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实验用灰仓鼠种群的建立与标准化--写在《实验动物管理条例》发布实施三十周年系列篇之六

2018年09月17日 浏览量: 评论(0) 来源:国家实验动物专家委员会简报 2018年第25期 作者:新疆维吾尔自治区疾病预防控制中心 廖力夫 责任编辑:admin
摘要:上世纪70 年代,中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所在新疆进行包虫病调研中发现,灰仓鼠易感多房棘球蚴,先后有多家单位尝试驯养,1994 年新疆疾病预防控制中心在实验室首先建立了原始灰仓鼠种群[2],并在鼠疫、包虫病、黑热病、不育剂、耐干旱、弓形虫等多个领域进行动物试验,获得有价值的应用,本文就实验用灰仓鼠种群的建立与标准化简要介绍。
编者:资源增量是实验动物科技发展的核心任务,是实验动物对生命科学研究提供支撑和服务的基础和保障。自上世纪80 年代以来,我国几代实验动物科学家苦心孤诣,在实验动物新资源研发工作中取得了多项开创新成果。
 
1988 年《实验动物管理条例》发布实施,在实验动物工作规范化、法制化管理,保障实验动物和动物实验的质量,推动我国科技发展和民生保障等方面发挥了重要作用。特别是在实验动物资源标准化、新品种/品系开发和动物模型创制方面,取得了令人瞩目的成果。
 
为此,借“科技资讯”之窗,陆续推出我国实验动物专家在此领域所做的工作及取得的应用成果。
 
实验用灰仓鼠种群的建立与标准化
 
灰仓鼠(Cricetus migratorius)属啮齿目、仓鼠科、仓鼠亚科、仓鼠属小型啮齿动物,广泛分布中亚区域海拔-150m 的荒漠至3 500m 的高寒山区,适应性强。1980 前,灰仓鼠曾是中亚地区仅次于小家鼠的伴人鼠种。在自然界该鼠自然感染土拉伦、森林脑炎、鼠疫、包虫病等多种自然疫源性疾病[1]。上世纪70 年代,中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所在新疆进行包虫病调研中发现,灰仓鼠易感多房棘球蚴,先后有多家单位尝试驯养,1994 年新疆疾病预防控制中心在实验室首先建立了原始灰仓鼠种群[2],并在鼠疫、包虫病、黑热病、不育剂、耐干旱、弓形虫等多个领域进行动物试验,获得有价值的应用,本文就实验用灰仓鼠种群的建立与标准化简要介绍。
 
一、灰仓鼠的主要生物学特性
 
1.灰仓鼠的生态适应性
 
通过研究发现,灰仓鼠对低温、干旱、饥饿等环境变化具有很强的应对能力,对高盐环境的依赖性强,而对高温的适应性弱,其存活的上临界高温为37.5℃。一般是通过行为活动回避高温。能量代谢的最适温度区在27~30℃[3]。
 
2.温度和光照对灰仓鼠繁殖的影响
 
根据灰仓鼠在不同温度和光照条件下的繁殖实验观察,在15~20℃、长光照和短光照循环均可繁殖;在10~14℃时,只有在长光照循环条件下可繁殖。通过人工控制室内光照和温度,灰仓鼠四季均可繁殖[4,5]。
 
3.灰仓鼠的生长发育
 
根据对398 只/次不同日龄灰仓鼠4 个生物学指标和120 只不同日龄的8 个生物学指标的测量结果发现,各内脏器官系数与生长发育行为密切相关,从出生至成体可划分四个发育期[6]。初生至15d 为乳鼠期,体质量小于18.5g,8~9d 已有取食行为,15d 前体温调节机制尚未成熟,离乳可成活,但发育较慢,灰仓鼠此阶段的体质量瞬间生长率是各种实验动物中生长最快的,超过11%。16~24d 为幼鼠期,体质量18~33g,17d 体温调节机制成熟;25~50d 为亚成体期,体质量33~44g,性腺逐渐发育成熟;50d 以上为成体期,体质量35~80g,参与繁殖比例逐渐增加。根据80 只10 月龄4 个季节灰仓鼠的8 个生物学指标测量结果发现,只有性器官系数与自然光照循环显著相关,性成熟期的睾丸和子宫与体质量比值均在2%以上[7]。
 
