實驗動物數據準確穩(wěn)定和可靠性獲得影響因素探討

侯 豹 蔡維維 黃術兵 曲秀霞 邱麗穎

江南大學無錫醫(yī)學院，江蘇省無錫市 214122

近年來國際上多次發(fā)現科研實驗數據造假，科研工作者的信譽接連受到質疑。作為科研工作者應從源頭上對如何獲取準確性、穩(wěn)定性和可靠性的科研實驗數據進行探索。實驗動物的使用是對生命科學領域研究和探索的必要條件[1]，實驗動物對教學和科研的發(fā)展具有重要意義，其對醫(yī)藥科學的各個實驗領域具有重要貢獻[2-3]。據報道，在1901—2010年近20年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的獲得中有67.5%是通過實驗動物獲得的。另外在《Nature》和《Science》等科學研究的頂級期刊中有35%～45%的科學研究論文中使用過實驗動物[4-5]。因此獲得準確的實驗動物數據是獲得準確的實驗結果的前提，也對國際前沿的科學研究具有重大的輔助作用。另外近年來隨著實驗動物行業(yè)的興起，實驗動物倫理福利逐漸得到廣泛的關注[6-7]，相應的實驗動物立法也日趨完善[8-9]，但對實驗動物數據采集的準確性、穩(wěn)定性和可靠性的研究卻很少受到科研工作者關注。實驗動物由于其物種特性，容易受到外界刺激而產生應激反應[10-11]，因此實驗動物身體狀況和情緒反應都會對實驗數據的采集產生重大影響，最終影響實驗結果的準確性、穩(wěn)定性和可靠性。所以對如何獲得可靠的實驗動物數據進行探索對當前科學研究具有重要意義。

1 實驗動物選擇對實驗數據準確穩(wěn)定和可靠性獲得的影響

1.1 實驗動物來源明確 進入屏障飼養(yǎng)環(huán)境的實驗動物必需來源明確[12]，有相應生產許可證編號和質量合格證。對于來源不明的實驗動物，其身上攜帶的致病菌也不明確，不僅對屏障環(huán)境有污染的可能，致病菌也會有很大的風險傳染給其他的實驗動物，其次實驗動物的實驗數據分析結果更是不可靠。最終就會導致實驗數據無法分析或者產生明顯的誤解，重復實驗也得不到相應的數據或者相同的實驗結果。不能贏得同行評審的信任，有極大的概率被認為是實驗數據造假，對導師或者學院以至于學校的名譽產生惡劣影響，產生不可彌補的后果，因此實驗動物的來源明確，具有相應生產許可證編號和質量合格證。對實驗動物的最終數據的準確性和結果的可靠性具有重要影響。

1.2 實驗動物周齡的選擇 周齡不同的實驗動物其身體機能不同[13-14]，對實驗數據采集也具有較大影響。不同批次的實驗，實驗動物的周齡要相同，不同周齡的動物對藥物的耐受性和疾病的抵抗力有顯著差別，這會對實驗結果產生顯著的影響。在實驗動物的規(guī)范管理過程中經常發(fā)現有同學為了追趕實驗進程，滿足導師要求的科研進度，會在一次實驗過程中使用不同周齡的實驗動物。實驗動物的周齡不同，實驗動物的發(fā)育程度有很大差別，相關蛋白的表達量也會有顯著差別，特別是使用率相對較高的裸鼠、C57BL/6J和BABL/c小鼠 以及SD大鼠[15]。另外由于實驗動物利潤巨大，不良實驗動物生產商家也會誘騙學生購買不同周齡的實驗動物。不同周齡的實驗動物的體重一般會有顯著差別，相應的給藥劑量和給藥濃度也會有很大差別，也會導致最終的實驗數據的顯著不同。因此，同一批動物實驗，使用相同周齡的實驗動物，對最終實驗數據的采集也具有重要影響。

1.3 實驗動物品系選擇 不同的實驗設計有著不同的實驗目的和實驗要求，由于實驗動物的遺傳特性不同，所以要選擇合適的實驗動物品種和品系進行相應的實驗，實驗動物品系不同，所適宜的實驗動物模型也不相同[16]。例如近交系的動物由于個體具有幾乎相同的遺傳組成和特性，對多種實驗反應幾乎一致，因此在多種實驗中只需少量的動物就可得到非常有規(guī)律的結果。另外近交系動物個體之間組織相容性抗原幾乎一致，異體移植幾乎不會產生排斥，所以近交系動物是組織細胞和腫瘤移植實驗中較為理想的動物。突變系實驗動物是研究遺傳病、免疫性疾病和多種腫瘤的主要實驗動物。封閉群實驗動物由于與人類具有相似的遺傳特性，因此在人類的遺傳學研究、藥物篩選和毒性實驗等方面具有較大優(yōu)勢。雜交群實驗動物具有與純系動物基本相同的遺傳均質性，又克服了純系動物因近交繁殖所引起的近交衰退，在醫(yī)學生物學研究中具有廣泛應用。所以選取正確品系的實驗動物對得到良好的實驗結果具有極大幫助。

