植围手术期的护理和伤口保护,不仅能促进伤口愈合,还能减轻手术给动物带来的疼痛和伤害,这对猪-猴异种组织器官移植的实验研究进展和提升动物福利均具有重要意义。
目的 通过模拟排卵功能障碍型异常子宫出血(abnormal uterine bleeding-ovulatory dysfunction,AUB-O)病因,建立异常子宫出血大鼠模型,为异常子宫出血病理机制研究及治疗药物开发提供可靠的模型支持。 方法 将24只成年(10周龄)雌性SD大鼠适应性饲养后,随机分为正常对照组(6只)和模型组(18只)。正常对照组大鼠在屏障环境中正常饲养;模型组大鼠在屏障环境中经背侧入路行双侧卵巢切除术,休养1周后开始造模用药。模型组造模第1 ~ 3天每日每只大鼠背部皮下注射雌二醇0.5 mg,第4 ~ 7天每日皮下注射孕酮5.0 mg;同时于第6天经背侧相同手术切口向双侧子宫腔各注射0.5 mL大豆油,于第8天行米非司酮(10 mg/kg)灌胃,造模期间持续观察大鼠所处动情周期的阶段及其变化趋势。造模后48 h内观察并记录大鼠子宫出血情况,米非司酮灌胃后0、12、24、36、48 h模型组动态收集血清和子宫组织样本,正常对照组在36 h同时取材。取材后分别进行HE染色、血清性激素ELISA测定、免疫组织化学检测、TUNEL凋亡染色、蛋白质印迹检测、转录组学测序和生物信息学分析,对异常子宫出血大鼠模型进行综合评价。 结果 异常子宫出血大鼠表现为子宫出血,内膜剥脱损伤、复旧不全,内膜炎性细胞浸润、凋亡增强,间质、腺体和血管结构破坏。与正常对照组相比,异常子宫出血大鼠的血清卵泡刺激素、雌二醇和促黄体生成素水平明显升高(P<0.05);子宫内膜血管密度明显降低(P<0.05);血管内皮生长因子在子宫内膜剥脱处表达定性观察到明显增强,而在间质血管周围表达显著下降(P<0.01);基质金属蛋白酶-9在内膜损伤部位表达定性观察到明显增强,而在未剥脱间质和腺体处表达显著降低(P<0.01);子宫内膜间质细胞凋亡显著增强(P<0.01);成纤维细胞生长因子2和内皮素-1在子宫组织中的表达水平均明显下降(P<0.05)。比较异常子宫出血大鼠与正常大鼠子宫组织的转录组测序结果,共筛选到4 723个差异表达基因,其中表达上调基因为2 191个,表达下调基因为2 532个;KEGG富集分析显示,差异基因显著富集在炎症、免疫凋亡、细胞信号转导、增殖分化和肌肉收缩等相关通路。 结论 采用雌激素、孕激素和米非司酮序贯给药模拟AUB-O病因的方法,可成功建立异常子宫出血大鼠模型。该模型的子宫内膜损伤与炎症和凋亡相关,病理表现受血管收缩和内膜再生能力异常影响。该大鼠模型具有与临床非结构性病因异常子宫出血相近的病理特征,可以作为研究病理机制和治疗方法的有效模型。
目的 通过对青春期前小鼠进行来曲唑缓释片皮下给药和高脂饮食处理,构建小鼠多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)模型,比较模型小鼠与安慰剂对照小鼠的肝脏转录组差异,以探索PCOS发病过程中肝脏的作用机制。 方法 定制剂量为2 mg的来曲唑缓释片,缓释周期为 40 d。分别将对照安慰剂缓释片和来曲唑缓释片包埋在3~4周龄的C57BL/6J小鼠颈后皮下,每组8只,构建对照组及来曲唑诱导的PCOS模型,并在包埋次日给予小鼠高脂饮食处理。造模周期5周,每周监测每组小鼠的体重和24 h进食量。收样时记录小鼠肝脏重量,通过HE染色观察小鼠卵巢和肝脏组织病理变化,通过油红O染色观察肝脏脂质沉积水平,通过F4/80免疫组织化学染色观察肝脏巨噬细胞浸润程度,通过Masson染色观察肝脏纤维化水平;通过转录组学测序技术分析对照组和模型组小鼠肝脏组织中基因表达的差异,并对显著差异表达的基因进行富集分析;通过实时荧光定量PCR验证两组小鼠肝脏组织中显著差异表达的基因。 结果 与对照组相比,来曲唑缓释片皮下给药和高脂饮食处理后的模型组小鼠体重显著增加(P<0.001),卵巢的多囊样表型显著,肝重比显著下降(P<0.05),但小鼠的肝脏重量、肝组织形态和脂质沉积没有显著影响(P>0.05)。