大鼠(rat,Rattus norvegicus),大鼠是哺乳纲,啮齿目,鼠科,大鼠属动物。18世纪初开始人工饲养,19世纪中期开始用于动物实验,现广泛用于生命科学、医疗卫生等方面的研究。是仅次于小鼠的最常用的哺乳类实验动物。
(一)生物学特性
1、一般特特性及生活习性:
(1)大鼠性情较凶猛。
(2)大鼠嗅觉发达,味觉差,对营养缺乏非常敏感,特别是维生素A和氨基酸供应不足时,可发生典型的缺乏症状。
(3)喜欢安静环境,夜间活动,噪音和不适光照对其繁殖影响很大。
(4)对饲养环境中的粉尘、氨气和硫化氢等极为敏感。
(5)对饲养环境中湿度极为敏感,相对湿度低于40%时,易引起尾部患环状坏死症。
(6)大鼠汗腺极不发达,仅在爪垫上有汗腺,尾巴是散热器官。
2、解剖学特点:
(1)骨骼系统:大鼠全身骨骼包括头骨、椎骨、胸骨、肋骨和前后肢骨。上下颌各有两个门齿和六个臼齿,门齿终生不断生长,需磨损维持其恒定。磨牙的解剖形态与人类相似,适用于建立龋齿的动物模型。
(2)消化系统:大鼠胃分为前胃和胃体两部分。食道与十二指肠相距很近,胃中有一条皱褶,收缩时会堵住贲门口,这是大鼠不会呕吐的原因。大鼠肝脏共分6叶,再生能力强。切除60%~70%的肝叶,仍有再生能力,无胆囊。
(3)呼吸系统:肺部结构特别,左肺为1个大叶,右肺分成4叶。气管及支气管不发达,不宜做慢性支气管炎模型及祛痰平喘药物的研究。
(4)循环系统:心脏和外周循环与其他哺乳动物稍有不同。
(5)泌尿系统:肾为蚕豆形,只有一个乳头和一个肾盏,可有效地进行肾套管插入术研究。
(6)生殖系统:雄性腹股沟终身开放,生殖器突出。雌性子宫为Y型双角子宫,胸部和腹部各有3对乳头。
(7)内分泌系统:垂体较脆弱地附着在漏斗部,可用吸管吸除垂体,适宜制作垂体摘除模型。这是实验动物乳腺分布特点,上面已经讲过。
3、生理学特点:
新鼠体重约5.5~10g,周身无毛,耳贴连皮肤,耳孔闭合。3~4d耳与皮肤分离,并长出体毛。8~10d长出门齿,14~17d睁眼,16d被毛长齐。19d生出第一臼齿,21d生出第二臼齿,35d后生出第三臼齿 。一般成年雄鼠300~600g,雌鼠250~500g,寿命是2.5~3年。
大鼠生长发育速度的快慢与小鼠一样,都随品系,母鼠的体质,生产胎次、哺乳只数、饲料营养和环境条件等的不同而有所差异,一般用体重为180g-220g的大鼠做实验。
大鼠2月龄时性成熟,为全年多发情动物,有产后发情,性周期为4-5d,可分为前期、发情期、后期和间情期,通过阴道涂片可判断处于哪个时期。大鼠妊娠期为19-23d,平均21或22d。窝产仔6-12只。
(二)在生物医学中的应用
由于大鼠体型适中,繁殖快,易饲养,给药方便行为多样性等等,所以在生物医学研究中,大鼠的用量仅次于小鼠。
1、药物学研究:大鼠给药容易,采样量合适方便,行为多样化,常用于药物毒理、药效评价、新药筛选等研究。大鼠血压和血管阻力对药物反应敏感,最适合于筛选新药和研究心血管药理。大鼠对炎症反应灵敏,特别是踝关节尤为敏感,常用它进行关节炎的药物研究。
2、行为学研究:大鼠的神经系统与人类的相似,广泛用于高级神经活动的研究;比如:奖励和惩罚实验、迷宫实验、饮酒实验以及神经官能症、精神发育阻滞的研究。1.迷宫训练:测试大鼠学习和记忆能力。2.奖励和惩罚效应:采用特殊的电击装置,测试大鼠记忆判断和回避惩罚的能力。
3、肝胆研究:大鼠肝再生能力强,切除60~70%的肝叶仍有再生能力。Kooper细胞95%有吞噬能力,肝胆外科实验常用大鼠。大鼠无胆囊,可从胆管直接收集胆汁,可用于胆道疾患、消化功能及急性肝功衰竭模型。
4、心血管疾病研究:大鼠是研究心血管疾病的首选动物。已培育了如心肌肥大的自发性高血压大鼠,新西兰自发高血压大鼠,对盐敏感和抗性的高血压同类系等高血压品系大鼠。
