第十一节 老年病研究中实验动物的选择与应用
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| 各种动物平均寿命的相应时期↓符号表示动物的成年时期/ |
随着社会的发展、经济卫生状况的改善和科学技术的日益进步，人类的平均寿命亦越来越长，老年人在总人口中的比例不断增加。据联合国估计1975年全世界老年人约有3.5亿，预计到2000年将产加到5.9亿。目前有些发达国家老年人口已占总人口的15%，甚至更多。发展中国家老年人口虽然一般为10%左右，但老年人口比总人口的增长更快。因此老年病研究已成为生物医学研究的重要课题。
老年病研究中，对实验动物来说，应重点解决建立研究人类的老化用实验动物模型；积累各种实验动物的正确而详细的生物学资料；供应为老化研究用的实验动物，特别是老龄实验动物。
一、老年病研究中实验动物的选择
目前，用于老年医学研究的实验动物以哺乳类动物为主体，有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、猪、猴等，其中大鼠使用最多，并广泛用于各种项目的研究，其中以细胞生化学、消化器、激素、酶等研究为主。小鼠的使用数虽比大鼠低，但用途广泛，以放射线、消化器、免疫、酶等的研究为主。鸟类的使用率不高，但涉及的研究项目地很广。鱼类、两栖类、爬虫类以及无脊椎动物等，绝大多数被用于比较生物学的研究。对各研究项目每年所使用的实验动物种类进行了调查，结果发现在DNA、染色体、放射线、细胞生化学、培养细胞、脑神经、循环器、肾脏、呼吸器、消化器、内分泌、运动器、皮肤、感觉器、结缔组织、RNA等众多研究项目中，大鼠、小鼠的使用量最高；而在糖质、脂质、胶原和免疫研究项目中，小鼠的使用率比大鼠高，大比较生物学的研究中，所有的动物的使用数量差不多。
非哺乳类动物在老年医学研究中也被选用，如果蝇、沙蚤、蚯蚓、轮虫、线虫、水螅、原虫等。天津医学院老年实验室推荐以果蝇做为老年学实验动物模型较为适宜，果蝇的生存期短、繁殖快、高度纯种、饲养管理简便，他们还介绍了一些饲养果蝇的配方经验以及果蝇筛选抗衰老药物快速定性的方法。
老年医学研究中实验动物选择应注意下面几个问题。
(一)老年学实验研究中实验动物的选择原则
1.有明确的生命期限，确知使用时的寿命；
2.具有与人类相似的生长发育、繁殖和衰老的生命阶段；
3.对感染和传染病有一定的抵抗能力；
4.食物内容和营养条件与人类相似；
5.能够施行多种检测指标进行检验；
6.染色体的分析方便易行；
7.饲养管理简便，价格经济。
(二)应注意实验动物的寿命和各种动物间寿命的相应时间
人的寿命较一般实验动物的寿命要长得多，对人体的老化研究，须进行长达70年的现象分析，无疑，采用寿命短的实验动物进行研究是有用的。但象大鼠、小鼠寿命较短，仅2～3年，与人老化过程相比有较大差异，在分析老化本质时应当谨慎。在人工致癌使用大鼠和猴时，达到致癌期需10～12个月时间，对大鼠来说，已占其生命的一半时间，而对猴仅是生命的1/10～1/20。在分析老化和致癌的机制关系上，必须充分考虑。
因此老化研究中选择实验动物时应注意各种动物间寿命的相应时间。如一般人以60岁为老年年龄，则其他几种常用实验动物进入老年的相应时间分别为：猴13.5年，狗10年，豚鼠4.8年，大鼠1.7年，小鼠1.3年。
常用实验动物寿命的相应时间和生命过程的某些参考值可见图10-14和表10-52。
图10-14各种动物平均寿命的相应时期↓符号表示动物的成年时期
(此自实验动物かちヒトへの)(狗是Beagle种)
表10-52 人和实验动物生命过程的某些参考值(按田鸡等经修改补充)
种 类
妊 娠 期
哺 乳 期
性 成 熟
寿 命
人
280天
13.5年
70年
猕 猴
170天
3个月
♂45，♀3.5年
20年
狗
63天
