小白鼠 :白化品系的动物实验用鼠类

更新时间:2023-11-18 17:41

小白鼠,俗称小鼠、尖嘴鼠,是啮齿目鼠科小鼠属物种小家鼠(Mus musculus)的变种,由于颜色纯白而得名。小白鼠是人类长期驯化的结果,早在17世纪人们开始将小白鼠应用于比较解剖学研究,19世纪进一步应用于生物学研究。由于小白鼠易于在实验室饲养与繁殖,同时又具有体形小、繁育周期短、经济方便的哺乳动物等特征,在科研领域得到较快的发展。

小白鼠有尖突的嘴吻,脸部上宽下窄,呈三角形。吻旁长有长长的触须,体长13~16厘米。成年公鼠体重一般为20~40克,母鼠为18~35克,寿命一般为1~3年。小白鼠有昼伏夜出、适应性差、杂食性的习性。主要用作宠物饵料和科研两方面用途。

小白鼠因为具有生长迅速、繁殖能力强、体型小、基因接近人类等优点,成为了科研实验的常用动物。小白鼠经过人们长期选择、定向培育,已形成许多品种类型。一般人们把它分为普通常用小白鼠和满足特殊需要的特种小白鼠两类。特种小白鼠有高癌鼠、低癌鼠、糖尿病鼠及先天性肌肉萎缩病鼠等。1972年以前,国际上公认的小白鼠约有250个品系。现常用品系有BALA/C小白鼠、NIH小白鼠、ICR小白鼠、ddY小白鼠、FVB小白鼠等。小白鼠在生命科学、医学、心理学、工业制造、毒性检测等领域应用广泛,每年有几千万只小白鼠被用作科研实验。它们在科学研究中扮演了重要的角色,为人类健康和疾病的研究做出了重大贡献。

2016年,小白鼠被《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》列为“无危(LC)”等级。随着小白鼠等实验动物的在科研领域的快速发展,人们也开始关注实验动物的福利问题,全球科学界开始呼吁缩减实验动物的数量,同时提高实验效率,来保证科研成果的真实准确。对此,20世纪50年代末,科学家提出了动物福利的“3R原则”,80年代开始,中国也陆续颁布了《实验动物管理条例》,并在1994年,国家技术监督局发布了中国第一个实验动物国家标准,来约束实验操作。

世界实验动物日(The World Lab 动物界 Day),是在1979年由英国反活体解剖协会(NAVS)发起,旨在倡导科学、人道地开展动物实验。此外,几乎每个动物实验基地都会有实验动物纪念碑。如南京军区南京总医院比较医学科建造了既具有浓郁的人文气息,又饱含深刻的警示及教育意义的实验动物纪念碑,表示科技人员对为科学作出贡献与牺牲的动物致以永恒的悼念。

选育历史

小白鼠是人类长期驯化的结果,早在17世纪人们开始将小白鼠应用于比较解剖学研究,19世纪进一步应用于生物学研究。由于小白鼠易于在实验室饲养与繁殖,同时又是体形小、繁育周期短、经济方便的哺乳动物,所以实验小白鼠得到较快的发展。

1907年,哈佛大学克拉伦斯·库克·利特尔(Clarence Cook Little)研究小白鼠皮毛颜色的遗传规律,用了两年时间得到一对浅棕色皮毛的小家鼠(浅棕色皮毛由隐性基因决定,这意味着这对小白鼠是“纯种”,其后代只会是浅棕色)。之后的几年,他用这对小白鼠的后代近亲繁殖,筛选强健的小白鼠继续繁殖,如此重复。由于近亲繁殖,每一代小白鼠的父母的基因组差异越来越小,小白鼠的基因也越来越统一。在繁育超过二十代小白鼠之后,第一个纯系(近交品系)小白鼠诞生了,名为DBA。

