人类疾病动物模型分类及原则
疾病的动物模型(animalmodelofdisease)是指医学研究中建立的具有人疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料。
关于动物模型的研究就是有关实验动物的应用科学,研究各种模型动物的生物学特性和疾病特点,进而研究动物疾病发展过程。
实验动物模型的建立,是用人为的方法,使动物在一定的治病因素(物理的、化学的、生物的)作用下,造成动物组织、器官或全身一定程度损害,出现某些类似动物疾病的功能、代谢、形态结构方面的变化或各种疾病,通过这种手段来研究动物疾病的发生、发展规律,为研究动物疾病的预防、治疗(包括新药物试用)提供理论依据。
人类疾病动物模型的分类
(按产生原因分类)
诱发性动物模型
experimentalanimalmodel
又称之为实验性动物模型,是指研究者通过使用物理的、化学的、生物的和复合的致病因素作用于动物,造成动物组织、器官或全身一定的损害,出现某些类似疾病时的功能、代谢或形态结构方面的病变,即为人工诱发出特定的疾病动物模型。例如ccl4注射导致的肝纤维化、病毒注射导致的病毒性感染疾病。除此之外,外源性疾病模型还包括通过给予手术处理(例如开颅、结扎)等。最近新出现了一种自发疾病和外源性模型联合的动物建模操作。通过在自发疾病模型上进行人工干预,来逆转疾病模型或是进一步加重疾病。例如:使用ccl4注射+dbdb鼠,建立脂肪肝后期的肝硬化模型。这种新型的建模方式,更加精准地模拟了一些人体疾病。这些动物模型,需要丰富的实验基础和建模经验。
自发性动物模型
spontaneousanimalmodel
指实验动物未经任何人工处置,在自然条件下动物自然发生或由于基因突变的异常表现,通过遗传保留下来的动物模型。例如裸鼠、糖尿病大鼠等。目前已有超过种的自发性疾病动物模型,这类模型极大减少了人为因素,更接近自然发生的疾病,应用价值高。例如动物自发性肿瘤近似人类肿瘤发生过程,易推到人,可用于观察遗传因素在肿瘤发生上的作用和药物的抗肿瘤效果,但个体之间肿瘤生长差异较大,难以在同一时间获得大量生长均匀的荷瘤动物,且这类模型的饲养要求高、耗时长、专业性强,加大限制了其应用的普遍性。不过在自发性肿瘤模型中的乳腺癌MMTV-PyMT转基因小鼠已被成功保种和扩群,可稳定自发性乳腺癌,其生物学特性和病理学改变与人乳腺癌相近,可作为研究乳腺癌发生发展的经典动物模型。
集团动物实验基地集团饲料生产车间抗疾病型动物模型
negativeanimalmodel
是指特定的疾病不会在某种动物身上发生,从而可以用来探讨为何这种动物对该病有天然的抵抗力。
生物医学动物模型
biomedicalanimalmodel
是指利用健康动物生物学特征来提供人类疾病相似表现的疾病模型。
人类疾病动物模型的分类
(按系统范围分类)
疾病的基本病理过程动物模型
animalmodeloffundamentally
pathologicprocessesofdisease
是指各种疾病共同性的一些病理变化过程模型。
各系统疾病动物模型
animalmodelofdifferentsystemdisease
是指与人类各系统疾病相应的人类疾病动物模型。
按模型种类分类
疾病模型的种类包括整体动物、离体器官和组织、细胞株和数学模型。整体动物模型是常用的疾病模型,也是研究人类疾病常用的手段。
按中医药体系分类
按中医证分类,动物模型可分为阴虚、阳虚动物模型、气虚动物模型、血虚动物模型、脾虚和肾虚动物模型,厥脱证动物模型等。
按中药理论分类,人类疾病动物模型包括解表药动物模型、清热药、泻下药、祛风湿药、利水渗湿、温里药、止血药、止咳药、化痰药、平喘药、安神药、平肝息风药、补益药、理气药、活血化瘀药等动物模型。
在设计和使用动物模型时要遵循哪些原则
1.相似性:在动物身上复制人类疾病模型,目的在于从中找出可以推广应用于病人的有关规律。但动物与人毕竟不是同一物种,因此设计动物疾病模型的一个重要原则是,所复制的模型应尽可能近似于人类疾病的情况。能够找到与人类疾病相同的动物自发性疾病当然好。例如日本人找到的大白鼠原发性高血压就是研究人类原发性高血压的理想模型。
2.可重复性:理想的动物模型应该是可重复的,甚至是可以标准化的。例如用一次定量放血法可百分之百造成出血性休克,百分之百死亡,这就符合可重复性和达到了标准化要求。
3.可靠性:复制的动物模型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机能、代谢、结构变化,应具备该种疾病的主要症状和体征。
4.适用性和可控性:供医学实验研究用的动物模型,在复制时,应尽量考虑到今后临床应用和便于控制其疾病的发展,以利于研究的开展。如雌激素能终止大鼠和小鼠的早期妊娠,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。
5.易行性和经济性:在复制动物模型时,所采用的方法应尽量做到容易执行和合乎经济原则。灵长类动物与人近似,复制的疾病模型相似性好,但稀少昂贵,即使猕猴也不可多得,更不用说猩猩、长臂猿。除非不得已或一些特殊疾病(如痢疾、脊髓灰白质炎等)研究需要外,尽量不用灵长类动物。
人类疾病的发展十分复杂,以人本身作为实验对象来深入探讨疾病发生机制,推动医药学的发展来之缓慢又存在局限性。通过借助于动物模型的间接研究,可以有意识地改变不易排除的因素,可以更准确地观察模型的实验结果并与人类疾病进行比较研究,因此在生物医学研究中至关重要。