转录组学测序发现,来曲唑处理后小鼠肝脏中有119个上调、217个下调的差异表达基因,广泛参与胆固醇和类固醇合成、类固醇激素合成及炎症反应相关通路。荧光定量PCR结果显示,与对照组相比,模型组小鼠肝脏的HSD3B2和HMGCR基因的mRNA表达上调(P<0.01),IL4、CCL2和COL1A1基因的mRNA 表达下调(P<0.05)。但Masson染色与F4/80免疫组织化学染色未见肝脏纤维化水平与巨噬细胞浸润程度的显著改变。 结论 来曲唑缓释片皮下给药和高脂饮食处理可以成功构建小鼠PCOS模型。模型小鼠肝脏中基因表达变化显著,可能通过调控胆固醇和类固醇代谢,参与PCOS的发病机制。
重症肌无力(myasthenia gravis,MG)是一种自身免疫性疾病,主要表现为骨骼肌无力,严重时可累及呼吸功能。目前,西医治疗MG以免疫抑制剂为主,但长期用药的不良反应显著;而中医治疗具有多靶点干预的优势。由于MG的发病机制尚未完全明确,因此建立契合中西医临床特征的动物模型对机制研究及新药开发至关重要。本文系统梳理了MG的中西医病因病机、诊断标准及动物模型研究进展。西医认为MG发病与遗传易感性、环境因素及自身抗体介导的突触后膜损伤密切相关;中医则将其归为“痿证”,病机为先天禀赋不足与后天失养。西医诊断需综合典型症状、疲劳试验、血清抗体检测及电生理检查;中医诊断则以主症结合次症及舌脉辨证分型。现有动物模型以实验性自身免疫性重症肌无力(experimental autoimmune myasthenia gravis,EAMG)和被动转移重症肌无力(passive transfer myasthenia gravis,PTMG)为主。其中,电鳐乙酰胆碱受体(acetylcholine receptor,AChR)诱导的EAMG模型与西医诊断标准吻合度较高,但中医次症吻合度不足;人工合成AChR多肽模型应用广泛,但中医证候吻合度低;肌肉特异性酪氨酸激酶(muscle-specific tyrosine kinase,MuSK)、低密度脂蛋白受体相关蛋白4(low density lipoprotein receptor associated protein 4,LRP4)诱导模型及转基因模型创新性强,但临床吻合度偏低。模型评估需结合行为学、电生理及免疫指标,而中医证候模型尚缺系统性构建。笔者认为,未来研究需融合中医病因学造模法与西医病理机制,构建病证结合模型,并建立基于“以方验证”的中医证候评价体系,结合新兴技术提升模型科学性与实用性。本文将为优化MG动物实验设计、推动中西医结合研究提供理论依据,也为中药复方疗效评价及机制探索奠定基础。
实验猪在生命科学研究中占据重要地位,同时在促进临床新技术与新方法的实际应用过程中也发挥着不可或缺的关键性作用。达芬奇手术机器人系统由美国Intuitive Surgical公司开发,自2000年获美国FDA批准以来,已广泛应用于多个外科领域,因其高精度和准确性而备受推崇。随着手术机器人技术的不断进步,对专业医疗人员的技能要求也日益提高。因此,手术技能培训成为确保手术安全和有效的关键环节。本文对国内外达芬奇手术机器人的培训现状进行了简要概述,并重点探讨了实验猪在国内达芬奇手术机器人培训中的实际应用情况,指出其不仅能够有效模拟人体手术环境,使受训者在安全可控的条件下进行实践操作,还能加快受训者对手术机器人的熟悉和掌握,显著缩短学习曲线,提高手术操作精准度和稳定性,降低手术风险。然而,实验动物在手术机器人培训中的应用也面临着挑战,包括实验动物与人体差异导致的局限性、潜在的伦理风险及舆论压力等。为此,本文提出了促使伦理法规完善和执行、推动虚拟现实和增强现实技术研发等建议,以期减少手术培训对实验动物的依赖,并提升培训效果,对推动达芬奇手术机器人培训模式的创新与发展提供更多参考。