其他科学家也开始培养新小白鼠。1913年,美国纽约哈尔西·J·巴格(HalseyJ.Bagg)从美国俄亥俄州的宠物商处购得白化病(白色毛发和粉红色眼)小白鼠原种,以群内繁殖的方法培育出“Bagg Albino小白鼠”。1920年,美国冷泉港科学家克拉伦斯·库克·利特尔(Clarence Cook Little)和E·C·麦克道尔(E.C.MacDowell)获得该小白鼠。1923年,麦克道尔在冷泉港开始培育该小白鼠的近交系,至1927年,获得近亲交配的第12代小白鼠。1932年,得克萨斯大学科学家赫尔曼·约瑟夫·马勒(Hermann Joseph Muller)从麦克道尔处获得该小白鼠,传给同事乔治·戴维斯·斯内尔(George Davis Snell)。1935年,斯内尔携带近亲交配的第26代小白鼠(已成为近交系)前去杰克逊实验室。因该小白鼠白色隐性等位基因被鉴定为c/c,所以斯内尔将此小白鼠命名该小白鼠白色隐性等位基因被鉴定为c/c,所以斯内尔将此小白鼠命名BALB/c、并获得国际小白鼠标准化遗传命名委员会认可。这也是现常提及的“小白鼠”的鼻祖。

形态特征

各品种小白鼠形态特征略有差异,但基本上相差不多。小白鼠形态优美,全身雪白。小白鼠眼大、鼻尖、耳耸立呈半圆形,有尖突的嘴吻,脸部上宽下窄,呈三角形。吻旁长有长长的触须,体长13~16厘米。尾较长,其长度约与体长相近,尾部表皮下有横列的小鳞片。母鼠有5对乳头,胸部3对腹与鼠蹊部2对,其中第2~4对发达。小白鼠寿命一般为1~3年;体温37.1~37.4℃,成年公鼠体重一般为20~40克,成年母鼠为18~35克,刚出生的仔鼠只有6~8克重。

习性特点

昼伏夜出

小白鼠夜间比白天活跃,喜群居。白日常集群而卧,下午4~5点钟以后活动加强,尤其在晚上更加活跃。当人在晚上进入鼠舍,即可听到小白鼠不停地活动与啃咬所发出的沙沙响声。白化小白鼠怕强光,在比较强烈光照下,哺乳母鼠易发生神经紊乱,可能发生吃仔鼠的现象。受到噪音的刺激,也会吃仔鼠。

适应性差

小白鼠经过人们无数代的定向选择,生活习性有了一定的改变,环境适应性较差。如果把它们放回到室外环境,往往会因缺乏竞争力而难以生存。小白鼠喜阴暗、安静的环境,对环境温度、湿度很敏感,经不起温度的骤变和过高的温度。夏季温度过高常影响种母鼠的受胎率和仔鼠生长发育。冬季室温过低,不仅会影响种鼠的生长繁殖,且易发生多种疾病。此外,小白鼠尚有在干燥角落营巢的习性。健康小白鼠一般能活存18个月至20个月,最长的可活至2.5年。但年老的小白鼠常体弱毛稀多死于各种疾病,尤以肿瘤为多。

杂食性

小白鼠属杂食性动物,饲料范围极广,但以谷物为主。小白鼠应喂给颗粒性饲料,即将麦粉、玉米面、麦、豆饼鱼粉、草粉等按配方混合后制成干燥块料或粒料。同时,小白鼠有啮齿动物普遍有的磨牙习性,到处寻觅食物或啃咬竹木器等用于磨砺牙齿。

信息传递

小白鼠是群居的哺乳动物,其信息素是传递信息的主要机制,信息素分两类:一类是引物信息素,另一类是释放信息素。信息素最常见的影响发育和繁殖过程。公鼠所产生的引物信息素也可调节母鼠的繁殖生理。由信息素诱发的行为应答对鼠群行为特性或繁殖性能是关键性的。如应激的小白鼠躲避其他动物或天敌的攻击,它们可以迅速散开。泌乳母鼠吸引断奶前的乳鼠。

