人類疾病的動物模型（animal model of human disease） 是指各種醫學科學研究中建立的具有人類疾病模擬表現的動物。
動物疾病模型主要用於實驗生理學、實驗病理學和實驗治療學（包括新藥篩選）研究。人類疾病的發展十分複雜，以人本身作為實驗對象來深入探討疾病發生機制，推動醫藥學的發展來之緩慢，臨床積累的經驗不僅在時間和空間上都存在局限性，而且許多實驗在道義上和方法上也受到限制。而藉助於動物模型的間接研究，可以有意識地改變那些在自然條件下不可能或不易排除的因素，以便更準確地觀察模型的實驗結果並與人類疾病進行比較研究，有助於更方便，更有效地認識人類疾病的發生髮展規律，研究防治措施。
基本介紹
- 中文名：人類疾病的動物模型
- 外文名：animal model of human disease
- 套用學科：實驗生理學、實驗病理學等
- 主要分類：自發性動物模型、誘發性動物模型
分類,特點,設計原則,套用意義,
分類
1.自發性動物模型（naturally occuring or spontaneous animal models）
自發性動物模型是取自動物自然發生的疾病，或由於基因突變的異常表現通過定向培育而保留下來的疾病模型。如大鼠的結腸腺癌、肝細胞癌模型，家犬的基底細胞癌、間質細胞癌模型等十餘種。突變系的遺傳性疾病很多，可分為代謝性疾病、分子性疾病、特種蛋白合成異常性疾病等。這類疾病的發生在一定程度上減少了人為因素，更接近於人類疾病，因此國際社會比較重視對自發性動物疾病模型的開發。
2.誘發性動物模型（experimental artificial or induced animal models）
誘發性動物模型是通過物理、生物、化學等致病因素的作用，人為誘發出的具有類似人類疾病特徵的動物模型。誘發性動物模型製作方法簡便，實驗條件容易控制，重複性好，在短時間內可誘導出大量疾病模型，廣泛用於藥物篩選、毒理、傳染病、腫瘤、病理機制的研究。但誘發性動物模型是通過人為限定方式而產生的，多數情況下與臨床所見自然發生的疾病有一定差異，況且許多人類疾病還不能用人工誘發的方法複製，因而又有一定的局限性。
特點
1.再現性好，可再現所要研究的人類疾病，動物疾病表現應與人類疾病相似。
2.動物背景資料完整，生命周期滿足實驗需要。
3.複製率高。
4.專一性好，即一種方法只能複製出一種模型。應該指出，任何一種動物模型都不能全部複製出人類疾病的所有表現，動物畢竟不是人體，模型實驗只是一種間接性研究，只可能在一個局部或一個方面與人類疾病相似。所以，模型實驗結論的正確性是相對的，最終還必須在人體上得到驗證。複製過程中一旦發現與人類疾病不同的現象，必須分析差異的性質和程度，找出異同點，以正確評估。
設計原則
（一）相似性
在動物身上複製人類疾病模型，目的在於從中找出可以推廣（外推）套用於病人的有關規律。外推法（Extrapolation）要冒風險，因為動物與人到底不是一種生物。例如在動物身上無效的藥物不等於臨床無效，反之也然。因此，設計動物疾病模型的一個重要原則是，所複製的模型應儘可能近似於人類疾病的情況。
與人類完全相同的動物自發性疾病模型畢竟不可多得，往往需要人工加以複製。為了儘量做到與人類疾病相似，首先要注意動物的選擇。例如，小雞最適宜做高脂血症的模型，因它它的血漿甘油三酯、膽固醇以及游離脂肪酸水平與人十分相似，低密度和極低密度脂蛋白的脂質構成也與人相似。其次，為了儘可能做到模型與人類相似，還要在實踐中對方法不斷加以改進。例如結紮兔闌尾血管，固然可能使闌尾壞死穿孔並導致腹膜炎，但這與人類急性梗阻性闌尾炎合併穿孔和腹膜不一樣，如果給兔結紮闌尾基部而保留原來的血液供應，由此而引起的闌尾穿孔及腹膜炎就與人的情況相似，因而是一種比較理想的方法。
如果動物型與臨床情況不相似，在動物身上有效的治療方案就不一定能用於臨床，反之也然。例如，動物內毒性性休克（Endotoxin Shock，單純給動物靜脈輸入細菌及其毒素所致的休克）與臨床感染性（膿毒性）休克（Septic Shock）就不完全一樣，因此對動物內毒素性休克有效的療法長期以來不能被臨床醫生所採用。有人改向結紮膽囊動脈和膽管的動物膽囊中注入細菌，複製人類感染性休克的模型，認為這樣動物既有感染又有內毒素中毒，就與臨床感染性休克相似。
為了判定所複製的模型是否與人相似，需要進行一系列的檢查。例如有人檢查了動物壓、脈率、靜脈壓、呼吸頻率、動脈血pH、動脈氧分壓和二氧化碳分壓、靜脈血乳酸鹽濃度以及血容量等指標，發現一次定量放血法造成的休克模型與臨床出血性休克十分相似，因此認為些法複製的模型是一種較理想的模型。同理，按中醫理論用大黃餵小鼠使其出現類似人的“脾虛症”，如果又按中醫理論用四君子湯把它治好，那么就有理由把它看成人類“脾虛症”的動物模型。
