生物医学研究中实验动物的应用状况与分析

目的 了解生物医学研究中实验动物应用的现状及其年代变化。方法选定PubMed（http：∥www．ncbi．nlm．nih．gov／）生物医学文献数据库作为资料数据来源，统计1966—2003年各种实验动物的使用情况，着重分析了用量最大的大鼠和小鼠的不同近交系和封闭群在生物医学研究中的应用现状。结果使用大鼠和小鼠的文献远远比使用其他动物多。大鼠的应用以封闭群的SD、Wistar和近交系F344大鼠为主；小鼠的应用以近交系小鼠为主，1997年使用C57BL近交系小鼠的文献数超过BALB／e而占居首位；转基因动物和突变品系动物应用量激增。其他动物的应用情况为：犬、兔、猫、豚鼠稳中有降；果蝇和鱼的用量大幅增加；猴、猪、鸡、两栖类动物的应用相对稳定。结论在生物医学研究中越来越趋向应用近交系动物。随着医学实验技术的发展，转基因动物和突变品系动物的应用日益普遍，必将成为今后生物医学研究的主要实验材料。低等动物鱼和果蝇在某些医学领域的应用得到重视。

医学实验动物学教学中生物安全的探讨与实践

医学实验动物学是生物医学研究和创新型人才培养的重要基础支撑课程。在课程教学中,师生与多种实验动物产生近距离接触,任何不当的操作或失误都可能引发一定程度的生物安全问题,给师生的生命健康与安全带来威胁。2021年4月,《中华人民共和国生物安全法》的颁布与实施标志着我国生物安全进入依法治理的新阶段。这也引发了人们对于防范实验动物学实验教学中生物安全问题的深入思考。文章分析了医学实验动物学实验教学中主要存在的生物安全问题,探讨了保障实验教学中生物安全的防护策略,并结合自身教学经验,提出了从加强师生的生物安全意识、严把实验动物的“闭环管理”、规范实验操作和加强实验监管等方面入手,有效落实生物安全防控,在保障师生安全、健康的同时确保医学实验动物学实验教学的安全有序开展。

以课程思政理念提升实验动物学的教学质量

医学实验动物学教学内容涉及生物学、兽医学、生物工程、医学、药学等众多学科。实验动物是国家科技创新体系、科技成果转化和生物医药等行业发展的支撑条件,是创新型国家建设不可或缺的保障条件。如何在实验动物学教学过程中挖掘课程思政元素,有效融合课程思政,以“课程思政”的研究和创新理念切实有效地提升《医学实验动物学》的教学质量,是我们每位医学实验动物学一线教师和动物实验技术人员需要认真思考的问题。本文结合我们在理论和实践教学过程中的经验,通过讲授实验动物在生物医学研究中的贡献,尤其是在近年来暴发的新冠肺炎中的突出贡献以培养和激发学生的科研热情和创新思维;通过讲授我国人类疾病动物模型的创新构建及关键技术研发以提升学生的文化自信和民族自豪感;通过讲授动物福利及“3R”原则(减少、替代和优化)帮助学生树立正确的人生观、价值观和世界观,从而为国家培养适应新时代要求的生物医学创新型和拔尖人才打下坚实的基础。

以科研助力《实验动物学》教学培养创新型人才

《实验动物学》是生物医学类学生的重要基础课,它的理论和基本技能几乎贯穿学生培养的全过程。动物实验是生物医学生学习和掌握其他主干学科知识的重要手段,也是启迪学生创新性思维的重要过程。作者通过将科研成果和科研思维融入《实验动物学》教学,不仅使学生掌握了《实验动物学》理论知识和动物实验技能,也促进了学生创新性思维能力的培养,增强了其运用所学知识和技术解决医学实际问题的能力和科研创新能力。为此,以科研助力不同层次学生的《实验动物学》教学,为培养创新型医学人才进行了很好的实践。

四种常用实验动物与人的肝组织形态特征比较

目的通过比较四种常用实验动物小鼠、大鼠、豚鼠、家兔的肝与人的肝在组织形态上的相似性,为肝研究中实验动物的选择提供参考。方法分别取正常小鼠、大鼠、豚鼠、家兔的肝,从形态特征、分叶、脏器系数、肝细胞核浆比等方面与人的肝进行比较。结果家兔肝的形态与人的最接近,为不规则楔形及楔形,二者的核浆比亦最相近,分别为0.158和0.149。豚鼠与人的肝均为五叶,且脏器系数最接近,分别为3.096%和2.35%。结论家兔和豚鼠在组织形态特征上与人更接近,可能更适合进行肝相关研究。