饲养用途

饵料

小白鼠是人工养蛇时蛇类的主要食物之一,据观察,蛇类中除眼镜王蛇外,一般的饲养蛇都喜欢捕食小白鼠。此外,小白鼠容易饲养管理,所占地方小,消耗饲料少,饲料也易找再加上小白鼠性成熟早、繁殖率高,因此小白鼠很适宜在蛇场中饲养。因此,小白鼠可常年自繁自养,从而为打破冬眠,进行恒温养蛇提供食物保证。在当前蛇的配合饲料成本过高的情况下,养小白鼠喂蛇是解决蛇饵料的理想途径。

科研

小白鼠因为具有生长迅速、繁殖能力强、体型小、基因接近人类等优点,成为了科研实验、医学科研、教学使用量最大的实验小动物。以下是一些小白鼠相关的研究:

医学

免疫学 在免疫学研究中,可利用各种免疫缺陷小白鼠来研究免疫机理等。如红斑狼疮是一种顽固性慢性自身免疫疾病,影响全球5%~9%的人群。随着研究的深入,除了基于抗炎类药物和免疫抑制剂的标准疗法,越来越多的靶向药物进入研发和早期临床阶段,目前全球已有三款抗体类药物获批上市。其中,小白鼠模型在探索系统性红斑狼疮新靶点,测试新型药物和治疗方法、开展临床前体内研究中发挥了至关重要的作用。

病理研究

小白鼠适合于需要大量动物的实验,如药物筛选、半数致死量测定等。小白鼠对许多疾病有易感性,适用于研究感染脑血吸虫病疟疾脑炎狂犬病和其他许多细菌性疾病。也广泛地用于恶性肿瘤的研究。已培育出一定品种的致癌系小白鼠。同时,科学家发现肿瘤相关巨噬细胞将成为治疗干预的主要靶点,为攻克癌症做出了新的理论指导。

生殖医学 在生殖医学领域,林克彦教授的研究表明,一组8种转录因子可以在实验室中将小白鼠的多能干细胞转化为卵母细胞样细胞,利用干细胞从小白鼠体内产生卵细胞,这一研究成果可能为不孕症患者提供一种新的治疗方法。然而,该技术目前还无法直接应用于人类。

生命科学

小白鼠在生命科学领域有着广泛的应用,如在遗传学研究中,小白鼠是常用的遗传学研究动物模型,因为它们的基因组与人类相似,且容易进行基因操作。通过对小白鼠进行基因改造或基因敲除,可以研究基因对生物体的影响,进一步了解人类遗传病的发病机制和治疗手段。小白鼠也被用于衰老研究。通过对小白鼠的寿命进行观察和研究,可以了解生物体的衰老过程和机制,进一步研究衰老的预防和治疗手段。除此之外,科学家发现大脑线粒体可预测小白鼠的压力水平,可以为探寻人的大脑能量与焦虑疾病的关系中起作用。

毒性检测

小白鼠在毒性检测方面有着重要的研究价值。如在药物研发过程中,需要对新药进行毒性测试,以确保其安全性和有效性。小白鼠被广泛应用于药物毒性测试,通过对其注射、口服或吸入不同剂量的药物,观察其生理和生化指标的变化,从而评估药物的毒性。这些测试可以预测药物在人体内的安全性和有效性,为新药的临床试验提供依据。

工业制造

小白鼠在工业制造领域的研究和应用主要集中在通过小白鼠的身体结构和运动方式被用于设计和优化微型机器人和人工肌肉。这些研究有助于开发出更加灵活、高效的机器人和人工器官,例如人工心脏、人工关节和仿生导航模型等,有助于推动该领域的技术创新和发展。

心理学

小白鼠在心理学研究中的成果主要体现在行为主义心理学中,尤其是以斯金纳的实验为代表。伯尔赫斯·弗雷德里克·斯金纳设计了一个操作箱,当小白鼠按下操纵杆时,箱子里就会释放一些食物或水来奖励小白鼠的行为。通过反复试验,小白鼠学会了按下操纵杆才能获取食物或水的奖励。当小白鼠能够单独和自主地按下操纵杆,而不需要任何指令和指导时,就意味着小白鼠已经通过操作性条件反射学会了自我控制技能。