目的 利用小型猪多个系统组织结构和功能接近于人类的特性,建立模拟失重动物模型,观察其病理生理学变化,为航空航天失重环境研究提供新方法。 方法 选取9头普通级小型猪,随机分为实验组(n=7)和对照组(n=2)。实验组小型猪使用定制金属笼固定,帆布吊带悬挂使其后肢离地去负荷,身体与地面呈-20°角,模拟失重30 d(每天24 h)。通过采集不同时间点各组小型猪的体重、血容量、血生化指标等数据,对其基础体征的变化进行统计分析。实验结束后,对小型猪实施安乐死并解剖取材,对心血管、骨骼、骨骼肌等各系统组织脏器进行HE、Masson染色后的组织病理学观察,并对各动脉血管厚度、骨骼肌肌纤维直径进行统计分析。同时,采用蛋白质免疫印迹法检测骨骼肌肌肉萎缩蛋白包括肌环指蛋白1(muscle-specific RING finger protein 1,MuRf-1)和肌萎缩素1(muscle atrophy F-box,MAFbx,又称Atrogin-1)的表达量,并采用免疫组织化学染色法检测脑内星形胶质细胞激活相关蛋白即胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)的表达量,以反映各系统的病理生理学功能变化。 结果 后肢去负荷造模后,实验组小型猪体重显著下降(P<0.001),血容量也显著下降(P<0.01)。实验期间,实验组小型猪的血红蛋白、红细胞比容和红细胞计数水平显著降低(P<0.05),随后逐渐恢复;丙氨酸氨基转移酶和γ-谷氨酰转移酶表达水平呈现先下降(P<0.05)后回升的趋势,白蛋白水平显著下降(P<0.001),球蛋白水平显著上升(P<0.01),肌酐水平显著下降(P<0.05)。实验组小型猪腓肠肌的平均肌纤维直径显著缩短(P<0.05),肌纤维直径分布左移,小直径肌纤维增多;同时腓肠肌、椎旁肌肉Atrogin-1的表达水平显著增加(P<0.05)。这些变化与航天失重对人和动物的影响基本一致。此外,实验组小型猪的脑皮质顶叶、额叶和海马区域部分神经元变性,小脑区域浦肯野细胞数量轻度减少,而海马区的GFAP阳性信号显著增强(P<0.05)。 结论 -20°角后肢去负荷30 d的小型猪可作为一种新的模拟失重动物模型,用于航空航天领域相关研究。
卵巢具有卵泡发生与激素分泌两大功能,与女性的生殖能力密切相关。卵巢衰老表现为卵巢形态改变、卵子数量减少和激素水平变化,不仅导致女性生育力下降,也被认为是多器官衰老的始动因素。此外,卵巢衰老伴随的性激素分泌紊乱还可能诱发心血管疾病、睡眠障碍、潮热等疾病和症状。由于社会压力与自身职业规划等因素的影响,现代女性的生育年龄普遍延迟,而卵巢功能的衰老进程却不会随年龄的增加而减缓。许多女性面临着想要生育时,却已错过最佳适育年龄,出现不孕不育等问题。这使人们日益关注延缓卵巢衰老的研究。非人灵长类实验动物在进化上与人类的亲缘关系最为接近,与人类基因组的序列同一性高达93%,因此在生理代谢、生殖内分泌、发育衰老等研究中具有其他模式动物无法比拟的优点,在非人灵长类实验动物上得到的研究结果转化应用到人类医学上也更为可靠。本文首先从卵巢衰老与治疗现状为切入点,概述非人灵长类实验动物作为卵巢衰老研究模式动物的优势,接着从生殖内分泌激素水平、卵巢的形态结构与功能、卵巢衰老的其他生理变化等方面。综述了非人灵长类实验动物应用于卵巢衰老研究的进展,并对存在的问题与展望进行总结,以期对读者有所帮助。
目的 开发α-1,3半乳糖苷转移酶基因敲除(α-1,3-galactosyltransferase gene-knockout,GTKO)/人CD55(human CD55,hCD55)转基因的基因编辑异种器官移植供体猪并进行功能验证。 方法 利用成簇的规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)/CRISPR相关蛋白核酸酶9(CRISPR-associated nuclease 9,Cas9)、PiggyBac转座子技术和体细胞克隆技术,构建GTKO/hCD55基因编辑的滇南小耳猪,通过Sanger测序、实时荧光定量PCR、流式细胞术、免疫荧光实验、重亚硫酸盐测序、抗原抗体结合实验和补体依赖的细胞毒性实验分析其表型及功能。 