第三節(jié)悉生動(dòng)物和無(wú)菌動(dòng)物在比較醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用(一)無(wú)菌動(dòng)物無(wú)菌動(dòng)物是指不能檢出一切生命體的動(dòng)物，用現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)在動(dòng)物體內(nèi)外的任何部位均檢不出任何活的微生物和寄生蟲(chóng)的動(dòng)物。此微生物指病毒、立克次體、細(xì)菌(包括螺旋體、支原體)、真菌和原蟲(chóng)。這里的無(wú)菌是一個(gè)相對(duì)概念，不過(guò)是根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)知識(shí)和檢測(cè)方法在一定時(shí)期內(nèi)不能檢出病原體而已。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在認(rèn)為是無(wú)菌的動(dòng)物或許將來(lái)可以檢出病原體而不是無(wú)菌動(dòng)物。因此，這個(gè)無(wú)菌是相對(duì)而言的。用大量抗菌素也可以使普通動(dòng)物暫時(shí)無(wú)菌，這種動(dòng)物是不是無(wú)菌動(dòng)物?因?yàn)檫@種無(wú)菌狀態(tài)往往是一時(shí)性的，某些殘留的細(xì)胞在適當(dāng)?shù)臈l件下又會(huì)在體內(nèi)增殖，即使把體內(nèi)細(xì)菌全部殺死，它們給動(dòng)物造成的影響卻是無(wú)法消除的。如特異性抗體的存在、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的活化、某些組織或器官的病理變化等。因此無(wú)菌動(dòng)物必須是生來(lái)就是無(wú)菌的動(dòng)物。無(wú)菌動(dòng)物并不等于普通實(shí)驗(yàn)動(dòng)物除去了微生物。人工培育的無(wú)菌動(dòng)物適應(yīng)了無(wú)菌生活，所以在形態(tài)、生理、代謝及機(jī)體防御等方面都具有一定的特點(diǎn)。特點(diǎn)無(wú)菌動(dòng)物和普通動(dòng)物外觀和活動(dòng)之間看不出有特別的差異，有時(shí)僅見(jiàn)有體重增加，但是其機(jī)能、結(jié)構(gòu)和普通動(dòng)物有很大的不同。無(wú)菌動(dòng)物主要有以下兩方面的特點(diǎn)：1．形態(tài)學(xué)改變(1)消化系統(tǒng)主要變化在腸道上。無(wú)菌動(dòng)物腸道肌層薄，更為特異的是盲腸肥大，比普通動(dòng)物大5~6倍，無(wú)菌豚鼠的盲腸可達(dá)體重的1/3，主要是由于腸壁薄，張力低而增大，這也導(dǎo)致盲腸扭轉(zhuǎn)或腸壁破裂而死亡。如給無(wú)菌動(dòng)物注入梭狀芽孢桿菌則可縮小盲腸體積。無(wú)菌動(dòng)物的腸黏膜絨毛增多，肝臟重量相對(duì)下降，導(dǎo)致解毒功能有所下降。(2)血液循環(huán)系統(tǒng)心臟相對(duì)縮小，白細(xì)胞增加，普通動(dòng)物白細(xì)胞總數(shù)波動(dòng)范圍大，無(wú)菌動(dòng)物白細(xì)胞數(shù)值恒定。(3)免疫系統(tǒng)胸腺中網(wǎng)狀上皮細(xì)胞體積較大，其胞漿內(nèi)泡狀結(jié)構(gòu)和溶酶體少。無(wú)菌兔胸腺中以小淋巴細(xì)胞為主，其中的張力微絲含量較普通動(dòng)物明顯減少，胸腺和淋巴結(jié)處于功能較不活躍狀態(tài)，脾臟縮小，無(wú)二級(jí)濾泡，網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞功能下降。由于無(wú)菌動(dòng)物幾乎沒(méi)有受過(guò)抗原刺激，其免疫機(jī)能基本上處于原始狀態(tài)。(4)泌尿系統(tǒng)腎臟較小，如無(wú)菌豚鼠。2．生理學(xué)改變(1)免疫功能因?yàn)轶w內(nèi)無(wú)微生物和寄生蟲(chóng)，血中無(wú)抗體，血清殺菌力低，吞噬細(xì)胞噬菌力也低，因此對(duì)微生物感染異常敏感。某些病原性弱和必須經(jīng)腹腔或顱腦接種才能感染普通動(dòng)物的微生物很容易感染無(wú)菌動(dòng)物。