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實驗動物科學(xué):第一節(jié) 研究范圍和發(fā)展意義

一、實驗動物科學(xué)的研究范圍實驗動物科學(xué)(Laboratory Animal Sciences),是研究有關(guān)實驗動物和動物實驗的一門新興科學(xué)。前者,是以實驗動物本身為對象,專門研究它的育種、保種(培育新品種、保持原有品系的遺傳特性)、生物學(xué)特性(包括解剖、生理、生化、生殖及生…

一、實驗動物科學(xué)的研究范圍

實驗動物科學(xué)(Laboratory Animal Sciences),是研究有關(guān)實驗動物和動物實驗的一門新興科學(xué)。前者,是以實驗動物本身為對象,專門研究它的育種、保種(培育新品種、保持原有品系的遺傳特性)、生物學(xué)特性(包括解剖、生理、生化、生殖及生態(tài)等特點)、繁殖生產(chǎn)、飼養(yǎng)管理以及疾病的診斷、治療和予防,以期達到如何提供標(biāo)準(zhǔn)的實驗動物;后者,是以實驗動物為材料,采用各種方法在實驗動物身上進行實驗,研究動物實驗過程中實驗動物的反應(yīng)、表現(xiàn)及其發(fā)生發(fā)展規(guī)律等問題,著重解決實驗動物如何應(yīng)用到各個科學(xué)領(lǐng)域中去,為生命科學(xué)和國民經(jīng)濟服務(wù)。簡言之,實驗動物科學(xué)是專門研究實驗動物的生物特性、飼養(yǎng)繁殖、遺傳育種、質(zhì)量控制、疾病防治和開發(fā)應(yīng)用的科學(xué)。

實驗動物科學(xué)誕生于本世紀(jì)五十年代初期,現(xiàn)在已發(fā)展成為一門獨立的、綜合性的基礎(chǔ)科學(xué),它是融合生物學(xué)、動物學(xué)、獸醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)等科學(xué),并引用了其它自然科學(xué)的成就發(fā)展起來的。因此這門科學(xué)是綜合性的,它所涉及到的知識面很廣泛,它所包括的內(nèi)容極為豐富,其中不僅要以生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、畜牧學(xué)等為對象,以遺傳學(xué)、育種學(xué)、病理學(xué)、生理學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、微生物學(xué)等為基礎(chǔ),還要引用機械工程學(xué)、環(huán)境衛(wèi)生學(xué)、建筑學(xué)等科學(xué),對實驗動物和動物實驗方法進行開發(fā)和研究。

自從五十年代初“實驗動物科學(xué)”這個名稱誕生以來,經(jīng)各個領(lǐng)域的科學(xué)家們對實驗動物本身和動物實驗過程中的許多重要因素進行的廣泛研究和大量資料積累,至今已成為一門具有自己理論體系的獨立性學(xué)科。它的內(nèi)容主要包括:

(一)實驗動物育種學(xué)(Laboratory Animal Breeding Science) 主要研究實驗動物遺傳改良和遺傳控制,以及野生動物和家畜的實驗動物化。

(二)實驗動物醫(yī)學(xué)(Laboratory Animal Medicine) 專門研究實驗動物疾病的診斷、治療、予防以及它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里如何應(yīng)用的科學(xué)。

(三)比較醫(yī)學(xué)(Comparative Medcine) 研究所有動物(包括人的)基本生命現(xiàn)象的科學(xué)稱為比較醫(yī)學(xué)。對動物和人的基本生命現(xiàn)象,特別是各種疾病進行類比研究是這門學(xué)科的主要特征。已形成比較解剖學(xué)、比較生理學(xué)、比較病理學(xué)、比較外科學(xué)等,并可采用其異同點,通過建立實驗動物疾病模型來研究人類相應(yīng)的疾病,即可采用人工的即實驗性(Experimental)的和動物自發(fā)性(Spontaneously Occureed)的動物疾病作模式,研究人類疾病的發(fā)生、發(fā)展過程和診斷治療、宿主抗力機制、臨床變化、藥物、致癌物質(zhì)、殘留毒物試驗等,直接為保護與增進人類健康服務(wù)。

(四)實驗動物生態(tài)學(xué)(Laboratory Animal Ecology) 研究實驗動物生存的環(huán)境與條件,如動物房舍、動物設(shè)施、通風(fēng)、溫度、濕度、光照、噪聲、籠具、飼料、飲水以及各種墊料等。

