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laboratory animal science;las
實驗動物科學是以實驗動物為主要對象和研究重點,以服務於動物實驗為工作目標和探索方向的一門既綜合性又應用性學科。
其研究內容可歸納如下。(1)各種、各係和各級實驗動物的生物學特徵、正常解剖結構、生理功能和生態習性;異常情況及其控製;各種培育、繁殖與開發的方法;應用範圍和選用原則等。(2)實驗動物繁育和飼養的各種環境因素(生物的、物理的、化學的、營養的、操作上的以及社會因素)的監控與必備設施等。(3)動物實驗的必備條件(實驗室條件、常用技術等),在不同學科和各項生産活動中選用實驗動物的原則;動物模型的研究,建立和應用等。(4)實驗動物科技中的軟科學問題,包括科學管理。 |
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實驗動物科學(Laboratory Animal Sciences),是研究有關實驗動物和動物實驗的一門新興科學。前者,是以實驗動物本身為對象,專門研究它的育種、保種(培育新品種、保持原有品係的遺傳特性)、生物學特性(包括解剖、生理、生化、生殖及生態等特點)、繁殖生産、飼養管理以及疾病的診斷、治療和予防,以期達到如何提供標準的實驗動物;後者,是以實驗動物為材料,采用各種方法在實驗動物身上進行實驗,研究動物實驗過程中實驗動物的反應、表現及其發生發展規律等問題,着重解决實驗動物如何應用到各個科學領域中去,為生命科學和國民經濟服務。簡言之,實驗動物科學是專門研究實驗動物的生物特性、飼養繁殖、遺傳育種、質量控製、疾病防治和開發應用的科學。
實驗動物科學誕生於20世紀50年代初期,現在已發展成為一門獨立的、綜合性的基礎科學,它是融合生物學、動物學、獸醫學和醫學等科學,並引用了其它自然科學的成就發展起來的。因此這門科學是綜合性的,它所涉及到的知識面很廣泛,它所包括的內容極為豐富,其中不僅要以生物學、醫學、藥學、獸醫學、畜牧學等為對象,以遺傳學、育種學、病理學、生理學、營養學、微生物學等為基礎,還要引用機械工程學、環境衛生學、建築學等科學,對實驗動物和動物實驗方法進行開發和研究。 |
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自從20世紀50年代初“實驗動物科學”這個名稱誕生以來,經各個領域的科學家們對實驗動物本身和動物實驗過程中的許多重要因素進行的廣泛研究和大量資料積纍,至今已成為一門具有自己理論體係的獨立性學科。它的內容主要包括:
(一)實驗動物育種學(Laboratory Animal Breeding Science) 主要研究實驗動物遺傳改良和遺傳控製,以及野生動物和傢畜的實驗動物化。
(二)實驗動物醫學(Laboratory Animal Medicine) 專門研究實驗動物疾病的診斷、治療、予防以及它在生物醫學領域裏如何應用的科學。
(三)比較醫學(Comparative Medcine) 研究所有動物(包括人的)基本生命現象的科學稱為比較醫學。對動物和人的基本生命現象,特別是各種疾病進行類比研究是這門學科的主要特徵。已形成比較解剖學、比較生理學、比較病理學、比較外科學等,並可采用其異同點,通過建立實驗動物疾病模型來研究人類相應的疾病,即可采用人工的即實驗性(Experimental)的和動物自發性(Spontaneously Occureed)的動物疾病作模式,研究人類疾病的發生、發展過程和診斷治療、宿主抗力機製、臨床變化、藥物、緻癌物質、殘留毒物試驗等,直接為保護與增進人類健康服務。
