实验动物研究范文

时间:2023-12-18 17:57:38

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实验动物研究

篇1

关键词:实验动物;屏障系统;改造;设计与建设

实验动物科学作为生命科学研究的基础和条件,是衡量一个国家或科研单位科学研究水平的重要标志。2008~2013年,"Science"评选出50项重大科技进展中,生命科学占22项,其中利用实验动物的研究就占13项[1]。随着科学研究的深入,SPF及以上等级的实验动物的使用越来越广泛。近几年,我国不断地完善实验动物法规与标准,并颁布实施新国标GB14925-2010《实验动物环境及实施》[2],实验动物屏障系统建设体系作为保证SPF级动物质量、动物实验准确性的载体[3],已取得了显著发展。建立和管理与生命科学相适应的实验动物屏障环境,已成为现代医学学科建设和科研发展的必然趋势。四川大学华西第二医院是集医疗、教学、科研和人才培养为一体的大学附属医院,拥有妇儿疾病与出生缺陷教育部重点实验室、早期发育与损伤的基础与临床嵌合研究教育部长江学者创新团队及PI实验室团队等学科特色。为适应医学科学研究的快速发展,医院于2016年启动对原实验动物中心升级改造工程。本文结合本次实验动物中心升级改造过程中积累的经验,探讨如何有效实施旧设施环境改造的设计与建设,以供借鉴参考。

1实验动物屏障系统概况

四川大学华西第二医院实验动物中心按照国家有关法规和标准规划、设计、建设,是一个集科研和教学为一体的公共服务平台。经改造扩建后的实验动物中心室内建筑面积约为1100m2,位于大楼的第四、五层,其中四楼的SPF级实验动物屏障设施约400m2,平面布局如图1所示,满足了人流、物流、动物流的合理走向,避免往返交叉;五楼建有普通级实验动物房200m2,并兼顾AAALAC认证推荐的"GuidefortheCareandUseofLaboratoryAnimals"[4],设立动物行为学观察室、动物准备室、手术室、安乐死处置室、解剖室、动物观察室等功能区域。具有动物饲养分区合理,实验设施功能齐全,充分保障实验动物福利等优点,满足不同种类、微生物控制级别的实验动物使用需求。

2实验动物屏障系统的设计布局

2.1空调净化系统设计

空调系统作为整个屏障系统运行和管理的核心[5],采用全新风,气流组织从高洁净区向低洁净区降低:清洁走廊动物饲育间污染走廊辅助功能区。中心根据不同的等级要求采用不同的调节控制方式,四、五楼各设计独立空调系统,并配置了两套互为备用的机组设备;辅助功能区单独设计一套多联机系统,不用不开,既节约能耗,又方便管理。空调机组安装于大楼屋顶,不占室内有效面积,同时降低管网造价。净化系统采用顶送下排的送、排风方式,送入新风经粗、中及高效三级过滤处理达万级洁净度。送、排风系统采用变频风机,使通风系统能够随着室内控制指标的变化调节送、排风量,减少通风负荷。排风终端采用了除臭过滤排风机,排放的废气经除臭过滤处理后可有效防止环境污染。每台空调通风机组设置独立的自动控制系统,以强弱电一体化恒温恒湿控制柜智能化控制空调通风机组的启动、备用切换、参数调节等功能。通过远程控制终端监控空调净化系统,符合“互联网+”时代的智能化行业发展趋势要求。

2.2照明系统设计

照明系统主要包括动物生物节律照明与工作照明,为使动物照明分布尽量均匀,在满足国家标准15lx~20lx的光照强度前提下,增加动物照明灯数量,降低每个照明灯功率,并通过时控开关控制14h/10h的生物节律。屏障内外各个独立区域设置了带蓄电池的应急照明灯,便于紧急断电时,人员的安全疏散。

2.3安防系统设计

设置重要区域的视频监控、内外通讯、门禁系统等安防设施,减少区域间的交叉污染,便于实时控制实验动物屏障系统的流向管理与规范运行,解决屏障内外人员间的交流,降低人流、物流出入频率,又有效控制并减少闲杂人员的进出。由于实验动物屏障系统密闭性高,人员流动线路复杂,且洁净区内人员少,事故难发现,在消防设施设计上设置了烟感火灾探测器及两个不相邻的安全出口,便于及时发现事故与紧急疏散。由于洁净区禁止设置消防栓,在非洁净区的前后走廊均安装消防栓,保证了消防栓的工作半径符合消防规定。

2.4新型高效设备的选用

结合实验动物中心的开放式管理及不同PI项目制实验需要,安装独立通风系统笼具(简称IVC),避免同一饲育间内不同实验项目的相互影响,以提高屏障设施利用率。在辅助区域的设计上,采用现代化设施进行管理,以提高辅助区面积的有效利用率,并节省了人力、物力成本。安装新型落地式脉动真空灭菌器,既未破坏地平影响旧房承重,又无外置推车,节省操作空间与外置车清洁工作环节。考虑在高密度饲养条件下繁重的日常清洗工作,安装运用小型笼盒全自动清洗机,以小巧、高效、节水等优势降低人员的劳动强度,进一步节省了用人用水等成本,为屏障系统的高效运转提供基础保障。

2.5充分保障动物福利

动物实验数据的准确性和可靠性很大程度上受实验动物福利水平高低的影响,在本次的设计与建设中,采取了许多有力措施充分保障实验动物福利。设置前室既可作为洁净走廊与动物饲育间的缓冲区,又可减少实验操作对其他动物产生的不良影响;设置术前准备室,用于实验动物的术前准备、与术中操作隔离,避免动物产生恐惧、焦躁等情绪;设置安乐死处置室并购置安乐死专业设备,在适当的时机以人道方式使动物达到仁慈终点,最低程度降低动物的痛苦,既维护实验动物的福利,也确保了实验数据的准确性。

3实验动物屏障系统建设施工管理

在实验动物屏障系统施工前,建立完备的技术监督、管理、控制体系,协调好设计、施工、监理及过程控制等单位的关系,充分发挥各自优势,不仅能保证工程施工质量,也有利于新技术、新工艺、新方法的运用。实验动物屏障系统建设涉及面广、技术水平要求高,工程设计质量是工程项目质量的直接决定因素,选择有经验、实力强的设计单位非常重要。设计初始方案完成后,组织相关专家进行设计优化,从安全、功能、标准、经济等多方面全面权衡,形成最终设计方案。设立过程控制单位,从第三方角度针对建筑工程变更或增量进行咨询、审核、造价评估,严把设计变更关更有利于项目成本控制。在施工之前,组织各方做好设计图纸会审工作,通盘考虑基建、安装、电气、净化等方面要求,及时梳理图纸中的“错、漏、碰、缺”部分,并与设计单位沟通变更,作为今后施工的依据。在施工过程中,依托监理单位严控施工工序、施工作业、原材料质量、工程进度及安全生产,每周召开监理例会,通报当前施工进展与下阶段计划,及时沟通解决存在的问题,掌控施工阶段工程质量、造价、进度及安全管理主动权。

4讨论

在实验动物屏障系统的设计与建设过程中,不同单位的设计与建设理念、工艺各具特色。在平面设计中,采用的双走廊设计同赵颂军等人[6]的单走廊设计相比,虽减少了屏障系统的有效利用面积,但能有效分隔洁净区与污物区,易于控制交叉污染的危害。严鹤峰[7]、周庆生[8]等人在节能技术的研究中,介绍了定向流技术、能量回收装置等节能措施,与传统的技术相比节省人力与财力投资,进一步降低运行能耗,而我们根据不同区域的划分应用不同的变频空调系统,不用不开;采用屏障系统与IVC相结合的饲养模式,在夜间或无人工作时段,维持屏障系统通风量的同时可降低换次次数,节约能耗[9];在满足设备对净高的需求,适当降低系统室内净高,使净高达国标最低标准2.5m,局部区域为2.4m,减少冷热负荷[10]。

5结语

对实验动物屏障系统的改造设计与建设过程中,要遵循因地制宜的利旧原则[11],充分利用新理念、新产品、新技术,降低能耗、节约运营成本、提高饲养水平,为实验动物屏障环境系统标准化、规范化及信息化建设与管理提供基础支撑。

参考文献

[1]王光跃.关注医学创新的“支撑点”:多名专家谈医学实验动物的现状和未来[J].中国医药科学,2013,3(6):10-12.

[2]国家质量监督检验检疫总局,国家标准准化管理委员会.GB14925-2010实验动物环境及设施[S].北京:中国标准出版社,2011:1-22.

[3]王磊,肖长义,习杨.实验动物屏障环境系统的构建与维护[J].湖北畜牧兽医,2012(6):4-7.

[4]NRC.Guideforthecareanduseoflaboratoryanimals:Eighththedition)[M].WashingtonD.C:TheNationalAcademiesPress,2011:10-62.

[5]袁凤刚,庄明,郝艳玲.开放性实验动物中心屏障系统的运行管理探讨[J].齐齐哈尔医学院学报,2013,34(23):3534-3536.

[6]赵颂军,王忠,陈雄,等.单走廊办公用楼改建为清洁级动物实验室的探讨[J].实验动物科学,2002,19(2):17-20.

[7]严鹤峰.SPF实验动物环境工程净化空调节能技术应用研究[J].中小企业管理与科技,2013(2):221-222.

[8]周庆生.GLP实验动物房的节能与优化:南京中医药大学唐仲英科技楼实验动物房设计[J].江苏建筑,2015(2):11-17.

[9]王漪,张道茹,戴玉英.我国实验动物科学技术的基础与前沿:实验动物发展的战略思考:实验动物设施的设计特点和建议[J].中国比较医学杂志,2011,21(10):61-65.

[10]李志峰.浅谈实验动物房节能措施[J].中国工程咨询,2015(6):40-42.

篇2

1.1实验动物科学的概念

实验动物科学(Laboratory Animal Sciences)是以实验动物资源研究、质量控制和利用实验动物进行科学实验的一门综合性学科。在《学科分类与代码标准》(GB/T13745-1992)中,与实验动物科学有关的学科分别是“实验动物学”、“医学实验动物学”、“比较病理学”等,分别归属于动物学和基础医学等。实验动物科学诞生于20世纪50年代初期,现在已发展成为一门独立的、综合性的基础科学,它是融合生物学、动物学、兽医学和医学等科学,并引用了其它自然科学的成就发展起来的。因此这门科学是综合性的,它所涉及到的知识面很广泛,不仅要以生物学、医学、药学、兽医学、畜牧学等为对象,以遗传学、育种学、病理学、生理学、营养学、微生物学等为基础,还要引用机械工程学、环境卫生学、建筑学等科学,对实验动物和动物实验方法进行开发和研究。简言之,实验动物科学是以生物特性、饲养繁殖、遗传育种、质量控制、疾病防治和开发应用的科学。

1.2实验动物科学的研究内容

实验动物学(laboratory animal science)是以实验动物为主要研究对象,并将培育的实验动物应用于生命科学等研究领域的一门综合性基础学科。概括地讲,实验动物学包括了实验动物繁育和实验动物应用两部分内容。前者主要围绕实验动物种质培育和保存、生物学特性、生活环境、饲养繁殖与管理、质量控制、野生动物及家畜禽的实验动物化等开展有关研究,使实验动物品种、品系不断增加,质量不断提高,最终达到规范化和标准化的要求。后者主要以各学科的研究目的为目标,研究实验动物的选择、动物实验的设计、试验方法与技术、动物模型的制造、影响动物实验结果各因素的控制以及在试验中实验动物反应的观察和结果外延分析等,以保证科研教学活动中动物实验的质量。实验动物学研究范畴包括实验动物生物学、实验动物环境生态学、实验动物遗传学、实验动物营养学、实验动物微生物学和寄生虫学、实验动物医学、比较医学、动物实验技术、实验动物福利、动物实验伦理学、动物实验替代方法学等内容。随着实验动物科学的发展,实验动物科学与生命科学、医学、药学、制药工业、化学工业、航空航天、环境保护、生物安全、生态保护等许多学科和行业结合越来越密切,已经起到举足轻重的支撑作用。

1.3实验动物科学的地位与作用

实验动物是“活的精密仪器和试剂”,是生命科学、医学和药学等诸多领域的科技支撑条件,是四大科技支撑条件中最不可控的条件。随着我国改革开放和世界经济科技一体化进程的推进,设备、试剂、信息已不是科学研究的制约因素,而实验动物已成为生命科学、医学、药学等领域影响研究课题的确立和研究成果水平高低的最重要因素。实验动物科学的发展直接将许多领域的研究引入新的境地。近交系动物的培育为遗传学研究、育种学研究和免疫学等研究开辟了新的研究思路和研究手段。免疫缺陷动物的成功培育对于器官移植、组织细胞移植、肿瘤学研究、免疫学研究起到了巨大的推动作用。基因工程动物使功能基因组学研究迅速发展,生物反应器和人工改造动物成为可能,为比较医学提供了研究基础,也成为揭示生命科学本质和了解病理机制的重要途径。

1.3.1实验动物科学是生命科学进步的基石

实验动物科学是现代科学技术的重要组成部分,不仅是生命科学研究的支撑,也是生命科学研究的前沿,生命科学的进步离不开实验动物科学的发展。实验动物科学已经融入到许多前沿科学中,例如,利用基因工程动物进行功能基因组研究;研究新药的靶基因、靶器官、作用机理和毒性作用,通过转基因技术研制现代医药工业的生物反应器等,通过病原微生物的感染动物模型,研究传播途径、传播规律,研究发病机制,研究预防、治疗措施,药物疫苗的创制与开发等。

1.3.2实验动物科学对于人类健康和医药学的进步起着关键性作用

随着社会的进步和生活水平的提高,作为医药学研究不可替代的重要支撑,尤其是与医学的进一步融合,比较医学和转化医学的发展和崛起,实验动物科学对于生命基本规律和机理的阐明,对于人类疾病的发病机理、治疗、药物研发所起的作用越来越不可或缺。

1.3.3普及实验动物科学知识

实验动物科技已成为保障现代科学实验研究的重要支撑条件。所以,普及实验动物科学知识,宣传我国实验动物科技成就,管理法制化、质量标准化、技术规范化行业特色,以及实验动物伦理、福利和替代研究进展,引导公众科学认识实验动物和动物实验,感受先进科学技术带给人类的福祉。支持和促进实验动物学发展,营造和谐、创新、可持续发展的社会环境。

