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大鼠是野生褐家鼠的變種,18世紀後期開始人工飼養,其習性晝伏夜動,喜獨居,膽小怕驚,喜啃咬,抗病力較強,敏感性強,遺傳學較為一致,對實驗條件反應較為近似,被譽為精密的生物研究工具,被廣泛用於內分泌、藥物、行為學、老年病學、腫瘤、感染性疾病、心血管疾病及中醫藥等方面的研究,並具有多個品種、品系,可供不同實驗選用。

1 大鼠 -概述

大鼠(rat;rattus norregicus)屬於動物界、脊索動物門、脊椎動物亞門、哺乳綱、嚙齒目、鼠科、大家鼠屬(Genus Rattus)、大家鼠種(Species rattus norvegicus)的動物,學名褐
大鼠大鼠
家鼠、(大家鼠)(Rattus Norregicus),染色體數2n=42。
大鼠是野生褐家鼠的變種,起源於北亞洲,於17世紀初期傳到歐洲。18世紀後期開始人工飼養,19世紀,美國費城維斯塔爾(wistar)研究所在開發大鼠作為實驗動物方面做出了突出貢獻,目前世界上使用的許多大鼠品系均起源於此。大鼠體型較小,遺傳學較為一致,對實驗條件反應較為近似,常被譽為精密的生物研究工具。

2 大鼠 -生物學特性

(一)習性和行為

1、晝伏夜動:大鼠習於晝伏夜動,白天休息,夜間和清晨比較活躍,採食、交配多在此時間進行。
2、喜獨居:大鼠喜歡單獨生活在一個籠子里,但是,當雄性大鼠合群飼養時,其鬥毆傾向卻明顯少於小鼠。
3、膽小怕驚:大鼠性格較溫順,行動遲緩,易於捉取。但當捕捉方法粗暴、缺乏維生素A,或受到其他同類尖叫聲的影響時,則難於捕捉,甚至攻擊人。尤其是處於懷孕和哺乳的母鼠,由於上述原因,常常會主動咬飼養人員喂飼時伸進鼠籠的手。
4、喜啃咬:大鼠門齒較長,終生不斷生長,因而喜啃咬。所以喂飼的顆粒飼料要求軟硬適中,以符合其喜啃咬的習性。
5、抗病力較強:大鼠對外環境的適應性強,成年大鼠很少患病。
6、敏感性強:大鼠對外界刺激反應敏感,在高分貝雜訊刺激下,常常發生母鼠吃仔現象。故飼養室內應盡量保持安靜。