腹主动脉瘤动物模型的研究现状与转化应用

随着我国人口老龄化趋势加剧,腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)发病率逐渐升高。由于动脉瘤破裂后死亡率极高,该病已经成为危害我国人群健康的重要疾病之一。在组织病理学上,AAA表现为中膜平滑肌细胞耗竭、弹力纤维断裂和退化、细胞外基质降解和血管局部炎症反应等。目前,临床上AAA的治疗多以血管内介入治疗为主,缺乏药物治疗手段,这也与致病机制迄今未被完全阐明有关。目前AAA动物模型主要以啮齿类实验动物(小鼠、大鼠)为主,也有部分中、大型实验动物(如兔、豚鼠、犬和猪等)。在造模方法上,主要包含弹性蛋白酶动脉腔内灌注法、血管紧张素Ⅱ输注法、氯化钙涂抹法和血管组织移植法等。部分药物或手术AAA模型由于前期诱导刺激的停止,诱导后动脉瘤病变趋于稳定。开发允许AAA持续发展,甚至可以在人为刺激下诱导破裂的,更符合人动脉瘤发展规律的模型是今后的造模研究方向之一。实验动物模型是阐明AAA发病机制、开发治疗动脉瘤新药和评价相关治疗策略安全性的重要研究工具。因此,本文综述了目前常用的AAA造模方法和其在临床前转化研究中的应用。

动脉粥样硬化的转化医学研究进展

动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)是威胁全人类健康、导致死亡率最高的疾病,ASCVD病理基础是动脉粥样硬化(AS)。本文回顾了ASCVD流行概况以及AS发生、发展的病理生理过程,总结了ASCVD危险因素和新的生物标记。结合自己的研究经验,作者认为C反应蛋白是ASCVD marker而不是maker。基因敲除家兔模型制作成功,对研究人类ASCVD提供了新的手段。本文讨论了美国ACC/AHA最新颁布的《2013版胆固醇治疗降低成人ASCVD风险指南》中他汀治疗降低血脂方案对中国人的启示,并提出当他汀单独使用不能满足抗ASCVD效果时,他汀与其他药物联合使用是一种有效防治ASCVD的策略。

新型冠状病毒来源、传播途径及易感动物模型研究进展

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)继2019年12月以来在湖北省武汉市引发多例病毒性肺炎(COVID-19),从武汉迅速传播到中国所有省份以及全球20多个国家,导致死亡人数超过1000例。鉴于SARS-CoV-2与蝙蝠冠状病毒(RaTG13)具有高度相似性,推测SARS-CoV-2的源头是蝙蝠,但蝙蝠通过何种中间宿主完成的跨物种感染尚不明确。目前,全球医疗、科研工作者正在积极开展抗病毒药物筛选、疫苗研制和病毒致病机理研究,递次推进动物实验和临床试验。靶向SARS-CoV-2的功能性受体—血管紧张素转化酶2(ACE2),建立啮齿类、非人灵长类等易感动物模型,可助力攻克新型冠状病毒感染的肺炎疫情。

弹性蛋白酶诱导的小鼠腹主动脉瘤消退期组织学特征观察

目的确定猪胰弹性蛋白酶(PPE)诱导的腹主动脉瘤(AAA)到达消退期的时间点,观察AAA消退期的组织学特征。方法选用C57BL/6J小鼠,手术游离腹主动脉,进行血管腔内输注PPE诱导AAA。测量小鼠术前、术后14 d(AAA到达平台期的时间点)和术后56 d(AAA消退期时间点)腹主动脉直径,比较分析术后14 d和术后56 d动脉瘤病变部位组织学特征。结果与正常腹主动脉相比,PPE输注14 d组和56 d组,腹主动脉直径均显著增加(直径增长率分别为147%和155%)。PPE输注后14 d,动脉瘤病变部位显微镜镜下可见弹性纤维断裂、平滑肌耗竭和炎症细胞弥散浸润等典型的AAA特征。在PPE输注后56 d组,虽然动脉直径没有明显变化,但组织学可见弹力纤维部分修复,新生平滑肌细胞补充至损伤的中膜,浸润的炎症细胞明显消退,外膜新生血管减少,呈现出疾病消退期的显著特征。结论在PPE诱导的小鼠AAA模型中,术后56 d是观察动脉瘤消退的合适时间点,动脉瘤病变消退的组织学特征明显。