(四)實驗動物生態學(Laboratory Animal Ecology) 研究實驗動物生存的環境與條件,如動物房捨、動物設施、通風、溫度、濕度、光照、噪聲、籠具、飼料、飲水以及各種墊料等。
(五)動物實驗技術(Animal Experiment Techniques) 是進行動物實驗時的各種操作技術和實驗方法,也包括實驗動物本身的飼養管理技術和各種監測技術等。 |
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實驗動物科學發展的最終目的,就是要通過對動物本身生命現象的研究,進而推用到人類,探索人類的生命奧秘,控製人類的疾病和衰老,處長人類的壽命。隨着醫學生物科學的突飛猛進發展,認識到公害問題不僅已成為糧食、人口、老年人等的重大社會問題,而且還涉及到地球上生活着的動物生存問題,例如産業公害、食品公害、藥品毒性等,均直接影響人體健康,對這些問題的研究,最終必然要通過動物實驗(包括動物疾病模型的開發等)來闡明解决。因此,實驗動物科學,特別是實驗動物的重要性愈來愈被人們所認識,它已被認為是人類追求幸福生活的支柱,故實驗動物科學亦被稱之為生命科學。為此,先進國傢對實驗動物科學的發展,均給給予高度的重視,其投入的經濟物資和技術力量,幾乎可同發展原子能科學相提並論,其重要意義可想而知。
實驗動物科學,現在已經成為現代科學技術不可分割的一個組成部分,已形成一門獨立的綜合性基礎科學門類。這門科學的重要性在於,一方面它做為科學研究的重要手段,直接影響着許多領域研究課題成果的確立和水平的高低;另一方面,做為一門科學,它的提高和發展,又會把許多領域課題的研究引入新的境地。因此,實驗動物科學技術的重要性可概括為下面三句話:它是現代科學技術的重要組成部分,是生命科學的基礎和條件,是衡量一個國傢或一個科研單位科學研究水平的重要標志。
實驗動物科學是伴隨着生物醫學科學,通過漫長的動物實驗過程形成的。但是,實驗動物科學的迅速發展,使得實驗動物的研究價值已經不僅限於生物科學方面,而且廣泛地與許多領域科學實驗研究緊緊地聯繫在一起,成為保證現代科學實驗研究的一個必不可少的條件。在很多領域的科學研究中,實驗動物充當着非常重要的安全試驗,效果試驗、標準試驗的角色。
當前正處於世界範圍內新技術革命的非常時期,生物工程、微電子技術,新材料和新能源正在突飛猛進地發展,21世紀人類步入生命科學的新時代,作為生命科學研究的基礎和條件——實驗動物科學,已受到世界各國的普遍重視,投入了巨大的人力物力,這是因為在生物科學領域內,不能用人去做實驗,我們必須藉助實驗動物去探索生物的起源,揭開遺傳的奧密,攻剋癌癥的堡壘,研究各種疾病與衰老的機理,監測公害、污染,保護人類生存的環境,生産更多更好的農畜産品為人類生活造福,在藥品、生物製品、農藥、食品、添加劑、化工産品、化妝品、航天、放射性和軍工産品的研究,試驗與生産中,在進出口商品檢驗中,實驗動物是不可缺少的材料,並且總是做為人類的替身,去承擔安全評價和效果試驗,在生命科學領域內一切研究課題的確立,成果水平的高低,都决定於實驗動物的質量,沒有它,我們的科學實驗就不能在時間、空間和研究者之間進行比較,我們的科研成果、論文就不能在國際上進行交流,得不到國際的公認,將被國際同行們看為科學水平不高甚至是一堆廢紙。迅速發展中國實驗動物科學事業,是加快祖國“四化”建設,把中國建設成為社會主義現代化強國的需要。