(二)主要解剖學特點

1、外觀與體形:大鼠外觀與小鼠相似,但體型較大。成年雄性大鼠身體前部比後部大,雌性大鼠身體相對瘦長,後部比前部大,頭部尖小。大鼠尾部被覆短毛和環狀角質鱗片。新生仔鼠體董約5.5~10 g,根據環境和營養狀況不同,1.5~2個月達到180~220 g其體長不小於18~20 cm,可供實驗使用,雄性大鼠最大體重太300~800 g,雌性大鼠250~400 g。
2、骨:大鼠的骨由頭骨、軀幹骨(椎骨、胸骨、肋骨)和前後肢骨組成。
3、牙齒:大鼠的齒式:共有16個,每側上、下頜各有門齒1個,臼齒3個。
4、消化系統: 
(1)口腔大鼠上唇於中線處裂開,門齒外露,口腔後部因有硬齶和軟齶存在,鼻后孔后移直接通向喉咽,空氣與食物的通道在咽腔交叉。該解剖特點使大鼠在口腔充滿食物時,仍可進行呼吸。
(2)胃大鼠的胃屬單室胃,分為前胃和后胃,前胃壁薄呈半透明狀;后胃不透明,富含肌肉和胃腺,伸縮性強。
(3)腸分為小腸和大腸。小腸分為十二指腸、空腸和迴腸。大腸包括盲腸、結腸和直腸,終止於肛門。
(4)肝大鼠肝分為6葉,即左葉、左副葉、右葉、右副葉、尾狀葉及乳頭葉告前再生能力極強,被切除60%~70%后仍可再生。
(5)膽道大鼠無膽囊,膽管直接與十二指腸相通。
(6)胰腺 把胃與脾之間的薄膜除去,可見到在其下方有如樹枝狀的肉色組織,就是胰腺。胰腺呈長條片狀,分為左、右兩葉,左葉在胃的後面與脾相連,右葉緊連十二指腸。胰腺與脂肪組織的區別是,胰腺顏色較暗,質地較堅硬。
5、呼吸系統:大鼠有左肺和右肺,左肺單葉,右肺分為上葉、中葉、下葉和後葉4葉。 
6、泌尿系統:大鼠有左、右腎,均呈蠶豆形,右腎比左腎高。
7、循環系統:心臟有4個腔,即左心房、左心室、右心房和右心室。 
8、內分泌系統:甲狀腺位於頸部肌肉的深面,喉頭的下方,氣管兩側,為一對長橢圓形的器官,呈紅褐色。腎上腺位於腎臟上端,芝麻大小,呈粉黃色。腦垂體較鬆弛地附於漏斗下部,易做去垂體模型。 
9、生殖系統:雌性生殖器包括一對卵巢、一對輸卵管、子宮、陰道和陰道孔。大鼠為雙子宮,呈「Y」型排列。雌性大鼠共有6對乳頭,胸部和鼠蹊部各有3對。雄性生殖器由睾丸、附睾、輸精管、儲精囊、凝固腺、前列腺、尿道球腺和陰莖組成,陰莖有陰莖軟骨。
10、神經系統:大鼠的神經系統包括腦、脊髓、腦神經、脊神經和內臟神經等。
11、汗腺:大鼠皮膚缺少汗腺,汗腺僅分佈於爪墊上,主要通過尾巴散熱。 

(三)主要生理學特點

1、生長速度:大鼠生長速度的快慢,與品系、母鼠體質、生產胎次、哺乳只數、飼料和環境條件等因素有關。 
2、生殖生理:大鼠成熟快,繁殖力強,約在6~8周齡時達到性成熟,約於3月齡時達到體成熟。雌性大鼠為全年多發情動物,其性周期4~5 d,分為動情前期、動情期、動情後期和動情間期,在性周期不同階段,陰道黏膜可發生典型變化,通過做陰道塗片觀察,可以推斷雌性大鼠處於性周期的哪一階段。大鼠妊娠期為19~23 d,平均21 d,每窩產仔6~12隻;產後24 h內出現一次發情;哺乳期為21~28 d,一般情況下可在21 d離乳,冬季氣候寒冷,離乳時間宜定在25~28d。 
大鼠性周期陰道分泌物塗片變化:

階段 

 持續時間/h

塗片可見卵巢變化 

 動情前期 17~21 大量有核上皮細胞、少量角化上皮細胞卵泡加速生長
 動情期 9~15 滿視野角化上皮細胞、少量有核上皮細胞卵泡成熟、排卵
 動情後期 10~14 角化上皮細胞及白細胞黃體生成
 動情間期 60~70 大量白細胞及少量黏液黃體退化
3、無嘔吐反射:大鼠的食管通過界限嵴的一個皺褶進入胃小彎,該皺褶阻止胃內容物反流到食管,是大鼠不會嘔吐的原因,因此不適宜作嘔吐實驗。
4、血壓:大鼠血壓對藥物的反應敏感
5、感覺器官:大鼠視覺靈敏,對光照較敏感,嗅覺靈敏,對噪音較敏感。適宜做條件反射實驗。
6、應激反應:大鼠垂體—腎上腺系統功能發達,應激反應靈敏。
7、營養:大鼠對某些營養缺乏非常敏感,尤其是蛋白質、維生素A和E。
8、血液成分呈動態性變化:大鼠一晝夜血液內激素和酶水平具有動態性變化,不同時間采血不同的采血方法,粗暴虐待均能影響血液成份,造成實驗結果的誤差。 
9、對濕度要求高:空氣中的濕度低40%,大鼠尾巴易發生環狀壞死症(環尾病)。因此,室內相對濕度應保持在40%~70%之間。 
10、生理數據:成年大鼠的胃容量約為4~7 mL。50 g大鼠的食料量約為9.3~18.7 g/d,飲水量約為20~45 mL/d,排糞量約為7.1~14.2 g/d,排尿量約為10~15 mL/d。 