结果 将基因编辑载体PX458和PiggyBac转染至野生型胎猪成纤维细胞后,经嘌呤霉素药物筛选获得48个单细胞克隆,挑选2个单细胞克隆进行体细胞克隆,获得2个妊娠33 d的胎猪。F01胎猪的α-1,3-半乳糖基转移酶(α-1,3-galactosyltransferase,GGTA1)基因型为-17 bp和野生型(wild type,WT),F02胎猪的GGTA1基因型为-26 bp/+2 bp和-3 bp。两个胎猪的hCD55 mRNA表达量均显著高于WT猪(P<0.01),以F02胎猪作为供体细胞来源进行连续克隆后获得11头存活仔猪,鉴定均为GTKO/hCD55基因编辑猪。这些猪的α-Gal抗原表达缺失,但hCD55出现弱表达或不表达的情况。因此,对hCD55基因的CpG岛进行甲基化分析,结果表明在不表达hCD55的肾脏组织中hCD55基因的CpG岛被高甲基化,而表达hCD55的肾脏组织中hCD55基因的CpG岛未被甲基化或部分被甲基化。对hCD55基因的CpG岛进行密码子优化降低CG含量后,可实现hCD55基因的稳定表达。此外,抗原抗体结合实验表明人IgM结合到GTKO/hCD55基因编辑猪成纤维细胞的数量显著小于WT猪(P<0.01);补体依赖的细胞毒性实验表明GTKO/hCD55猪的成纤维细胞成活率明显高于WT猪(P<0.01)。 结论 成功获得了GTKO/hCD55基因编辑异种器官移植供体猪,并通过密码子优化降低了hCD55基因CpG岛的CG含量,从而有效避免甲基化导致的基因表达沉默。本研究可为供体猪的开发提供借鉴,将指导后续异种器官移植研究。
目的 通过转录组测序分析探讨经血干细胞(menstrual blood-derived stem cells,MenSCs)移植联合运动训练治疗脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)大鼠的潜在干预靶点和分子机制。 方法 选用SPF级2月龄雌性SD大鼠,采用第十胸椎(T10)处半切方式构建SCI模型后,分为SCI后MenSCs移植联合运动训练组[简称细胞与跑步机训练(cell and treadmill training,CTMT)组]和SCI组(作为对照),每组12只大鼠。其中,CTMT组大鼠在建模后1周于损伤局部显微注射MenSCs 1×105个,随后进行为期2周的减重有氧运动训练。选取损伤处的脊髓组织进行转录组测序分析,获得SCI组和CTMT组大鼠的脊髓组织中mRNA表达数据,进行基因表达差异分析、GO功能富集分析、KEGG通路富集分析和蛋白质互作网络分析。同时,采用BBB评分评估两组大鼠的运动功能康复情况,苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色评估两组大鼠损伤局部的组织病理学改善程度,采用实时荧光定量PCR法和蛋白质印迹法对差异基因表达进行验证。 结果 转录组测序分析差异基因的表达数据显示,与SCI组相比,CTMT组有247个上调基因及174个下调基因,其中Bdnf、Hmox1、Sd4、Mmp3和Cd163等基因显著上调[|log2(FoldChange)|≥0.66,P<0.05]。KEGG通路富集分析与GO功能富集分析提示,这些差异基因主要参与了生长发育、代谢反应及免疫炎症过程,例如轴突生长、电子传递链等。其中,Bdnf基因富集在PI3K-Akt信号通路。BBB评分显示,MenSCs移植联合运动训练显著提高SCI大鼠的运动能力。HE染色提示治疗组大鼠的损伤局部病理变化程度显著减轻。实时荧光定量PCR法和蛋白质印迹法证明,CTMT组脊髓组织中脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)mRNA和蛋白表达水平均显著高于SCI组(P<0.001)。 结论 MenSCs移植联合运动训练治疗可能通过上调BDNF表达促进SCI大鼠运动功能的恢复,这为SCI的临床康复治疗提供了一个新思路。