(五)動物實驗技術(shù)(Animal Experiment Techniques) 是進行動物實驗時的各種操作技術(shù)和實驗方法,也包括實驗動物本身的飼養(yǎng)管理技術(shù)和各種監(jiān)測技術(shù)等。

二、實驗動物科學(xué)發(fā)展意義

實驗動物科學(xué)發(fā)展的最終目的,就是要通過對動物本身生命現(xiàn)象的研究,進而推用到人類,探索人類的生命奧秘,控制人類的疾病和衰老,處長人類的壽命。隨著醫(yī)學(xué)生物科學(xué)的突飛猛進發(fā)展,認識到公害問題不僅已成為糧食、人口、老年人等的重大社會問題,而且還涉及到地球上生活著的動物生存問題,例如產(chǎn)業(yè)公害、食品公害、藥品毒性等,均直接影響人體健康,對這些問題的研究,最終必然要通過動物實驗(包括動物疾病模型的開發(fā)等)來闡明解決。因此,實驗動物科學(xué),特別是實驗動物的重要性愈來愈被人們所認識,它已被認為是人類追求幸福生活的支柱,故實驗動物科學(xué)亦被稱之為生命科學(xué)。為此,先進國家對實驗動物科學(xué)的發(fā)展,均給給予高度的重視,其投入的經(jīng)濟物資和技術(shù)力量,幾乎可同發(fā)展原子能科學(xué)相提并論,其重要意義可想而知。

實驗動物科學(xué),現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不可分割的一個組成部分,已形成一門獨立的綜合性基礎(chǔ)科學(xué)門類。這門科學(xué)的重要性在于,一方面它做為科學(xué)研究的重要手段,直接影響著許多領(lǐng)域研究課題成果的確立和水平的高低;另一方面,做為一門科學(xué),它的提高和發(fā)展,又會把許多領(lǐng)域課題的研究引入新的境地。因此,實驗動物科學(xué)技術(shù)的重要性可概括為下面三句話:它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要組成部分,是生命科學(xué)的基礎(chǔ)和條件,是衡量一個國家或一個科研單位科學(xué)研究水平的重要標(biāo)志。

實驗動物科學(xué)是伴隨著生物醫(yī)學(xué)科學(xué),通過漫長的動物實驗過程形成的。但是,實驗動物科學(xué)的迅速發(fā)展,使得實驗動物的研究價值已經(jīng)不僅限于生物科學(xué)方面,而且廣泛地與許多領(lǐng)域科學(xué)實驗研究緊緊地聯(lián)系在一起,成為保證現(xiàn)代科學(xué)實驗研究的一個必不可少的條件。在很多領(lǐng)域的科學(xué)研究中,實驗動物充當(dāng)著非常重要的安全試驗,效果試驗、標(biāo)準(zhǔn)試驗的角色。

當(dāng)前我們正處于世界范圍內(nèi)新技術(shù)革命的非常時期,生物工程、微電子技術(shù),新材料和新能源正在突飛猛進地發(fā)展,廿十一世紀(jì)人類將步入生命科學(xué)的新時代,作為生命科學(xué)研究的基礎(chǔ)和條件——實驗動物科學(xué),已受到世界各國的普遍重視,投入了巨大的人力物力,這是因為在生物科學(xué)領(lǐng)域內(nèi),不能用人去做實驗,我們必須借助實驗動物去探索生物的起源,揭開遺傳的奧密,攻克癌癥的堡壘,研究各種疾病與衰老的機理,監(jiān)測公害、污染,保護人類生存的環(huán)境,生產(chǎn)更多更好的農(nóng)畜產(chǎn)品為人類生活造福,在藥品、生物制品、農(nóng)藥、食品、添加劑、化工產(chǎn)品、化妝品、航天、放射性和軍工產(chǎn)品的研究,試驗與生產(chǎn)中,在進出口商品檢驗中,實驗動物是不可缺少的材料,并且總是做為人類的替身,去承擔(dān)安全評價和效果試驗,在生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一切研究課題的確立,成果水平的高低,都決定于實驗動物的質(zhì)量,沒有它,我們的科學(xué)實驗就不能在時間、空間和研究者之間進行比較,我們的科研成果、論文就不能在國際上進行交流,得不到國際的公認,將被國際同行們看為科學(xué)水平不高甚至是一堆廢紙。我們的生命科學(xué)怎能走向世界?因此,迅速發(fā)展我國實驗動物科學(xué)事業(yè),是加快祖國“四化”建設(shè),把我國建設(shè)成為社會主義現(xiàn)代化強國的需要。

