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常見的實驗動物

在文檔中 2020年實驗動物科學(基礎篇) (頁 90-200)

第三章 管理篇

第一節 實驗動物物種

3.1.1 常見的實驗動物

全球常見實驗動物物種,可概分為以下七大類:囓齒類,兔子,水生動物(含 兩棲),犬,非人類靈長類,經濟動物與野生動物,不同的物種與品系會依據實 驗所需的研究條件與需求而進行選擇。

3.1.1.1 囓齒類

囓齒類實驗動物常見品種包括大鼠、小鼠、倉鼠、沙鼠和天竺鼠,大鼠與小 鼠雖然在外觀上類似,但從演化的角度來看,大鼠與小鼠的差異,有如人類與舊 世紀猴之間的差異性,其在實驗中所代表的意義也大不相同。

(1). 大鼠

大鼠自 19 世紀開始,褐鼠(Brown rat),學名為 Rattus norvegicus,俗稱 挪威大鼠、大鼠、街鼠等,首先作為實驗動物使用,而現代廣為使用的實驗動

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物大鼠品系皆從白化症褐鼠中經過選育而成,首先育成的白色毛色的品系即為 Wistar,再從 Wistar 品系中接續培育或雜交出各式品系,如遠親系的

Sprague-Dawley、Long-Evans 與近親近親系的 SHR、WKY、Lewis 和 F344 等 具有各自功能的白色毛色的大鼠品系。目前培育出數百個大鼠品系,常被使用 於研究中的品系大約 20 種。

大鼠染色體為 22 對,外型與小鼠相似,與小鼠同科(鼠科-Muridae)但 不同種,屬雜食性動物,性情較為溫順,平均壽命為 2~3 年,較特別的部分是 大鼠缺乏膽囊,無嘔吐反應。

大鼠基礎生理資訊:80 日齡達性成熟,性週期約 4~6 日,懷孕期 21 日,產 仔數:6~14 隻,出生體重約為 5 公克,哺乳期為 21 日,體溫為 38~39℃,血 壓:60~90mmHg(舒張壓)/75~120mmHg(收縮壓),心率:320~480 次/分,呼 吸次數 85~110 次/分。

(2). 小鼠

小鼠(mouse),學名為 Mus musculus,也稱為家鼠、鼷鼠,染色體 20 對,

最早由 Clarence Cook Little、William E. Castle 與 Abbie E. C. Lathrop 共同育種 出第一個近親系實驗動物鼠 DBA(Dilute,Brown and non-Agouti),從此打開 近親系的系統化育種大門,至今小鼠的品系已經超過 8000 個以上,並且因近 年基因操作技術的快速進步,以遺傳操作方式建立特定性能的小鼠品系數量也 快速上升,目前常見的品系有遠親系的 ICR(CD-1)、Nu/Nu,近親系的常見 品系有: C57BL/6、BALB/c、C3H、CBA、DBA/1、DBA/2、FVB、129/Sv、

SJL、BALB/c Nude 和 NOD-SCID。小鼠體型相對於大鼠明顯較小,體長約 100mm 左右,出生體種約 1.5g,成熟小鼠體種可達 30~40g,性情溫順,視力 較差,強光噪音會造成小鼠不良反應。

繁殖:小鼠約在 7 至 8 周齡開始具有繁殖能力,母鼠在 20~40 日齡其動情 期就開始,小鼠是屬多發情週期與自主性排卵類型,49~63 日齡開始性成熟,

性週期約為 4~5 日,懷孕期為 21 日,產仔數為 4~12 隻 哺乳期約 21 日,體

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溫約為36~37℃ 血壓:102~110mmHg(舒張壓)/133~160mmHg(收縮壓),心 率:310~840 次/分 呼吸次數 84~230 次/分。血壓會因為使用的麻醉劑(anesthetic)

不同導致不同的程度的血壓降低,因此在使用麻醉劑的條件下對於血壓的數據 的解讀,需要額外的關注。

(3). 天竺鼠

天竺鼠(guinea pig) 學名為 Cavia porcellus,又名豚鼠、荷蘭豬,源自 於中南美洲安地斯山脈,現有數十種遠親與近親品系。短毛的 Dunkin-Hartly 品系,在 1920 年代於英國育成後,為現今天竺鼠的來源,主要平均壽命 3~5 年,身長 220~350 公分左右,成年體重約 980 克(700 克~1,200 克),天竺鼠 以 5 到 10 隻群居的模式生存在自然環境中,性情溫順,這種較不易打鬥特性,