总之,实验动物科学作为现代科学技术的重要组成部分,是衡量一个国家、地区或单位科学研究水平的重要标志,也与人们的生活和健康息息相关、紧密相连。实验动物科学的发展不仅仅是科学家的责任与义务,也是政府和全社会的责任与义务。

2 实验动物学科特点、发展动态、发展模式

2.1实验动物学科特点

实验动物是一种遗传限定动物,是根据科学研究需要在实验室条件下有目的、有计划地进行人工驯养、繁殖和科学培育获得的动物。实验动物来源于野生动物、经济动物、观赏动物,又不同于野生动物、经济动物、观赏动物等“实验用动物”,它既具有野生动物的共性,同时又有生物学特性明确、遗传背景清楚、表型均一、对刺激敏感性和反应性一致的特点。这些自身特点有利于仅用于少量动物就能获得精确、可靠的动物实验结果,并具有良好的可重复性,因而广泛用于生物学、医学及药学科研与教学。

实验动物能复制多种疾病的模型。由于人类各种疾病的发生、发展十分复杂。要揭示疾病发生、发展的规律,不可能完全在人身上进行,以人为实验对象在道义上和法学上往往受到种种限制。人类的疾病均可利用现代医学实验技术通过实验动物复制和模拟出相应的人类疾病的动物模型,用实验动物模拟人类疾病过程,观察药物及其他各种因素对生物体机能、形态及遗传学的影响,既方便、有效、可比性高,又易于管理和操作。

实验动物作为生命科学研究的基础和重要支撑条件,它的重要性随着生命科学的飞速发展愈来愈得到充分的体现。可以说实验动物科技发展水平在某些领域的研究中,已经成为关键性的制约因素。实验动物科学的发展和水平的提高不断地将生命科学研究推向更高的层次,同时,生命科学的发展也给实验动物科学的发展提出了新的更高的要求,为实验动物科学的发展创造出更为广泛的发展空间。在一定意义上,实验动物科学的发展水平,代表着一个国家或地区生命科学的发展水平。

2.2国内外实验动物学科发展动态

2.2.1发达国家实验动物学科发展动态

世界上一些发达国家,如美、英、德、法、澳、日等国,对实物动物高度重视,均已实现实验动物生产的标准化、社会化和商品化。他们有完整的组织管理机构,其管理已纳入法制化管理轨道。目前,国际实验动物界共同关心的问题是围绕对动物福利的关注和满足科学研究对高质量的实验动物的需求两个方面。各国也相继制定了各种有关的法律法规。对实验动物的饲养管理与使用提出一系列规范化要求。

发达国家以美、欧、日本为代表,实验动物科学的发展经历了几十年的积累,已经形成了相对完善的学科体系,在科学研究、资源建设、技术平台建设、科学管理等方面都得到了全面发展。基本现状是:常用实验动物及相关产品的生产供应商品化、社会化,标准化质量管理行业化,实验动物保种和新资源开发政府资助的公益化,科学研究资助力度加大化,动物实验技术规范化。尤其在科学研究、保种育种和新资源开发方面,政府投入力度非常大,有利地促进了生命科学研究的发展,取得了丰硕成果。

2.2.2国内实验动物学科发展动态

为加快我国实验动物学科的发展,1988年,我国颁布《实验动物管理条例》,在此之后陆续颁布了10条配套法规,规范了实验动物管理、许可证制度、种质中心、质量检测网络和动物福利等方面。各省、市、自治区也结合各自实际情况制定了相应的管理法规和规章制度。已经形成了具有我国特色的实验动物法制化、规范化管理体制。

为保障实验动物质量,国家资助基本建成了包括啃齿类、实验犬、兔、禽类、小型猪和实验灵长类的国家动物种子中心和种植资源基地网络。成立了国家省市两级实验动物质量检测体系。已经形成低等级小动物使用量不断减少,SPF级、基因工程动物和疾病动物模型使用量不断增加的局面。调查发现,我国实验动物生产量已达到1900万只的规模,使用量也高达1600万只,高于欧盟25国的总和――1210万只,成为实验动物生产和使用大国。国内机构从原来单一的生产逐步向多元化发展,最直接地参与动物实验服务和拓展业务转向其他相关产品和业务。

2.2.3福建省实验动物学科发展动态

我省实验动物科技工作起步较早,在1993年就提出并实施省实验动物公共实验室建设计划。近年来,福建省科技厅先后资助建立了4个实验动物科技平台。动物实验服务体系基本建立。我省在实验动物工作在法制化管理、质量控制、资源建设和人才教育与培训等诸多方面开展了卓有成效的工作,实验动物科学学科体系基本建立。

(1)实验动物管理体系现状。1988年颁布的《实验动物管理条例》明确规定,国家科委主管全国实验动物工作,省、自治区、直辖市科技管理部门主管本地区的实验动物工作,国务院各有关部门负责管理本部门的实验动物工作。按照职能分工,福建省科技厅主管全省实验动物工作,负责制定实验动物科技发展规划,印制、发放和管理实验动物许可证,以科技项目经费支持实验动物科学研究。1991年成立的福建省实验动物管理委员会(以下简称“省动管会”)由省科技厅等有关政府职能部门领导及专家组成,省动管会主要是宏观上对实验动物科技领域依法实施科学管理的执行机构。近年来,我省强化了实验动物法制化管理,调整了省实验动物管理委员会成员,颁发了《福建省实验动物许可证验收细则(修订)》、印发《福建省实验动物许可证管理办法》等文件,已经建立了较为完善的组织机构管理体系、政策法规体系和质量保障体系。

(2)构建了实验动物技术服务平台。近5年来,省科技厅采取“科学规划、统筹协调、激励共享、分期实施、滚动支持”的方式,累计资助1 500万元,先后建立了福建医科大学鼠类动物实验技术服务平台、福建中医药大学兔类动物实验技术服务平台、福建省人口与计划生育科研所非人灵长类实验动物技术服务平台和厦门大学转基因与基因敲除小鼠培育与研究共用技术服务平台。

(3)实行实验动物许可证制度及从业人员岗位资格认可证制度。实验动物许可证经审核合格由省科技厅发放认定,从业人员岗位资格认可证经培训考核合格由省实验动物管理委员会办公室发放认定,“十一五”期间,累计培训学员1 000余人次,有效提升从业人员素质。实验动物设施内环境指标检测报告由省实验动物质量检测中心出具(该中心于1996年通过福建省技术监督局计量认证,2001年被国家科技部认证为省级实验动物环境检测机构)。

(4)实验动物设施建设和资源发展迅速。截至2012年6月,全省饲育、使用实验动物的单位近50家,其中有34家取得实验动物许可证,生产使用实验动物达10余个品种品系,2011年动物的使用量约12万只,生产量约4万只,其中实验大小鼠用量占85%。全省共有实验动物设施12000m2,通过许可证评审并能正常开展工作的屏障系统以上级别实验动物设施6000m2。其中,福建中医药大学清洁级及SPF级动物实验设施达2100m2;福建医科大学已建成并通过验收的实验动物设施3000多m2,特别是正在施工的1200m2的GLP实验大楼,将为我省新药临床前安全性评价创造了条件;福州总医院1800m2和厦门大学6000m2的实验动物中心大楼已经建成。近期拟提交验收。这些都将为我省实验动物的科研及实验工作打下坚实的基础。

(5)建立福建实验动物信息网。经过多年的努力,建立了福建实验动物信息网,实现全省实验动物信息资源的整合;并通过与中国实验动物信息网、福建科技信息网和实验动物许可证管理系统的链接,实现信息共享。目前,实验动物信息网调研收集整理了大量第一手宝贵的资料,可为用户提供信息浏览、产品搜索和信息等服务,信息量包括政策法规、国家标准、许可证专栏、学习园地、知识之窗等12个栏目,现有信息已达20000余条。

(6)充分发挥实验动物学会的作用。我省于1993年成立省级实验动物学会,业务主管部门为福建省科协。实验动物学会作为一个群众性的团体组织,充分发挥学会的专家团队作用,解决了我省专门从事实验动物科学高级专业技术人员不足的问题,极大地发挥学会在学术交流、科学普及、科技咨询等方面的作用。

(7)实验动物科学研究取得重要进展。据不完全统计,近5年我省实验动物科学获国家、省级科研项目(课题)12项,科研经费700万元,发表SCI论文10篇,核心期刊论文30余篇;其中,福建省科学技术厅和厦门大学联合创立的“福建省转基因与基因敲除小鼠培育与研究共用技术服务平台”继之前在省内率先成功完成了多个转基因小鼠品系的创建之后,最近又成功构建了福建省首例基因敲除小鼠,该项目得到了国内外同行的广泛关注与认可。

2.3国内外实验动物学科发展模式

2.3.1发达国家实验动物学科发展模式

发达国家的实验动物在市场经济制约下,已经成为专业化商品,并形成了实验动物产业,这一产业以实验动物的生产供应为主体,同时也包括相关产品如饲料、垫料、笼具、仪器设备及工程设施的商品化、社会化和产业化。这种在市场竞争下所形成的商品化生产供应和社会化服务的发展模式适应市场经济发展,也是我们发展实验动物科技可以借鉴的模式之一。

在美国,生物科学课题投资的40%涉及实验动物,而60%的生物学科研课题需要实验动物,国家卫生署每年用于实验动物的经费是4亿美元,全美有1300个有关实验动物科技工作的生产与研究单位。美国NIH实验动物资源中心和杰克逊实验室,是世界上最大的遗传保种和遗传研究中心,仅NIH实验动物资源中心就维持着250种近交系大小鼠。创立于40年代的美国查理士河公司的产品约占美国实验动物市场60%的份额,欧洲市场80%的份额。该公司在市场经济的竞争中,从一间车库开始,发展成为目前世界上最大规模的实验动物供应商,在18个国家和地区拥有独资和合资的分公司。

欧洲国家已建立全国性的、现代化的实验动物中心、研究中心及辅助用品的生产公司。而在上世纪50年代建立的英国实验动物中心和法国实验动物中心在70年代相继关闭,德国实验动物中心在经过严格审查后才得以保留。在欧洲产生这种局面的原因主要是由于这些机构的发展方向没能针对实验动物自身学科发展要求运转,偏离了对实验动物学科自身的研究,同时也偏离了市场经济的轨道,已经不再从事实验动物的研究。

日本于上世纪70年代起开始有计划地在各个国立研究机构和大学建立现代化的动物实验设施,并且很快实现实验动物的商品化、标准化。2000年5月建成的日本熊本大学动物资源开发研究中心保存有已育成的与人类疾病相近似的病理动物模型417种。在实验动物的生产、培育方面,日本在国际上占有明显优势。全国专门生产实验动物的公司有50多个,大小鼠每年使用数为1560万只,但40%的实验动物仍需要从美国进口。

2.3.2国内实验动物学科发展模式

经过20多年的努力,我国的实验动物科技工作取得长足的进步。目前我国大约有300多家有一定规模的实验动物生产单位,每年生产实验动物达1900万只,大小鼠品系50多个,其中SPF级动物产量占年产量的5%~8%,并逐年增加,在数量上基本满足科研需要。已经建立了国家啮齿类实验动物种子中心、国家实验动物质量检测中心和国家实验动物质量检测网络。各省市根据当地的具体情况,提出并建立适合实际的发展模式,已形成了地区性生产基地,开始向生产规模化、供应社会化方向发展。

(1)实验动物技术服务平台建设。近年来,国家和地方实验动物科技平台建设速度很快,已逐步形成一个有机整体。国家层面为加快实验动物标准化、规范化,全面提升我国实验动物整体水平,建立实验动物平台为全社会提供资源和技术服务支撑,初步建成的实验动物平台包括实验动物信息平台、实验动物遗传资源共享平台、实验动物种质资源的保存与共享平台、实验动物公共服务平台、灵长类GLP动物实验平台和比较医学技术共享平台。按照国家建立技术服务平台的要求,全国已有17个省(市、区)从本地实际需求出发立项建设实验动物平台,突出为本地产业和企业发展提供服务,突出为本地科技活动的中下游提供支撑,突出区域特色和优势。

(2)中外合资模式。上海西普尔一必凯实验动物有限公司成立于1989年10月,系上海市计划生育科学研究所与英国B&K环球有限公司合资的国内首家生产高质量实验动物的企业。主要从事大小鼠、犬、兔、猕猴等实验动物的繁育生产及全价颗粒饲料的生产,并向社会提供技术咨询服务。该公司每年向社会提供大小鼠达30万只和部分兔、犬、猴等标准化实验动物,并向国外出口,为探索中外合资模式发展我国实验动物产业积累了经验。

2.3.3福建省实验动物学科发展模式

《实验动物管理条例》颁布后,福建省科技厅于1 990年提出并实施实验动物重点实验室建设计划,通过重点实验室建设承担全省实验动物生产供应、检测和培训的发展模式,以期实现到2000年四大实验动物重点实验室联手建成能承担风险,有一定社会和经济效益、自负盈亏、全方位开放,全省性实验动物生产、供应、科研一体化的企业集团。该发展模式预期目标未能实现,但仍为我省实验动物事业的发展起到一定的作用。

为落实福建省“十一五”科技发展规划纲要,规范科技创新平台建设与管理,促进科技资源的合理配置与共享,为科技创新活动提供良好条件,福建省科技厅采用“科学规划、统筹协调、激励共享、分期实施、滚动支持”的管理方式,先后扶持建立了鼠类、兔类、非人灵长类和转基因与基因敲除小鼠培育与研究共用四个技术服务平台。通过法律地位确立、政策法规确定和管理办法制定三个要素的有机组合,推动资源整合,促进实验动物生产、使用和研究、开发的有机结合。实践证明,实验动物科学的发展离不开法规制定、政策引导、监督管理和财政的资金扶持和培育。

3 福建省实验动物学科发展趋势预测

3.1实验动物的管理走向法制化

实验动物管理的法制化是推进依法行政的需要。按照《许可法》的要求,完善实验动物的法制化才能为在我省范围内实施实验动物管理行政许可提供法律支撑,这是加强生物安全和社会安全的需要,也是现代科学技术发展的需要。通过实验动物的法制化可以有效促进实验动物产业化和生物技术产业发展。