在生命科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi),進行實驗研究所需要的基本條件可以總括為:實驗動物(Animal)、設(shè)備(Equipment)、信息(Information)和試劑(Reagent)。我們可以把它們看作是生命科學(xué)實驗研究中的基本要素,可簡稱為AEIR要素。這四個基本要素,在整個生命科學(xué)研究實驗中,具有同等重要的地位,不能忽略或偏廢。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,獲得高、精、尖的儀器設(shè)備、化學(xué)試劑和必要的情報信息已不是困難的事情了。但是,我們在實際工作中,往往把設(shè)備、信息和試劑這三要素看得比較重,也比較重視,舍得花錢,而對實驗動物這一要素一般不太重視,所造成的沉痛教訓(xùn)是不少的。如在獸醫(yī)生物藥品制造上,由于豬瘟疫苗生產(chǎn)和檢定上沒有適當(dāng)合格的動物,近年來的內(nèi)蒙、陜西、四川、河南、河北、湖北、廣東等地,不斷發(fā)生因接種疫苗后豬大量死亡及疫病擴散的事故,造成很大的損失和不良的政治影響。生物制品工作中,由于沒有SPF(無特定病原體)雞,雞胚污染白血病毒,所生產(chǎn)的麻疹疫苗等人用疫苗和雞馬立克氏病弱毒疫苗等禽獸用疫苗,出口受到影響。某醫(yī)大某教授1980年去日本交流經(jīng)驗時,宣讀了“克山病的研究論文”引起了日本醫(yī)學(xué)界的重視,但當(dāng)對方了解到他所使用的動物是來源歷史不清的一般動物時,則認為其“實驗結(jié)果的科學(xué)性不強”。這類例子并不少見。因此,急待把實驗動物科學(xué)搞上去,為各學(xué)科研究提供各種標(biāo)準(zhǔn)化的實驗動物。但由于實驗動物品種系復(fù)雜,保持質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)困難,規(guī)格要求嚴格,可使用的時間短促,無法控制的繁殖規(guī)律,對于生活環(huán)境依賴性高等特點,決定了它比其它工業(yè)產(chǎn)品更難生產(chǎn),?稍斐稍谏a(chǎn)和流通程中的特殊困難。在我國普遍采用國際上公認的標(biāo)準(zhǔn)實驗動物,進行實驗研究,還需要經(jīng)過難苦努力才能辦到。

三、實驗動物在生物醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域中的應(yīng)用

(一)生命科學(xué)方面

這方面是比較直接的、大量的。生命科學(xué)中,人類的健康和福利研究離不開應(yīng)用實驗動物。在對人的各種生理現(xiàn)象和病理機制及疾病的防治研究中,實驗動物是人的替難者。譬如,癌癥是威脅人類健康的最大疾病,由于在腫瘤的移植、免疫、治療等研究中使用了裸鼠、悉生動物和無菌動物,對各種惡性腫瘤的致癌原因,尤其是化學(xué)致癌物質(zhì)、病毒致癌、腫瘤的病毒、免疫、治療等方面和研究有了極大的進展,計劃生育研究有相當(dāng)大的工作是在動物身上作的。巴甫洛夫條件反射試驗和我國生物學(xué)家朱洗的無外祖父的蟾蜍,即由動物實驗進行成功。各種疾病,如高血壓、動脈硬化、心臟病、甲狀腺疾病、糖尿病、肥胖癥肺炎、支氣管哮喘肺氣腫、矽肺、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、精神病、重癥肌無力、胃病、腎病、肺病、胰病、膽病、畸形、傳染病及外科病等發(fā)病、治療與痊愈的機制及其生理、生化、病理、免疫等各方面的機理,都經(jīng)過動物實驗加以闡明或證實。因此,有人統(tǒng)計生物醫(yī)學(xué)的科研課題有百分六十以上需要用實驗動物,有許多課題的研究離開了實驗動物就寸步難行。

(二)制藥工來和化學(xué)工業(yè)方面

這方面對實驗動物的依gydjdsj.org.cn/yaoshi/賴更為明顯。藥物和化工產(chǎn)品gydjdsj.org.cn/wszg/的副作用,對生命的影響程度包括致癌、致病、致畸、致毒、致突變、致殘、致命,都是從實驗動物的試驗中獲得結(jié)果。

