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一、动物实验技术的科学原理
动物实验技术基于多种科学原理，为生命科学研究提供了重要的手段。
（一）实验动物接种法
小白鼠接种法：
皮下注射：一般注射于小白鼠腹部。用右手拇指和食指捏住小鼠尾部，使它在桌上向前爬行，轻轻向后拉鼠尾，再用左手食指及拇指捉住其两耳及颈部皮肤，将手反转，使小白鼠腹部向上，把小白鼠尾巴和左腿夹于左手小指和手掌之间。用碘酒及酒精消毒腹部皮肤，针头稍平刺入皮下，注入接种物 0.2～0.3ml，如局部有隆起表示已注入，注射后局部再次消毒。
腹腔注射：常注射于下腹部白线稍左或稍右部位。固定方法同皮下注射。注射时先将针头平刺于皮下，然后稍抬起针头刺入腹腔中，注射接种物 0.5ml。
肌肉注射：多注射于后腿肌肉等肌肉发达、无大血管经过的部位。将针头直刺入肌肉深层，注射量不超过 0.2ml。
脑内注射法：将标本接种幼龄鼠（体重 10g 左右）脑内（从眼内眦与鼻根部之间刺入），用左手拇指食指固定头部，注射量不超过 0.1ml。
家兔接种法：
皮内注射法：皮内注射多为观察皮肤反应，注射前应将局部毛剪去，常注射在背部。注射局部消毒后，将针头的针孔向上平刺皮层内，注射物推入后，如局部隆起，其上毛孔明显，即表示注入。注射量不超过 0.1ml。
静脉注射法：多采用外耳缘静脉注射。将家兔放入固定盒固定好，拔去注射部位的毛，局部消毒，手指轻弹兔耳使血管扩张。针头经皮肤平刺入血管中，回一下血，缓慢注入接种物。注射后局部消毒，并用消毒棉球轻压片刻，以免血液流出。
（二）细菌致病作用的测定
血浆凝固酶试验：（见实验九）
透明质酸酶试验：
原理：透明质酸是葡萄糖醛酸和乙酰氨基葡萄糖聚合物，是结缔组织基质成分。乙型溶血性链球菌等产生的透明质酸酶可水解透明质酸，使结缔组织疏松，通透性增高，使细菌和毒性物质易于扩散，故此酶亦称扩散因子。
材料：乙型溶血性链球菌肉汤培养滤液（含透明质酸酶）、1% 美蓝液（或黑墨汁）、生理盐水、小试管、1ml 注射器、6 号针头等、家兔。
方法：将家兔背部两侧毛剪除干净，75% 酒精消毒注射部位。将细菌培养滤液与少许 1% 美蓝液混合，注射 0.2ml 于家兔一侧皮内，为实验侧。生理盐水与少许美蓝混合，同法注入家兔另一侧皮内，为对照侧。注射时避免液体漏出，以免皮肤着色，影响结果的观察。2h 后，比较两侧美蓝在皮下的扩散范围。
链激酶试验：
原理：链激酶，又称溶纤维蛋白酶，能水解血浆纤维蛋白，使凝固的血块溶解，出现液化现象。乙型溶血性链球菌及某些金黄色葡萄球菌株可产生此酶，有助于细菌及毒性产物在感染病灶内扩散。
材料：乙型溶血性链球菌肉汤培养物（含链激酶）、四联球菌肉汤培养物、生理盐水、枸橼酸盐抗凝血、5% 氯化钙液、小试管、1ml 注射器、37℃水浴箱等。
方法：取带棉塞小试管 3 支编号①、②、③，各加入抗凝血 1ml。
（三）小动物活体光学成像实验技术原理
利用外源性荧光探针或荧光报告基团进行标记：小动物荧光活体成像主要利用外源性荧光探针或荧光报告基团（GFP、RFP、Cyt 及 dyes 等）进行标记。利用一套非常灵敏的光学检测仪器，让研究人员能够直接监控研究对象在活体生物体内的细胞活动或基因行为。
应用范围广泛：
肿瘤研究中的应用：检测肿瘤的生长及转移、进行抗肿瘤药物研发、开展荧光探针研究、进行药物载体研究、研究癌症分子机理。
基因和细胞治疗中的应用：包括基因载体及治疗（基因载体的研究、DNA 治疗的研究、RNA 治疗的研究）和细胞治疗。
药物研发中的应用：可用于抗肿瘤癌症药物、关节炎治疗药物、感染性疾病药物、抗炎症药物、心血管疾病药物、神经系统疾病药物、抗病毒药物等的研发。
干细胞研究中的应用：干细胞的移植、存活和增殖，干细胞在体内的分布和迁移，诱导多能干细胞的研究，肿瘤干细胞的研究。
免疫学中的研究：检测免疫疾病的发生发展及治疗效果，检测免疫细胞的免疫应答。
活体成像在代谢类疾病中应用：胰岛素相关研究应用，糖尿病的细胞治疗研究，脂肪代谢研究。
活体成像在神经疾病中的研究：神经肿瘤研究，神经系统疾病的药物治疗，神经退行性疾病的研究，神经干细胞的研究，神经性疾病相关基因的研究。
（四）小鼠活体成像原理
基于多种成像方法：基于多种成像方法，如 X 射线成像、磁共振成像、荧光成像等，在不伤害动物的前提下获取图像信息。