3.2实验动物种质资源扩大和质量提高

我国自1997年开始,在实验动物种子资源的保存和利用方面投入大量的资金,设立了国家啮齿类实验动物种子中心和分中心,已经初步建立了种子网络体系。用于科研的实验动物种类,从啮齿类、兔、犬到实验非人灵长类动物不断扩大。实验动物使用总量下降,高质量实验动物使用量增加,实验动物品种、品系增加,用于科研方面的啮齿类普及清洁级,部分实验室将使用悉生动物和无菌动物。

3.3实验动物福利

动物实验替代方法的3R理论已被愈来愈多的科学家所接受,并在实际研究工作中得到了广泛的应用,对推动生命科学以及相关学科研究的发展起到了重要作用。探索能够达到相同目的或获得相同结果的动物实验替代方法是今后我省实验动物工作的发展趋势。

3.4实验动物标准化建设

实验动物标准化建设是实验动物科学发展的重点,质量管理是实验动物管理的核心。我国通过立法,实施实验动物的许可证制度和统一的国家技术标准,提高了实验动物的质量,保证了人员安全,也保护了动物福利,推动了实验动物学科的快速发展,但是,伴随着生命科学发展,实验动物标准化管理体系不健全等深层次的问题仍然存在,迫切需要加以系统研究和完善。

4 福建省实验动物学科面临的挑战

21世纪,科学技术的持续发展和世界经济一体化,对生命科学、医药研究提出了新的要求,为实验动物学的发展提出了挑战,当前我省实验动物体系存在品种资源短缺、创新能力不足、政策法规和质量标准体系不健全、保障体系薄弱、共享机制不完善等诸多问题。

4.1实验动物资源不能完全满足科学研究的需要

我省常用实验动物品种品系单一,规模偏小,有时需要从外省引进,实验动物资源不能完全满足科学研究的需要。

4.2实验动物标准化管理存在漏洞

实验动物法律法规体系不健全,个别单位存在有法不依、有标准不遵守现象。实验动物福利伦理认识程度低,缺乏实验动物福利伦理审查规范和机制。

4.3实验动物及其相关产品产业化、商品化、市场化程度低

符合质量要求的常用实验动物及相关产品的生产供应不足,缺少政府的扶持和资助,难以保持,更不能形成产业化局面。

4.4从业人员素质有待提高,高水平创新型人才匮乏

具有一定实验动物专业知识的技术人员,是保证实验动物科技工作质量的先决条件和基本保证。虽我省实验动物从业人员逐年增加,由于从业人员素质参差不齐和缺乏专业系统教育,省内符合第一任职要求的实验动物科技工作者少,高层次创新型人才匮乏,有必要集中省内优势技术力量和资源,建立健全系统而科学的教学体系和教学内容,从而提高实验动物从业人员的整体素质。

5 福建省实验动物科技面临的机遇

5.1时代机遇

随着比较医学和转化医学的发展和崛起,作为生命科学、医学研究不可替代的重要支撑的实验动物科学,对于人类疾病的发病机理、治疗、药物研发所起的作用越来越不可或缺。发达国家大型实验动物资源匮乏、动物实验成本高、动物保护主义运动影响以及动物福利和伦理学的要求,动物实验特别是大型实验动物临床前研究呈现出向中国、印度等发展中国家转移的显著趋势,为我国承接国际医药动物实验业务带来了机遇。

5.2政策机遇

目前,科技部正在努力打造科研基础平台,加强科研基础条件建设,以满足科技创新和社会经济发展的需要为宗旨,加强我国实验材料资源的收集、抢救、整理、整合、保存,根据实验材料的描述标准和规范,实现实验材料的数据化,建立E平台,实现实验材料资源的信息共享和实物共享。我国科技规划中提出:在“十一五”期间,建立以国家实验动物种质资源中心为核心、20~30个功能独特的实验动物种源单位共同形成的结构完整、功能齐全、技术先进并与国际接轨的中国实验动物种质资源网络平台。在保证实验动物质量和实验动物品种(系)与类型多样性的基础上,实现实验动物种质资源共享。这无疑是实验动物科学发展的强大推动力。

5.3产业机遇

医药生物技术产业的快速发展,为实验动物科学发展提供了机遇。在发达国家,人口、健康和医药卫生高新技术发展迅速,其产业规模和产值迅猛增长。我国生物技术的应用和发展取得显著成绩,国家“863”计划、科技“攻关”计划都将生物技术列入重点支持领域。而医药、生物技术日新月异,对实验动物科学发展提出了更高的要求。

6 福建省实验动物科学发展思路和目标

6.1发展思路

以提高我省生命科学研究和生物医药技术产业发展为目标,以实验动物技术服务平台建设为重点,大力推进实验动物资源整合和优化配置,加大实验动物科研及质量监控力度,完善法制建设,努力培育我省实验动物产业,走出既符合国情,又有福建特色的实验动物科技发展道路,为我省生命科学发展提供保障。

6.2发展目标

(1)到2015年,建立能生产并满足全省大动物和常用清洁级以上实验大小鼠需求量的供应体系。合格实验动物生产量达10万只,其中清洁级以上实验大小鼠8万只,普通级实验兔1万只,实验用猴和实验比格犬3000只。建成能满足我省生物医药产业发展需求的动物实验技术服务和信息服务平台,基本实现实验动物保种、繁殖、生产、供应与使用的标准化和社会化,为我省生命科学和生物医药发展提供有力的基础条件保障。

(2)实验动物质量保障体系基本建立。实验动物质量检测体系进一步完善,实验动物质量检测的快速诊断技术及其应急系统基本建立;基本形成实验动物检测、自检和抽检相结合的质量检测体系。

(3)实验动物科研水平显著提高。闽台实验动物科技创新暨转基因培育与研究技术服务合作基地的建立,转基因培育与研究共用技术、保种与生产能力进一步提升。到2015年底,基因工程小鼠达300种,开展转基因大鼠或转基因猪等转基因大动物的创建与研发;福建黄兔人工种群的生物净化暨实验动物化研究及应用取得实质性进展。

7 福建省实验动物科学发展的战略任务

7.1实验动物法制化管理体系的完善

法规制度体系建设。争取在2013年将《福建省实验动物管理办法》列入省政府立法计划项目,“十二五”期间完成省政府立法并实施;同时完善和修订相关管理制度并实施。

法制化管理体系的建设。充实和调整福建省实验动物专家组,真正发挥专家组在我省开展实验动物发展研究、为我省实验动物法制化管理和相关政策法规的制定等方面的指导和咨询作用。

建立管理信息系统。在现有的福建实验动物信息网页上增加实验动物学会活动窗口,加强实验动物信息网后台管理建立实验动物信息网的专业信息平台,加大实验动物科技宣传力度,使社会各方全面、准确地理解和执行国家实验动物管理条例。

实施应急反应体系。为控制实验动物疫病的发生和传播,保证实验动物质量及其动物实验结果的准确可靠,建立和完善与相关部门联动机制,制定和重大实验动物疫病控制应急预案,形成全省性的重大动物疫病控制应急体系,保证和促进实验动物持续健康发展。

7.2加强行政执法管理力度

在科技计划立项、成果管理活动中加强有关实验动物质量和动物实验条件的审核,强化监督管理,切实有效地发挥其职能。应用不合格实验动物或未取得实验动物使用许可证进行的科学实验、检定,其实验、检定结果无效,科研项目不予以立项。

加大实验动物质量管理力度,优化资源配置,完善省实验动物质量监督检测体系,建立实验动物质量抽查和报告制度。全面推行实验动物许可证制度,严禁未取得生产许可证或不合格的动物进入流通渠道。

加强本省行政区域内实验动物行政执法工作力度,建议设立实验动物质量监督员、实验动物信用管理、实验动物质量通报和信息公开制度,接受社会监督。

7.3健全实验动物质量保障体系

7.3.1规范实验动物质量检测管理。省实验动物质量检测中心必须进一步规范质检工作,加强实验动物监测与管理,严格执行许可证制度,开展实验动物质量检测新项目、新方法、新技术的研究。

7.3.2全面实施实验动物国家新标准。为保证对新版标准的贯彻实施,应开展实验动物国家新标准宣贯会,全新解读新版国家标准内容和标准编制中规范性技术要素的确定,推动实验动物质量的提高及动物实验技术的创新和发展,以满足实验与科研工作的需要。

7.3.3加强从业人员队伍建设。我省缺乏掌握实验动物科技管理技术的高端人才和复合型人才;从业人员的学历层次、专业化水平和整体素质有待提高。必须进一步加强从业人员队伍建设,努力提高从业人员的政治思想素质、职业道德水准和业务技能,建立技术力量雄厚、人才结构合理的创新团队,为我省实验动物科技发展提供强有力的人才支撑和智力支持。

7.4实验动物技术服务平台建设

7.4.1建立闽台实验动物科技创新暨转基因培育与研究技术服务合作基地。随着海峡两岸整体经济水平和科技能力的提升,生物技术领域和产业领域等也将逐步提出对转基因/基因剔除小鼠模型动物的需求。所以,开展转基因培育与研究共用技术、保种与生产,供应生命科学研究所需要的特种实验动物、以满足实验动物科技日新月异的发展需要。

7.4.2建立开放系统动物实验技术服务基地。随着经济发展和科技进步,省内对大动物实验的需求将逐年增加,所以,开展大动物(犬、猪、羊)动物实验技术服务、动物实验技术培训、实验动物共享数据库、实验动物设备设施共享、大动物调剂供应,以满足省内动物实验所需的大动物(犬、猪、羊)逐年上升的需求。

7.4.3建立福建实验动物科普、伦理和远程教育基地。通过该基地建设,提高实验动物管理工作质量和水平,维护动物福利,促进人与自然和谐发展,适应科学研究、经济建设和对外开放的需要。同时向公众开放陈列室和其他场地、设施,举办讲座和提供咨询。

7.4.4建立实验兔繁育及福建黄兔实验动物化研究技术服务基地。在省内使用量较大的单位建立生产常用实验兔基地,承担我省实验兔的生产、供应和满足福州市区实验兔调剂服务及周边实验兔的需求,以解决目前全省所使用的实验兔不达标的问题。同时,开展福建黄兔人工种群的生物净化暨实验动物化研究及应用,提升福建实验动物科技水平。

7.4.5加强常用动物和饲料的生产供应。充分利用鼠类技术服务平台现有条件和人才优势,在其生产清洁级实验大小鼠的基础上,通过加大扶持力度,形成年产超5万只清洁级以上实验大小鼠的生产能力。支持有条件的企业建立5万只以上规模的实验兔繁殖基地。依托有条件的单位建立标准化实验动物饲料的生产车间,年产各类实验动物饲料500吨,以满足科研、生产及部分教学工作的需要。

7.5实验动物信息服务平台建设

7.5.1数据信息服务平台建设。以国家科技基础数据平台为基础,开发福建实验动物专家数据库、相关联企事业单位数据库、实验动物品种品系资源数据库,整合信息资源;建立实验动物管理、科研、生产、使用或经营管理集成性网络服务平台,提供远程、互动、及时、高效的网络服务;根据服务对象的具体需求,开展查新、咨询、策划、信息、实验动物及其相关产品推介、交流合作等多方面的个性化信息服务。

7.5.2实验动物、饲料供需信息服务平台建设。建立市场调研系统,对实验动物进行分类市场调查,定期向相关服务群体提供行情报告;建立网络性的共性市场开发平台,接受供需双方的委托,对服务群体及服务需求进行市场调查分析,组织实验动物及其相关产品的供需信息。通过信息平台,协调解决实验动物来源和供应问题,合理引导和培育实验动物市场。

7.5.3实验动物从业人员远程培训和上岗考试平台。通过该平台的建设,将提供最优秀的实验动物科技培训资源,该平台只要有因特网的地方就可以接受培训和考试,不受时间、地点限制,同时结合从业人员水平层次的不同,提供个性化学习和课程答疑服务。该平台根据福建实验动物科学管理的工作要求,结合实验动物从业人员上岗管理实际,主要用于实验动物从业人员培训和上岗资格认证考试,到2015年底,使我省实验动物从业人员的持证上岗率达到95%以上。

8 福建省实验动物学科发展的战略对策

8.1加强法制化管理

贯彻国家有关实验动物法律、法规,建立和完善福建省实验动物科技管理的法规性文件,加大执法力度。加强各部门之间的协调,在省科技、教育、农业、医药卫生等行业坚决按实验动物许可证制度的要求,在科研立项、成果评价、、新药研究、行业验收与认证工作及安全性评价等工作中逐步实行实验动物一票否决制。

8.2加强实验动物从业人员培训

要采取切实有效的措施,稳定现有的实验动物从业人员队伍。采取多种形式,加强和规范实验动物技术人员的培训和考核,提高实验动物技术队伍的整体水平。为从事实验动物的管理人员提供学习机会,尤其是对单位法人或主管领导进行必要的实验动物法规和基本知识培训,促进科学管理。

8.3加大投资力度,统筹规划,合理布局

我省每年用于实验动物生产、新品种的培育及动物模型的研究经费十分有限,制约了实验动物学科的发展。应开辟资金渠道,通过地方匹配投资、争取国家财政经费和吸收社会资金等多种方式,加大实验动物的投入强度,逐步形成实验动物多元化投入格局。建议设立实验动物专项发展基金,纳入省级科技计划,以不断加大财政投入,为实验动物科研和实验动物学科发展中出现的问题提供坚实的资金支持。

8.4在省科技计划项目中报指南中增加实验动物科学研究内容

为进一步提升实验动物研究水平,加强和完善实验动物技术服务平台的功能,推进我省生命科学研究和生物医药产业的进一步发展,建议将实验动物科学研究内容列入省社会发展科技项目支持重点、软科学研究项目和省基金项目资助范围。

8.5建立确保平台良性运行的管理制度和运行机制

平台必须制定科学的管理制度,明确平台建设单位的权利和义务,制定相应的绩效考核和评价制度,采取优胜劣汰的动态管理方法。日常运行经费应通过开展各类创新服务和承担企业、政府委托的科技项目,以及当地政府支持和企业资助等途获得,通过平台良好的服务和管理,来获得平台自我发展的资金保障。