1个月稍多
6个月
15年
猫
57～63天
1个月稍多
7个月
10年
家 兔
30～32天
43
7.2个月
7～8年
豚 鼠
60～72天
15天
♂60～70，♀40～50天
6～7年
金黄地鼠
15～18天
15～20天
5-8周
大 鼠
18～22天
20～25天
♂60～80，♀50～80天
2～3年
小 鼠
18～22天
17～21天
40～50天
2～3年
猪
114天
30天
8.5个月
16年
山 羊
152
30天
6～7个月
8～10年
绵 羊
149天
30天
6～7个月
10～15年
老龄实验动物可依据动物的牙齿磨损程度、外形颜色、指爪长度及厚度、眼睛的朦胧程度、毛色色泽、行动迟缓程度等来判定。如老龄狗的牙根全部磨损、牙齿发黄；老龄兔门齿厚长而暗黄，时有磨损，眼睛朦胧，行动迟缓，被毛无光泽。雌性大鼠和小鼠可检查其阴道涂片的细胞学变化，如连续检查三个动情周期均无规律性的细胞学变化，即表示其已进入老龄。
(三)应注意选择标准化的实验动物
在进行老年医学研究中应充分考虑所用实验动物的生物学状态，即遗传基因型、表现型、演出型。应尽量选择经遗传检测、微生物检测、营养检测、环境检测的合格的标准化实验动物。最常被选用的是各种品系的小鼠和大鼠。在选用时应了解各品系小鼠或大鼠的生物学特性和寿命期限。不同品系小鼠的平均寿命见表10-53。
表10-53 不同品系小鼠的平均寿命(天)
品 系
雄
雌
动物数寿命 (天) (SE)
动物数寿命 (天) + (SE)
A
68
558
(19.7)
65
512
(21.1)
AKR
79
312
(9.7)
79
350
(10.8)
A2G
51
644
(19.4)
49
640
(21.8)
BALB/C
33
561
(30.3)
35
509
(26.3)
CBA
38
825
(32.5)
37
486
(39.0)
CE
23
707
(37.3)
20
489
(48.5)
C3H
193
676
(9.8)
147
590
(18.6)
C57BL
29
580
(35.8)
31
645
(34.2)
C57BR/Cd
46
660
(22.6)
45
577
(29.8)
C57C
26
604
(27.6)
22
473
(30.9)
DBA/1
39
686
(33.3)
35
487
(35.9)
DBA/2
23
719
(35.4)
22
629
(42.1)
NZB
111
441
(12.1)
110
459
(13.3)
NZW
20
733
(42.8)
28
802
(34.0)
129/Rrj
36
666
(23.2)
35
699
(29.8)
LACA
40
617
(26.2)
36
536
(38.9)
LACA
33
664
(29.9)
41
660
(38.5)
WA
22
749
(40.1)
25
645
(29.9)
P
10
782
(51.9)
14
729
(42.9)
(四)应注意选择适合老化研究特殊需要的实验动物
1.老化研究的小型猪：早在18世纪初期，已认为猪在生理学研究，特别是在循环系统的研究上，是人的极好的模型动物。但由于猪体过大，给实验操作带来不便。1949年，美国明尼苏达大学Hormel研究所首次开发了小型猪。小型猪基本上达到了老化研究用实验动物的基准，成为理想的实验动物。小型猪的寿命大致和普通猪相同，其生理学性质与人相似。由于小型猪早期就可患自发性动脉硬化症，故已成为研究动脉硬化症的极为理想的实验动物。已有充分的事实证明，人的冠状动脉分布同猪极为相似，猪同样有脑血栓症和动脉硬化症病变。另外，猪还常用作包括心律不全研究在内的人体循环系统的模型。并可用于肾机能、胰脏、皮肤、繁殖、体温调节等的研究，它还具有与人类风湿性关节炎极为类似的自发性质的胃溃疡症。由此可知，小型猪和一般猪确是老化研究上极为理想的实验动物。