在生命科學研究領域內,進行實驗研究所需要的基本條件可以總括為:實驗動物(Animal)、設備(Equipment)、信息(Information)和試劑(Reagent)。我們可以把它們看作是生命科學實驗研究中的基本要素,可簡稱為AEIR要素。這四個基本要素,在整個生命科學研究實驗中,具有同等重要的地位,不能忽略或偏廢。由於科學技術的發展,獲得高、精、尖的儀器設備、化學試劑和必要的情報信息已不是睏難的事情了。但是,我們在實際工作中,往往把設備、信息和試劑這三要素看得比較重,也比較重視,捨得花錢,而對實驗動物這一要素一般不太重視,所造成的沉痛教訓是不少的。如在獸醫生物藥品製造上,由於豬瘟疫苗生産和檢定上沒有適當合格的動物,內蒙、陝西、四川、河南、河北、湖北、廣東等地,不斷發生因接種疫苗後豬大量死亡及疫病擴散的事故,造成很大的損失和不良的政治影響。生物製品工作中,由於沒有SPF(無特定病原體)雞,雞胚污染白血病毒,所生産的麻疹疫苗等人用疫苗和雞馬立剋氏病弱毒疫苗等禽獸用疫苗,出口受到影響。某醫大某教授1980年去日本交流經驗時,宣讀了“剋山病的研究論文”引起了日本醫學界的重視,但當對方瞭解到他所使用的動物是來源歷史不清的一般動物時,則認為其“實驗結果的科學性不強”。這類例子並不少見。因此,急待把實驗動物科學搞上去,為各學科研究提供各種標準化的實驗動物。但由於實驗動物品種係復雜,保持質量標準睏難,規格要求嚴格,可使用的時間短促,無法控製的繁殖規律,對於生活環境依賴性高等特點,决定了它比其它工業産品更難生産,常可造成在生産和流通程中的特殊睏難。在中國普遍采用國際上公認的標準實驗動物,進行實驗研究,還需要經過難苦努力才能辦到。 |
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(一)生命科學方面
這方面是比較直接的、大量的。生命科學中,人類的健康和福利研究離不開應用實驗動物。在對人的各種生理現象和病理機製及疾病的防治研究中,實驗動物是人的替難者。譬如,癌癥是威脅人類健康的最大疾病,由於在腫瘤的移植、免疫、治療等研究中使用了裸鼠、悉生動物和無菌動物,對各種惡性腫瘤的緻癌原因,尤其是化學緻癌物質、病毒緻癌、腫瘤的病毒、免疫、治療等方面和研究有了極大的進展,計劃生育研究有相當大的工作是在動物身上作的。巴甫洛夫條件反射試驗和中國生物學家朱洗的無外祖父的蟾蜍,即由動物實驗進行成功。各種疾病,如高血壓、動脈硬化、心髒病、甲狀腺疾病、糖尿病、肥胖癥、肺炎、支氣管哮喘、肺氣腫、矽肺、神經係統疾病、精神病、重癥肌無力、胃病、腎病、肺病、胰病、膽病、畸形、傳染病及外科病等發病、治療與痊愈的機製及其生理、生化、病理、免疫等各方面的機理,都經過動物實驗加以闡明或證實。因此,有人統計生物醫學的科研課題有百分六十以上需要用實驗動物,有許多課題的研究離開了實驗動物就寸步難行。
(二)製藥工業和化學工業方面
這方面對實驗動物的依賴更為明顯。藥物和化工産品的副作用,對生命的影響程度包括緻癌、致病、緻畸、緻毒、緻突變、緻殘、致命,都是從實驗動物的試驗中獲得結果。
製藥和化學工業産品如不用實驗動物進行安全試驗,包括三緻(緻癌、緻畸、緻突變)試驗,給人類應用將會造成十分嚴重的惡果。如1962年,西德某藥廠生産一種安眼藥Thalidomide,推廣給孕婦使用,結果在若幹年內發現畸胎發生率增高,究其原因就是與孕婦服用Thalidomide有關。