3 大鼠 -在生物醫學研究中的應用

(一)內分泌研究

1、內分泌學研究:大鼠的內分泌腺容易摘除,常用於研究各種腺體及激素對全身生理生化功能的調節;激素腺體和靶器官的相互作用;激素對生殖功能的影響,如發情、排卵、胚胎著床等的調控作用以及計劃生育。

大鼠大鼠

 2、內分泌疾病模型:自發性或誘發性的尿崩症、糖尿病、甲狀腺功能衰退、甲狀旁腺功能低下造成的新生兒強直性痙攣等疾病動物模型,常常用於內分泌功能失調所致疾病的研究。肥胖症大鼠可用於高血脂症的研究。大鼠垂體一腎上腺系統發達,應激反應靈敏,適用於製作應激性胃潰瘍模型。 

(二)營養、代謝性疾病研究

大鼠對營養物質缺乏敏感,可發生典型缺乏癥狀,是營養學研究使用最早、用量最多的實驗動物。如各種維生素缺乏症,蛋白質、氨基酸和鈣、磷等代謝的研究,營養不良、動脈粥樣硬化等的研究。

(三)藥物研究

1、藥物安全性評價試驗:大鼠常用於藥物亞急性毒性試驗、慢性毒性試驗、致畸試驗和藥物毒性作用機制的研究,以及某些藥物不良反應的研究。
2、.藥效學研究:
(1)神經系統藥物的評價利 血平和阿朴嗎啡可誘導大鼠神經性異常行為。可利用迷宮或懲罰和獎勵試驗來測試大鼠的學習記憶能力,進而評價上述藥物的藥效。 
(2)心血管系統藥物的評價大鼠血壓和血管阻力對藥物的反應很敏感,常用作研究心血管藥物的藥理和調壓作用的動物模型。還用於心血管系統新葯的篩選。 
(3)抗炎藥物的篩選和評價如大鼠踝關節對炎症反應敏感,常用以篩選抗關節炎藥物;大鼠也用於多發性、化膿性及變態反應性關節炎、中耳炎、內耳炎、淋巴結炎等治療藥物的評價。 

(四)行為學研究

大鼠行為表現多樣,情緒反應敏感,具有一定的變化特徵,常用以研究各種行為和高級神經活動的表現。
1、迷宮試驗:利用迷宮試驗測試大鼠的學習和記憶能力。
2、獎勵和懲罰試驗:採用跳台試驗等方法,測試大鼠記憶判斷和迴避懲罰的能力。 
3、成癮性藥物的行為學研究:大鼠適合於成癮性藥物的行為學研究,在一定時間內給大鼠喂飼一定劑量的酒精、咖啡因、鴉片后,大鼠對上述藥物(物質)產生依賴以及行為改變。如對酒精依賴的大鼠,當取消酒精喂飼后,可產生行為改變,甚至出現陣發性強直性肌肉痙攣乃至死亡。 
4、高級神經活動研究:行為學研究中常用大鼠研究那些假定與神經反射異常有關的行為情景。如進行神經官能症、抑鬱性精神病、腦發育不全或遲緩等疾病的行為學研究。 

(五)老年病學研究

大鼠是進行老年病學研究常用的實驗動物,由於老年病學的動物實驗周期長,老年實驗動物體質差,在普通環境進行實驗,大鼠存活率低。因此,最好在屏障環境和隔離環境中進行實驗,並使用SPF級和無菌級大鼠,確保實驗成功。使用大鼠可以進行衰老的機制研究,如衰老的生理變化、成活率與年齡相關曲線的關係、膠原老化、器官老化、飲食方式與壽命的關係等方面的研究。還可以進行老年高發腫瘤和非腫瘤損傷所引發的老年性疾病研究。