(2)生長(zhǎng)率無(wú)菌條件下對(duì)不同種屬影響不同。無(wú)菌鳥(niǎo)類生長(zhǎng)率高于同種普通鳥(niǎo)，無(wú)菌大小鼠與普通鼠差不多，無(wú)菌豚鼠和無(wú)菌兔生長(zhǎng)率比普通者慢。因腸內(nèi)無(wú)菌，不能幫助消化纖維素以提供機(jī)體所需的營(yíng)養(yǎng)。(3)生殖無(wú)菌條件對(duì)動(dòng)物的生殖影響不大。大小鼠因出生無(wú)感染身體較好，無(wú)菌豚鼠及兔比普通者繁殖力低。(4)代謝血中含氮量少，腸管對(duì)水的吸收率低，代謝周期比普通動(dòng)物長(zhǎng)。(5)營(yíng)養(yǎng)與動(dòng)物品種有關(guān)，鼠和兔的腸道長(zhǎng)，故有影響。無(wú)菌動(dòng)物腸道上皮細(xì)胞更新率比一般動(dòng)物低，腸壁的物質(zhì)交換也較慢。應(yīng)用由于在這種動(dòng)物的機(jī)體中排除了各種微生物的干擾，就可對(duì)其他科研問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)得出較明確的結(jié)果。另外，如將單一已知微生物接種到無(wú)菌動(dòng)物體內(nèi)，就可以研究機(jī)體和單一純微生物的相互關(guān)系。無(wú)菌動(dòng)物在生物醫(yī)學(xué)研究中因具有獨(dú)特作用，因此多年來(lái)在醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的很多方面已被廣泛應(yīng)用。1．在微生物和寄生蟲(chóng)學(xué)研究中的應(yīng)用(1)研究某些疾病的病原如貓瘟病毒，正常貓易感染，無(wú)菌貓則不易受感染，說(shuō)明感染受腸道微生物的影響。(2)研究細(xì)菌學(xué)尤其是腸道正常菌叢細(xì)胞間的相互拮抗性及細(xì)胞和宿主間的關(guān)系的研究?；魜y弧菌：口服霍亂弧菌使無(wú)菌幼豚鼠單菌感染時(shí)，就可使其死亡，但當(dāng)使該動(dòng)物同時(shí)感染產(chǎn)氣莢膜(梭狀芽胞)桿菌時(shí)，就可以除去霍亂弧菌，動(dòng)物可以不發(fā)生死亡。2．在免疫學(xué)研究中的應(yīng)用無(wú)菌動(dòng)物在免疫學(xué)研究中的應(yīng)用，乃是促進(jìn)發(fā)展無(wú)菌動(dòng)物模型的動(dòng)機(jī)之一。無(wú)菌動(dòng)物血中無(wú)特異性抗體，很適合于各種免疫現(xiàn)象的研究。由于在無(wú)菌動(dòng)物機(jī)體內(nèi)除去了生活的微生物，使無(wú)菌動(dòng)物大大增強(qiáng)了對(duì)感染的感受性。如將無(wú)菌鼠從無(wú)菌系統(tǒng)中移到普通動(dòng)物飼養(yǎng)區(qū)，常在幾天內(nèi)死亡，病因常是梭狀芽孢桿菌感染。3．在放射醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用用無(wú)菌動(dòng)物研究放射的生物學(xué)效應(yīng)，就可以將由放射所引起的癥狀和因感染而發(fā)生的癥狀分別開(kāi)來(lái)。無(wú)菌動(dòng)物能耐受較大劑量的X線照射，用致死劑量照射后動(dòng)物的存活時(shí)間也要長(zhǎng)些。因放射而引起的黏膜損傷，無(wú)菌動(dòng)物比普通對(duì)照動(dòng)物要輕。大劑量射線照射普通動(dòng)物，除照射本身的影響外，尚有腸道微生物影響。而照射對(duì)無(wú)菌動(dòng)物則主要為照射本身引起的后果。4．在營(yíng)養(yǎng)、代謝研究中的應(yīng)用(1)無(wú)菌動(dòng)物是研究營(yíng)養(yǎng)的好模型很多營(yíng)養(yǎng)成分是靠細(xì)菌降解的。正常動(dòng)物的腸道可合成維生素B、K。應(yīng)用無(wú)菌動(dòng)物可研究哪些菌可合成維生素B、K。(2)代謝研究如膽固醇代謝和微生物關(guān)系的研究。用已知菌動(dòng)物研究指出：腸道微生物能使膽汁酸起化學(xué)變化，從而減少其再吸收，而增加其排泄。無(wú)菌動(dòng)物的脂肪代謝與普通動(dòng)物有差別。無(wú)菌動(dòng)物中脂肪含量高于普通動(dòng)物。無(wú)菌動(dòng)物缺乏脂肪酸。5．