这个实验深入研究了行为与环境之间的关系,并证明行为可以通过反馈系统来改变。它也进一步证明了强化、预测性刺激、强化模式和超载等原则的作用。推动了行为主义的发展,为心理学领域的其他理论做出贡献。

繁育

生殖特征

小白鼠成熟早,繁殖力强。雄鼠25日龄左右睾丸自腹腔落入阴囊、35日龄后睾丸中出现精子,40日龄后可受精卵。雌鼠20日龄左右阴户开口,这是性成熟的标志。初情期公母都是28~49日龄,四季均可繁殖,适配时间为65~90日龄,妊娠期19~21天,每胎产仔8~15只,1年可怀6~10胎。

发情周期

小白鼠是多次发情的动物,每4~5天出现一个发情周期在前两个阶段(前情期、发情期)。排卵时阴道内的活动性上皮发育到顶点。阴道口开张和外阴肿胀,是前情期和发情期的征兆。分娩后大约14~24小时可观察到发情。小白鼠是自发性排卵,排卵并不伴随每次发情。发情和排卵的周期由光周期的昼夜节奏控制。交配、发情和排卵最常发生于光周期的暗期。

配种

雌性小白鼠性成熟期后,每3~4天可发情1次,此时即可放入雄性小白鼠进行配种。雄性小白鼠应选择日龄相当、身体健壮、无病害的作为种用。

正常情况下,以自然交配的方式最为合适,母鼠以阴道栓的形成来检查配种状态(栓是雄鼠的前列腺和凝固性腺体混合的分泌物),一般从子宫颈至女性外生殖器充满阴道,阴道栓的检查常与阴道的细胞学相结合,以鉴定生殖力和受孕。除此之外,在产后12~24小时还有一次产后性期。所以产仔后半天到1天又能配上种。但此时最好不再配种,应等产后10~14天,当仔鼠断奶后才可再配种。

哺乳

母鼠的带仔数多在7只以上,一般以9只为宜。如带仔数超过9只以上,则易影响仔鼠的质量。母鼠只有5对乳房,在5对乳房中靠近前肢的一对乳房乳汁分泌较少,有时还处于干瘪状态,如果带仔鼠超过9只以上,仔鼠的营养就会受到很大的影响。若因某种原因母鼠带仔不足9只时,在清理产窝时,可将超产的同龄仔鼠补足,进行带乳,成活率均高。

仔鼠哺乳期一般18~21天,若留作种用的仔鼠,哺乳时间可延长到23天,但不要超过25天。

发育

新生仔鼠全身无毛,皮肤红嫩,双眼紧闭。出生后能“吱吱”叫,有嗅觉、触觉和味觉,对刺激有反应。出生1~2小时即能凭触觉觉找到乳头吃奶;4~5天耳朵竖立开始有听觉;7天后离开母体爬行被毛渐长密;8天长出门牙,12天开眼,14天能爬出窝开始自己寻找饮水食物。哺乳期17~21天即可离。发育迟缓的仔鼠,可适当延长离乳期。仔鼠在21日离乳前重约4克。21天断奶,小白鼠重约6克。能独立生活。种鼠繁殖使用时间一般为6~8个月(约9~11月)后必须予以淘汰。

饲养管理

选种

小白鼠选种要求父母系体质健壮、无疾病,母鼠受孕率高,产仔多(8只以上),带仔好,仔鼠成活率高,同窝仔鼠生长均匀,离乳幼鼠健壮体格,生活力强,公鼠配种能力强,后裔品质好。个体生长迅速,性情温顺,身体健壮,被毛紧披而有光泽,尾粉红色、血管明显,眼、鼻无异物,脸、脚、尾等处无外伤、无肿胀和溃烂,外生殖器发育良好。