8.6重视学会的工作,支持学会开展工作

省实验动物学会是实验动物与动物实验人才集中的地方,学会要积极努力,将省内从事生命科学研究的专家组织起来,开展多学科的学术交流与培训活动,取长补短,共同促进实验动物队伍整体素质的提高;同时,还应加强彼此之间联系与协作,使实验动物事业更好地为生命科学研究服务。

8.7加强闽台间的学术交流,追踪国际发展趋势

通过近年的努力,我省的实验动物工作已取得长足的进步,从而为我省开展闽台间实验动物科技的交流创造了条件。我省应加大宣传力度,利用现有资源的优势,吸引更多的项目,包括高科技项目到我省进行实施,以利于追踪国际生命科学的发展趋势。

篇3

近年来,有关中医药防治左心室肥厚(LVH)的文献逐渐增多,从原来单纯的中医药临床疗效观察逐渐向实验研究及微观作用机制研究不断深入。随着中医药防治LVH实验研究的开展,有关LVH动物模型的应用和研究逐渐增加,许多学者从不同的病理机制出发,复制了多种高血压病LVH动物模型。笔者现就目前中医药防治LVH常用的动物模型的类型及存在的问题作一述评。

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1  中医药防治左心室肥厚常用的动物模型类型

1.1  自发性高血压大鼠

自发性高血压大鼠(SHR)是较为接近人类原发性高血压病的遗传性大鼠模型,出生后不久就出现血压增高,12~16周后与同龄正常血压大鼠相比较有非常显著的差异。SHR左室重量及左室重量指数、心肌细胞面积及横径在高血压初期(6周)无明显改变,7~8周龄后左室肥厚逐渐发生,14周时有显著增加,24周时增加更加显著[1]。有学者用具有补阴益阳作用的桂附八味丸早期干预治疗,可纠正血压升高,据此提示SHR可能是重要阴阳两虚模型。但其病理变化的过程复杂,以上结论尚缺乏进一步的实验证据的支持[2]。目前研究表明,多种中药复方或单味中药均可从不同的机制干预SHR模型LVH的形成,如益气活血复方[3]、活血潜阳复方[4],活血化瘀类的通心络复方[5],滋肾抑肝的滋肝青阳片[6]、杞菊地黄丸[7],以及单味药丹参[8]、灯盏花素[9]、前胡丙素[10]、钩藤[11]等,均通过不同的作用机制降低SHR大鼠血压、逆转心肌肥厚的作用。导致此类现象的原因可能是在SHR血压增高的过程中,左室肥厚、心肌纤维化及血管周围纤维化和间质纤维化的发生发展过程是不同步的,它们各自有自己的演变规律,而导致这些变化非同步的原因可能是由于其致病因素并非完全相同。

1.2  腹主动脉缩窄大鼠模型

根据Anversa[12]的方法,平均体重为220 g(200~230 g)的SD大鼠,腹腔注射戊巴比妥钠(40 mg/100 g体重)麻醉,仰卧固定后,腹部常规处理,沿膈以下2 cm处切开皮肤和肌肉,打开腹腔找到腹主动脉并分离,取一探针(直径约0.6 mm)沿主动脉的方向与分离的腹主动脉一起结扎,然后抽出探针,形成一个缩窄的腹主动脉,关闭腹腔。大鼠腹主动脉部分狭窄5周后,形成实验性心肌肥厚模型,心肌和左心室重量明显增加。洪氏等[13]对此模型4周后开始连续给黄芪注射液和卡托普利8周,观察两者的抗肥厚作用。以动物的心脏重量衡量心肌肥厚程度,用HP法测定血浆及左心室组织中肾上腺素和去甲肾上腺素(NE)含量,结果显示,黄芪注射液和卡托普利有不同程度的抗心肌肥厚作用,并可部分纠正肾上腺素和NE含量的异常变化。另有学者运用逆转录多聚酶链反应方法结合图像分析技术检测到该模型组大鼠心肌P53mRNA的表达减少。给槲皮素75、150 mg/kg后均能明显降低心肌和左心室重量,增加大鼠心肌P53mRNA表达,提示槲皮素抗心肌肥厚作用与增加大鼠心肌P53mRNA的表达有关[14]。

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1.3  肾性高血压大鼠模型

此模型用Wistar或SD大鼠,腹腔注射麻醉,经腹膜后近主动脉侧分离左肾动脉,用内径为0.2 mm银夹狭窄左肾动脉,右肾不触及,此即为二肾一夹肾性高血压大鼠模型(2K1C-RHR)[15]。有学者观察大鼠于术后第4周可形成明显的左室肥厚[16]。而有的学者认为,2K1C-RHR左肾动脉缩窄1周后就有明显的LVH,其左心室重量/体重(LVW/BW)较假手术组大鼠显著升高(P<0.05)[17]。此模型有关中医证候属性的研究较多,有研究表明,助阳药可使该模型动物高血压加剧,而滋阴药使之减轻,提示可能是高血压阴虚模型[18];进一步研究表明,该模型大鼠的脑组织中脑啡肽含量明显低于正常大鼠,而脑啡肽作为交感活性抑制性调制物,脑啡肽降低有利于交感活性增高,具有阴虚证的属性;药物反证法也证明,助阳药可使其脑啡肽含量进一步下降,具滋阴作用的六味地黄丸可使之趋向正常,更加明确了此模型的“阴虚”属性[19]。廖氏等[20]从中医病因学,大鼠的症状、体征特点,微观指标的检测及药物的反证等角度分析2K1C-RHR模型的证侯特点,结果大鼠造模后1周即表现出体重减轻,尿量减少,饮水量增加,毛发干枯,体温上升,易激惹程度增高。该模型血浆环磷酸腺苷/环磷酸鸟苷(cAMP/cGMP)、血清肿瘤坏死因子γ(TNF-γ)、白细胞介素1(IL-1)含量均明显高于正常大鼠,与人类阴虚阳亢证候特点相似。六味地黄丸与具有滋阴潜降作用的中药复方滋水降火饮,对以上改变均有一定的调节作用,但在降压、降低易激惹程度等方面滋水降火饮较六味地黄丸有明显的优势。该模型不仅有阴虚的一面,尚有阳亢的特征,应属阴虚阳亢证型。进一步研究表明,造模后第12周模型组大鼠的LVW、LVW/BW值明显增加,中药滋水降火饮可使其LVW/BW值明显降低,证明滋水降火饮对高血压阴虚证LVH有一定的预防和治疗作用[21]。有学者利用中药复方首乌降压胶囊防治肾性高血压大鼠LVH也取得一定效果[22]。

1.4  L-甲状腺素诱发实验性甲亢大鼠心肌肥厚

L-甲状腺素(Thy)4 mg/kg连续7 d灌胃可诱发缺血性心肌肥厚,以地黄为主药的六味地黄汤对Thy诱发的肥厚性心肌病具有治疗作用,可降低缺血心肌细胞丙二醛(MDA)含量和升高超氧化物歧化酶(SOD)活性,以及减少机体儿茶酚胺的释放。而地黄煎剂可通过对缺血细胞线粒体及其Ca2+转运酶的保护作用,使细胞线粒体避免缺血损伤和ATP耗竭,从另一方面揭示了地黄对Thy性心肌肥厚的消退作用机制;并提示地黄可能具有抗甲状腺亢进的药理学作用[23]。近来有研究表明,黄连素、芍药总苷和荞麦花总黄酮对Thy所致心肌肥厚大鼠的心肌均有保护作用[24-26]。

1.5  儿茶酚胺诱导心肌肥大模型

     心肌缺血或心脏压力超负荷时,交感神经活性提高,循环中的儿茶酚胺含量明显增加,这是LVH中最敏感的调节代偿机制之一,血浆中的NE浓度与左室重量指数在一定程度上呈正相关。因此,给动物持续注射大剂量NE或其它儿茶酚胺类活性物质可制备心肌肥大模型。

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1.5.1  去甲肾上腺素诱导心室肥厚方法

大鼠皮下植入微型NE渗透泵,根据不同情况,使其恒速释放NE 2.0~14.0 mg/(kg·d)连续3~14 d。术后可见大鼠血压升高,外周阻力增加,左心室重量指数、心肌纤维直径明显增加,心输出量减少。在给予NE后的1~3 d,I和M型胶原表达、心房利钠多肽(ANP)表达上调。姜氏等[27]利用NE腹腔注射1.5 mg/(kg·d),2次/d,建立大鼠心肌肥厚模型;同时利用荞麦花叶总黄酮(TFBFL)和卡托普利灌胃给药15 d,观察心电图、左心室肥厚指数(LVWI)和心重指数(HWI);同时采用比色法测定心室肌钙含量,用放免分析法检测血浆、心肌、肾脏血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)生成率和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)含量。结果与肥厚模型组比,TFBFL能剂量依赖性改善心肌肥厚大鼠心电图,降低LVWI、HWI、心肌钙含量和心肌AngⅡ含量,但对血浆肾脏AngⅡ含量及心肌、血浆和肾脏AngⅠ生成率均无明显影响,且与阳性药物卡托普利组治疗效果相近。因此认为,荞麦花叶总黄酮对大鼠心肌肥厚具有保护作用,其机制可能与拮抗心肌局部肾素-血管紧张素(RAS)系统有关。

1.5.2  异丙肾上腺素诱导心室肥厚

异丙肾上腺素(ISo)诱导大鼠LVH的方法不一,剂量和时间不同。如有学者在大鼠皮下注入微型渗透泵,使其恒速、持续释放ISo 1~4 mg/(kg·d),连续3 d以上,即可致心室重构,HWI明显增加,心肌细胞体积增大,但心肌细胞数减少,心脏胶原组织明显增生,反映心肌细胞肥厚的相关基因,如转移生长因子-β1(TGF-β1)、ANP等表达增强。秦氏等[28]用ISo 0.02 mg/kg,2次/d,连续皮下注射6周,可形成大鼠心肌肥厚模型,槲皮素能通过清除氧自由基和降低心肌细胞内游离钙浓度抑制ISo所引起的心肌肥厚。胡氏等[29]用ISo 12.5 μg/kg每天皮下注射2次,连续14 d,造成小鼠实验性心肌肥厚模型,研究知母、黄芪对模型动物的心率和心肌肥厚的作用,结果表明,知母能拮抗ISo所致的心率加快,降低HWI,知母、黄芪合用能减慢心率、提高心肌储备、改善模型动物对应激反应的能力。此外,三七总皂苷、灯盏花素、葛根素等均可防治此类大鼠LVH[30-32]。

2  述评

2.1  存在的问题

从目前中医药防治高血压病LVH实验研究来看,中医药可通过多途径对高血压LVH有较好的改善作用,能防止、延缓或逆转LVH,但使用的基本上是现代医学的病理模型,难以反映中医药学辨证施治的学科要求。在中医理论指导下,按照中医证候特点复制病证结合模型一直是中医药学开展实验研究的难点之一。有关高血压LVH病证结合动物模型也处于探索阶段,有的学者进行了有益的尝试,但也存在一些问题。主要表现在:①动物模型研究中如何将传统的中医理论和现代医学科学知识结合,复制出既能揭示LVH演变过程中中医证候特点,又符合LVH病理生理变化特征以及中药新药研究要求的病证结合动物模型,是值得探索的重要内容。②许多研究只是对中医药干预心肌肥厚疗效的简单观察,缺乏对其它相关脏器保护作用的综合观察以及对心脑血管事件发生远期效果的进一步研究。③中医药在降低高血压、逆转LVH方面,虽效果良好,但对其机制尚待进一步深入研究;中医传统的辨证指标与现代医学的理化指标如何结合,以及各项指标的敏感性和特异性如何有待深入探讨。④高血压LVH辨证的规范化、标推化研究尚待进一步完善,疗效的可重复性和可比性尚待进一步提高。职称网

2.2  研究展望

面对以上存在的问题,我们在今后的研究过程中应有针对性地采取相应的措施和对策。①高血压病作为一种遗传异质性疾病,具有延迟外显性,其发病是体质、环境因素以及不良生活方式共同作用的后果,与中医学多因素致病的发病观有显著的相似之处,能否利用具有遗传特质的动物辅之以环境因素(如无规律的噪音刺激)、饮食因素(如高盐、高热量食物等)制造出病证结合的高血压LVH动物模型。②在研究方法上,应注重宏观辨证和微观辨证相结合、辨证与辨病相结合;注意将对微观指标的综合分析评价,与机体机能的整体调节结合起来,更易于赋予中医学的辨证要素,进一步指导临床治疗。③加强LVH关键病理机制的研究,通过观察其病变的演变规律,特别是结合LVH形成过程中证候的时相性特征,寻求相关证候演变间的内在联系,为临床辨治提供理论支撑。④注意引入现代实验研究方法,充分利用现代细胞、分子生物学技术,加强高血压LVH宏观证候与相关基因谱表达内在联系及其中药干预的实验研究,为将来临床治疗提供高层次的理论指导。

笔者认为,随着现代科学技术和先进实验方法的参与,必然能够使中医药防治高血压病LVH的研究达到更新更高的水平;找准研究的切入点,突出中医药学研究的学科前沿的交叉、融合和一体化,中医的整体性认识和现代复杂性研究的有机结合,将给高血压病LVH的研究带来契机。

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篇4

【关键词】 关节炎,类风湿;动物模型;发病机制;综述

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种以侵蚀性关节炎为主要表现的全身性自身免疫

病[1]。本病以女性多发,男女患病比例约1∶3。RA控制不佳可致残,因此研究本病的发病机制,探索控制或延缓病情进展的治疗方法,对提高患者生活质量具有经济和社会效益。然而如何复制出更接近RA的动物病理模型一直成为困扰风湿免疫专业学者的难题,寻找与RA发病机制更为接近的动物模型对研究疾病潜在病理、药物发现和疗效验证具有重要意义[2-3]。近年来,针对RA动物模型的研究方兴未艾,除了经典的胶原诱导性关节炎(CIA)模型及佐剂性关节炎(AA)模型以外,又有了胶原抗体诱导关节炎(CAIA)模型、降植烷诱导关节炎(PIA)模型、联合免疫缺陷小鼠(SCID)模型和卵清蛋白诱导的兔RA(OVA)模型。本文就上述模型最新进展做一综述。