大蒜素上调蛋白亚硝基化抗动脉粥样硬化研究

目的观察大蒜素对高胆固醇饮食诱导的apoE-/-小鼠动脉粥样硬化进展的影响,并从蛋白亚硝基化方面探讨其可能的作用机制。方法 30只apoE-/-小鼠随机分3组:对照组(生理盐水,ig)、低剂量组(大蒜素,9mg/kg·d,ig)、高剂量组(大蒜素,18mg/kg·d,ig)。高胆固醇饮食喂养12周,分别于第0、4、8、12周采血检测血脂水平,处理结束后,检测血浆氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)、丙二醛(MDA)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和一氧化氮(NO)水平;利用苏木精伊红染色与范吉尔森弹性纤维染色观察主动脉根部组织学变化;免疫组化染色检测动脉粥样硬化斑块内巨噬细胞和血管平滑肌细胞含量;免疫荧光观察主动脉根部蛋白亚硝基化水平的变化。另外,以人脐静脉内皮细胞为体外模型,将其与ox-LDL(50μg/mL)共同培养24h,并用不同剂量(10μmol/L和20μmol/L)大蒜素加以处理,分别采用硝酸还原酶法和免疫荧光法检测细胞上清NO及细胞蛋白亚硝基化水平。结果组织学分析发现,大蒜素组小鼠主动脉根部斑块面积及斑块内巨噬细胞和血管平滑肌细胞含量明显较对照组少(P<0.05)。与对照组相比,大蒜素组小鼠血浆MDA、ox-LDL、TNF-α水平明显降低(P<0.05),血浆NO水平及主动脉根部蛋白亚硝基化水平明显升高(P<0.05),但对其血脂水平无明显影响。体外实验结果显示,与对照组相比,大蒜素能够显著恢复由ox-LDL所导致的人脐静脉内皮细胞的NO和蛋白亚硝基化水平的减少(P<0.01)。结论大蒜素能够有效抑制动脉粥样硬化的进展,其作用机制可能与大蒜素通过上调内皮细胞蛋白亚硝基化水平所发挥抗氧化应激和抗炎作用有关。

一种子宫颈锥切(LEEP)标本病理取材新方法

子宫颈锥切术(LEEP刀)是微小浸润性癌最重要和可靠的诊治方法。目前FIGO采用肿瘤浸润深度及宽度两个参数作为区别Ⅰa1及Ⅰa2及鉴别Ⅰb期的标准[1],但对病变宽度的测量方法尚缺乏统一的标准。为寻找一种准确而可靠的病变宽度测量方法,我们在胃黏膜内镜黏膜下剥离术(endoscopic submucosal dissection, ESD)切除标本技术处理基础上,经过实践发现,对子宫颈锥切标本也可采用一种类似ESD的取材制片流程,可以准确测量病变的宽度及面积,现将该取材、制片流程描述如下。

高尿酸血症与血常规指标的相关性分析

目的分析高尿酸血症(HUA)与血常规指标的相关性。方法选取2020年西安某高校参加健康体检且符合要求的4275名教职工为调查对象,收集其基本信息、血常规及血清生化指标结果并进行回顾性分析。结果4275名调查对象的平均年龄(57.19±16.61)岁;男性2049例,HUA患病率为19.47%;女性2226例,HUA患病率为16.35%。男性的血清UA水平及HUA患病率随年龄的增加而降低(P<0.05),但在65岁后趋于平稳。女性的血清UA水平及HUA患病率在45岁之前随年龄的增加逐渐降低(P<0.05),在45岁之后随年龄的增加逐渐升高。男性UA水平与年龄呈负相关,与RBC、HGB水平、WBC、PLT、PCT呈正相关(P<0.05);女性UA水平与年龄、RBC、HGB水平、WBC、PDW呈正相关,与RDW呈负相关性(P<0.05)。男性体检人群中,高UA组年龄明显低于正常UA组,RBC、HGB水平、WBC、PLT和PCT高于正常UA组(P<0.05);女性体检人群中,高UA组年龄、RBC、HGB水平、WBC均明显高于正常UA组,RDW低于正常UA组(P<0.05)。血清UA还受血脂和血糖因素影响。多因素Logistic回归分析排除干扰因素后发现,血常规中WBC和PLT越高,则人群患HUA的概率越高(P<0.05),同时,男性PDW越高,女性HGB越高,其患HUA的概率越高(P<0.05)。结论HUA与血常规中WBC、PLT、PDW及HGB指标有明显相关性,这些指标有望成为防治HUA的重要生物学指标。