感染性动物疾病模型是研究传染病传播方式、发病机制及抗感染药物不可或缺的重要工具。在感染性动物疾病模型制备及应用过程中不可避免会遇到动物疼痛、痛苦等违背动物福利伦理的情况。因涉及生物安全管理,多数感染性动物实验仍以动物的死亡为实验终点,这对动物福利与伦理的保障工作提出了极高的要求。针对感染性动物实验的福利与伦理指导原则或规范亟待建立。本文以实验动物福利与伦理的基本原则为依据,探讨感染性动物实验中福利与伦理的特殊性,强调感染性动物实验应充分考量研究计划的科学研究目的、人员职业健康安全和动物福利伦理三者之间的平衡。本文还通过文献研究以及与常规实验动物福利伦理要求的对比分析,从人员要求、实验动物选择标准、生存环境管理及设施设备、特殊照料和兽医护理、人道终点等方面提出感染性动物实验对福利伦理的特殊要求。笔者认为,开展感染性动物实验的人员应接受有效的生物安全培训,机构应赋予实验动物使用与管理委员会(Institutional Animal Care and Use Committee,IACUC)、兽医和兽医技术人员足够权限,以保障人员与动物福利伦理;实验动物的选择需充分考虑研究目的、福利、伦理及生物安全等要求,实验动物易感性和体型大小是高等级生物安全实验室重点关注的内容;明确人道终点是感染性动物实验不可或缺的福利伦理要素,环境丰富化和特殊护理是实现动物福利伦理必要的保障。本文内容可为相关工作提供参考。
实验动物在高校进行的科学研究和实验教学中具有重要地位,是顺利开展相关研究和教学工作必不可少的支撑条件。高校开展生命科学、医学、药学、化学、生物医学工程等学科的科研和教学工作,都离不开动物实验。规范化运行的实验动物屏障环境设施(barrier environmental facility for laboratory animal)是保障动物实验结果稳定、科学和可靠的重要平台。加强实验动物屏障设施准入的科学管理,是保障实验动物屏障设施规范化运行、控制实验动物质量和稳定性、避免实验动物和工作人员遭受病原微生物污染,甚至避免暴发人兽共患病等生物安全事故的重要防线。本文以南京大学仙林校区2019年开始运行的3个实验大鼠、小鼠小型实验动物屏障设施为例,针对屏障设施的安全准入管理体系,根据近5年来实验动物屏障设施运行的实际情况,并结合这些年在不断探索和优化其准入管理体系过程中的经验,从管理制度建设和标准操作规程(standard operating procedure)制订与执行角度出发,探讨了以下5个方面:屏障设施人员、动物、物品和仪器设备准入管理,以及屏障系统空气进出控制管理;同时,对这5个方面进行了全面系统地梳理、总结,以期能为学校动物实验平台的建设和管理起到有益的借鉴作用,并对后续开展科学研究、保障公共卫生安全和确保实验人员健康提供支持。
职业健康安全管理体系作为现代企业管理制度之一,越来越受到人们的重视。近年来,职业健康安全管理体系在各个领域不断完善和发展,逐渐成为企业竞争力的重要指标。目前,国际实验动物评估和认可委员会(Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International,简称AAALAC International)和中国合格评定国家认可委员会(China National Accreditation Service for Conformity Assessment,CNAS)均对实验动物相关的职业健康管理提出了要求。而在国内实验动物行业,由于各机构对职业健康相关的法律法规不够熟悉,缺乏经验丰富的管理人员,实验动物机构的职业健康安全管理体系发展相对滞后,尚处于发展初期。本文通过总结作者在实验动物机构建立职业健康安全管理体系的实践经验,首先介绍了国内外有关实验动物的职业健康安全法律法规、我国实验动物机构常见职业病及其危害因素,然后从建立职业健康安全管理制度、开展职业健康安全培训、从业人员职业健康检查、职业病危害因素现场检测、落实建设项目职业病防护设施“三同时”制度、建立及维护职业健康档案、建立职业危害告知管理制度、建立职业病危害事故应急救援预案等方面指出实验动物机构进行职业健康安全管理体系建设的要点,以供行业内作参考。