5、内分泌研究:大鼠垂体-肾上腺系统发达,垂体摘除比较容易,可用来进行肾上腺,垂体,卵巢等内分泌研究。在内分泌疾病研究上,可找到相应的自发或诱发大鼠模型,如尿崩症、糖尿病、甲状腺机能衰退和甲状旁腺功能低下造成的新生儿强直性痉挛等 。
6、微生物学研究:对多种细菌、病毒和寄生虫敏感,适宜复制细菌性和病毒性疾病模型,是研究支气管肺炎、副伤寒的重要实验动物。
7、营养、代谢性疾病研究:大鼠是营养、代谢研究的重要材料。大鼠对营养物质缺乏敏感特别是维生素A和氨基酸,可发生典型缺乏症。另外,蛋白质、钙、磷等代谢研究,动脉粥样硬化、淀粉样变性、酒精中毒、十二指肠溃疡、营养不良等方面的研究都可以使用大鼠。
8、老年学及老年医学研究:近几年,常用老龄大鼠(日龄一年以上)探索延缓衰老的方法、研究饮食方式和寿命的关系、研究老龄死亡的原因等。
(三)大鼠常用的品种、品系:
1、近交系:
(1)ACI系大鼠:野生色,腹部和脚为白色。自发性肿瘤,雄性发生部位:睾丸46%,肾上腺16%,垂体5%,皮肤和耳道6%。雌性发生部位:垂体21%,子宫13%,乳腺11%,肾上腺6%。自发性乳腺癌发生率低,但对雌激素诱发乳腺癌肿瘤的敏感性高。泌尿系统先天性畸形发生率高,包括肾脏和输尿管发育不全(单侧性或双侧性)、肾积水和输尿管积水。生殖系统畸形发生率高,子宫角缺陷或睾丸萎缩。生殖能力差,小仔数多,死胎发生率高11%,先天性畸形10%。血清甲状腺素低,收缩压低,戊巴比妥钠的LD50剂量高(120mg/kg),对新环境适应较慢,驯养期长。平均寿命(中位数):雄性113周,雌性108周。34~37月龄老年雄性大鼠自发性腹侧前列腺癌17%)。用于行为、生殖或泌尿系统畸形、雌激素与肿瘤的关系等方面的研究有较好的优势。
(2)F344大鼠:白色,我国从NIH引进。旋转运动性低,血清胰岛素含量低,原发和继发性脾红细胞免疫反应性低。乳腺癌雄鼠发病率41%,雌鼠23%。可允许多种肿瘤移植生长。
(3)GH系大鼠:1930年由牛津大学研究所培育。白化,为遗传性高血压,可能与肾及前列腺素的分解代谢有关。有心肌肥大和心血管疾病。心率快于正常血压品系的20%,体脂肪含量较低,心脏比正常品系大50%,是研究高血压和心血管疾病的良好模型。
2、封闭群:
(1)Wistar大鼠:1907年Wistar大鼠由美国费城Wistar研究所培育而成。特征为白化,头部较宽、耳朵较长、尾的长度小于身长。Wistar大鼠性情温顺,性周期稳定,早熟多产,平均每窝产自10只左右,生长发育快,乳腺癌发病率很低,对传染病抵抗力强。该群动物对各种营养物质敏感,对传染病的抵抗力较强,自发性肿瘤发生率低;较适合于营养、代谢性疾病研究。垂体肾上腺系统发达,应激反应灵敏,常用于神经、内分泌实验研究。同时还用于药物、肿瘤、传染病、关节炎、肝外科等领域的研究。是生物医学研究中使用历史最长的大鼠品系。易于饲养繁殖。
(2)SD(Sprague dawley)大鼠:1925年,美国斯泼累格·多雷(Sprague Dawley)农场用Wistar大鼠培育而成。其毛色白化,主要特性为,头部狭长、尾长接近于身长,产仔多,生长发育较Wistar为快。10周龄时雄性大鼠体重可达300~400g,雌性大鼠达180~270g。性情比Wistar大鼠稍为凶猛。对疾病的抵抗力较强,尤其对呼吸道疾病的抵抗力很强。自发性肿瘤的发生率较低。对性激素敏感性高。广泛用于药理、毒理、药效及GLP实验
(四)大鼠的饲养管理
1、严格注意大鼠生活环境的温湿度的变化,防止大鼠坏尾病的发生。
2、大鼠对笼内的粉尘、氨气较为敏感,易引起呼吸道感染,应勤换垫料与饮水瓶。
3、大鼠听觉灵敏,对噪声耐受性低,强烈噪声易引起吃仔或抽搐的现象,所以应保持大鼠的有一个安静的饲养环境。
(编者:罗烘权,张宇)