(六)腫瘤研究

大鼠可用於自發性和誘發性腫瘤模型的研究。自發腫瘤動物模型有腎上腺髓質腫瘤,乳腺癌和粒細胞性白血病。誘發性腫瘤模型使用的化學物質有:二乙基亞硝胺和二甲基氨基偶氮苯誘發肝癌;甲基苄基亞硝胺誘發食道癌;3一甲基膽葸誘發肺鱗癌及惡性胸膜問皮瘤、大腸癌等。

(七)感染性疾病研究

常用大鼠製作細菌性、病毒性和寄生蟲性疾病動物模型,其中部分模型的發病經過與人相似。製作感染性疾病常用的病原體,細菌有:沙門菌、大腸桿菌、巴斯德桿菌、念珠狀鏈桿菌、各種厭氧菌、黃曲霉菌等;病毒有:肝炎病毒、皰疹病毒、流感病毒等;寄生蟲有:旋毛蟲、血吸蟲、鉤蟲、瘧原蟲、馬錐蟲等。

(八)心血管疾病研究

常用大鼠製作心肌缺血、心律失常、高血壓、動脈硬化、實驗性動脈瘤、肺水腫、惡性貧血、血小板減少症等動物模型:進行上述疾病發病機制和治療等方面的研究。

(九)中醫藥研究

4 大鼠 -常用品種、品系

1、近交系:近交系大鼠擁有F344ZN、Lou/CN等品種、品系。
裸大鼠裸大鼠

2、封閉群:封閉群大鼠擁有Wistar、SD、Long-Evans等品種、品系。
3、雜交群:大鼠F1代使用不如小鼠廣泛,常用的有AS X AS2F1,LEw X BNFl,F344 X Wistar F1,Lou X RFl,WAG X BNFl等。 
4、突變系:突變系大鼠擁有SHR/Ola大鼠、癲癇大鼠、裸大鼠等品種、品系。另尚有糖尿病大鼠、肥胖症大鼠、尿崩症大鼠等。

5 大鼠 -飼養管理要點

大鼠的飼養管理基本與小鼠相同,但要注意以下事項:
(1)飼養環境中相對濕度不得低於40%,避免環尾病的發生。
(2)哺乳母鼠對雜訊特別敏感,強烈雜訊容易引起吃仔現象的發生。 
(3)由於大鼠體型較大,排泄物多,產生的有害氣體也多。因此必須控制大鼠的飼養密度,確保室內通風良好,勤換墊料。
(4)大鼠用的墊料除了要注意消毒外,還應注意控制它的物理性能,墊料攜帶的塵土容易引起異物性肺炎,軟木刨花可引起幼齡大鼠的腸堵塞。 
(5)大鼠體型較大,飼料和飲水的消耗量也大,要經常巡視觀察,及時補充。
(6)妊娠母鼠容易缺乏維生素A,要定期予以補充。

6 大鼠 -大鼠主要品種及品系

1.wistar 大鼠:
Wistar大鼠由美國費城Wistar研究所育成。常用的既有近交系,也有遠交群。其被毛呈白色,特徵為頭部較寬、耳朵較長、尾的長度小於身長。Wistar大鼠性情溫順,性周期穩定,早熟多產,平均每窩產自10隻左右,生長發育快,乳腺癌發病率很低,對傳染病抵抗力強。
2.SD 大鼠:
生長快,繁育性能好,大多用於安全性試驗及營養與生長發育有關的研究。 該品系對性激素敏感,對呼吸道疾病有較強的抵抗力。廣泛用於藥理、毒理、藥效及GLP實驗。
3.F344/N 大鼠 近交系,1920年由哥倫比亞大學培育,中國從NIH引進。免疫學上原發性和繼發性脾紅細胞免疫反應性低。廣泛用於毒理學、腫瘤學、生理學等研究領域。
4.癲癇大鼠: 突變系,用鈴聲刺激后,會旋轉舞蹈數分鐘,然後一側倒地發作癲癇,類似人類的癲癇疾病,可做研究人的癲癇病的動物模型。
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