目的 获得五指山猪主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅱ类分子基因序列,并分析其遗传信息,探究五指山猪MHC的生物学功能。 方法 采集3头成年雄性五指山猪的脾脏样本,根据MHC Ⅱ类分子基因序列设计引物,采用RT-PCR法扩增五指山猪MHC Ⅱ类分子基因的编码序列,通过Sanger测序确定MHC Ⅱ类分子基因序列,利用生物信息学软件分析五指山猪MHC Ⅱ类分子基因的理化性质、系统进化关系、保守基序和结构域,以及染色体位置和共线性关系。 结果 共鉴定出8个五指山猪MHC Ⅱ类分子基因,分别为SLA-DRA、SLA-DQA、SLA-DQB、SLA-DRB、SLA-DOB、SLA-DMB、SLA-DMA和SLA-DOA。Sanger测序后确定MHC Ⅱ类分子基因序列,并将序列上传至GenBank获得登录号,分别为PQ182796、PQ182797、PQ182798、PQ182799、PQ182800、PQ182801、PQ182802和PQ164779。系统进化树分析表明,五指山猪6个MHCⅡ类分子基因与杜洛克猪、梅山猪、大白猪和巴马猪等不同品种猪的MHC Ⅱ类分子基因不在同一个分支上。生物信息学分析表明,MHC Ⅱ类分子大部分为疏水性蛋白,其相对分子质量为27 700 ~ 30 000,归于同一亚区的基因含有相似的保守基序,其中SLA-DQB、SLA-DRB、SLA-DOB和SLA-DMB基因编码的4个MHC Ⅱ类分子包含MHC Ⅱβ保守结构域,SLA-DRA、SLA-DQA、SLA-DMA和SLA-DOA基因编码的4个MHC Ⅱ类分子包含MHC Ⅱɑ保守结构域。8个MHC Ⅱ类分子基因散在分布于五指山猪的7号染色体长臂上,与人的3个基因之间具有共线性关系,而与杜洛克猪的5个基因之间呈现共线性关系。 结论 五指山猪的MHC Ⅱ类分子基因可能具有特殊的遗传学起源。
目的 利用肝螺杆菌(Helicobacter hepaticus,H.hepaticus)致维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)缺陷小鼠肠纤维化,构建炎性肠病模型,初步探究其病理特征及发病机制。 方法 用2×108 CFU的H.hepaticus菌液灌胃野生型和VDR-/-雄性小鼠各5只(分别命名为WT和VDR-/-小鼠感染组),隔天1次,连续3次;同时设立未感染对照组,即野生型和VDR-/-雄性小鼠各5只,灌胃等体积PBS。最后一次灌胃后第7天检测小鼠感染情况,确认感染后每周称量1次小鼠体重。于确认感染后第16周时剖检小鼠,采集并测量结肠组织长度,取粪便检测含水量;将结肠组织分成4份,一份做石蜡切片用于HE、阿尔辛蓝-过碘酸希夫(alcian blue-periodic acid Schiff,AB-PAS)、Masson和免疫组织化学染色,一份提取DNA后使用实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction,RFQ-PCR)检测H.hepaticus定植水平以判断感染效果,一份提取RNA后采用反转录PCR(reverse transcription-PCR,RT-PCR)法检测细胞因子表达情况,另一份提取蛋白后采用蛋白质印迹法检测α-平滑肌肌动蛋白(alpha smooth muscle actin,α-SMA)和白细胞介素(interleukin,IL)-33表达水平。 结果 所有感染组小鼠经灌胃3次后均成功感染H.hepaticus。与VDR-/-小鼠未感染对照组相比,VDR-/-小鼠感染H.hepaticus 16周后体重明显减轻(P<0.05),并出现肠道出血情况,粪便含水量显著多于未感染对照组和WT小鼠感染组(P<0.05)。与WT小鼠感染组相比,VDR-/-小鼠感染组的结肠组织经HE染色显示炎性细胞浸润,AB-PAS染色显示肠腺萎缩不规则、腺泡减少,Masson染色显示胶原面积增多。