制备和检测胚胎显微操作用针的实用方法体系

目的介绍一种优化的制备及检测胚胎显微操作用针的实用方法体系。方法移卵管制作是用普通毛细管在酒精灯上拉制,小砂轮断针,针口用酒精灯火焰稍处理后备用;持卵针是将外径1.0mm的毛胚管在拉针仪上拉制,小砂轮断针,烧针仪上将开口处理成平滑内陷的马蹄形;注射针是将带内芯的外径1.0mm的特制毛胚管在拉针仪上拉制而成。注射针尖端充满注射溶液后,将注射针和持卵针连接到显微操作系统的操作臂上,先置于胚胎培养液内,用针尖轻轻碰触持卵针以破坏开口。之后转移到矿物油里,加压试注射,根据注射针开口液滴流出速度判断针尖是否通畅,流速是否合适。进一步用受精卵试注射进行验证。结果通过本方法体系制备的移卵管、持卵针和注射针均达到胚胎显微操作要求,解决了注射针口液体流速难以判断的问题。结论该胚胎显微操作用针的制备与检测方法体系使胚胎显微注射的前期工作得以标准化,提高了后续胚胎显微注射的效率。

高脂饮食诱导肝脏MED1特异性敲除小鼠呈高胆固醇血症

为研究肝脏MED1对脂质代谢的影响,以肝脏MED1特异性敲除(MED1ΔLiv)小鼠为模型,对其进行基因型鉴定,H&E染色观察肝脏组织学变化,免疫组织化学染色检测肝脏MED1蛋白表达;高脂饲料(脂肪含量为60%)饲喂小鼠,并分别在0、1、2和4周动态检测血浆胆固醇和甘油三酯及血糖水平.结果显示,与MED1fl/fl小鼠相比,MED1ΔLiv小鼠仅肝脏MED1 mRNA表达水平显著降低,其它组织表达无明显变化.高脂饲喂1周和2周,MED1ΔLiv小鼠血浆总胆固醇水平显著升高(P<0.01);普通或高脂饲料饲喂状态下,与MED1fl/fl小鼠相比,MED1ΔLiv小鼠血糖水平均显著降低(P<0.05).短期给予高脂饲料可诱导MED1ΔLiv小鼠呈现高胆固醇血症,提示MED1在胆固醇代谢中发挥重要调控作用.

血浆一氧化氮与家兔动脉粥样硬化损伤的关系

目的高胆固醇饲料(HCD)诱导家兔动脉粥样硬化和高脂血症,分析家兔血浆一氧化氮(NO)水平与动脉粥样硬化损伤之间的关系。方法 20只雄性日本大耳白家兔随机分为对照组和实验组,分别饲喂正常饲料或HCD 16周,检测血脂水平,分离主动脉树,苏丹Ⅳ染色,分析动脉粥样斑块面积。苏木精伊红染色、范吉尔森弹性纤维染色以及免疫组织化学染色方法分析主动脉弓部斑块的组织学特征,检测血浆NO水平,并与动脉粥样硬化斑块面积以及斑块中巨噬细胞的表达量进行相关性分析。结果与对照组相比,实验组家兔血浆总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇及NO水平均显著升高。实验组家兔主动脉血管内壁出现大量动脉粥样硬化斑块。动脉粥样硬化斑块面积大小及斑块内巨噬细胞表达量与血浆中NO水平呈正相关。结论在HCD诱导的家兔动脉粥样硬化斑块中,斑块面积大小及斑块中巨噬细胞表达量均与血浆NO有相关性。这提示血浆NO水平可能与动脉粥样硬化初期发生和发展相关。

两种小鼠腹主动脉瘤模型的组织学特征比较

目的比较分析猪胰弹性蛋白酶(PPE)诱导的小鼠腹主动脉瘤和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导的腹主动脉瘤的组织学特征。方法在PPE模型组,10只雄性C57BL/6J小鼠,游离肾下腹主动脉至髂动脉段,采用浓度为1.5 U/mL的PPE溶液灌注5 min。术前0 d及术后14 d分别测量腹主动脉直径,术后14 d取灌注段动脉,采用免疫组织化学对其组织学特征进行分析。AngⅡ模型组,选用10只载脂蛋白E敲除小鼠,用微渗透泵输注AngⅡ[1000 ng/(kg·min)]28 d,分离主动脉,观察动脉瘤形成情况。正常对照组小鼠未给予任何处理。结果在PPE模型组,相比于血管基础直径,术后14 d,腹主动脉肾下灌注段直径显著增加[(0.52±0.02)mm vs.(1.23±0.11)mm],全部形成动脉瘤。组织学呈弹性纤维断裂、平滑肌耗竭和炎症反应增加等典型的腹主动脉瘤病变特征。AngⅡ模型组有6只发展成动脉瘤(6/10),动脉瘤/扩张多在肾上腹主动脉,也可见于胸主动脉和主动脉弓。组织学可见动脉夹层形成,血管“假腔”典型,弹性纤维断裂、平滑肌损伤耗竭和炎症反应不如PPE模型典型。结论PPE诱导的腹主动脉瘤组织学特征较典型,较好地呈现了动脉瘤发展中的炎症过程,AngⅡ模型适合动脉瘤合并主动脉夹层的研究,两种模型各有特色,可互为补充。