製藥、化工等工業的勞動衛生措施,特別是各種職業性中毒(如鉛、苯、汞、錳、矽、酸、一氧化碳、有機化合物等)的防治方法,都必須選用實驗動物進行各種動物實驗後才能確定。
實驗動物也是醫藥工業上生産疫苗,診斷用血清,某些診斷用抗原,免疫血清等的重要材料,都是將菌毒種等接種於動物體內而製成。例如從牛體製備牛痘苗,猴腎製備小兒麻痹癥疫苗,馬體製備白喉、破傷風或氣性壞疽等血清,金黃地鼠腎製備乙腦和狂犬病疫苗,小鼠腦內接種腦炎病毒後的腦組織製備血清學檢驗用的抗原等。
(三)畜牧科學方面
疫苗的製備和鑒定、生理試驗、胚胎學研究、營養飲料的分析、保持健康群體以及淘汰污染動物等工作,都要使用實驗動物。特別是在畜禽傳染病的研究工作中,常急需要有合格的實驗動物進行實驗。目前在獸醫科學研究上,由於所用試驗動物或雞卵不合乎標準,質量很差,嚴重影響科研效果,甚至在某些疫病的研究工作中,因無SPF動物和SPF卵,試驗無法進行,所製備的疫苗的效果難以保證,導致大量畜禽病死,在經濟上帶來重大損失。如1981年,中國某獸醫生物製品廠生産的豬瘟疫苗混有豬瘟強毒,結果註射後引起大批豬死亡,造成國傢經濟的很大損失,其原因是由於製苗所用的仔豬帶毒,而安全檢驗用的動物數量和質量又符合要求所引起的,又如在生産雞新域疫疫苗過程中,由於使用的雞卵不是SPF雞卵,使疫苗的質量得不到保證。
(四)農業科學方面
新的優良品種的確立除要做物理的、化學的分析以外,利用實驗動物進行生物學的鑒定是十分重要和有意義的。化學肥科、農藥的殘毒檢測,糧食、經濟作物品質的優劣等,最後也還是要通過利用實驗動物的試驗來確定。
化肥和農藥是提高農業生産的重要材料,由於未經嚴格的動物試驗而發生的問題很多。在合成的多種新農藥化合物中,真正能通過動物試驗對人體和動物沒有危害的衹占1/30,000,其餘都因發現對人的健康有危害而禁用。例如早在40年代,美國就應用殺蟲劑易乙酰胺,但以後發現它是強緻癌劑而停用,但已經造成了對環境的污染。五十年代研究出一種殺蟥劑Aramite,廣泛用於棉花、果樹、蔬菜,用了七年後發現能引起大鼠和傢犬的肝癌,不得不停用,但也已造成了環境的污染。中國過去大量使用有機氯農藥,後也發現它們有緻癌作用,70年代,中國從瑞士的汽巴——嘉基公司進口殺蟲眯的生産流水綫,化了大量投資建立了生産廠和20個車間,但就是因為忽略了動物的安全性試驗而造成了很大損失。因為投産後,纔從國外知道消息,殺早眯能緻癌,國外已經不用。以後中國衹好停止發展,但已造成損失。由此可見,用實驗動物進行的安全性試驗對農藥、化肥等生産極為重要。
(五)輕工業科學方面
人們的吃穿用,包括食品、食品添加劑、皮毛及化學纖維、生物日常用品,特別是化學製品有害成份的影響,都要用實驗動物去試驗。
食品、食品添加劑、皮毛製品、化妝品等上市銷售,都要求必須先經國傢指定的機構采用實驗動物進行安全性試驗,以證明其對人體無急慢性毒性,且無緻癌、緻畸、緻突變作用,才能供應市場。
(六)重工業和環境保護方面
在重工業上,對有害物的鑒定和防治,以及國土的整個環境保護,包括廢物的、氣體的、光輻射的、聲幹擾的,等各方面的研究工業中,實驗動物都是監測的前哨和研究防治措施的標樣。
(七)國防和軍事科學方面
各種武器殺傷效果,化學、輻射、細菌、激光武器的效果和防護,以及在宇宙、航天科學試驗中,實驗動物都作為人類的替身而取得有價值的科學數據。
