**章 绪论
**节 基本概念
一、实验动物
实验动物的概念随着生命科学的发展和要求逐步确立。*初认为，凡是科学实验研究中使用的动物统称为实验动物。后来又提出，凡是为了科学实验的需要而专门饲养、繁殖的动物称为实验动物。根据我国的国家标准定义，实验动物（laboratory animal）是指经人工饲育，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确或者来源清楚，用于科学研究、教学、生产、检定及其他科学实验的动物。在实验应用中，为保证实验结果的可靠性、精确性、均一性、可重复性和可比较性，同时保护接触和应用动物人员的健康，实验动物在先天遗传性状、后天的繁殖条件、微生物携带状况、营养需求及环境因素等方面受到全面控制。
实验动物必须具备以下三个特点。
1. 遗传控制实验动物必须是来源清楚、人工培育、遗传背景明确的遗传限定动物（genetically de.ned animal）。通过遗传调控原理，对动物基因进行纯化，获得遗传同源的近交系，以减少动物个体差异，保证动物个体性状的均一性及动物实验结果的可重复性；使用遗传工程技术，培育出新的动物品种和各种疾病的动物模型；利用动物物种突变，发现和培育出遗传突变型、免疫缺陷型动物，如无胸腺、无脾脏、无B细胞、无 NK细胞和无巨噬细胞功能的动物等。所有这些经人工培育的动物模型，均来源清楚，遗传背景明确。从遗传学角度，实验动物分为近交系（inbred strain）、封闭群（closed colony）和杂交群（hybrid colony）三大类。
从1980年以来，动物遗传工程技术日益成熟，培育了大量的遗传修饰动物（genetically modified animal），如转基因动物（transgenic animal）、基因敲除（gene knock-out）小鼠、基因敲入（gene knock-in）小鼠、克隆动物（cloned animal）及基因敲减（gene knock-down）动物等，这些遗传修饰动物是实验动物的丰富资源和生物医学研究的有力工具。
2. 微生物、寄生虫控制对所有实验动物携带的微生物、寄生虫都需要进行严格的人工控制。为了保证动物实验的准确性、敏感性和可重复性，实验动物除必须控制动物疾病外，还需要控制无症状性感染，以及虽对动物不致病但可能干扰动物实验结果的病原体。目前，我国将实验动物分为四个等级，一级为普通级动物（conventional animal，CV动物），二级为无特定病原体动物（speci.c pathogen free animal，SPF动物），三级为无菌动物（germ free animal，GF动物），其中包括悉生动物（gnotobiotic animal，GN动物）。对于二级实验动物，不仅对其携带的微生物、寄生虫进行监测，而且动物本身也是经剖宫产净化等方法获得。
3. 应用领域所有实验动物的*终目的都是用于科学实验。在目前几乎所有的生命科学实验中，实验动物总是作为前沿哨兵和人类替身，被用来验证一个又一个的生命科学真理。由于生命现象的复杂性，目前没有其他方法能够完全替代实验动物。
自然界的动物种类繁多，目前已知的大约有 150万种以上，但是只有很少一部分用于科学研究。按照以上实验动物的定义，目前应用*多的实验动物是大鼠、小鼠、地鼠、豚鼠、家兔和犬等。这些动物常年进行人工培育饲养，已经完全成为标准化的实验动物。20世纪50年代，人们对实验动物的认识不断提高，从以上三方面对实验动物进行限定，使实验动物从概念上很容易与自然界其他动物区分开。因此实验动物虽然来源于大自然，但已经是不同于大自然界的动物。
二、实验用动物
通常将用于实验的各种动物统称为实验用动物（experimental animal）。它是一个广义的概
念，泛指一切用于科学实验的动物，包括实验动物、经济动物和野生动物。某些家畜、家禽和未经驯化的野生动物，由于它们对特定实验敏感性很高，或实验操作较方便，亦被用于实验，如给遗传学带来划时代发现的果蝇（drosophila）和模式动物斑马鱼（zebra fish）、秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）。根据实验动物的定义要求，它们不属于严格意义上的实验动物，很难区分它们属于遗传学控制中的哪种遗传类型，也很难确定它们属于微生物控制中的哪一级别。
实验用动物的范围比实验动物要广，区分实验动物和实验用动物有重要意义。动物实验研究得到的研究结果必须具有重复性，即不同的实验工作者，在不同的时间、不同的地点使用动物所进行的实验研究，能够获得相同的实验结果。动物实验的重复性要求动物实验能够达到与化学反应一样的精确，这就要求所用的动物具有化学试剂那样的“纯度”，对于野生动物和经济动物来说这几乎是不可能的。野生动物生长在自然环境中，是按照“适者生存”的原则自然选择的产物；家畜等经济动物虽然是人工培育选择的品种，但选择培育的目的是获得*大的经济效益和利润。由于这些动物在遗传背景、健康状况方面有差异，机体反应性不一致，对实验物的敏感性也不同，因此实验结果的重复性较差、可信度较低，难以被国际学术界公认。只有按照实验动物的要求进行培育开发，才能使其达到标准化实验动物的要求。
三、医学实验动物学
实验动物学（laboratory animal science，LAS）是一门研究实验动物和动物实验的科学，即对实验动物本身进行生物学及生理学特性的系统研究，实施遗传育种、保种以维持其遗传学和生物学特性，培育新品系并生产繁殖出标准化的实验动物；同时，应用实验动物进行科学实验，研究实验动物的组织形态、功能反应的变化，并在动物模型中观察疾病的发生、发展规律，研究药物等因素的作用。实验动物学的任务是研究以优质的实验动物和精确的实验方法，使动物经实验处理后，能获得良好的反应重复性，增强动物实验结果的可信性和科学性。