1 常用模型

1.1 CIA模型

1.1.1 CIA模型概述 CIA模型是1977年由Trentham团队构建的免疫性炎症关节炎模型,以多发性的四肢末端关节炎为主要临床表现[4]。CIA发病是由T细胞诱导的免疫反应激活、炎性因子释放、Ⅱ型胶原抗体产生等环节共同决定的[5]。

1.1.2 CIA模型造模方法[6] 用双蒸水将冰醋酸稀释成0.01 mol・L-1,0.2 μm微孔膜过滤除菌,4 ℃保存过夜。用2.5 mL冰醋酸稀释10 mg牛

Ⅱ型胶原,制成终质量分数为4 mg・mL-1的溶液。锡箔纸保存避光,4 ℃环境下完全溶解过夜(该溶液可在-20 ℃环境下储存6周)。使用时根据动物数量与完全弗氏佐剂按1∶1比例混合,在0 d时鼠尾根部皮内注射,每只DBA/1小鼠给予0.1 mL

乳剂,21 d后加强免疫(与不完全弗氏佐剂等比混合),建立CIA模型。C57BL/6小鼠需使用鸡Ⅱ型胶原。

1.1.3 CIA模型特点 在造模30 d后出现炎症高峰,表现为实验动物双侧足爪明显肿胀,可累及前爪,造模时间与疾病进行性加重呈正相关。优势是免疫学过程和关节表现与人类具有较高的一致性[7-8]。

1.2 AA模型

1.2.1 AA模型概述 AA又称弗氏佐剂关节炎模型,是一种使用广泛的风湿性关节炎动物模型,可用于预测许多药物对RA的临床疗效。致病原理主要是基于抗原模拟机制,位于结核杆菌上的某个蛋白分子在结构上与关节滑膜上的某个糖蛋白分子相似,由此形成的抗体诱发了针对关节的免疫反应。

1.2.2 AA模型造模方法[9] 将热灭活的结核分枝杆菌混悬于0.1 mL弗氏完全佐剂,以0.1 mL剂量皮下注射6周龄Lewis大鼠。表现为致炎18 h

后出现足肿胀,通常于造模后2~3周内达炎症高峰,随后有自愈倾向,继发病变一般出现于

10 d左右,20 d左右达高峰。虽然所有的大鼠发病过程相似,但它们的炎症表现不尽相同,这为探索初期炎症的严重程度和关节功能之间的联系提供了机会。

1.2.3 AA模型特点 早期炎症反应的部位常出现在造模对侧和前爪,呈进行性加重,活动不便,耳和尾部出现类风湿结节,实验动物体质量下降,特别是继发性自身免疫性肿胀,这些表现与人RA表现相近,提示AA大鼠与RA患者在关节肿胀方面具有相似性[10]。AA具有发病迅速的特点,病程具有自限性,缺乏慢性改变过程,造模43 d后病理改变基本恢复正常[11]。

1.3 CAIA模型

1.3.1 CAIA模型概述 早在1998年,人们就在运用胶原抗体来诱导RA的CAIA模型。此模型适用于BALB/C小鼠、DBA/1小鼠,而C57BL/6小鼠模型反应性低。此模型是研究RA发病机制和治疗药物筛选的理想模型。

1.3.2 CAIA模型造模方法[12] 8周龄雄性DBA/1小鼠,在0 d时腹膜腔注射鼠单克隆Ⅱ型胶原抗体(An Arthrogen-CIA? 5-clone cocktail kit),每只1.5 mg・(0.15 mL)-1,3 d后,腹膜腔注射大

肠杆菌脂多糖,每只50 μg・(0.1 mL)-1。炎症达峰期在14 d左右,发病率为83%左右。

1.3.3 CAIA模型特点 关节炎症评分通常在第10天达高峰,CAIA小鼠关节腔内有大量炎性细胞浸润,侵蚀滑膜并破坏软骨。这与RA关节病理存在高度一致性[13]。CAIA模型具有发病率高、发病迅速、稳定性高和可重复性好的特点,同时该模型的建立不需要弗氏佐剂的诱导,亦不受MHC分子的限制,各种品系的小鼠均可诱导发病,所以该模型的应用范围更广,更适宜于各种干预性药物实验研究[14]。

1.4 PIA模型

1.4.1 PIA模型概述[15] 降植烷(2,6,10,14-四甲基十五烷)是叶绿素分解后的产物,是一种常用的致炎剂,能促进小鼠B淋巴细胞瘤的发生,诱导实验小鼠产生狼疮特异性抗体,表现出明显的系统性红斑狼疮特征。因此推断降植烷主要通过体液免疫激发炎症反应。

1.4.2 PIA模型造模方法[17] 6~8周雌性BALB/C

小鼠,分别于0,9,18周腹膜腔注射0.5 mL降植烷,21周时实验小鼠表现出明显的关节炎症状,发病率为73.7%,炎症达峰期8~13 d。

1.4.3 PIA模型特点 实验动物关节滑膜有大量炎性细胞浸润,以单核细胞和中性粒细胞为主,滑膜增生,有血管翳形成,软骨和骨组织破坏明显,与人RA病理表现类似[16]。Holmberg等[17]研究发现,降植烷是一种非免疫原性佐剂,主要通过免疫系统的非特异性刺激引起自身反应性T淋巴细胞活化,而非影响T细胞或B细胞特异性识别。降植烷所致急性关节炎症,在短暂的急性炎症期后随即进入慢性进展和反复发作阶段,表现为一个较长的慢性迁延期。因此,在免疫学特征方面更类似于RA患者,更适于RA病理机制的研究。

1.5 SCID模型

1.5.1 SCID模型概述 SCID小鼠由于其免疫缺陷的特点,可用于建立人鼠嵌合模型。近年来研究发现,植入SCID小鼠背部的RA滑膜能维持其特征12周以上,用于研究发病机制,特别是用于研究新药的疗效和机制,并可作为人源化RA模型。

1.5.2 SCID模型造模方法[18] 该模型用到的是4~8周龄天然免疫及适应性免疫均缺乏的SCID-NOD小鼠,无菌条件下麻醉小鼠,在其背部正中做一切口,取一大小约0.1~0.2 cm3的人RA滑膜组织植入其皮下,植入物需避开切口。移植后第3,6或12周又可将移植物取出冻存于冰箱,以备后用。个别学者在滑膜植入期间,配合使用荧光染料标记的人外周血淋巴细胞鼠尾静脉输注,以提高成模率。实验证明,在第3周和12周时RA-SCID小鼠血清中可检测到人白细胞介素-6和免疫球蛋白。这些研究表明,RA-SCID具有滑膜炎的特性,与RA病理一致性高。

1.5.3 SCID模型特点[19] RA-SCID小鼠血清中炎症肿瘤坏死因子-α水平显著升高,RA组织滑膜增生、软骨侵蚀和软骨降解过程与人RA病理非常类似。由于动物模型与人的种属差异是研究中一个重要影响因素,RA-SCID小鼠作为人源化滑膜侵蚀模型,在探讨RA病理机制特别是软骨破坏及治疗方面可能有明显优势。

1.6 OVA模型

1.6.1 OVA模型概述 卵清蛋白诱导模型首次出现在1962年,其可能的发病机制在于以抗原的形式刺激关节腔出现抗体,持续形成抗原-抗体-补体(C3)复合物,募集大量的淋巴细胞、单核巨噬细胞、中性粒细胞,从而引起局部的炎症反应,刺激滑膜产生血管翳,导致关节破坏[20]。

1.6.2 OVA模型造模方法 将质量分数为20 mg・mL-1的卵清蛋白乳剂于兔肩胛间区进行皮内注射,每次选5个部位,每周1次,连续3次,进行基础致敏。28 d后在胫骨结节最高点与髌骨下缘连线之中点的髌韧带两侧,以质量分数为10 mg・mL-1的鸡卵清蛋白乳剂双膝各注射1 mL加强[21]。

1.6.3 OVA模型评价 该模型造模4周后即可出现明显的关节肿胀、僵硬,活动受限,不能负重,甚至关节变形。且模型廉价易于复制,模型成功率可高达100%,适合较大规模的饲养与造模,同时本模型血清学、病理学改变均接近人RA[22]。

2 展望与讨论

RA动物模型复制是研究RA发病机制及药物治疗效果的关键环节。成功的RA动物模型应在病理学特征上满足RA病理特点,同时需具备操作简单、可重复的特征,且用于造模的实验动物、试剂需易购买[23]。在上述模型中,CIA与AA模型建立较早,是RA的经典模型,已较为成熟,与人类病理过程有一定的相似性。但CIA模型缺乏统一的操作标准,各种大、小鼠成模率高低不同,且

Ⅱ型胶原注射剂量、注射部位、加强免疫方法不尽相同,这使实验的可重复性、可操作性大打折扣。AA模型有自愈倾向,依然不能反映RA作为慢性病的临床特点[24],存在发病程度不均一、成模率低等局限性。虽然CAIA模型、PIA模型和SCID模型在一定程度上解决了经典模型的不足之处,具有慢性迁延的病程、成模率高、与人RA病理高度吻合的优势;但其不足之处表现在CAIA模型所需试剂昂贵、不利于购买;PIA模型造模耗时长,实验进度缓慢,其复制能否成功取决于动物周龄、雌雄比例、屏障环境等多个因素;SCID模型所需的人类滑膜组织不容易获得、操作复杂;而OVA模型又存在兔源化抗体稀少,后期研究困难的缺陷。所以,探索一种经济简便,与人RA病理特点更符合的动物模型仍是今后模型研究的方向。

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篇5

【摘要】实验研究是现代医学的常用方法和手段,动物模型中医药研究中发挥着巨大作用。复制中医动物模型的难度大,造模方法多样,有待进一步研究。我们从中医药研究应用动物模型意义、应用价值、复制模型的要求及存在的问题等方面谈几点看法。

【关键词】中医药;实验研究;动物模型;应用价值;

1 中医药实验研究中开展动物实验的意义和动物模型的应用价值

1.1 提供发病率低、潜伏期长和病程长的疾病材料 临床上不易见到的疾病可用动物模型随时复制出来,如遗传性疾病、免疫性疾病等在临床上发病率较低,研究人员可以有意识地提高在动物种群中的发病率,随时进行研究;肿瘤、呼吸道疾病、心血管疾病等,发生发展缓慢、潜伏期和病程较长,在人体上很难进行长期观察,而许多动物生命周期较短,在实验室可以进行长期实验和研究。

1.2 严格控制实验条件,比较可靠地证实治疗效果 人类疾病的转归除药物治疗外还受着多种因素的影响,如:气候环境、精神情绪、饮食劳逸等,这些因素在一定条件下会导致疾病好转或恶化。临床上还可见到由于患者产生强烈的治愈欲求,对接受治疗产生良好的疗效愿望,心理上产生一种有效偏见,从而出现治疗有效的反应,即所谓“假阳性”现象;反之,临床上也常见到患者在治疗中因饮食起居不慎或受到精神刺激等因素的影响,导致疾病恶化。这些都会造成医生在治疗疾病中产生错误的疗效判断。所以要比较可靠地评论药物治疗效果就需要严格控制,而对于动物来说则较容易严格控制。

1.3 有利于样品收集和简化实验操作,缩短研究周期,加快中医发展 动物模型作为人类疾病的“缩影”或“复制品”,便于研究者按实验目的与需要随时采集各种样品,或处死动物收集样品,以了解疾病的全过程,这在临床上是根本办不到的。实验动物的小型化发展趋势也有利于动物饲养管理和简化实验操作。有些问题单凭临床经验积累需要花费很长时间才能得到解决,或者虽花费很长时间,问题仍有得不到解决,而通过动物实验有些问题就可以得到迅速解决。

2 复制中医动物模型的基本要求

2.1 符合中医的理论特点 中医学具有完整独特的理论体系,在实验动物模型制作方面,必须以中医学的基本理论为指导,采用气温变化、饮食失宜、过服药物及手术结扎等造型法,所做出的动物模型表现的“ 证” 基本符合中医临床实际,能较好地反映中医病因病机理论的重点。

2.2 重复性好,较好再现所研究人类疾病 理想的动物模型应是规范化的,能够准确地重复再现。建立疾病动物模型的最终目的是为了研究探求防治人类疾病的规律,无论复制何种病理动物模型,其表现和体证与中医证的临床表现特征大体一致。因此,对疾病动物模型的评估主要取决于模型与人类疾病的相似或可比程度。一个理想的疾病动物模型应能再现所要研究的人类疾病,即动物疾病表现与人类疾病相似。

2.3 简单易行,造模时间较短 复制的动物模型应力求可靠地反映人类疾病,即可特异性地反映某种疾病或某种功能、代谢与结构变化。动物模型应具备某种疾病的主要症状和体征,还应考虑到今后的临床应用和便于控制其疾病发展,以利于进行研究。故要求模型复制方法简单易行,实验设计力求以急性实验为主,缩短造模时间,一般应选小动物复制人类疾病模型。

2.4 观察指标具有直观性与客观性 动物模型的观测指标力求客观性、直观性及重复性,既能如实反映实验所提问题的特征变化,又便于操作。如把小鼠的体温、心率、活动度、精神表现、眼球的凹凸、耳廓色泽、游泳时间作为“阳证”、“阴证”的观测指标,两者呈鲜明的对比,形象地显示了“阳”与“阴”的特征。

3 中医动物模型应用中存在的问题

3.1 动物模型很难用“四诊”方法加以判别 在病人身上通过望、闻、问、切可以得到完整的四诊资料,做出较为准确的诊断辨证,但是对复制动物模型要想得到详尽的四诊资料困难较大,动物既无主诉,又无法通过脉诊、舌诊来给动物辨证。例如阳虚、气虚和寒证的造模动物都可出现进食减少、大便溏、耐寒力低等现象,因此单凭这些症状、体征较难判断此模型属何证。应加强对中医“证”动物模型本质的研究,制定出动物模型的各项定量、半定量客观指标。