4.繁殖
 
灰仓鼠性成熟在50d,动情周期4~4.5d,妊娠期19.3d,平均产仔间隔39d,窝仔鼠4.6 只/窝,离乳存活率64.5%,雌雄性比0.88[8],雌体繁殖高峰为3~12 月龄,雌、雄体最长繁殖年限分别为1.5 和2.0 年,实验室雌雄寿命均超过2.5 年。
 
5.血液生化值特点
 
灰仓鼠血清中的钾、钠和氯离子浓度明显高于人类测定值,各种酶的测定值也均高于人类。球蛋白高于其它鼠类,尿酸高于人和鼠类,肌肝明显低于人和鼠类,这些特殊值与灰仓鼠冬眠、耐旱、对特殊环境的适应性有关 [9]。
 
测定结果还显示,2 月龄和10 月龄灰仓鼠的血小板(Plt)、10 月龄的红细胞和血红蛋白在性别上有显著差异,血小板值高于人类。
 
6.灰仓鼠的冬眠习性
 
通过对95 只越冬灰仓鼠的3 年观察,灰仓鼠具有潜冬眠特性,冬眠阵1~4d,明显比深冬眠类动物短。
 
同其他仓鼠类冬眠动物一样,冬眠期间灰仓鼠也储存食物。不同代数的冬眠观察结果显示,􀀁 参与冬眠的比例随繁殖代数的增加而下降。每年11 月至次年3 月,室温低于10℃时部分个体进入冬眠,0℃时冬眠阵可达4d,最长呼吸暂停时间80s,平均呼吸频率19 次/min,醒眠期有取食和排便行为[10]。
 
7.灰仓鼠病原谱特点
 
通过对100 只普通级灰仓鼠检测,共分离出179 株48 种病原体[11,12],其中真菌60 株14 种[13],寄生虫60株一种[14],细菌59 株33 种,表明灰仓鼠有感染多种微生物的现象。
 
8.肿瘤自发率
 
通过对2000 多只实验室繁育的灰仓鼠记录检查,仅发现4 例症状明显的自发肿瘤(子宫、肝脏、甲状腺和肌肉各一例),明显低于其它实验动物的肿瘤自发率[15]。
 
二、实验用灰仓鼠的标准化研究
 
1.承担的研究项目
 
1997 年“灰仓鼠实验动物化研究” 列入国家“九五”重点科技攻关计划《科学仪器和实验条件研究与开发》“实验动物模型培育和标准化技术研究”项目。
 
2009 年“清洁级灰仓鼠种群的建立”列入国家自然科学基金委的资助项目。
 
2010 年“清洁级灰仓鼠封闭群和包虫病模型的建立与评价”列入国家“十一五”科技支撑重大项目《野生动物人工种群的生物净化及相关疾病动物模型的建立与评价》研究内容。
 
2.建立的质量技术规范
 
在国家科技基础条件平台工作《实验材料描述标准和规范的研究制定集共享试点建设》重点项目(项目编号:2003DIA3N020)的支持下,建立完成了实验灰仓鼠生物学特性描述规范、实验灰仓鼠生物学特性描述规范和实验灰仓鼠生物学特性数据采集技术规范;建立了灰仓鼠繁殖技术、基础生物学(335 组)和遗传学(7个生化和15 个微卫星位点) 共享信息数据库,以及微生物和寄生虫控制指标;完成了7 个清洁级灰仓鼠封闭群及其质量维护体系(遗传学、微生物学和寄生虫血清学和分子生物学检测技术,以及质量控制标准和技术规范文件)的制定。
 
3.成果
 
2015 年《实验动物新品种—灰仓鼠种群的培育及其应用》 (G20150865)获新疆科技进步三等奖;
 
2016 年《实验动物新品种—灰仓鼠种群的培育及其应用》 (20168301-2)获中国实验动物学会科技进步二等奖。
 
三、实验用灰仓鼠的应用研究
 
1.鼠疫
 
建立了灰仓鼠鼠疫动物模型,在鼠疫监测应用方面比小鼠和豚鼠提前28 小时分离出鼠疫菌,检菌率提高30%[16]。为判定新发现的新疆温泉县旱獭黄鼠鼠疫自然疫源地和准噶尔盆地大沙鼠鼠疫自然疫源地提供了重要的病原学依据[17-18]。
 