从上述定义，我们一般把实验动物学与医学实验动物学等同看待。但在《中华人民共和国学科分类与代码》（GB/T13745-2009）中，实验动物学属于生物学中动物学里的三级学科（代码180.5761）。医学实验动物学属于基础医学中的二级学科（代码310.51）。而在***发布的普通高等学校本科专业目录（2020年版）中，实验动物学专业（代码090404T）属于农学的动物医学类。
实验动物学的基本内容主要如下。
1. 实验动物遗传育种学（laboratory animal genetics and breeding）应用遗传调控原理，控制实验动物的遗传特性，培育新的实验动物品种品系和动物模型。
2. 实验动物微生物学和寄生虫学（laboratory animal microbiology and parasitology）研究实验动物的微生物、寄生虫分类及其与人类的相互关系，探讨对实验动物疾病的防控措施，实行对实验动物微生物和寄生虫的感染监控。
3. 实验动物环境卫生学（laboratory animal environmental hygiene）研究影响实验动物生存的环境和条件，如饲养动物的房舍、温度、湿度、气流、光照、噪声、风速、风压、笼具、饲料、饮水和垫料等。
4. 实验动物营养学（laboratory animal nutriology）研究实验动物的营养需要及其对动物生长、发育、繁殖、抗病力的影响和对实验结果的影响。
5. 实验动物医学（laboratory animal medicine）研究实验动物疾病的诊断、治疗、预防，以控制和消灭实验动物的各种疾病。
6. 比较医学（comparative medicine）比较研究动物（包括人类）基本生命现象的异同，从动物疾病与人类疾病的不同点入手，通过建立实验动物模型来研究人类相应疾病。
7. 动物实验（animal experiment）指在实验室内，通过动物实验，解决科学实验中的问题，获得新的认识，发现新的规律，包括各种实验技术、实验方法和技术标准等。
8. 实验动物福利（laboratory animal welfare）指在以科学研究为目的的实验动物生产和使
用中，*大限度地保证实验动物健康、安乐、舒适，从而获得客观、科学、准确的科研数据。从实验动物标准化角度而言，实验动物学基本内容框架可划分如图 1-1。
图 1-1 实验动物学基本内容框架图
第二节 发展概况
人类使用实验动物已有近千年的历史，古代对毒药和解毒药的研究即来自动物实验。古埃及为保存尸体，*先用猫、蛇和昆虫等动物制成木乃伊进行观察。古希腊时代希波克拉底（Hippocrates）和亚里士多德（Aristotle）就对动物作解剖观察，并著书描述多种动物脏器的差别。英国解剖学家哈维（Harvey，1578—1657）采用犬、蛙、蛇、鱼和其他动物进行一系列的动物实验，证实了动物体内的血液循环现象，阐明了心脏在此过程中的作用，从而为创建生理学开创了道路。法国著名学者巴斯德（Pasteur，1822—1895）在研究蚕病、鸡霍乱和炭疽病中，证实了传染病是由病原微生物引起的，奠定了医学微生物的基础。
一、实验动物科学的诞生
1895年纳托尔（Nuttall）成功地培育出无菌豚鼠，解决了生物能否在无菌条件下生存的理论问题，这无疑是实验动物学发展的一大突破。
1909年利特尔（Little）在研究小鼠毛色基因中，*先采用近亲繁殖培育了**个近交系小鼠DBA（图1-2）。DBA的名称取自淡化（dilute）、褐色（brown）、非野鼠色（nonagouti）的三种变异毛色的缩写。由于近交系动物的基因具有高度的纯合性和一致性，实验结果重复性好，被广泛应用于生命科学实验研究中。近交系小鼠的培育是实验动物学发展史上的又一重大事件，也使癌症研究、组织移植和免疫学发生了革命性变化。 1929年，Little在美国缅因州巴港建立了杰克逊（Jackson）实验室。1941年，该实验室出版了**部小鼠专著《实验小鼠生物学》。
1911年美国费城威斯塔（Wistar）研究所培育成Wistar大鼠（图 1-3）。该研究所为纪念宾夕法尼亚大学医学院解剖学教授卡斯珀 威斯塔（Caspar Wistar）而命名。该研究所的*届学术委员会主席哈利 赫伯特 唐纳森（Herry Herbert Donaldson）为给神经生长发育研究提供可靠的大鼠，从1906年开始对白化大鼠进行标准化的繁育。Donaldson的助手海伦 迪安 金（Helen Dean King）从 1909年开始近交培育白化大鼠，到 1920年已经全同胞交配到第38代，形成PA系和 BN系近交大鼠。1915年 Donaldson出版了著名的实验动物专著《大鼠：白化大鼠和挪威大鼠的资料与参考值》。
1932年格利姆斯泰特（Glimstedt）将无菌豚鼠养活2个月。1959年蒂阿（Teah）在圣母大学（University of Notre Dame）繁殖无菌豚鼠成功，使悉生动物学得以发展。 1962年苏格兰医师萨克森（Issacson）等*先发现无胸腺裸鼠。1969年，丹麦学者吕高（Rygaard）*次成功地将人类恶性肿瘤移植于裸鼠体内，并发现肿瘤在裸鼠体内存活并生长，开创了免疫缺陷动物研究和应用的新局面，给肿瘤学的研究提供了新的手段，裸鼠被称为实验动物科学的一颗“小明星”。
20世纪末，分子遗传工程小鼠的创立被称为新的“遗传革命”。这些实验动物学发展史上的重大成就使实验动物学从普通动物学中脱颖而出，形成一门新兴的、*立的学科。
1947年英国*早成立实验动物管理署，它成为英国实验动物中心的前身。以后世界各国相继成立实验动物机构。1951
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