人們都知道,在宇宙飛船首次遨遊太空時,代替人類受試作生理試驗的是實驗動物。通過動物實驗,研究人體在太空條件下,失重、輻射和天空環境因素對機體生理狀態的影響。在核武器爆炸的試驗中,實驗動物被予先放置在爆炸現場,以觀察光輻射、衝擊波和電離輻射對生物機體的損傷,此外,在戰傷外科的研究中,在防軍事毒劑和細菌武器損傷的研究中,實驗動物均被用來代替人類作為戰爭中的受難者,從而研究對各種戰傷的有效防治措施。因此,實驗動物在軍事醫學研究上具有特殊的應用價值。
(八)商品鑒定和國際貿易方面
現在已把實驗動物的實驗鑒定列為法規,它直接影響着對外貿易的數量、質量和信譽。
(九)行為科學的研究方面
實驗動物在行為科學的研究中也占有重要地位。例如,汽車設計中的撞擊,土建設計中震動的允許程度,災難性事故的處理等,國外也已經采用實驗動物模擬人類。
(十)實驗動物科學本身研究方面
在實驗動物科學本身研究中,由於其綜合性很強,例如,涉及數學、物理、化學、生物學、動物學、胚胎學、營養學、微生物學、遺傳學、解剖組織學,寄生蟲學、傳染病學、免疫學、血液學、麻醉學、生態學等,雖然它的直接研究目的,是取得適用於各種特性需要的實驗動物,但它對生物科學的微觀領域,都進行了更為深入的探索,例如,在遺傳學、生殖生理學等的科學以及實用技術方面,都不斷取得突破。
實驗動物科學應用得如此廣泛,主要是由實驗動物的特點所决定的。實驗動物具有無菌或已知菌叢、遺傳背景明確、模型性狀顯著且穩定,純度高、敏感性強、反應性一致、重視性好以及繁殖快(世代間隔短)、産仔多、價格相對低廉等特點。因而被廣大科學工作者稱為“活的試劑”、“活的精密儀器”,可以滿足各種不同研究要求和生産需要,因而廣泛應用於醫學、獸醫學、藥學、營養學、農學、畜牧學、勞動保護、環境保護、計劃生育與優生、食品與飲料添加物、日用化妝品、化纖織物以及生命科學和國際科學等領域。特別是醫學、獸醫學和有關的生物學的理論研究以及生物藥品製造、化學藥物篩選、鑒定等實現現代化的重要的工具之一,有力地推動着國民經濟的發展。
加強對實驗動物科學技術的研究,還可為野生動物資源開闢新的利用途徑。中國野生動物資源極為豐富,根據1980年“中國動物學會脊椎動物學術會議”文獻記載,中國的畜類有420多種,占全世界種類的11.1%(而中國的土地面積僅占世界總數的7%)。單就靈長目(猴類)而言,中國就有18種之多,日本衹有1種,英國和美國都沒有野生猴類。鳥類種類就更多,有1100餘種。這些野生動物都是培育實驗動物的寶貴資源,這個巨大的“遺傳資料庫”的開發和應用,不僅可以滿足中國科研、教學與生産的需要,還可大量出口換取外匯與進行動物交換,將為中國四化建設與人類健康作出更大的貢獻。
中國是一個10億多人口的國傢,大小畜禽數以億計,對實驗動物的需用量特別大,據估計國傢每年約需1,500~2,000萬頭/衹(包括特殊實驗動物在內)。隨着科學技術與工農業生産的發展,對實驗動物質量的要求愈來愈高。因此,加強對實驗動物的科學研究,生産更多的、質量更好的實驗動物,既可加速對醫學、公共衛生學、獸醫學等生物科學重大理論的研究及生命現象的探討,促進科學技術的現代化,加速消滅150餘種人畜共患病與各種常見病的危害,增進人民健康,同時還可保證生物藥品製造與畜牧業的安全生産,促進國民經濟的發展。所以,這不僅有巨大的科學意義,而且有重要的現實意義與深遠的戰略意義。 |
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