（二）重複性
理想的動物模型應該是可重複的，甚至是可以標準化的。例如用一次定量放血法可百分之百造成出血性休克，百分之百死亡，這就符合可重複性和達到了標準化要求。又如用狗做心肌梗死模型照理很合適，因為它的冠狀動脈循環與人相似，而且在實驗動物中它最適宜做暴露心臟的剖胸手術，但狗結紮冠狀動脈的後果差異太大，不同狗同一動脈同一部位的結紮，其後果很不一致，無法預測，無法標準化。相反，大小白鼠、地鼠和豚鼠結紮冠脈的後果就比較穩定一致，可以預測，因而可以標準化。
為了增強動物模型複製時的重複性，必須在動物品種、品系、年齡、性別、體重、健康情況、飼養管理；實驗及環境條件，季節、晝夜節律、應激、室溫、濕度、氣壓、消毒滅菌；實驗方法步驟；藥品生產廠家、批號、純度規格、給藥劑型、劑量、途徑、方法；麻醉、鎮靜、鎮痛等用藥情況；儀器型號、靈敏度、精確度；實驗者操作技術熟練程度等等方面保持一致，因為一致性是重現性的可靠保證。
（三）可靠性
複製的動物模型來應該力求可靠地反映人類疾病，即可特異地、可靠地反映某種疾病或某種機能、代謝、結構變化，應具備該種疾病的主要症狀和體徵，經化驗或X光照片、心電圖、病理切片等證實。若易自發地出現某些相應病變的動物，就不應加以選用，易產生與複製疾病相混淆的疾病者也不宜選用。例如鉛中毒可用大白鼠做模型，但有缺點，因為它本身容易患動物地方性肺炎及進行性腎病，後者容易鉛中毒所致的腎病相混淆，不易確定該腎病是鉛中毒所致還是它本身的疾病所致。用蒙古沙土鼠就比較容易確定，因為一般只有鉛中毒才會使它出現相應的腎病變。
（四）適用性和可控性
供醫學實驗研究用的動物模型，在複製時，應儘量考慮到臨床套用和便於控制其疾病的發展，以利於研究的開展。如雌激素能終止大鼠和小鼠的早期妊娠，但不能終止人的妊娠。因此，選用雌激素複製大鼠和小鼠終止早期妊娠的模型是不適用的，因為在大鼠和小鼠篩選帶有雌激素活性的藥物時，常常會發現這些藥物能終止妊娠，似乎可能是有效的避孕藥，但一旦用於人則並不成功。所以，如果知道一個化合物具有雌激素活，用這個化合物在大鼠或小鼠觀察終止妊娠的作用是沒有意義的。又如選用大小鼠作作實驗性腹膜炎就不適用，因為它們對革蘭氏陰性細菌具有較高的抵抗力，很不容易造成腹膜炎。有的動物對某致病因子特別敏感，極易死亡，也不適用。如狗腹腔注射糞便濾液引起腹膜炎很快死亡（80%24小時內死亡），來不及做實驗治療觀察，而且糞便劑量及細菌菌株不好控制，因此不能準確重複實驗結果。
（五）易行性和經濟性
在複製動物模型時，所採用的方法應儘量做到容易執行和合乎經濟原則。靈長類動物與人最近似，複製的疾病模型相似性好，但稀少昂貴，即使獼猴也不可多得，更不用說猩猩、長臂猿。幸好很多小動物如大小鼠、地鼠、豚鼠等也可以複製出十分近似的人類疾病模型。它們容易作到遺傳背景明確，體內微生物可加控制、模型性顯著且穩定，年齡、性別、體重等可任意選擇，而且價謙易得、便於飼養管理，因此可儘量採用。除非不得已或一些特殊疾病（如痢疾、脊髓灰白質炎等）研究需要外，儘量不用靈長類動物。除了在動物選擇上要考慮易行性和經濟性原則外，而且在模型複製的方法上、指標的觀察上也都要注意這一原則。
套用意義
1.可複製
臨床上一些疾病不常見，如放射病、毒氣中毒、烈性傳染病、外傷、腫瘤等。還有一些如遺傳性、免疫性、代謝性和內分泌、血液等疾病，發生髮展緩慢、潛伏期長，病程也長，可能幾年或幾十年，在人體很難進行3世代以上的連續觀察。人們可有意選用動物種群中發病率高的動物，通過不同手段複製出各種模型，在人為設計的實驗條件下反覆觀察和研究，甚至可進行幾十世代的觀察，同時也避免了人體實驗造成的傷害。
2.可按需要取樣
動物模型作為人類疾病的“複製品”，可按研究者的需要隨時採集各種樣品或分批處死動物收集標本，以了解疾病全過程，這是臨床難以辦到的。
3.可比性
一般疾病多為零散發生，在同一時期內，很難獲得一定數量的定性材料，而模型動物不僅在群體數量上容易得到滿足，而且可以在方法學上嚴格控制實驗條件，在對飼養條件及遺傳、微生物、營養等因素嚴格控制的情況下，通過物理、化學或生物因素的作用，限制實驗的可變因子，並排除研究過程中其它因素的影響，取得條件一致的、數量較大的模型材料，從而提高實驗結果的可比性和重複性，使所得到的成果更準確更深入。
4.有助於全面認識疾病的本質
在臨床上研究疾病的本質難免帶有一定局限性。許多病原體除人以外也能引起多種動物的感染，其症狀體徵表現可能不完全相同。但是通過對人畜共患病的比較，則可以充分認識同一病原體給不同機體帶來的各種危害，使研究工作上升到立體的水平來揭示某種疾病的本質。