分析图像以观察动物体内的生理、病理过程：分析图像以观察动物体内的生理、病理过程，为医学和生物学研究提供依据。具体来说，活体动物体内光学成像主要采用生物发光与荧光两种技术。生物发光是用荧光素酶基因（Luciferase）标记细胞或 DNA，而荧光技术则采用绿色荧光蛋白、红色荧光蛋白等荧光报告基因和 FITC、Cy5、Cy7 等荧光素及量子点（quantum dot，QD）进行标记。光在哺乳动物组织内传播时会被散射和吸收，光子遇到细胞膜和细胞质时会发生折射现象，而且不同类型的细胞和组织吸收光子的特性并不一样。血红蛋白（hemoglobin）是造成体内可见光被吸收的主要因素，其吸收可见光中蓝绿光波段的大部分。但是在可见光大于 600 纳米的红光波段，血红蛋白的吸收作用却很小。因此，在偏红光区域，大量的光可以穿过组织和皮肤而被检测到。利用活体动物生物发光成像技术最少可以检测到皮下的几百个细胞。当然，由于发光源在老鼠体内深度的不同可看到的最少细胞数是不同的。一般认为，每一厘米深度，发光强度衰减 10 倍，血液丰富的组织或器官（比如心脏、肝脏、肺脏）衰减多，与骨骼相邻的组织或器官衰减少。在相同的深度情况下，检测到的发光强度和细胞的数量具有非常好的线性关系，可由仪器量化检测到的光强度，反映出细胞的数量。
二、动物实验技术的应用
动物实验技术在多个领域有着广泛的应用：
（一）分离和鉴定病原菌
有些微生物必须通过动物试验进行分离，如立克次体及某些病毒等，结核分枝杆菌的致病性也只有动物试验才能最终确定。张博士医考指出，动物试验的两种应用之一就是分离和鉴定病原菌。
（二）细菌毒素检测
用动物试验检测细菌毒素是了解病原微生物毒力和致病力的重要方面，常用方法有白喉棒状杆菌毒力试验、破伤风梭菌毒力保护试验、大肠埃希菌肠毒素检测。这与张博士医考提到的动物试验的另一种应用相呼应。
（三）疾病机制研究
通过建立动物模型，模拟人类疾病的发病过程，深入了解疾病的病因、病理生理机制以及疾病的发展和转归。动物实验在疾病机制研究方面，是探索疾病发病机制的重要手段。例如，通过对动物模型的构建和观察，科学家们可以模拟人类疾病的发生和发展过程，从而深入了解疾病的发病机制，为开发新的治疗方法提供重要的理论依据。
（四）药物研发与筛选
在药物研发初期，动物实验可筛选出具有潜在治疗作用的候选药物，并初步验证其药效和安全性。还可用于研究药物的代谢、药代动力学以及药物间的相互作用等。药物研发过程中，动物实验是评估药物安全性和有效性的重要环节。通过在动物身上测试药物的疗效和安全性，科学家可以评估药物是否有可能在人体试验中取得成功。
（五）产品安全性和有效性测试
化妆品、食品、医疗器械等产品的安全性评价需要进行动物实验，检测产品对皮肤的刺激反应、急性毒性反应以及长期使用对机体的影响等，也可测试产品的功效。人们平时的吃穿用，比如食品、皮毛及化学纤维、化妆品等在上市销售前都必须先经国家指定的机构采用实验动物进行安全性试验，以证明其对人体无急慢性毒性，且无致癌、致畸、致突变作用，才能供应市场。
（六）疫苗研发与评价
疫苗的研发需要经过多轮动物实验，验证疫苗的有效性和安全性，为临床试验提供依据。每种疫苗的研发都必须要先筛选和评估，用合适的实验动物来进行测试，代替人类评估疫苗的安全性和预防传染病的能力。如果在实验动物上测试得到的结果显示疫苗可以引起机体的免疫反应，并且安全性可靠，不会给动物带来副作用，那么接下来将会进行人体的临床试验。
（七）手术与介入治疗研究
评估植入物的生物相容性、耐久性以及与组织的结合能力等，还可用于研究新的手术技术和方法。在心脏支架、人工关节等植入物的研究中，动物实验可以评估植入物的生物相容性、耐久性以及与组织的结合能力等。此外，动物实验还用于研究新的手术技术和方法，如微创手术、机器人手术等。
（八）神经科学研究
使用动物模型模拟人类神经系统疾病，如帕金森病、阿尔茨海默病等，深入了解疾病的发病机制和探索新的治疗方法。针刺治疗帕金森病的动物实验研究是研究针刺治疗帕金森病作用机制的重要手段。通过动物模型与人类疾病进行对比，有助于更方面更有效地认识人类疾病的发病机理以及防治措施。
三、动物实验技术的伦理问题
动物实验技术在为科学研究和医学发展做出巨大贡献的同时，也引发了一系列伦理问题，这些问题涉及动物的权利与保护、动物实验的科学性以及实验动物的福利等方面。