在老年病學(xué)研究中的應(yīng)用無(wú)菌小白鼠的自然死亡期比普通小白鼠為長(zhǎng)，而且雄性無(wú)菌小白鼠的壽命和雌性的相似或更長(zhǎng)些。對(duì)2~3年齡無(wú)菌大白鼠的檢查結(jié)果表明：在腎、心臟和肺里實(shí)際上沒(méi)有和年齡相關(guān)的病變，這些研究說(shuō)明，微生物因素和機(jī)體的老化有關(guān)而以前一般都認(rèn)為起源于內(nèi)因或完全與飲食有關(guān)，通過(guò)用已知菌動(dòng)物對(duì)這些變化的直接原因進(jìn)行研究，會(huì)對(duì)合理地控制衰老有一定裨益。6．在毒理學(xué)研究中的應(yīng)用正常豚鼠對(duì)青霉素敏感，而無(wú)菌動(dòng)物則無(wú)此反應(yīng)。因此，青霉素過(guò)敏是因腸道菌代謝過(guò)程中引起的過(guò)敏。7．在腫瘤研究中的應(yīng)用小鼠腫瘤常由病毒引起，有些病毒還可以通過(guò)胎盤。故無(wú)菌小鼠有研究腫瘤的價(jià)值。免疫抑制劑要用無(wú)菌動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因普通動(dòng)物用免疫抑制劑可降低其抵抗力，致其繼發(fā)感染而死亡。研究致癌物質(zhì)的致癌作用需用無(wú)菌動(dòng)物，如給無(wú)菌動(dòng)物吃蘇鐵素時(shí)不引發(fā)腫瘤，但對(duì)普通動(dòng)物則致癌。這是因?yàn)槠胀▌?dòng)物機(jī)體帶菌，可降解菌鐵素，而其降解物有致病性。(二)悉生動(dòng)物悉生動(dòng)物也稱已知菌動(dòng)物或已知菌叢動(dòng)物，是指在無(wú)菌動(dòng)物體內(nèi)植入已知微生物的動(dòng)物。按我國(guó)的微生物學(xué)控制分類，同無(wú)菌動(dòng)物一樣，也屬于四級(jí)動(dòng)物，必須飼養(yǎng)于隔離系統(tǒng)。根據(jù)植入無(wú)菌動(dòng)物體內(nèi)菌落數(shù)目的不同，悉生動(dòng)物可分為單菌、雙菌、三菌和多菌動(dòng)物?，F(xiàn)代悉生生物技術(shù)的發(fā)展，首先成功地培育了無(wú)菌豚鼠，繼后人們又培育出無(wú)菌大鼠、小鼠、兔、豬、猴等，開(kāi)辟了悉生動(dòng)物的先河。從而使人為凈化各種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物疾病成為現(xiàn)實(shí)。也為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施凈化，開(kāi)拓凈化醫(yī)學(xué)在技術(shù)上奠定了基礎(chǔ)。二、特點(diǎn)悉生動(dòng)物來(lái)源于無(wú)菌動(dòng)物，其體內(nèi)有不同種類的幾種微生物定居，形成動(dòng)物與微生物的共生復(fù)合機(jī)體。悉生動(dòng)物腸道內(nèi)存在能合成某種維生素和氨基酸的細(xì)菌，盡管經(jīng)高壓滅菌的飼料不能供給足夠的維生素，也不會(huì)像無(wú)菌動(dòng)物那樣發(fā)生維生素缺乏癥。悉生動(dòng)物的生活力較強(qiáng)，抵抗力明顯增強(qiáng)，也易于飼養(yǎng)管理，在有些實(shí)驗(yàn)中可作為無(wú)菌動(dòng)物的代用動(dòng)物。中國(guó)藥檢所的五聯(lián)菌悉生動(dòng)物是將大腸埃希氏菌、表皮葡萄球菌、白色葡萄球菌、糞鏈球菌和乳酸桿菌五種細(xì)菌接種無(wú)菌小鼠，可代替無(wú)菌小鼠進(jìn)行藥物檢定。三、應(yīng)用由于悉生動(dòng)物可排除動(dòng)物體內(nèi)帶有各種不明確的微生物對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，因而可作為研究微生物與宿主、微生物與微生物之間相互作用的動(dòng)物模型。1．微生物學(xué)研究只有選用悉生動(dòng)物，才有可能了解到單一微生物和抗體之間的關(guān)系。多種微生物存在于同一機(jī)體內(nèi)，可以觀察微生物與微生物之間及其與機(jī)體之間相互關(guān)系和菌群失調(diào)的現(xiàn)象。2．免疫學(xué)研究悉生動(dòng)物可以彌補(bǔ)無(wú)菌動(dòng)物的某些缺點(diǎn)。無(wú)菌動(dòng)物抵抗力很弱，飼養(yǎng)管理的難度大。使無(wú)菌動(dòng)物感染某種細(xì)菌后(即成為悉生動(dòng)物)其抵抗力明顯增強(qiáng)。所感染的微生物或寄生蟲(chóng)和種類可根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?，因此適宜做某些特定的實(shí)驗(yàn)，如在免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)中，無(wú)菌動(dòng)物不能發(fā)生遲發(fā)性過(guò)敏反應(yīng)，而感染一種大腸菌的悉生動(dòng)物就可以發(fā)生了。3．抗體制備研究