RT-PCR显示VDR-/-小鼠感染组的结肠组织中IL-6、IL-33、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和α-SMA等炎症及纤维化相关基因的转录水平比WT小鼠感染组明显升高(P<0.000 1);免疫组织化学法和蛋白质印迹结果显示IL-33和α-SMA蛋白表达水平也明显增多(P<0.001)。 结论 VDR-/-小鼠感染H.hepaticus后表现为更严重的炎症反应,出现黏膜炎性浸润、黏膜组织功能受损、胶原沉积等病变,提示炎性肠病模型构建成功。进一步研究发现VDR缺陷可能通过影响IL-33表达加剧了炎性肠病相关的肠纤维化进程。
目的 为避免实验猴因直接抓捕引发应激反应的问题,提高狨猴在行为学、双光子成像和电生理等实验中的适应性和实验效率,研制一种无须抓捕即可将狨猴保定的实验猴椅装置。 方法 通过3D图形设计和打印,制作一套可在狨猴实验时配合使用的转运笼和猴椅。首先将转运笼与实验饲养笼的食盆出口对接,轻微驱赶狨猴进入转运笼,之后将转运笼与猴椅连接,再次轻微驱赶狨猴进入猴椅,保定后进行后续实验。通过观察转运和保定的时间效率、狨猴的配合度以及应激反应等进行有效性测试和改进。 结果 经过测试与改进,该装置可以在无须抓捕的情况下,顺利完成狨猴的保定,显著提高了实验的流畅度和效率。随着操作次数的增加,狨猴会更加配合,操作速度加快,实验效率得到了显著提升。使用该装置后,实验狨猴的应激反应明显减少。特别是与传统的抓捕方法相比,使用该装置能显著减少狨猴的焦虑和不适,提高了其在实验中的配合度。 结论 本团队设计的猴椅装置能够在无须抓捕的情况下轻松实现狨猴的保定,在确保后续实验顺利进行的同时,还能保障动物福利。该装置具有操作简便、实用性强、成本低等优点,易于推广使用。
目的 建立大鼠骨关节炎模型,研究秦皮素对骨关节炎大鼠的抗炎作用及机制。 方法 18只8周龄雄性SPF级SD大鼠随机分为3组:空白组大鼠右膝关节腔注射50 μL生理盐水并连续1周;模型组和干预组大鼠右膝关节腔注射碘乙酸钠(monosodium iodoacetate,MIA)造模,干预组再注射秦皮素(5 mg·kg-1·d-1)并连续干预1周。药物干预后4周,采集腹主动脉血,安乐死动物后采集膝关节软骨。采用苏木精-伊红染色、番红O-固绿染色和甲苯胺蓝染色进行膝关节软骨的组织病理学观察以及Mankin和OARSI评分,并用micro-CT扫描系统比较分析每组膝关节的骨体积分数、骨表面积密度和骨小梁数目。采用酶联免疫吸附试验法检测各组大鼠血清中多种炎症因子[肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)、白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)]以及软骨寡聚基质蛋白(cartilage oligomeric matrix protein,COMP)的表达。采用蛋白质印迹法测定膝关节软骨中丝裂原活化蛋白激酶p38(mitogen-activated protein kinase p38,p38 MAPK)、磷酸化丝裂原活化蛋白激酶p38(phosphorylation-p38 MAPK,p-p38 MAPK)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、磷酸化JNK氨基末端激酶(phosphorylation-JNK,p-JNK)的表达。 结果 大鼠膝关节软骨切片染色显示,模型组的关节面缺损严重,干预组的软骨破坏相对减轻。micro-CT显示,干预组的骨体积分数、骨表面积密度和骨小梁数目均明显高于模型组(P<0.05);模型组的Mankin评分明显高于空白组(P<0.05),干预组的Mankin评分明显低于模型组(P<0.05);而干预组的OARSI评分明显低于模型组(P<0.05)。酶联免疫吸附试验结果显示,模型组大鼠血清中TNF-α、IL-1β、IL-6和COMP含量均明显高于空白组(均P<0.05),而干预组含量明显低于模型组(均P<0.05)。蛋白质印迹结果显示,干预组膝关节软骨组织中p-p38 MAPK和p-JNK表达水平明显低于模型组(均P<0.05),而模型组的p-p38 MAPK和p-JNK蛋白表达水平明显高于空白组(均P<0.05)。 结论 秦皮素药物干预可能通过p38 MAPK通路对碘乙酸钠诱导的骨关节炎模型大鼠发挥治疗作用。