2.老化研究的裸小鼠：裸小鼠是先天性缺损胸腺的动物，故是一种完全缺乏T淋巴细胞(来自胸腺)而仅有B细胞的动物，即是一种细胞免疫不全动物。为了能看到老化进展状态，很多研究者都用裸小鼠进行观察。如果把此种裸小鼠饲养在无菌或SPF环境中，也可与正常小鼠同样发育而不患消耗性疾病，寿命也与正常小鼠相同。同此可知，消耗性疾病并不是由胸腺缺乏直接引起的，而是由感染引起的继发变化。因此，对以往着眼于胸腺和老化之间关系进行研究的消耗性疾病，有进一步探讨的必要。由于裸小鼠胸腺缺损，是研究胸腺和年龄之间关系的最合适动物。在实验时，必须饲养在严密微生物学管理的无菌、悉生或SPF的状态下。裸小鼠在老化研究方面可用于免疫和恶性肿瘤的研究。特别是作为自身免疫和老化关系研究的模型动物。
3.老化机制研究的豚鼠：关于老化的游离基学说一过氧化脂质学说，虽也常用大鼠和小鼠，但必须根据研究目的选择合适的实验动物。例如，研究肾上腺脂质的过氧化时，几乎不可能在大鼠的肾上腺中证实；而在豚鼠中，却能随着年龄的增长，检测其脂质过氧化物的增长状况。
二、老年病研究中实验动物的应用
(一)衰老机制的研究
北京医学院生化教研室发现老年大鼠脑细胞核内非组蛋白染色体蛋白质(NHCP)含量明显减少，从电泳图谱上发现NHCP丢失了分子量10万以上的两条蛋白带等，认为其NHCP发生了量与质的变化，影响了基因调控作用的正常进行，因而使中枢神经系统机能明显减退，北京医科大学基石医学系研究表明乙酰胆硷脂酶(ACHF)活性在大鼠中脑的红核和黑质明显地随年龄增长而降低，且开始于生命早期。
北京中医学院报告微量元素硒的抗过氧化脂质损伤作用，实验结果提示对动物补充适量硒，可以提高血液和组织谷胱甘肽过氧化物酶活性，催化过氧化脂质(LPO)分解。
(二)抗衰老药物研究
近年来国内外衰老药物的研究发展很快，但由于化学药的广泛使用及其毒性作用，世界研究方向已瞩目于植物药，祖国医学积累了很多抗老延年的宝贵经验，已引起国内外的极大重视，汕头大学医学院以明朝御方“长春不老丹”为基础制成“长春宝”，动物实验证明该药具有降血压、增加冠状动脉血流量、减慢心率、延长凝血时间等作用，对防治冠心病、高血压具有重要意义，黑龙江中医学院以清代宫廷常用补脾肾、益气补血方剂制成“滋生益等冲剂”，还以大黄、何首乌为主剂制成“回春仙冲剂”，认为该药具有调肠通便解毒、补血益气、活血化瘀、补肝肾等作用，可延长果蝇寿命，27.9%(♀)18.3%(♂)。广州中医学院报导中成药“养命室”具有抗小鼠注射环磷酰胺、地塞米松引起的免疫抑制作用，还报导了珍珠粉可以延长家蚕寿命，减少小鼠心、脑组织中脂褐质的含量。西宛医院以健脾养胃为主的“清宫寿桃粉”和“清宫八仙糕”可以延长鹌鹑的寿命。武没市医研究报导白蚁干粉可提高小鼠免疫功能，增强对移植性肿瘤细胞的攻击能力，还可提高动物的耐疲劳阈值。
(三)食疗的抗衰老研究
限食可以延缓衰老。宁波市医科所综合报导了目前国内外研究，均证实限食可以延长动物(鼠蚕、果蝇等)的寿命，可以低降动物心脑等组织中脂褐质的堆积，可以提高免疫应答水平，延缓肿瘤生长。北大生物系报导山楂、酸枣提取液可抑制脑单胺氧化酶的活性，可以延长果蝇寿命17.1～26.8%；降低小鼠心肌细胞脂褐质含量，减少过氧化脂质形成，促进SOD的活性。广西中医药研究所报导黑木耳提取物可显著抑制ADP诱导大鼠血小板聚积，延长小鼠常压缺氧下存活时间，可使动物脾脏明显增生，可抗环磷酰胺的脾萎缩作用，提示黑木耳对机体的体液免疫功能可能有促进作用。
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第十一章 生物医学研究的基本途径、方法和影响因素
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