3.2 造模因素选择缺少标准 目前有关造模的因素很多,究竟哪种造模因素比较符合临床实际,能造出较为典型的中医证型,目前还有待于进一步研究。

3.3 照搬西医动物模型 未能以中医理论为依据,单纯把西医疾病模型当成中医证的模型,中医的证候不完全等同于西医疾病的症状,临床上常可以看到同一种西医疾病,中医可能诊断为多种证候,而对不同的西医疾病,中医也可能诊治方法完全相同,所以要研究中医、发展中医,不能完全照搬西医动物模型,应根据中医特点,复制体现中医药特色的动物模型,但这并不排除运用西医现代科学技术对中医药进行深人细致的研究。

随着现代医学的发展,实验研究越来越受到人们的重视。经过近几十年的不懈努力,我国目前已建立中医动物模型150余种,这仅仅是初步的探索,还有待于进一步研究。中医药只有通过大量实验研究,借用现代先进技术和方法,才能使中医药逐渐发扬光大,逐步走向世界,为人类健康事业做出更大贡献。

参考文献

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[2] 马超英主编.实验中医学基础,北京.中国协和医科大学出版社,2000

篇6

关键词:日升月恒牌常舒胶囊;小肠推进;排便功能

便秘是一种临床常见症状,主要表现为排便次数减少,排便困难或粪便过硬[1]。其发病率高,病因复杂,由于常被忽视,给患者带来许多痛苦和烦恼,同时便秘与多种疾病如大肠癌、痔疮、下肢静脉曲张等的发生也有一定关系。便秘已不容忽视,它严重影响人类身体健康和生活质量[2,3]。

目前采用中药或者西药的泻剂来缓解和治疗便秘,虽已取得了很好的效果,但药物的治疗又带来了一些潜在的副作用,长期服用会造成电解质紊乱、低血钾、维生素缺乏、肠道炎症,造成机体肠道菌群失调和紊乱等[4,5]。单纯泻剂已经不是理想的治疗便秘的药物,寻找作用温和的缓解和治疗便秘的药物具有重要的临床意义,因此,人们开始转向中药复方制剂的研究。

日升月恒牌常舒胶囊即为临床经验方,由生何首乌、火麻仁、当归、赤芍、玉竹、枳壳六味中药按一定比例配伍组方,为验证其通便功效,本试验以小鼠为研究对象,采用小肠运动实验和排便实验,旨在研究该日升月恒牌常舒胶囊对小鼠润肠通便功能的影响,为临床应用日升月恒牌常舒胶囊缓解和治疗便秘提供一定的理论依据。以提高亚健康人群的生活质量和健康水平。

1 资料与方法

1.1材料

1.1.1样品 日升月恒牌常舒胶囊(由河南海丝克生物科技股份有限公司研发的纯中药保健食品,国食健申G20121026)0.25g/粒。人体推荐量为3次/d,2粒/次。

1.1.2动物及分组 SPF级昆明种雄性小鼠60只,体重18~22g(由北京维通利华实验动物技术有限公司提供,合格证号:0003017)。

1.1.3计量设计及分组 三个剂量组低、中、高分别为人体推荐量的5倍、10倍、30倍,即0.13g/kg、0.25g/kg、0.75g/kg。分别称取0.63g,1.25g,3.75g样品加入蒸馏水至100mL作为低、中、高三个剂量组的受试液。另设溶剂对照组和模型对照组均给予蒸馏水。

1.1.4试剂与仪器 电子天平,手术剪,秒表,灌胃针,直尺,活性碳粉,复方地芬诺酯等。

1.2方法

1.2.1小肠推进试验 试验一组随机分为溶剂对照组,模型对照组,低剂量受试组,中剂量受试组和高剂量受试组,每组12只,各剂量组给予受试物,溶剂对照组和模型对照组均给予蒸馏水,按20mL/kg经口灌胃,1次/d,连续7d,并记录小鼠体重。第7d给药完毕后各组小鼠禁食不禁水16h,然后模型对照组和三个剂量组给予复方地芬诺酯5mg/kg(灌胃量20mL/kg),溶剂对照组给予蒸馏水。30min后剂量组分别给予含相应受试物的墨汁(含5%活性碳粉、10%阿拉伯树胶),溶剂对照组和模型对照组给予墨汁灌胃,25min后脱颈椎处死,打开腹腔分离肠系膜,剪取幽门至回盲部的肠管,置于托盘上,轻轻将小肠拉成直线,测量肠管的长度记为"小肠总长度",从幽门至墨汁前沿记为"墨汁推进长度",计算墨汁推进率[6]:

墨汁推进率=×100%

1.2.2小鼠排便试验 实验动物分为溶剂对照组、模型对照组、低剂量受试组、中剂量受试组和高剂量受试组,每组12只,小鼠均单笼饲养。各剂量组分别给予受试物,溶剂对照组和模型对照组均给予蒸馏水,按20mL/kg经口灌胃,1次/d,连续7d。第7d给药完毕后各组小鼠禁食不禁水16h,然后模型对照组和三个剂量组给予复方地芬诺酯10mg/kg,溶剂对照组给予蒸馏水(灌胃量20mL/kg),30min后剂量组小鼠分别给予含相应受试物的墨汁(含5%活性碳粉、10%阿拉伯树胶),溶剂对照组和模型对照组给予墨汁灌胃。各组小鼠均正常饮水进食,从灌墨汁开始记录每只小鼠排出首粒黑便所需时间以及5h内排出黑便粒数及重量,并记录此过程中小鼠的体重变化[7]。

1.2.3结果分析 采用SPSS19.0软件对试验结果进行方差分析。

2 结果

2.1日升月恒牌常舒胶囊对小鼠体重的影响 由表1和表2可见,在小肠推进试验及小鼠排便试验中,各组小鼠的初始体重无显著差异(P>0.05),并且各组小鼠的末重及增重均无显著差异(P>0.05),说明在本试验条件下,日升月恒牌常舒胶囊对小鼠的体重无明显影响。

2.2日升月恒牌常舒胶囊对小鼠小肠推进运动的影响 由表3可见,经口给予小鼠不同剂量的日升月恒牌常舒胶囊7d,模型对照组小鼠推进率低于溶剂对照组,差异有极显著意义(P

2.3日升月恒牌常舒胶囊对小鼠排便时间和排便量的影响 由表4可见,模型对照组小鼠的首粒排黑便时间、黑便粒数、黑便重量与溶剂对照组比较差异均具有极显著意义(P

3 讨论与结论

随着我国经济的不断发展,现代人生活节奏的加快,传统的饮食结构已被破坏,高糖、高油脂、高盐的晚餐成为人们的正餐,取而代之丰富午餐的地位,晚上高蛋白低纤维食品不断增多,加上体育锻炼减少使得人们肠胃功能减弱,导致便秘患者明显增加[8-11]。便秘还和多种疾病,例如:电解质平衡紊乱、酸碱平衡紊乱、痔疮和下肢静脉曲张等疾病密切相关,便秘已经严重影响了人们的生活质量和生命安全[12-16]。

日升月恒牌常舒胶囊采用生何首乌、火麻仁、当归、赤芍、玉竹、枳壳为主要原料制成。方中生何首乌补益肝肾,润肠通便;火麻仁质地油润,而具滑利下行之性,能润燥滑肠,缓下秘结;当归补血活血,调经止痛,润肠通便;赤芍清热凉血,散瘀止痛;玉竹养阴润燥,生津止渴;枳壳行气除满,消痞通腑,引气下行以助推动之力。本方寓泻于补,以补药之体作泻药之用,既可攻实,又可防虚。诸药合用,共奏润肠通便之效。

本试验中小鼠的便秘模型造模成功,通过试验,从小鼠的首次排便时间、排便粒数、粪便质量和墨汁推进率等指标评价日升月恒牌常舒胶囊对便秘模型小鼠的通便功能。本实验研究结果表明,对便秘模型小鼠给予日升月恒牌常舒胶囊后,在不影响其生长发育的情况下,可以显著促进便秘模型小鼠小肠推进作用,缩短其首便时间,同时增加其粪便粒数和粪便质量。由此说明日升月恒牌常舒胶囊确实具有改善便秘模型小鼠通便的作用。本研究为日升月恒牌常舒胶囊在临床的广泛应用提供了实验依据。

参考文献:

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篇7

【摘要】 【目的】 观察双氢青蒿素(DHA)对结直肠癌模型动物肿瘤生长的影响。【方法】选用SPF级BALB/c裸鼠,背部皮下接种结直肠癌LoVo细胞悬液复制结直肠癌模型;造模成功裸鼠随机分成5组:模型对照组,5FU组(腹腔注射5FU 20mg·kg-1·d-1,共5d),DHA高、中、低剂量组(分别按120、60、30mg·kg-1·d-1剂量灌胃给药)。14 d后,检测活体肿瘤及解剖剥离后裸瘤体积、平均瘤体质量、肿瘤生长速率和抑瘤率。【结果】治疗后DHA各给药组及5FU组活体肿瘤的体积及肿瘤生长速率均减少,与模型组比较差异有显著性意义(P

【关键词】 双氢青蒿素/药理学; 结肠肿瘤/中药疗法;  直肠肿瘤/中药疗法; 疾病模型,动物; 裸鼠

青蒿素是从黄花青蒿中提取的有效成分,为一种含内过氧化基团的倍半萜内酯化合物,临床上主要用于治疗疟疾。近年来国内外研究发现,青蒿素及其衍生物还具有其他药理活性,特别是其抗肿瘤作用受到了广泛关注。Efferth等[1]发现青蒿琥酯对55株肿瘤细胞具有体外抑瘤作用,青蒿琥酯对结直肠癌细胞株的半数抑制浓度(IC50)为(213±074)μmol/L,而且对白血病等细胞株均有效果。周从明等[2]用四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(MTT)检测青蒿琥酯对人结直肠癌细胞株(HCT8)的杀伤作用,结果发现青蒿琥酯对HCT8的IC50值为199 μg/mL。青蒿素类药物的抗疟作用主要因其具有独特的过氧桥结构,可以被铁裂解产生大量的自由基,进而形成一些亲电子化合物,攻击细胞膜或细胞内其他膜性结构,改变了细胞的通透性[3]。至于青蒿素及其衍生物的抗肿瘤作用机制,很多研究者[4-5]认为与青蒿素类药物的抗疟机制和肿瘤细胞代谢的特点有关,青蒿素类药物具有诱导肿瘤细胞凋亡、抑制新生血管等作用 。为进一步探讨双氢青蒿素的抗癌活性,本研究观察了其对结直肠癌细胞株荷瘤裸鼠肿瘤生长的影响,现报道如下。



1 材料与方法

11 细胞株 结直肠癌细胞株LoVo由南方医科大附属南方医院消化病研究所提供。

12 实验动物 SPF级健康BALB/c雌性裸鼠50只,出生4~6周,体质量20~25g,由中科院上海斯莱克实验动物有限责任公司提供,合格证号:SCXK(沪)20070005;SPF环境下饲养。 

13 药物 双氢青蒿素片(DHA)由四川三奇制药有限责任公司生产,批号:071001,以羧甲基纤维素钠作为助溶剂溶解,再取定量混合液加入双氢青蒿素,分别配置成30、60、120g/mL;阳性对照药5氟尿嘧啶(5FU)注射液由上海旭东制药厂提供,批号:080708,以生理盐水配置成20mg/mL,冷藏备用。

14 动物造模[6-7]、分组及给药 在SPF级实验室无菌环境下,将培养成功的结直肠癌LoVo细胞以胰酶消化后,配置成细胞悬液,细胞浓度为2×106个/mL。取细胞悬液05mL,以无菌针管于裸鼠右背部皮下接种,接种工作在30min内完成,定期观察肿瘤接种情况,9 d后所有皮下瘤块长至06~08cm时,表示动物肿瘤造模成功。再随机分为5组,每组10只,各组标记后称体质量记录。模型对照组灌胃生理盐水02mL/d,共14 d;5FU组腹腔注射5FU 20mg·kg-1·d-1,共5 d,此后灌胃生理盐水02mL/d,直至14d;DHA高、中、低剂量组分别按120、60、30mg·kg-1·d-1剂量灌胃DHA溶液,连续14d。末次给药后第2天以颈椎脱臼法处死并解剖动物。

15 观察指标 在实验过程中及在处死动物后,均用游标卡尺测量活体肿瘤、解剖剥离后所得裸瘤的最大直径a和横径b,按公式V=π/6×a×b2计算活体肿瘤及裸瘤的体积。用VGR〔VGR=(V1-V0)/t病程,mm3/d〕比较活体肿瘤的生长速率,其中V1为给药后活体肿瘤体积大小,V0为造模成功当日活体肿瘤体积大小;并计算抑瘤率:p抑瘤=[1-(m给药组/m模型组)]×100%,其中m给药组为给药组平均裸瘤质量,m模型组为模型对照组平均裸瘤质量。

16 统计学方法 所有实验数据采用SPSS 130统计软件进行分析。

2 结果

21 各组对结直肠癌细胞株荷瘤裸鼠活体肿瘤体积及其生长速率的影响

表1结果显示,造模成功时,各组裸鼠的活体肿瘤体积无显著性差异(P>005);实验结束时,DHA各给药组和5FU组活体肿瘤的体积及肿瘤生长速率均无显著性差异(P>005),但与模型组比较差异均有显著性意义(P

22 各组对结直肠癌细胞株荷瘤裸鼠裸瘤体积及其抑瘤率的影响 表2结果显示,实验结束时,5FU组及DHA高、中剂量组的裸瘤体积均显著小于模型组(P

3 讨论

当前治疗结直肠癌的化疗药物大多具有较强的毒副作用,从传统中药以及天然药物中开发新的高效低毒的抗癌物质已经成为研究热点。体内抑瘤实验结果是评价抗肿瘤药物有效性的重要指标,其中移植性动物肿瘤模型具有接种成功率高、实验周期短、重复性好等优点。所以本研究选用免疫功能缺乏的裸鼠接种人结直肠癌LoVo细胞进行造模,从而观察双氢青蒿素的抗结直肠癌活性。结果发现给药后DHA各剂量组以及5FU组的瘤块体积以及质量显著低于模型对照组,差异有显著性意义(P