动物的权利与保护
动物权利运动主张动物和人拥有平等的权利，全世界范围内保护动物的意识逐渐增强，相关法律、法规相继出台。例如，我国出台了《中华人民共和国野生动物保护法》，该法历经多次修订，不断完善对野生动物的保护措施。同时，世界各国也制定了各自的动物保护法律，如新西兰认为动物都是有意识的，禁止一切会给动物带来痛苦的残忍行为和不作为；波兰要求发现被遗弃的猫狗必须通知相关部门，且禁止对猫狗进行商业繁殖；弗吉尼亚州将偷狗定为重罪等。这些法律的出台，体现了全球对动物权利保护的重视。
动物实验的科学性
生物医学的发展与动物实验息息相关，动物实验与人的关系密切，其研究本身既是为了人类也是为了动物。动物实验在生物医学发展中起着至关重要的作用，许多重大的医学成就都离不开动物实验。例如，20 世纪大约 70% 的诺贝尔生理、医学奖项都用到实验动物；哈弗大学医学研究信笺 1996 年统计报道，在过去 5 年间全世界在人类健康研究中有 51 项突破性的重大研究成果，其中 22 项是通过实验动物模型遗传研究得到的。然而，动物实验也引发了一些争议，有人认为动物实验与为了皮草而残害野生动物等行为有着本质区别，动物实验是为了推动科学进步和人类文明。
实验动物的福利
动物福利概念受到广泛推崇，人类利用动物应在其可承受的范围内，施以 “人道” 的关怀。动物福利由五个基本要素组成，包括生理福利、环境福利、卫生福利、行为福利和心理福利。当前在西方国家受动物保护运动的影响，在实验动物行业内兴起了 “三 R” 运动，即实验动物的减少、替代和优化。例如，利用体外方法或其他非生物学方法减少活体动物使用的数量，用体外方法或没有感觉的生物学材料替代活体动物，以及在必须用动物做实验时，给动物创造一个好的实验环境或减少给动物造成的疼痛和不安，提高动物福利。同时，期刊对动物实验也有动物福利方面的要求，如《实验动物与比较医学》杂志要求涉及动物实验的来稿需提供实验动物生产许可证和质量合格证、动物实验场所的实验动物使用许可证以及实验动物福利伦理审查批件等。
动物实验技术的伦理问题是一个复杂的议题，需要在科学研究、医学发展与动物保护之间寻求平衡。我们应该尊重动物的权利和福利，以科学、人道的态度进行动物实验，推动生物医学的可持续发展。
四、动物实验技术的发展趋势
动物实验技术在不断发展和进步，其发展趋势主要体现在以下两个方面：
1. 实验动物在兽医生物制品生产、研究和检测中的应用
在兽用生物制品生产、研究和质量检验中，实验动物发挥着重要作用。兽用生物制品是用于预防、治疗和诊断畜禽等动物传染病的生物活性制品，其生产与检验离不开实验动物及其动物性原材料，包括实验动物、鸡胚、动物血清、细胞等。
在兽用生物制品研究中，实验动物的作用不可替代。全世界每年至少有几百万实验动物用于兽用生物制品研究、生产和检验，其中 20% 用于新产品的研究和开发。在兽用疫苗菌（毒、虫）种的选育、免疫学研究、常规疫苗和基因工程疫苗研究、传统和新型抗体及诊断技术研究、安全评价以及建立传染性疾病的动物模型等方面，都直接或间接利用实验动物。
在兽用生物制品质量检验中，检测结果的准确性、可信性最终依靠各种实验动物来体现。兽用生物制品质量检验主要包括菌（毒、虫）种的制备与鉴定、无菌检验、支原体检验（活苗）、安全检验、效力检验、效价测定（抗血清和抗原）等主要项目。抗血清和诊断抗原的安检和效检应用最多的实验动物是小鼠、豚鼠和兔，而疫苗的安检和效检则广泛应用实验动物，或进行实验动物和靶动物平行检测。
2. 实验动物在皮肤病学中的应用
实验动物在皮肤移植研究和皮肤过敏反应研究中具有应用价值。例如，在牛皮癣的研究中，研究人员通过饲养 STAT3 在角质细胞中持续保持激活状态的小鼠，成功模拟了牛皮癣的动物模型，并应用含有低聚核苷酸的 DNA 小片断，消除了小鼠的牛皮癣症状，为人类牛皮癣的治疗带来了曙光。
小鼠模型在皮肤病研究中具有革命性应用，尤其是在银屑病和其他复杂皮肤疾病的研究中。通过基因敲除或敲入特定基因的小鼠，研究人员能够模拟人类银屑病患者的皮肤表型，并研究影响疾病的各种分子和细胞途径。除了银屑病，小鼠模型同样适用于其它皮肤疾病，如湿疹、硬皮病和脂溢性皮炎等。通过这些模型，研究人员能够观察疾病进展，测试新的治疗方法，包括药物和生物制品。