制藥和化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品如不用實驗動物進行安全試驗,包括三致(致癌、致畸、致突變)試驗,給人類應(yīng)用將會造成十分嚴重的惡果。如1962年,西德某藥廠生產(chǎn)一種安眼藥Thalidomide,推廣給孕婦使用,結(jié)果在若干年內(nèi)發(fā)現(xiàn)畸胎發(fā)生率增高,究其原因就是與孕婦服用Thalidomide有關(guān)。

制藥、化工等工業(yè)的勞動衛(wèi)生措施,特別是各種職業(yè)性中毒(如、苯、汞、錳、矽、酸、一氧化碳、有機化合物等)的防治方法,都必須選用實驗動物進行各種動物實驗后才能確定。

實驗動物也是醫(yī)藥工業(yè)上生產(chǎn)疫苗,診斷用血清,某些診斷用抗原,免疫血清等的重要材料,都是將菌毒種等接種于動物體內(nèi)而制成。例如從牛體制備牛痘苗,猴腎制備小兒麻痹癥疫苗,馬體制備白喉、傷風(fēng)氣性壞疽等血清,金黃地鼠腎制備乙腦和狂犬病疫苗,小鼠腦內(nèi)接種腦炎病毒后的腦組織制備血清學(xué)檢驗用的抗原等。

(三)畜牧科學(xué)方面

疫苗的制備和鑒定、生理試驗、胚胎學(xué)研究、營養(yǎng)飲料的分析、保持健康群體以及淘汰污染動物等工作,都要使用實驗動物。特別是在畜禽傳染病的研究工作中,常急需要有合格的實驗動物進行實驗。目前在獸醫(yī)科學(xué)研究上,由于所用試驗動物或雞卵不合乎標(biāo)準(zhǔn),質(zhì)量很差,嚴重影響科研效果,甚至在某些疫病的研究工作中,因無SPF動物和SPF卵,試驗無法進行,所制備的疫苗的效果難以保證,導(dǎo)致大量畜禽病死,在經(jīng)濟上帶來重大損失。如1981年,我國某獸醫(yī)生物制品廠生產(chǎn)的豬瘟疫苗混有豬瘟強毒,結(jié)果注射后引起大批豬死亡,造成國家經(jīng)濟的很大損失,其原因是由于制苗所用的仔豬帶毒,而安全檢驗用的動物數(shù)量和質(zhì)量又符合要求所引起的,又如在生產(chǎn)雞新域疫疫苗過程中,由于使用的雞卵不是SPF雞卵,使疫苗的質(zhì)量得不到保證。

(四)農(nóng)業(yè)科學(xué)方面

新的優(yōu)良品種的確立除要做物理的、化學(xué)的分析以外,利用實驗動物進行生物學(xué)的鑒定是十分重要和有意義的。化學(xué)肥科、農(nóng)藥的殘毒檢測,糧食、經(jīng)濟作物品質(zhì)的優(yōu)劣等,最后也還是要通過利用實驗動物的試驗來確定。

化肥和農(nóng)藥是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要材料,由于未經(jīng)嚴格的動物試驗而發(fā)生的問題很多。在合成的多種新農(nóng)藥化合物中,真正能通過動物試驗對人體和動物沒有危害的只占1/30,000,其余都因發(fā)現(xiàn)對人的健康有危害而禁用。例如早在40年代,美國就應(yīng)用殺蟲劑易乙酰胺,但以后發(fā)現(xiàn)它是強致癌劑而停用,但已經(jīng)造成了對環(huán)境的污染。五十年代研究出一種殺蟥劑Aramite,廣泛用于棉花、果樹、蔬菜,用了七年后發(fā)現(xiàn)能引起大鼠和家犬的肝癌,不得不停用,但也已造成了環(huán)境的污染。我國過去大量使用有機氯農(nóng)藥,后也發(fā)現(xiàn)它們有致癌作用,70年代,我國從瑞士的汽巴——嘉基公司進口殺蟲瞇的生產(chǎn)流水線,化了大量投資建立了生產(chǎn)廠和20個車間,但就是因為忽略了動物的安全性試驗而造成了很大損失。因為投產(chǎn)后,才從國外知道消息,殺早瞇能致癌,國外已經(jīng)不用。以后我國只好停止發(fā)展,但已造成損失。由此可見,用實驗動物進行的安全性試驗對農(nóng)藥、化肥等生產(chǎn)極為重要。