可能受限於天竺鼠的活動能力,另一方面天竺鼠易受到驚嚇,當天竺鼠遇到突 發狀況,會產生"靜止”不動的現象直到確認狀況解除後,才會動作。天竺鼠天 生缺乏合成維生素 C 的能力,飼料中需要額外的補充維生素 C,另外天竺鼠具 有食糞的特性,以維護其盲腸菌相的需求,因此天竺鼠的飼育籠應以實底籠舍 為佳,避免天竺鼠無法維持食糞的需要。

雌天竺鼠約在 2 月齡即達性成熟,高繁殖性能從 3 月齡開始可維持至 20 月齡,公天竺鼠性成熟稍晚,在 3 月齡開始性成熟,4 月齡即可用於配種,發 情期約為 2 周,懷孕期平均 68 天,產仔數 1~6 隻不等,平均為 3 隻,哺乳期 為三周,第一周獲取初乳對仔鼠的生存率有很大的影響,另一方面因為懷孕時 間較其它囓齒類動物長,出生後的幼鼠也相對較為成熟,出生眼睛就已打開,

有牙齒,有體毛,能站立與進食飼料。體溫在38.4℃~39.8℃,心率平均 150~400 次/分鐘,呼吸 69~104 次/分鐘,血壓 47/77mmHg。

天竺鼠對於抗生素具有敏感性,並且對於許多病原菌亦具有敏感性,包括 沙門氏桿菌(Salmonella),霍亂弧菌(Vibrio cholerae),白喉桿菌

(Corynebacterium diphtheria)、鉤端螺旋體(Leptospira)與鼠疫桿菌(Pasteurella pestis)等,可做為此些病原的研究動物模型,並且,天竺鼠的皮膚也常用毒

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物刺激試驗,另外天竺鼠對於類固醇(steroid)也具有抵抗性,因此可作為組 織相容性(histocompatibility)與免疫(immunology)研究的動物模型。

(4). 倉鼠

倉鼠(hamster)又稱地鼠,可約分為 6 或 7 個屬,約 25 個品種,實驗動 物界最常使用的品系為敘利亞倉鼠(Mesocricetus auratus),俗稱黃金鼠,1930 年代開始被培育與繁殖作為實驗動物使用,至今近親系、遠親系與以生技技術 突變育種的品系超過 100 個品系,平均壽命 3~5 年,身長 12.5~12.7 公分,成 年體重可達 150 克,倉鼠約在 45~60 日齡達到性成熟,母鼠動情週期約 4 天,

懷孕期約 21 天,產仔數約 5~7 隻,泌乳期約 21 天。體溫在 37.4℃,心率約 380~410 次/分鐘,呼吸平均 74 次/分鐘,血壓平均 76mmHg。

雖然稱為黃金鼠,但毛色參雜黑色、肉桂色和白色等顏色。另外中國開發 出黑線倉鼠(Cricetulus barabensis),成年體型較敘利亞倉鼠小,體長只有 9.5 公分,體重 40 克,兩者的染色體數目也不相同(敘利亞倉鼠 22 對,黑線倉鼠 11 對)。倉鼠口腔中具有頰囊,會把食物儲存在其中,天性較為敏感,當受刺 激時較易發生攻擊人的行為。

3.1.1.2 兔子

兔子(rabbit),實驗用兔常見品系為歐洲穴兔(Oryctolagus cuniculus),紐 西蘭大白兔(New Zealand White)與荷蘭兔(Dutch)即為歐洲穴兔,另外臺灣 常見的實驗兔品系還包含日本大白兔,實驗兔因體型中等,方便保定與操作,並 且天性溫馴,常見於實驗使用。

兔子四個月開始有生殖能力,6 月齡適合開始配種,1 到 2 天發情一次,每 次發情 4~17 天,兔子屬交配誘發排卵類型,容易受孕,大型兔子每胎仔數約為 6~8 隻,小型兔每胎仔數約為 2~4 隻,懷孕期平均為 31 天,體溫略高於人(39℃),

心率每分鐘 130~325 次。

實驗兔主要可用於 5 大部分:

(1). 免疫相關研究:兔子由於體積較囓齒類大,擁有較大的淋巴結與血

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清量,因此適合進行免疫血清的製備,另一方面兔子對於致熱原