参考文献

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篇8

关键词:通腑宁颗粒;溃疡性结肠炎;免疫调节;实验研究

中图分类号:11285.5

文献标识码:A 文章编号:1673-7717(2007)07-1325-02

通腑宁颗粒原名为加味通腑汤,由胡黄连、黄柏、滑石、芦根、天花粉等13味中药组成,具有通调气血、清热利湿、通腑止泻功效。主治湿热型慢性非特异性溃疡性结肠炎,疗效满意。本方是笔者的临床经验方,自1991年起即在本院作为院内制剂使用,1999年在保持原方药物构成不变和剂量配比不变的情况下,改剂型为颗粒剂,现已申报国家三类中药新药。

慢性非特异性溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)是一种原因不明的慢性非特异性炎症性肠病,临床上以腹痛、腹泻、黏液血便为主要症状。本病一般呈慢性迁延过程,常反复急性发作。我国近年发病率有显著增高趋势。原因不明,一般认为本病与免疫机制有关。在临床上本病可并发中毒性结肠扩张、肠穿孔、大出血、假肉、癌变;肠道外可并发关节炎、皮肤病变、眼病、肝胆病变、尿路结石、间质性肺纤维化、血栓栓塞症、动脉炎等。在治疗上目前西医多采用静脉营养法、抗生素、激素、免疫抑制剂、生物制剂等,但直至目前对本病的病因病理尚未明了,临床疗效尚不够理想。

中医学认为,UC属于“泄泻”、“痢疾”、“腹痛”等范畴,患者常由于先天禀赋不足,后天脾胃功能不健,在感受外邪,饮食所伤,情志不遂等致病因素作用下而诱发。目前认为其发病病机是脾虚为本,大肠湿热为标,血瘀为局部病理损害。为评价通腑宁颗粒的药理作用,进行了通腑宁颗粒对免疫法复制大鼠UC动物模型的影响实验。

1 实验材料

1.1 实验动物Wistar大鼠74只,雌、雄各半,体重150-220g;新西兰家兔4只。体重2-3kg。动物均由中国医科大学实验动物中心提供,合格证号辽实质合字第008号,辽实条合字第001号,试验前于辽宁省中医研究院动物观察室适应性饲养1周后使用,合格证号辽实条合字第016号。

动物饲料:鼠颗粒饲料、兔颗粒饲料,沈阳市于洪区前民饲料厂生产。

饲养环境:辽宁省中医药研究院动物饲养观察室,室内洁净,安静,自然采光,通风良好,湿温度适中。

饲养方法:按组分笼饲养,大鼠每笼5只,兔每笼2只,自由进食进水。

1.2 实验药物及试剂 通腑宁颗粒(辽宁省中医药研究院制剂室提供,批号990425,规格7.5g/袋);香连化滞丸(包头中药厂生产,批号:20000110,规格:6g/丸);柳氮磺吡啶片(上海三维制药有限公司生产,批号:200011015,规格:250mg/片);卡介苗(长春医学生物制品研究所,批号:200010003。规格:60mg/支);无水羊毛脂(防化学院实验化工厂,批号:981101);氟化钠(丹东市联合制冷剂厂,批号:950601);硼砂(沈阳市制剂三厂,批号:991010);硼酸(沈阳市制剂三厂,批号:991201);PEG6000(防化学院实验化工厂,批号:950615)。

2 实验方法

取体重180-220g大鼠74只,雌雄各半,随机分为模型组(64只)和空白对照组(10只),取4只家兔(雌雄不拘),剖腹取全结肠,清水洗净后刮取肠黏膜,加20mL生理盐水,匀浆器匀浆后,离心30min(3000r/min),取上清液。以上清液溶解卡介苗制成10mg/mL溶液。另取无水羊毛脂及液体石蜡,以3:5比例配成佐剂,高温高压灭菌后备用。取佐剂和黏膜上清液卡介苗溶液按1:1比例制成含卡介苗5mg/mL的黏膜匀浆,即抗原。冰箱冷藏。造型大鼠首次每只足跖酒精棉球局部消毒后注射抗原0.4mL,于第10、17、24、31天分别于足跖、背部、腹股沟、腹腔内每只动物以同样剂量注射,但末次注射不加佐剂。造型期间观察大鼠大便性状,厌食与否,毛发,活动状况等,造型时间为40天。从造型组中取4只大鼠,处死,取出结肠做病理学检查,确定造模成功。将造型大鼠随机分成6组,每组10只,分别为通腑宁颗粒高、中、低剂量组;香连化滞丸组;柳氮磺吡啶组;模型组。各组动物按表6的剂量灌胃给药。空白对照组与模型组则灌胃给予同体积生理盐水。连续灌胃给药3周,每天1次。实验结束时,禁食1天,大鼠摘眼球取血后脱颈处死,于距5cm处剖取结肠组织,置10%甲醛溶液中固定。将进行组织病理学检查,血液取血清后备用。采用PEG法测循环免疫复合物。先取4.29g硼砂(Na2840:10H20),3.40g硼酸(H3BO3),蒸馏水加至1000mL,溶后用G3号玻璃滤器过滤,即配制成0.1mol/L。PH8.4硼酸盐缓冲剂(BB)。取40.9gPEG6000,10.0g氟化钠(NaF),BB加至1000mL,溶后用G3号玻璃滤器过滤,即配己成PEG-NaF稀释液。取待检血清0.15mL,加BB0.3mL(即1:3稀释)。取BB2.0mL加入对照器。取PEG-NaF稀释液2.0mL加入测试管,各取0.2mL1:3稀释检样。分别加入测试管和对照管,加入各液后(待检血清最终稀释倍数为1:33,PEG最终浓度为36.4g/L),于37℃恒温箱中水浴60min。取出后,用分光光度计在波长495nm处测吸光度。计算待检血清浊度值[待检血清浊度值=(测定管吸光度-对照管吸光度)×100]。

3 结果与分析

3.1 免疫法复制UC模型动物的观察造型动物于1周左右出现黏液稀便。2周左右更严重,可见脓血,消瘦,食欲减退,毛不光洁,懒动等。经给药后通腑宁高、中、低剂量组,香连化滞丸组与柳氮磺吡啶组均有不同程度的改善。

3.2 通腑宁颗粒对免疫法复制UC动物模型免疫功能的影响,由表6可见,模型组、通腑宁颗粒中剂量组、通腑宁颗粒低剂量组、香连化滞丸组、柳氮磺吡啶组未将CIC值恢复到正常范围,同空白对照组相比具显著性差异,而通腑宁颗粒高剂量组则将其恢复到正常范围,同空白对照组相比无显著性差异,说明通腑宁颗粒高剂量组具有免疫调节作用。

3.3 通腑宁颗粒对免疫法复制UC动物模型影响的病理结果空白对照组可见肠黏膜腺体大小、形态一致,排列规整,黏膜表面上皮完整。模型组可见肠管上皮脱落,局部形成明显深溃疡,肠壁及溃疡底部血管充血明显沃量炎性细胞浸润。通腑宁颗粒高剂量组可见溃疡处被增生的黏膜腺体所充填,腺体大小、形态一致,排列规整,形态接近正常肠黏膜,血管极轻度扩张充血,周边少量炎细胞浸润。通腑宁颗粒中剂量组溃疡处黏膜腺体增生较明显,部分溃疡所致肠黏膜缺损被充填,呈中度溃疡形态改变,血管轻度扩张充血,周边少量炎细胞浸润。通腑宁颗粒低剂量组可见溃疡处黏膜腺体增生不明显,局部溃疡明显可见,偶见小脓包,上皮明显缺损,溃疡底部血管充血,炎性细胞浸润。香莲化滞丸组可见溃疡处黏膜腺体增生接近通腑宁颗粒中剂量组改变,溃疡底部及肠壁血管充血,炎细胞浸润。柳氮磺吡啶组可见溃疡处腺体再生明显,大小、形态一致,排列规整,表层呈表浅溃疡改变,黏膜上皮缺损,血管轻度扩张充血,周边少量炎细胞浸润。

篇9

[关键词] 补肾中药;骨髓基质干细胞;碱性磷酸酶;矿化结节

[中图分类号] R274 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2013)08-0001-03

骨质疏松症是中老年人最常见的慢性病之一,其特征主要表现为骨的微观结构退化、骨量减少。中医学认为骨质疏松症发生的重要原因是肾气虚衰,补肾中药方剂是治疗骨质疏松症较为有效的药方。目前在补肾中药促进成骨的基础研究方面取得了一些成果[1],但是目前有关补肾中药复方的研究仍在探索阶段。本实验自拟对成骨有作用的补肾中药进行组合, 对体外培养的大鼠骨髓基质干细胞进行诱导,从细胞水平检测补肾复方对骨髓基质干细胞的影响,观察成骨情况。

1 材料与方法

1.1 动物

选用出生6周龄雄性SD大鼠,体重不限,购于温州医学院实验动物中心,合格证书:SCXK(浙)2006-0026。

1.2 中药药材

药材(羊霍、杜仲、骨碎补、补骨脂、党参、熟地、川牛膝、云苓、白术、煅龙骨、炒山药、生蛎、丹皮)购自浙江温州地区医药公司。

1.3 仪器与试剂

Thermo二氧化碳培养箱;Nikon 倒置生物显微镜;扫描电镜,上海泰思肯贸易有限公司;RPMI-1640培养基、胰蛋白酶、MTT试剂、地塞米松、维生素C、β-甘油磷酸钠、四环素盐酸盐, 均为Sigma 公司产品;胎牛血清,上海劲马生物科技有限公司;碱性磷酸酶试剂盒,南京建成生物工程研究所。

1.4 方法

1.4.1 补肾中药水提取液的制备 取羊霍、杜仲、骨碎补、补骨脂、党参、熟地、川牛膝、云苓、白术、煅龙骨、炒山药、生蛎、丹皮,按比例称重混合后,加蒸馏水浸泡并煮沸3次,每次3 h,合并滤液并浓缩,用75%乙醇沉淀后静置于冰箱过夜,次日过滤回收乙醇,用0.5%NaOH调pH至7.0,制成含生药1 g/mL的药液,冷藏备用。

1.4.2 大鼠骨髓基质干细胞的分离与培养鉴定[2] 取出生6周左右的雄性SD大鼠,体重不限(由温州医学院实验动物中心提供)。颈椎脱位法处死,无菌条件下取股骨,剪断两骨端,无血清培养液吹打髓腔并冲出骨髓。将组织均匀平铺加10%DMEM培养基接种于10 cm培养皿内,放置于5%CO2、37℃培养箱培养。3 d换液1次,待细胞长满瓶底时后传代,利用第3代细胞进行实验。倒置显微镜下观察细胞形态并用钙钴法进行碱性磷酸酶染色。

1.4.3 细胞增殖功能测定 采用MTT法[3]测定补肾中药方剂对大鼠成骨细胞增殖的影响。细胞消化传代后,调整细胞浓度加入96孔细胞培养板中,每孔加入培养液,放入5% CO2 37℃培养箱内培养。24 h后显微镜下观察细胞生长合适后,分别换入含1 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、100 mg/L、200 mg/L补肾中药的DMEM培养基,共6组,每组12孔;对照为空白组,为单用20ng/mL的地塞米松。含不同浓度补肾方剂培养1、3、7、10 d。采用MTT法于490 nm波长,在酶标仪上测试各孔光吸收值。本检测方法重复3次,分别计算对照组与实验组的增殖率。

1.4.4 细胞功能的表达 大鼠骨髓基质干以每孔1×105个/孔的密度被接种于6孔培养板,加入培养液,3 d后分别换入含0 mg/L、1 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、100 mg/L、200 mg/L补肾中药的DMEM培养基,定期更换培养液及干预药物,不进行传代直至检测。

①细胞分化功能测定(ALP活性测定) 分别取各组(药液浓度分别为0 mg/L、1 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、100 mg/L、200 mg/L,共7组)培养至第7天的成骨细胞,倒除原培养液,经胰蛋白酶消化后吸出消化液,加入0.9%NaCl吹打后低温冻溶至破碎,离心后上清液行酶免法测定碱性磷酸酶含量。②细胞矿化功能测定 同上述方法培养至第14天,利用von Kossa染色法显示矿化结节。培养14 d后采用多聚甲醛进行固定。以直径>200 μm边界清晰的结节,为矿化结节的计数标准[1]。

1.5 统计学方法

采用SPSS16.0软件处理,数据以(x±s)表示,多组间采用方差分析,然后行两两t检验,以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 成骨细胞的鉴定

倒置相差显微镜下观察细胞形态,培养1 d后大部分的细胞为圆形,大小不等漂浮于培养液;培养2 d后部分细胞贴壁,形态主要为梭形、多角形或纺锤形等几种形状(图1)。培养后7 d贴壁细胞增多可见伪足,瓶底长满梭形或多角形细胞(图2);10 d可见贴壁细胞形多呈梭形(图3)。von Kossa染色矿化结节(图4)。

2.2 补肾中药方剂对大鼠MSCs增殖的影响

如表1所示,在1 d时100 mg/组高于空白组(t = 6.21,P < 0.001),且200 mg/组也高于空白组(t = 10.27,P < 0.001),差异有统计学意义(P < 0.05);在3 d时浓度为20 mg/L(t = 6.89,P < 0.001)、40 mg/L(t = 6.63,P < 0.001)、100 mg/L(t = 14.49,P < 0.001)、200 mg/L(t = 22.21,P < 0.001)的OD值均高于空白组,差异有统计学意义(P < 0.05);在7 d时浓度为20 mg/L(t = 15.39,P < 0.001)、40 mg/L(t = 24.36,P < 0.001)、100 mg/L(t = 32.84,P < 0.001)、200 mg/L(t = 29.80,P < 0.001) 的OD值均高于空白组,差异有统计学意义(P

2.3 对矿化结节数的影响

如表2所示,选取第14天,浓度20 mg/L组、40 mg/L组、100 mg/组、200 mg/组的矿化结节数与空白组比较,差异均具有统计学意义(P

3 讨论

骨髓间充质干细胞是存在于骨髓中的间充质干细胞,它具有多向分化潜能,能够自我更新,可在体外培养。骨髓间充质干细胞在一定的诱导条件下可以向软骨细胞、成骨细胞、脂肪细胞、神经细胞、心肌细胞等多个方向分化[4]。成骨细胞是体内骨形成的主要细胞也是骨代谢的重要功能细胞,对维持骨的代谢平衡非常重要[5]。成骨细胞功能障碍或数量减少,都会导致骨组织代谢异常、骨质疏松等多种疾病的发生。骨质疏松症在中医学上被认为是肾气虚衰所致,因此近年来越来越多的研究利用补肾中药来治疗骨质疏松症。