(五)輕工業(yè)科學(xué)方面

人們的吃穿用,包括食品、食品添加劑、皮毛及化學(xué)纖維、生物日常用品,特別是化學(xué)制品有害成份的影響,都要用實驗動物去試驗。

食品、食品添加劑、皮毛制品、化妝品等上市銷售,都要求必須先經(jīng)國家指定的機構(gòu)采用實驗動物進行安全性試驗,以證明其對人體無急慢性毒性,且無致癌、致畸、致突變作用,才能供應(yīng)市場。

■[此處缺少一些內(nèi)容]■

軍事醫(yī)學(xué)研究上具有特殊的應(yīng)用價值。

(八)商品鑒定和國際貿(mào)易方面

現(xiàn)在已把實驗動物的實驗鑒定列為法規(guī),它直接影響著對外貿(mào)易的數(shù)量、質(zhì)量和信譽。

(九)行為科學(xué)的研究方面

實驗動物在行為科學(xué)的研究中也占有重要地位。例如,汽車設(shè)計中的撞擊,土建設(shè)計中震動的允許程度,災(zāi)難性事故的處理等,國外也已經(jīng)采用實驗動物模擬人類。

(十)實驗動物科學(xué)本身研究方面

在實驗動物科學(xué)本身研究中,由于其綜合性很強,例如,涉及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、動物學(xué)、胚胎學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、解剖組織學(xué),寄生蟲學(xué)、傳染病學(xué)、免疫學(xué)、血液學(xué)、麻醉學(xué)、生態(tài)學(xué)等,雖然它的直接研究目的,是取得適用于各種特性需要的實驗動物,但它對生物科學(xué)的微觀領(lǐng)域,都進行了更為深入的探索,例如,在遺傳學(xué)、生殖生理學(xué)等的科學(xué)以及實用技術(shù)方面,都不斷取得突破。

實驗動物科學(xué)應(yīng)用得如此廣泛,主要是由實驗動物的特點所決定的。實驗動物具有無菌或已知菌叢、遺傳背景明確、模型性狀顯著且穩(wěn)定,純度高、敏感性強、反應(yīng)性一致、重視性好以及繁殖快(世代間隔短)、產(chǎn)仔多、價格相對低廉等特點。因而被廣大科學(xué)工作者稱為“活的試劑”、“活的精密儀器”,可以滿足各種不同研究要求和生產(chǎn)需要,因而廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、農(nóng)學(xué)、畜牧學(xué)、勞動保護、環(huán)境保護、計劃生育與優(yōu)生、食品與飲料添加物、日用化妝品、化纖織物以及生命科學(xué)和國際科學(xué)等領(lǐng)域。特別是醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)和有關(guān)的生物學(xué)的理論研究以及生物藥品制造、化學(xué)藥物篩選、鑒定等實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要的工具之一,有力地推動著國民經(jīng)濟的發(fā)展。

加強對實驗動物科學(xué)技術(shù)的研究,還可為野生動物資源開辟新的利用途徑。我國野生動物資源極為豐富,根據(jù)1980年“中國動物學(xué)會脊椎動物學(xué)術(shù)會議”文獻記載,我國的畜類有420多種,占全世界種類的11.1%(而我國的土地面積僅占世界總數(shù)的7%)。單就靈長目(猴類)而言,我國就有18種之多,日本只有1種,英國和美國都沒有野生猴類。鳥類種類就更多,有1100余種。這些野生動物都是培育實驗動物的寶貴資源,這個巨大的“遺傳資料庫”的開發(fā)和應(yīng)用,不僅可以滿足我國科研、教學(xué)與生產(chǎn)的需要,還可大量出口換取外匯與進行動物交換,將為我國四化建設(shè)與人類健康作出更大的貢獻。

我國是一個10億多人口的國家,大小畜禽數(shù)以億計,對實驗動物的需用量特別大,據(jù)估計國家每年約需1,500~2,000萬頭/只(包括特殊實驗動物在內(nèi))。隨著科學(xué)技術(shù)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對實驗動物質(zhì)量的要求愈來愈高。因此,加強對實驗動物的科學(xué)研究,生產(chǎn)更多的、質(zhì)量更好的實驗動物,既可加速對醫(yī)學(xué)、公共衛(wèi)生學(xué)、獸醫(yī)學(xué)等生物科學(xué)重大理論的研究及生命現(xiàn)象的探討,促進科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化,加速消滅150余種人畜共患病與各種常見病的危害,增進人民健康,同時還可保證生物藥品制造與畜牧業(yè)的安全生產(chǎn),促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。所以,這不僅有巨大的科學(xué)意義,而且有重要的現(xiàn)實意義與深遠的戰(zhàn)略意義。

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