2.包虫病
 
根据伊斯拉因等实验[19,20],灰仓鼠接种多房棘球蚴原头节(E.m)25 天后有囊泡,41 天有成熟原头节,比小白鼠(180 天)提前4 个多月有成熟原头节;接种细粒棘球蚴(E.g)一年后,囊泡很小,囊泡系数(囊泡×100%/体质量)1.2%,无成熟原头节;而感染一年的小鼠有27%的感染率。
 
刘斌等[21]用E.m 不同剂量接种灰仓鼠,100d 后的囊泡系数分别为5%、10%和19%,表明随接种量的加大,同期囊泡系数随之增加,大剂量接种适合动物模型研究,小剂量适合包虫病保种。刘斌等用8×102 个/只E.m剂量接种,18d 后100%感染,60d 囊泡系数达到16%,抗体阳性率和滴度检测结果与囊泡系数相关显著,与人泡型包虫病发病进程一致。
 
此外,廖力夫等[22]观察了103 个/只E.m 剂量接种灰仓鼠不同部位的感染结果。E.m 接种肝脏100d 感染率29%;E.m 接种心脏100d 心脏和肺的感染率分别为34.6%和23%;E.m 接种前肢腋窝290d 感染率100%。从包囊系数比较看,E.m 在心脏,肺脏、胸腔和前肢腋窝的发育均比腹腔慢,前三个部位接种感染率低,前肢腋窝感染率高,适合做E.m 长期保种。
 
3.黑热病
 
自1960 年荒漠型黑热病自然疫源地发现至2009 年,因荒漠型黑热病分离利什曼原虫难,荒漠型黑热病的保存宿主一直没有找到。廖力夫等[23-25]用黑热病疫区传播媒介吴氏白蛉、黑热病病人和野生动物的疑似利什曼原虫材料腹腔接种灰仓鼠,首次从荒漠型黑热病疫区的塔里木兔和黑热病病人各分离出4 株和7 株利氏曼原虫。2014 年采用同样方法从2007 年新发现的黑热病疫区和田地区民丰县的传播媒介吴氏白蛉中分离出3 株利什曼原虫[26],分离的利什曼原虫为判定荒漠型黑热病保存宿主和民丰县黑热病疫区的传播媒介提供了重要的
病原学依据[26]。灰仓鼠已在新疆黑热病野外调查和利什曼虫株保种中应用。
 
4.烫伤
 
灰仓鼠可用于烫伤动物模型研究[27]。
 
5. 灰仓鼠的耐受性
 
根据给水断食、断水给食(含水7%的小鼠全价饲料)和断食断水三种处理方法获得的灰仓鼠存活时间显示,断水给食组(11.25d)和断食断水组(6.16d)的存活时间均明显超过有水无食组(4.53d)[3],表明灰仓鼠在无食无水时可利用体内脂肪和代谢水维持生存,在有食无水可利用代谢水延长生存期,而在有水断食时虽有体内脂肪可利用,但这种处理反而缩短了灰仓鼠的生存期。给水断食组补充不同无机离子时发现,当饮水中补充一定浓度的钠离子时,给水断食组的灰仓鼠生存期明显延长。
 
四、实验用灰仓鼠种群的建立与意义
 
1.为生命科学等领域的研究提供了一种全新的啮齿类实验动物新品种。灰仓鼠是我国首个自主独立培育的实验用动物新品种,在我国实验室动物新资源的创制与应用领域具有开创性的意义。建立的灰仓鼠共享信息数据库和微生物学和寄生虫学控制指标,为实验用灰仓鼠种群的应用提供了技术支撑。
 
2.灰仓鼠在鼠疫、包虫病和黑热病的应用效果显示,灰仓鼠与现有其他实验动物相比较具有显著的优越性,表明野生动物仍有许多开发应用的价值,值得不断探索和研究。
 
3.实验用灰仓鼠种群的建立、应用经验和技术方法,为其他类似有开发前景的野生动物实验动物化研究或濒危物种的种群恢复提供了可借鉴的参考途径。
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