本研究发现,不同浓度组的补肾中药均可促进骨髓间充质干细胞的增殖, 增强碱性磷酸酶的活性。碱性磷酸酶是骨髓间充质干细胞成骨分化的主要特征性酶,也是最早出现的指标,其由成骨细胞产生并可反映分化程度的高低。目前比较普遍的观点认为,碱性磷酸酶在体外的钙化中起着关键的作用[6],碱性磷酸酶活性的高表达标志着成骨细胞的分化成熟[7]。相较于碱性磷酸酶,矿化结节为骨形成的标志,它的形成代表了细胞进一步成骨分化成熟[8]。本实验结果显示,不同浓度的补肾中药在不同程度上能刺激骨髓间充质干细胞的增殖分化成骨。

传统医学认为“肾主藏精”,肾精可以生骨养髓的。本方剂所涵盖的多味补肾中药中部分作为单味中药在体外有促进向骨髓基质干细胞成骨分化的作用。殷晓雪等[9]的研究发现羊藿可以上调BMP-2基因的表达,促进成骨细胞的增殖和分化。徐展望等[10]的研究发现补骨脂能促进大鼠成骨细胞的增殖。张立等[11]的研究发现杜仲也能通过刺激成骨细胞的增殖分化促进骨的重建。此外,Wang等[12]的研究指出骨碎补能促进人成骨细胞增殖作用。本实验中的补肾中药是在上述单味补肾药物的基础上经过组合构成,它能够促进大鼠体外骨髓间充质干细胞增殖及其向成骨细胞分化。

通过本实验可以发现,补肾中药对骨髓基质干细胞增值的影响。在低浓度不但没有毒害作用,而且随着浓度的增加,细胞增值作用递增。中药具有诱导分化的作用,和空白组相比(空白组也加入了诱导成骨液),中药有诱导基质干细胞向成骨细胞分化的作用。中期的ALP和细胞分化成熟晚期的矿化结节表明,药物对细胞的分化成熟作用明显,特别是对成骨晚期的骨矿化,补肾中药显示出极佳的促成骨作用。

[参考文献]

[1] 金慰芳,朱文菁,王洪复,等. 补肾中药HUECS对培养成骨细胞增殖、分化及矿化功能的影响[J]. 中国骨质疏松杂志,2001,7(8):9-10.

[2] 补肾方剂对大鼠骨髓基质干细胞增殖与分化的影响[J]. 中国药物与临床,2007,7(5):329-331.

[3] 张荣华,舒晓春. 中药复方补肾活血液对成骨细胞影响的实验研究[J]. 中国病理生理杂志,2003,19(6):769-772.

[4] Mahmood A,Lu D,Wang L,et al. Intracerebral transplantation of marrow stromal cells cultured with neurotrophic factors promotes functional recovery inrats subjected to traumatic brain injury[J].Neurotrauma,2002,9(12):1609-1617.

[5] Iwamoto J,Sato Y,Takeda T,et al. Bone quality and vitamin K2 in type 2 diabetes:Review of preclinical and clinical studies[J]. Nutrition Reviews,2011,69(3):162-1676.

[6] Hwang R,Lee EJ,Kim MH,et al. Calcyclin,a Ca2+ ion-binding protein,contributes to the anabolic effects of simvastatin on bone[J]. J Bio Chem,2004,279(20):21239-21247.

[7] Nguyen H,Qian JJ,Bhatnagar RS,et al. Enhanced cell attachment and osteoblastic activity by P15 peptide coated matrix in hydrogels[J]. Biochem Biophys Res Commun,2003,311(1):179-186.

[8] Bellows CG,Aubin JE,Heersche JN,et al. Mineralized bone nodules formed in vitro from enzymatically released rat calvaria cell populations[J]. Calcif Tissue Int,1986,38(3):143-154.

[9] 殷晓雪,陈仲强,党耕町,等. 羊藿苷对人成骨细胞增殖与分化的影响[J]. 中国中药杂志,2005,30(4):289-291.

[10] 徐展望,张建新,谭国庆,等. 中药骨碎补提取液对兔骨髓基质细胞体外成骨分化的影响[J]. 中医正骨,2006,18(6):15-17.

[11] 张立,葛焕琦,白立纬,等. 杜仲叶醇防治糖尿病合并去势大鼠骨质疏松症的实验研究[J]. 中国老年学杂志,2003,23(6):370-372.

篇10

1鸟类脑大小对觅食创新的影响

很多动物行为学家都认为,在动物前脑大小与觅食创新之间存在着神经生物学联系[3],因为前脑与动物行为的可塑性密切相关。通常是前脑越大,觅食创新能力越强。根据这一基本原理,Lefebvre等人(2004)[4]研究了北美洲和大不列颠群岛上各种鸟的前脑大小与觅食创新之间的关系。所谓觅食创新是指能取食和利用新的食物种类或采用新的觅食技巧。为此,研究人员利用了9种鸟类学杂志所提供的资料,收集了322种觅食创新(或觅食新技能),其中126种觅食新技能属于大不列颠群岛上的鸟类,192种属于北美洲的鸟类(表1)。这些觅食创新包括银鸥捕到小啮齿动物后将它们扔到岩石上摔死或沉入水中淹死;也包括普通乌鸦利用过路的小汽车把坚果压碎,这相当于把小汽车当钳子使用[5]Lefebvre等人曾计算过这些创新行为在不同类群(目鸟类中的分布情况,同时还分析过不同类群鸟类在大不列颠和北美洲的常见程度或稀有程度。在掌握各种鸟类觅食创新行为的同时,研究人员还获得了这些鸟类前脑相对大小的资料[6]。无论是在大不列颠群岛还是北美洲,鸟类前脑的大小都与觅食创新密切相关。凡是前脑比较大的鸟类,其觅食创新行为也更为常见。虽然有很多觅食创新都是在一次观察中发现的,但对多达322例觅食创新行为的大规模分析中,发现在前脑大小与觅食创新之间确实存在着直接的关系,这表明,这是动物行为学中一个重要而有意义的研究新领域。Sol等人(2006,2007)[7-8]曾研究过鸟类脑子较大是否对其生存和生殖有利的问题。长期以来人们一直未经验证地认为,脑相对较大有助于提高动物的适合度(fitness),特别是当种群进入一个新的陌生环境的时候,这时觅食创新对动物的生存和生殖就特别重要[9-10]。Sol等人曾研究了646例物种被引入新环境的实验(涉及196种鸟),其中大多是研究人员将一种鸟引入一个岛屿或原分布区以外的地方[11-12]。研究人员还收集了196种鸟有关脑大小的资料,并根据鸟大脑就大,鸟小脑就小的基本事实作了相应的校正,最终发现,在鸟的脑大小和能在新环境中成功定居之间存在着正相关关系,这是因为脑子较大的鸟类具有更强的觅食创新能力,这种能力可大大提高鸟类的食物摄取率,从而能提高鸟类的生存机会和生殖机会。

2动物有计划未来的能力吗?

学习是动物借助于个体生活经历和经验使自身行为发生适应性变化的过程,从这一学习的定义可以看出,任何当前发生的行为都是与此前的生活经历和经验相关联的。如果动物也能像我们人类那样能够根据先前的经历和经验预测和计划未来的话,那一定会大大增加自身的存活机会和适合度。目前属于这方面的研究还很少,因为长期以来人们一直认为计划未来是人类独有的能力,这也是人类与所有其他动物存在的一个主要差异[13]。然而随着时间的推移已变得越来越清楚的是,动物也具有一些一度被认为是人类所独有的行为,例如使用工具和纯粹是有利于未来生存的行为,这促使动物行为学家开始对动物有没有计划未来的能力产生兴趣并进行研究。动物行为学家认为,要想确认计划未来的行为必须满足两个条件:首先该行为必须是创新的或新颖的,它不是某些本能行为的表现,例如:迁飞行为有很多本能成分,虽然显示有一定的“计划性”,但不是我们要求的那样;其次,计划未来的行为不一定与动物当前的动机状态相关,而必定会涉及到未来某一时刻的动机状态。下面介绍一个最新的关于动物计划未来的研究实例,这就是松鸦为了计划未来而改变其觅食行为的现象[14]。松鸦是进行这类研究的一个极好的物种,因为它具有令人难以置信的记忆力,它生活在高海拔地区,常常要为未来贮藏大量的食物,每个个体每年大约要贮藏3万多粒种子,冬季和春季几乎完全依赖秋季贮藏的种子为生。松鸦不仅能记住它们贮藏食物的地点,而且还十分注意当它们在贮藏食物时谁在观察它们。在这种情况下,它们此后会把食物重新挖出来并进行深埋,以防这些食物被偷食[15]。Raby等人(2007)[16]利用一个简单而巧妙的实验检验了松鸦是否具有计划未来的能力。研究人员为松鸦提供两个隔室,其中一个隔室中含有食物松子,另一个隔室中没有食物,每天早晨松鸦只能见到和进入一个隔室,在连续6天的实验期间,两个隔室是交替出现的,各出现3次。每天实验的前一天晚上,不为松鸦提供任何食物,因此它们在见到隔室期间是处于饥饿状态。6天实验结束后,每天天黑前两小时,只为松鸦提供一点点食物,使它们得不到可供贮藏的种子。此后再为它们提供一个备有大量松子的场所,并提供两个以前曾多次拜访过的隔室,但现在每个隔室内又安装了一个能贮藏食物的“贮食杯”,使鸟类在天黑前可以把食物贮藏起来,如果它们愿意这样做的话。实验结果发现,在两个隔室中它们总是在其中的一个隔室中贮藏更多的食物(松子),而这个隔室是它们以前拜访过的那个不含有食物的隔室,这说明在越是缺乏食物的环境中,它们贮藏食物的行为就表现得越明显,这对于保障未来的生存是很重要的,这实际上是“为未来着想的一种行为适应性”。接下来Raby等人又安排了一个更加有趣的实验,他们训练松鸦使其知道在一个隔室中可以吃到花生,而在另一个隔室中可以吃到谷粒,松鸦对这两种食物都很爱吃。当按照上述同样的方法进行实验时,发现松鸦在含有花生的隔室中贮藏的食物是谷粒,而在含有谷粒的隔室中贮藏的是花生,这表明松鸦很注意并喜欢使它们的食物多样化,在它们为未来准备食物时也是遵循这一使食谱多样化的原则。除鸦科鸟类(如松鸦和星鸦)外,其他动物是否也有“为未来着想”和计划未来的行为,目前还研究得很少,尚有待于扩展研究范围。

3脑海马大小与贮食行为的关系

为了了解鸟类觅食行为与空间记忆力的问题,Hea-ley和Krebs(1992)[17]曾研究了7种鸦科鸟类的脑海马大小与贮藏食物的能力之间的关系。他们之所以选择研究脑海马是因为已知鸟类大脑的这个区域与食物的回收(复得)有密切关系。同时,鸦科鸟类也是研究这一问题的最好对象,因为在鸦科鸟类的各个物种之间,贮食行为的表现各不相同,便于用比较研究法进行分析。有些鸦科鸟类根本就不贮藏食物,而另一些鸦科鸟类则 必须在长达9个月期间完全依赖贮藏的食物为生[18-19]。Healey和Krebs[17]研究了两种几乎不贮藏食物的鸦科鸟类,即寒鸦(Corrus monedula)和红嘴山鸦(Pyr-rhocorax graculus),还研究了4种贮藏食物的鸦科鸟类,它们是秃鼻乌鸦(Corvus frugilegus)、欧洲乌鸦(Corviscorone)、喜鹊(Pica pica)和红嘴蓝鹊(Cisia erythro-rhyncha),此外还研究了1种不仅贮藏食物,而且在长达9个月期间必须记住6 000~11 000粒种子埋藏地点的鸦科鸟类,即欧洲松鸦(Garrulus grandarius)。当检查贮食行为与脑海马大小之间关系的时候,发现这些鸟类都表现出明显的正相关关系,即海马体积越大,贮藏食物的行为就越发达,这表明:海马大小是鸦科鸟类空间记忆力和贮食行为进化的关键因素。此外,动物行为学家还研究了在一个物种内部个体之间海马大小与贮食能力之间的关系,例如:生活在食物短缺环境中的个体比生活在食物丰富环境中的个体具有更发达的贮食能力,脑海马的体积也比较大[20]。这就是说,当鸟类生活在严酷环境中的时候,自然选择有利于增强它贮存食物的能力和此后重新找回这些食物的能力,也有利于海马体积的增大和海马神经元数量的增加。Pravosudo及其同事用来自食物丰富的科罗拉多州和来自食物短缺的阿拉斯加州的两个黑冠山雀(Po-ecile atricapilla)种群检验和证实了这一观点。他们从阿拉斯加州的安克雷奇(Anchorage)捕捉15只活鸟,从科罗拉多州的温泽(Windsor)捕捉20只活鸟,然后将它们带回加利福尼亚大学的实验室,45天后测定这些鸟类贮藏种子之后再重新找到这些种子的能力。当为这些鸟提供可供贮藏的种子时,发现来自阿拉斯加(食物短缺)的山雀比来自科罗拉多(食物丰富)的山雀要贮藏更多的种子。同样重要的是,阿拉斯加山雀不仅比科罗拉多山雀贮藏更多的种子,而且它们重新找回这些种子的效率也更高,所犯错误也最少。从海马大小的角度进行比较,虽然阿拉斯加山雀比科罗拉多山雀的个体小体重轻,但其海马的体积却比后者大,而且海马所含有的神经元数量也更多。有趣的是,在不给予两地山雀贮藏食物的机会的情况下,它们之间海马大小的差异仍然存在,这表明:贮藏行为本身并不会使阿拉斯加山雀的海马变大,相反,两地山雀之间的差异应当是自然选择作用于海马大小的结果。目前,有关这一领域的大量工作正在进行之中。