动物实验原理

目前，使用大多数种类的实验动物，虽然在进化史上与人类的血缘关系比较远，但仍然是非常有用的实验动物。因为实验动物身体的组织、器官、生理代谢特征与人类及其他动物有相似之处，动物的生理学、解剖学、药学及外科学的基本原理对于所有动物，包括人，都是适用的。

基因组和后基因组时代的发现证明：任何动物（即使无脊椎动物）都可能成为研究人类疾病极具吸引力的模型动物。如，看起来与人类毫无关系的、生活在土壤中的长度不到1 mm秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans），基因组序列也有40%与人类同源，蛋白质中平均49%的氨基酸与人类相同。通过对秀丽隐杆线虫的实验研究，发现了调节器官发育和细胞程序性死亡（programmed cell death）的关键性基因，并证明这些基因也存在于高等动物（包括人类）中。这一发现开启了探究人体细胞分化和演变的大门，并对人类很多疾病发病机制的研究产生深远的影响。

在生物进化史上，7500万年前就与人类分道扬镳的小鼠，基因组序列于2002年12月测定完成后，估计小鼠有27000-30500蛋白编码基因（protein-coding genes），其中99%基因在人类基因组中可以找到匹配（match）序列。通过研究小鼠每一个基因及其功能，将对我们认识人类本身和人类的疾病产生最深远的影响。

实验动物和人类相比，对药物和某些化学物质反应不同。通过现代生物技术可以改造动物的基因组，使动物“人源化”（humanized），减少与人类在某些方面的差异性，以便更适合作为人类的模型。如，利用转基因技术，可以改变啮齿类实验动物对药物的代谢，缩小与人类的差异。在生物医学许多研究领域内，动物实验目前和今后相当长的一段时间内仍旧是有效的研究手段之一。如果采用其他方法取代常规（routine）的动物实验，我们相对称之为动物实验替代法（alternative methods）。不是所有的生物医学研究都要使用实验动物，受伦理、道德和法律、法规的约束，也不是所有的动物都能应用于生物医学研究。

动物实验结果

在动物实验研究中，动物反应（动物实验结果）可以简单归纳为以下公式：

R= (A+B+C) × (D+E) + F

其中，R是动物的反应，也就是动物实验处理的结果；A代表动物（非植物）反应；B代表动物种（species）不同对实验结果影响不同，通过基因操作（gene manipulation）技术可以改造动物种，从而达到影响动物实验结果的目的；C代表个体的反应，对动物遗传、微生物质量控制，可以减少动物个体之间的差异；D表示环境因素和动物种、动物个体相互作用后对实验结果的影响；E代表应急（stress）反应，通过改善动物的福利，减轻动物疼痛（pain）或痛苦（distress）可以获得更准确的实验结果；F代表环境误差。

实验动物福利

随着人类生命伦理学的发展，对动物地位的哲学的、宗教的和文化的思考，使得人们重新反思。动物不再是缺乏感觉的“自动机器”，作为一种生命形式，同人类一样有着基本的生存需要和高层次的心理需要。动物具有各种感觉能力，也有丰富的情绪和才能。如，情爱和爱心、记忆、专注和好奇、模仿以及推理等，有的甚至十分发达。作为与人类共存于一个相互依赖的生态系统里的动物，应该受到人类的关心和尊重，平等考虑它们的利益，即动物福利（animal welfare）。

人类对于动物的利用和动物福利是对立统一的两个方面。就生物医学研究而言，如果动物福利要求过高，不但会给科学研究带来沉重的经济负担，而且由于受到限制，许多动物实验研究不得不终止。相反，如果让动物遭受无谓疼痛和痛苦，又与人类的伦理观背道而驰。所以，真正的动物福利不是片面地保护动物，而是在兼顾对动物利用的同时，考虑动物福利状况，并反对那些使用极端手段和方式进行动物实验。

在动物实验研究中，动物福利更加强调保证动物健康、舒适生存的外部条件。当外界条件无法满足动物的生理需求时，就标志着动物福利恶化（图2）。

动物实验的替代

20世纪50年代初，生物科学研究领域中实验动物的使用量急，从而引起了社会公众对动物保护和实验动物的关注。动物学家Russell和微生物学家Burch第一次全面系统地提出了3Rs的理论。

3Rs是reduction（减少）、replacement（替代）和refinement（优化）的简称。具体地讲，3Rs是指在生物医学研究中，使用较少量的动物获取同样多的实验数据或使用一定数量的动物能获得更多的实验数据的方法；使用其他方法而不用动物进行的实验或其他研究课题，达到与动物实验相同的结果；通过改进和完善实验程序，减轻或减少给动物造成的疼痛和不安，改善动物福利。

生物医学工作者应把3Rs作为生物科学的一个分支去研究，对3Rs技术要有一个比较深入的了解，把3Rs技术的研究和应用看做一次机会，而不是一种威胁。3Rs研究的深入是为生物医学和其他领域的研究提供有力的研究手段，使生物医学研究更加科学化，实验结果更加准确、可靠。

动物实验的申请

按照正常管理程序，任何人进行动物实验研究时，都应该到本单位或主管部门的实验动物管理和使用委员会（The Institutional Animal Care and Use Committee，IACUC）领取“动物实验申请书”，认真填写、签名、盖章后，再送到IACUC，等IACUC正式批准后，才能开始实验。

动物实验申请书的内容除了申请日期和申请者单位、姓名、职务、联系方式外，主要是关于动物实验研究计划，包括：研究题目，动物实验内容，动物实验的理由，动物实验的方法，动物实验过程中动物是否疼痛或痛苦，如果有，用什么方法排除，麻醉方法，实验结束时对动物的处置。此外，还包括：实验预定日期，使用动物的种类，实验动物品种或品系名称，动物规格，动物级别，饲养环境，动物供应商名称，动物实验场所，动物实验经费预算、来源，申请日期、IACUC批准日期等，不同国家、地区略有不同。

一般来讲，使用常用实验动物进行普通动物实验的项目，都能获得IACUC认可，但如果有涉及野生动物、灵长类动物等特殊项目时，IACUC要认真讨论，并可能报请上一级IACUC甚至是国家主管部门批准。如，在英国，科学研究中使用的所有活的脊椎动物和章鱼（octopus）受英国《科学程序法》（Scientific Procedures Act）保护，无脊椎动物（如果蝇、线虫等）不受保护。除非得到内务部同意（但内务部只批准很特殊的项目），法律禁止使用任何野生动物进行生物医学研究。所以，近年来，英国没有人使用政府禁止使用的猩猩科（Pongidae）动物进行动物实验研究。

动物实验研究反映的是生命活动的复杂性。因此，从生物医学研究角度出发，动物实验研究中使用的作为人类模型的动物与人类越相似，得出正确研究结论的可能性就越高，但这类动物恰恰正是被公众关注并被一些人强烈反对用于动物实验研究的动物。

小结

动物实验指在实验室内，为了获得有关生物学、医学等方面的新知识或解决具体问题而使用动物进行的科学研究。动物实验必须由经过培训的、具备研究学位或专业技术能力的人员进行或在其指导下进行。以上将介绍了实验动物的相关知识。

参考文献

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[2] 刘恩岐, 尹海林, 顾为望. 医学实验动物学(研究生教材), 北京: 科学出版社, 2008.

[3] Van Zutphen LFM, Baumans V, Bevuen AC. Principles of Laboratory Animal Science. Revised Edition. Amsterdam: Elsevier Science Publishers, 2001.

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[5] Sharp PE. LaRegina MC. The Laboratory Rat. New York:CRC Press, 1998.返回搜狐，查看更多