目的 研究不同光照时长对发育期NIH小鼠体重和学习记忆能力的影响。 方法 实验选取体重相近的发育期NIH小鼠40只,雌雄各半。小鼠经每天12 h光照时长适应性饲养1周后,被随机分为每天0、6、12、18、24 h光照时长组,每组8只,实验周期为7周,其中前5周为不同光照时长条件下的饲养阶段,后2周为行为学实验阶段。通过体重监测以及T型迷宫、新位置识别和八臂迷宫等行为学实验,分析光照时长对小鼠体重和学习记忆能力的影响。 结果 在光照处理期间,各组小鼠间的体重变化无显著差异(P>0.05);在光照处理第2周和第3周,每天24 h光照时长组小鼠的体重增长量显著高于每天0 h和6 h光照时长组(P<0.05)。在光照处理5周后,T型迷宫实验中,每天0 h光照时长组小鼠的潜伏期时间极显著长于每天12 h光照时长组(P<0.01);每天24 h光照时长组小鼠的潜伏期时间显著长于每天12 h光照时长组(P<0.05)。新位置识别实验中,每天12 h光照时长组小鼠的辨别指数和新位置观察时间均长于其他组,且与每天18 h光照时长组差异极显著(P<0.01),与每天24 h光照时长组差异显著(P<0.05);八臂迷宫实验中,每天12 h光照时长组小鼠找到饲料的时间、参考记忆错误比率和工作记忆错误比率均短于每天0 h光照时长组,且差异显著(P<0.05);而每天24 h光照时长组小鼠的工作记忆错误比率高于每天12 h光照时长组,且差异显著(P<0.05)。 结论 每天24 h光照会影响NIH小鼠的体重增长,而每天光照时长超过18 h或低于6 h会减弱NIH小鼠的学习记忆能力。
肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一种不可逆的致死性神经退行性疾病,其发病率与人口老龄化进程呈正相关。ALS以运动神经元的渐进性丧失为特征,导致患者肌肉无力、萎缩直至呼吸衰竭。ALS的致病机制涉及遗传和环境等多种因素,其中遗传因素尤为重要。目前已发现多个与ALS相关的致病基因,如铜锌超氧化物歧化酶1编码基因(Cu/Zn superoxide dismutase,Cu/Zn SOD1,又称SOD1)、转录反应DNA结合蛋白43编码基因(transactive response DNA-binding protein 43,TDP-43)、肉瘤融合蛋白基因(fused in sarcoma,FUS)、9号染色体开放阅读框72基因(chromosome open reading frame 72,C9orf72)等,这些基因的突变不仅见于家族性ALS中,也在散发性ALS中被发现。基于发现的ALS风险基因,通过多种方式建立了ALS动物模型,如转基因模型、基因敲入或敲除模型和腺相关病毒过表达模型,这些模型模拟了包括运动神经元丢失、泛素化包涵体形成及神经肌肉接头退变等人类ALS部分典型病理特征,但这些模型仍存在局限性:(1)单一基因突变模型难以全面模拟临床上散发性ALS的复杂多因子致病特征;(2)模式动物与人类在神经退行性疾病的微环境调节机制和病变速率上存在明显差异,这可能影响疾病表型的准确重现和药物效果的评估。为更全面地研究ALS的病理机制并推动有效药物的研发,构建和优化ALS疾病动物模型显得尤为关键。本综述归纳常用的ALS基因突变小鼠模型,分析各类基因修饰小鼠模型的表型和病理特征,包括常见转基因、基因点突变敲入、基因敲除以及通过腺相关病毒载体介导的过表达小鼠模型等;通过对比上述模型的优缺点,进一步讨论了其在ALS病理机制研究和药物开发中的具体应用情况,以期为ALS研究的模型选择提供参考。