分群

雄鼠好斗,性成熟的雄鼠放在一起,常发生互斗咬伤。因此,应按小白鼠的大小、雌雄进行分群。平时将雄鼠和雄鼠分开饲养,到配种期才将雄鼠按2:1的比例合养,配种后又分开饲养。到雌鼠临产前应该一只箱养一只雌鼠,产后与仔鼠在一起,断奶后才将幼鼠捉出来合养。

鼠笼

饲养小白鼠多采用铁笼、瓦罐、木箱及塑料箱单层式或多层式饲养。目前多采用塑料箱饲养小白鼠,因为塑料箱价钱便宜,容易操作,又容易找到。饲养箱的底部应铺上吸湿、吸臭味良好的垫料,如锯木屑、甘蔗渣等,不宜用青草、稻草垫底,因为这些垫料容易发霉,污染饲养箱。箱内放置一个饲料钵和水瓶,用于喂食喂水。

喂养

小白鼠为杂食性动物,可供利用的饲料很多,但作为实验动物饲养,应针对不同类型的小白鼠和各个生长发育阶段来制定合理的日粮标准。小白鼠喜欢吃稻谷等硬料,小白鼠每日采食量不大,每天要放足够的料,让小白鼠吃饱。因为吃的是干硬饲料,因而特别需要饮水。水瓶每天都要换水,才能保证饮水的清洁,饮水用冷开水。

捉拿

小白鼠在人工饲养条件下的小白鼠,胆小怕惊,温顺,较易捕捉当它受惊时,尾巴挺直并猛力甩动。要爱借动物轻轻提拿,提3周以内的仔鼠时,可轻轻提执从耳后部至背部的皮肤。生后4周以上的小白鼠在调换鼠笼的短时间提拿时,可轻执尾部。长时间捉拿小白鼠时,可用手掌托住,或放在笼盖上。固定小白鼠可用左手的拇指和食指抓住小白鼠的颈背部,使小白鼠在掌中腹部朝上,然后以第四指和小指夹住鼠尾。

疾病防治

小白鼠常见疾病有鼠痘、细菌性肺炎副伤寒等。鼠痘主要由鼠痘病毒科引起,表现为毛蓬松无光泽、食欲消失、病情经过迅速,可通过坚持自繁自养,加强消毒等措施防治。细菌性肺炎在冬季发病率高,表现为呼吸急促,发出“咕咕”的响声,应以预防为主,病鼠投服长效磺胺。副伤寒由伤寒沙门氏菌引起,病鼠眼结膜发炎、腹部膨大、呼吸加快,应保证小白鼠饲料新鲜,加强消毒防疫与及时淘汰。

相关品系

小白鼠经过人们长期选择、定向培育,已形成许多品种类型。一般人们把它分为普通常用小白鼠和满足特殊需要的特种小白鼠两种。特种小白鼠有高癌鼠、低癌鼠、糖尿病鼠及先天性肌肉萎缩病鼠等。有的将小白鼠根据不同杂交方法和获得遗传特性而划分为近交品系、突变品系、远交和杂交群等。1972年以前,国际上公认的小白鼠约有250个品系。现常用品系有BALA/C小白鼠、NIH小白鼠、ICR小白鼠、ddY小白鼠、FVB小白鼠等。中国目前饲养最广泛的是1946年从印度某研究所引入到云南昆明饲养的品种,KM小白鼠,又名昆明种。50年代由昆明市引到北京生物制品研究所,以后输送到全国各地饲养。

中国国家啮齿类实验动物资源库常见小白鼠品系表

动物福利

包括小白鼠在内的实验动物是医学、生命科学研究的基础和重要支撑条件,医药、化工、农业、航天等许多领域的科学研究和生产应用都离不开实验动物。不可否认,因为有了动物实验,才换来了许多的科学突破。尽管动物实验的规程和操作在不断完善,但在欧美国家,仍然不断有反对动物实验的声音传出。据2009年数据显示,全球每年大约有2000万只动物被当做实验对象,一些极端动物保护组织主张不能用动物做实验,甚至要求把实验动物全部放生。