(pyrogen),如內毒素,具有高敏感性,體溫容易發生變化,因此過往 被用在製造藥物與其它生物製劑時所需要的致熱原檢測上。

(2). 心血管疾病與認知研究:實驗兔可經由餵飼高膽固醇飼料,創造出 具有動脈粥狀硬化(atherosclerosis)病徵的實驗兔以供研究使用,另一 方面,具有高膽固醇的實驗兔,亦會提高β 澱粉蛋白(amyloid β,Aβ)、

tau 蛋白(tau protein)與載脂蛋白 E(apolipoprotein E,ApoE)等與阿 茲海默症(Alzheimer’s disease,AD)有關的症狀,可用作阿茲海默症 研究使用。

(3). 特定器官研究:兔子擁有相對大的眼睛,適合進行眼科相關研究,

包含白內障(cataract)手術、人工水晶體(artificial intraocular lens)置 換和角膜移植(corneal transplantation)。另外兔子相對於囓齒類實驗動 物擁有較大的膝蓋,可藉由藥物誘發進行關節炎(osteoarthritis)研究。

(4). 感染性研究:兔子對於肺結核病(tuberculosis)亦具有感受性,尤其 具有產生肺腔洞(cavitation)與潛伏性肺結核(arrested)等其它實驗動 物不具備的特性,這讓研究人員可以針對肺部病灶與因免疫抑制而沒發 病的晚期的潛伏性肺結核進行模擬研究。

(5). 其它研究領域:皮膚過敏性、微生物與寄生蟲研究、代謝性研究。

3.1.1.3 犬

犬(Canis lupus familiaris)俗稱狗,1 萬多年前開始訓化成陪伴人類的動物,

狗品系非常多,每種狗都有獨特的行為特性與社交需求,現今米格魯(Beagle)

與獵犬(Mongrels/Hounds)是最常見的實驗犬品系,米格魯性格溫馴,在品種 上整齊度高,有利於獲得穩定的實驗結果,不同品種的犬隻有不同的疾病特性,

適合不同的實驗需求。

犬在動物實驗中具有重要的生理特性,除了沒有前列腺癌(prostate cancer)

與巴金森氏症(Parkinsonism)之外,狗在 400 種的遺傳性疾病上與人類高度相

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同,其基因鹼基數與人類相近,已經完成基本的基因定序,可供近一步研究與模 式建立作為參考,並且有其牠囓齒類實驗動物所缺乏的完整免疫系統與能產生應 對實驗時所需的酶,讓狗具有更高的實驗重要性,另一方面,狗與人類的壽命比 值為 1:4~8,因此狗對於老化的研究也相當具有價值。

犬基本生理資訊: 狗大約從 10 月齡前後陸續性成熟,發情母狗一般每年會 發情兩次,但也有些特殊的品系,每年發情次數只有一次或三次不等,母狗的發 情前期約 5~9 天,並可能伴隨著因為雌激素的影響而出現些微滲血的狀況,發情 會持續 4 到 13 天,在發情期第 4 天左右最接近排卵期,也是最適合的配種時期,

發情間期約 60 天,發情後期約 90 至 150 天,懷孕期約 63 天,每胎可生 6~7 隻,

哺乳期 2 個月,體溫略高於人(38~39℃),心率每分鐘 77~150 次,血壓收縮壓 在 120~130 mmHg,舒張壓 60~80 mmHg

實驗犬主要可用於 3 大部分:

(1). 各類人類相關疾病研究:因犬隻疾病與人類疾病的作用機轉類似,

因此多數疾病皆能藉由實驗犬進行驗證,例如心血管疾病、免疫性疾病、

腫瘤、血液相關疾病與骨質問題等。

(2). 藥物與醫材:實驗犬常被使用在潛在分子(potential drug molecules)

的藥理與毒理試驗,以獲得所需的各種使用安全性參數,另一方面,由 於狗的體型較大,也會被用在醫材用品的開發測試使用。

(3). 基礎醫學研究:藉由與人類相近的犬隻生理研究可以獲得有價值的 醫學參考資訊,並可經由手術,甚至器官移植以驗證醫學研究成果。

3.1.1.4 豬

豬(pig)的學名為 Sus scrofa domestica,為一般人常見與熟知的物種,其具 有與人類相近的各種生理特性與結構,讓豬成為醫學與生技研究不可或缺的重要 實驗動物。一般豬隻體型較大,需要較高的飼養成本,並較為不易操作,因此實

豬(pig)的學名為 Sus scrofa domestica,為一般人常見與熟知的物種,其具 有與人類相近的各種生理特性與結構,讓豬成為醫學與生技研究不可或缺的重要 實驗動物。一般豬隻體型較大,需要較高的飼養成本,並較為不易操作,因此實

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