不同体重对正常饮食下小鼠腹主动脉瘤进展影响的回顾性研究

目的分析正常饮食情况下,术前体重对猪胰弹性蛋白酶(PPE)诱导的小鼠腹主动脉瘤进展的影响。方法回顾分析本实验室最近半年44例PPE诱导的小鼠腹主动脉瘤模型中,术前不同体重对后期腹主动脉直径和腹主动脉瘤进展的影响,分析两者的相关性。对术前体重低于25 g的8例入选小鼠(模型组1)和术前体重高于30 g的8例入选小鼠(模型组2)进行体重、脂肪分布、腹主动脉直径、腹主动脉直径变化、腹主动脉瘤病变组织学和免疫组织化学比较。正常阴性对照小鼠未给与任何处理。结果44例小鼠腹主动脉瘤血管直径和术前体重的相关系数为0.005,未发现体重对腹主动脉瘤进展有显著影响。进一步分析发现,模型1组和模型2组在术后14 d血管直径(1.35 mm vs 1.27 mm)和血管直径变化上(0.85 mm vs 0.72 mm)差异没有显著性。相比正常血管,模型组1和模型组2小鼠在术后14 d,腹主动脉肾下灌注段直径显著增加,全部形成动脉瘤。组织学呈弹性纤维断裂、平滑肌细胞耗竭、炎症反应增加和血管新生异常等典型的腹主动脉瘤病变特征。结论在正常饮食小鼠,体重未见影响腹主动脉瘤的进展。

SIRT6与心血管、肿瘤及代谢性疾病

SIRT6是酵母Sir2在哺乳动物中的同源物Sirtuins家族SIRT1-SIRT7中的一员,主要存在于细胞核中,具有组蛋白去乙酰化酶及ADP-核糖基转移酶活性。人类SIRT6在其生理、病理过程中具有重要作用,参与机体生长、发育、代谢及炎症反应等过程。最新研究发现,SIRT6还涉及多种重大疾病的发生和发展。本文将从SIRT6与心血管、肿瘤、代谢等相关疾病的关系作一介绍,揭示了SIRT6与相关疾病的内在联系。

Sirtuins去乙酰化修饰调控心血管疾病过程中的细胞自噬

Sirtuins属于Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶,可通过去乙酰化作用调控细胞的生存、衰老、凋亡及自噬等生理活动。最新研究发现,细胞自噬对维持细胞内稳态具有重要意义,参与调节肿瘤、心血管等多种疾病的发生和发展。Sirtuins家族中Sirt1作为研究最为广泛的组蛋白去乙酰化酶,可通过调节自噬水平改善心血管疾病。因此本文根据近几年来的研究报道,针对Sirtuins去乙酰化修饰调控的细胞自噬在心血管疾病中的作用作一概述。

小鼠腹主动脉瘤模型的建立及组织学特征分析

目的采用猪胰弹性蛋白酶(porcine pancreaticelastase,PPE)灌注法构建C57BL/6J小鼠腹主动脉瘤(abdominal aorticaneurysm,AAA)模型并对其病变进行组织学评价。方法30只雄性小鼠分为两组,20只小鼠为模型组,10只小鼠为溶剂对照组。所有动物打开腹腔后,游离肾下腹主动脉至髂动脉段,采用剂量为1.5 U/mL的PPE溶液灌注5 min,术后关腹缝合;溶剂对照组血管灌注PBS。术前及术后14 d分别测量腹主动脉直径,术后14 d取灌注段动脉,用组织学和免疫组织化学法对动脉瘤组织学特征进行分析和评级。结果相比于术前和PBS溶剂对照组小鼠腹主动脉直径[(0.53±0.03)mm、(0.78±0.06)mm],术后14 d的PPE灌注组小鼠腹主动脉直径[(1.20±0.12)mm]显著增加(均P<0.01);组织学分析发现,病变动脉段出现弹性纤维断裂、平滑肌细胞耗竭和炎性反应增加等典型的AAA病变特征,提示成功构建了AAA模型。根据病变特征,对构建模型动脉瘤进行组织学分级,建立了一套评价动脉瘤病变模型的可行方法。结论成功建立了PPE诱导小鼠AAA和组织病理学分析方法体系。