对此全球科学界开始呼吁通过缩减实验动物的数量,提高实验效率,来保证科研成果的真实准确,1959年,英国科学家William Russell和Rex Bursh提出了动物福利的“3R原则”,即Replacement(代替)倡导应用无知觉材料替代有知觉动物的方法;Reduction(减少)指在保证获取一定数量与精确度的信息前提下,通过选择优质量动物、改进实验设计、规范操作程序等,达到动物使用数量的最少化;Refinement(优化)使用动物时尽量减少非人道程序的影响范围和程度。半个世纪过去,3R原则被越来越多的科学工作者接受。这就要求科学家们必须更科学地设计实验,更合理地利用实验动物,同时加强对实验人员的培训以及进行实验手段优化,避免造成实验动物的浪费。如日本设有专门的实验动物替代学会,专门研究用离体模型,如通过培养细胞系,制作电脑模拟模型等来代替动物的某些组织器官或个体。

1988年,中国颁布了《实验动物管理条例》,该条例中关于实验动物福利的实质性内容只在第29条有叙述:从事实验动物工作的人员对实验动物必须爱护,不许戏弄或虐待。该条例分别在2011,2013和2017年进行修订。2004年修订的《北京市实验动物管理条例》增加了涉及实验动物福利的内容,如第7条规定:“从事实验动物工作的单位和个人,应当维护动物福利,保障生物安全,防止环境污染。”第26条规定:“从事动物实验的人员应当遵循替代、减少和优化的原则进行实验设计使用正确的方法处理实验动物。1994年,国家技术监督局发布了中国第一个实验动物国家标准,包括实验动物微生物学等级及监测标准、实验动物寄生虫学等级及监测标准、哺乳类实验动物遗传质量控制标准、实验动物配合饲料通用质量标准、实验动物环境及设施标准等7类47项其中强制性标准4项。2001年重新修订。包括《GB14923-2001实动物乳实验动物的传质制》《GB 14922.2-2001实验动物微生物学等级及监测》《GB 1922.1-2001 实验动物生虫学等级及监测》《GB 14924.1-2001 实验动物配合料通用质量标准》《GB 1924.2-2001实验动物配合料卫生准》《GB 14925-2010实验动物环境及设施》。2010修更新的3项实验动物国家标准《GB14923-2010实验动物哺乳类实验动物的遗传质量控制》《GB 14924.3-2010实验动物配合饲料营养成分》《GB 14925-2010 实验动物环境及设施》获得了国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准,于2011年10月1日起实施,新批准的将代替现行的3项实验动物国家标准。

世界实验动物日(The World Lab Animal Day),是在1979年由英国反活体解剖协会(NAVS)发起,定于每年的4月24日,其前后一周则被称为“实验动物周”。世界实验动物日是受联合国认可的、国际性的纪念日,旨在倡导科学、人道地开展动物实验。此外,几乎每个动物实验基地都会有实验动物纪念碑。如南京军区南京总医院比较医学科建造了既具有浓郁的人文气息,又饱含深刻的警示及教育意义的实验动物纪念碑,表示科技人员对为科学作出贡献与牺牲的动物致以永恒的悼念。

相关新闻

2008年7月,南海区和顺大桥附近花坛出现上千只小白鼠,一度引起附近村民的猜疑和恐慌。事发后,当地政府部门立即启动公共突发事件应急预案,迅速赶赴现场开展扑灭行动和现场消毒。当地政府部门通报称,目前上千只小白鼠基本被扑灭,当事人饲养点也同时被取缔,剩余的小白鼠全部作无害化处理。经证实,此为农民私自放生所致。

美国媒体报道,2006年到2013年,美国各地实验室共向联邦监管机构通报了1500多起与病原体有关的事故,包括:可能被制成生物武器的病菌丢失;感染了致命病毒的实验小白鼠逃走;美国疾病控制与预防中心实验人员意外与炭疽病毒、埃博拉以及禽流感病毒接触等等。这些事故极有可能导致直接接触者被致命病毒感染,病毒再经由这些个体传播到社区,形成流行病疫情。

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