普通動(dòng)物消化道內(nèi)約有100~200種細(xì)菌，每克腸內(nèi)容物約有106~1012個(gè)菌，菌就是一種抗原，因此用普通動(dòng)物很難制備較純的抗體。無(wú)菌動(dòng)物缺乏抗原刺激，免疫系統(tǒng)處于“休眠”狀態(tài)，對(duì)外來(lái)的抗原刺激，有迅速、單一和持久做出反應(yīng)的特性。如果將單一菌株植入無(wú)菌動(dòng)物，那么可制備抗該菌的、較純的、效價(jià)較高的、且不會(huì)污染其他微生物的抗體。4．克山病病因?qū)W研究克山病病因?qū)W說(shuō)有兩種，一種礦物鹽學(xué)說(shuō)認(rèn)為克山病是因?yàn)轶w內(nèi)缺乏硒引起，另一學(xué)說(shuō)認(rèn)為鐮刀狀黃曲霉菌是引起克山病的元兇。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)用植入黃曲霉菌動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)研究證明，動(dòng)物的癥狀與克山病病人的癥狀相似，硒不足只能加重病情，而不會(huì)誘發(fā)克山病。等級(jí)飼養(yǎng)環(huán)境空氣潔凈要求無(wú)菌動(dòng)物隔離系統(tǒng)100級(jí)以封閉的無(wú)菌技術(shù)取得，用現(xiàn)有方法不能檢出任何微生物、寄生蟲(chóng)等任何生命體的動(dòng)物悉生動(dòng)物隔離系統(tǒng)100級(jí)經(jīng)特殊飼養(yǎng)，確知所帶微生物菌叢等寄生物的動(dòng)物SPF動(dòng)物屏障系統(tǒng)1萬(wàn)級(jí)無(wú)特定致病性微生物和寄生蟲(chóng)，確知不帶有病原微生物的動(dòng)物清潔動(dòng)物半屏障系統(tǒng)10萬(wàn)級(jí)不攜帶對(duì)動(dòng)物危害大和對(duì)科研干擾大病原，確知不帶有病原微生物的動(dòng)物不同級(jí)別實(shí)驗(yàn)動(dòng)物微生物控制程度要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)菌動(dòng)物無(wú)特殊病原體動(dòng)物普通動(dòng)物傳染病無(wú)無(wú)有或可能有寄生蟲(chóng)無(wú)無(wú)有或可能有實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確明確有疑問(wèn)應(yīng)用動(dòng)物數(shù)少數(shù)少數(shù)多或大量統(tǒng)計(jì)價(jià)值很好可能好不準(zhǔn)確長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)可能好可能好困難自然死亡率很少少高長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)存活率約100%約90%約40%實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論價(jià)值高中低無(wú)菌動(dòng)物、無(wú)特殊病原體動(dòng)物和普通動(dòng)物特點(diǎn)比較思考題名詞:裸小鼠,裸大鼠,近交系,重組近交系,封閉群,無(wú)菌動(dòng)物,悉生動(dòng)物.1.無(wú)菌動(dòng)物在比較醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用.克山病（keshandisease）是一種原因未明的以心肌病變?yōu)橹鞯募膊?，亦稱地方性心肌病。1935年首先在黑龍江省克山縣發(fā)現(xiàn)，故以克山病命名。主要為急性和慢性心功能不全，心