2 實驗動物飼養(yǎng)環(huán)境及設施對實驗數據準確穩(wěn)定和可靠性獲得的影響

2.1 實驗動物飼養(yǎng)環(huán)境 維持穩(wěn)定的實驗動物飼養(yǎng)環(huán)境，在實驗過程中具有重要作用[17-18]。實驗動物應飼養(yǎng)在溫度為20～26℃，濕度應維持在40%～70%，氨濃度應維持在≤14mg/m3，噪聲低于60dB，晝夜明暗交替時間12h，動物照度15～20lx的條件下，光照強弱及時間長短都會影響動物性成熟[19]。無論是溫度濕度或者照明和換氣次數的不適宜都會對實驗動物的身體機能產生一定影響，導致藥物的藥效產生波動，相應的實驗數據產生偏差。特別是在斷電情況下，各種飼養(yǎng)輔助儀器不能正常運轉對實驗動物的影響更是巨大。因此，維持實驗動物的飼養(yǎng)環(huán)境適宜是獲得穩(wěn)定可靠的實驗數據的前提和基本保證。

2.2 實驗動物飲食及基礎設施 實驗動物的飼養(yǎng)籠具如籠底、金屬網架和籠蓋均需高溫高壓消毒滅菌之后方可傳入屏障環(huán)境供實驗動物使用。特別是實驗動物飲用水，實驗動物的飼養(yǎng)應給予充足的滅菌水和經過Co60照射的食物，特別是繁殖型實驗動物應該給予足夠能量的繁殖型飼料，高脂高鹽的動物實驗模型應該及時更換飼養(yǎng)墊料，維持籠盒的適宜飼養(yǎng)條件，另外要多次更換水瓶，保證實驗動物飲水足夠。因為缺水缺食都會對實驗動物的身體機能產生巨大影響[20]。另外飼養(yǎng)實驗動物的墊料和飲用水必須經過消毒滅菌才可給予實驗動物食用，因為未經消毒滅菌的食物可能攜帶多種污染源，經實驗動物食用后對實驗動物產生污染，導致實驗結果不可靠。所以保證實驗動物的食物和飲水充足是實驗數據可靠的必要條件。另外實驗動物的飼養(yǎng)區(qū)域布局和設施設備以及污水廢棄物和動物尸體的處理均需符合GB14925-2010要求，才能獲得準確穩(wěn)定和可靠的實驗動物數據。

3 實驗人員技能操作對實驗數據準確穩(wěn)定和可靠性獲得的影響

3.1 實驗技能操作 提高實驗操作人員的基本素質修養(yǎng)，增加實驗人員的技能操作培訓，使實驗人員的技能操作更加規(guī)范化，最終使實驗結果準確穩(wěn)定和可靠。實驗人員的實驗技能操作規(guī)范不同，對實驗動物產生的應激也不同[21-22]。標準化的動物實驗操作可以降低不同的實驗人員由于專業(yè)知識不同以及知識結構的差異對動物實驗的主觀認識和主觀判斷產生的誤差。不規(guī)范的實驗技能操作會導致實驗的終結點和取材的時間點不同，取材部位不同，最終導致實驗數據不同，實驗結果有較大的差異。因此標準化和規(guī)范化的實驗操作可以減少實驗操作所帶來的誤差，例如在對實驗動物進行灌胃給藥的過程中，灌胃針的進入深度會有很大差別，實驗動物的舒適度和反應也有很大差別，對實驗數據也會產生一定的影響，特別是在不同時間點收集實驗數據的動物實驗。腹腔注射或者尾靜脈給藥也是如此，所以，標準化和規(guī)范化的實驗人員的技能操作是最終使實驗結果準確穩(wěn)定和可靠的主要依據，可以防止實驗動物數據產生較大差異，導致實驗結果不可重復。

3.2 實驗動物給藥量換算 實驗動物與人的給藥量劑量準確換算，對實驗數據的準確性具有重要影響。人與實驗動物對同一藥物的耐受性具有顯著差別，一般來說實驗動物對藥物的耐受性比人大，也就是單位體重的用藥量實驗動物比人要大[23]。但由于實驗動物的給藥劑量很少有文獻可查所以通常以人的給藥劑量進行換算。通常采用人與動物體表面積法來換算，人體表面積計算方法采用許文生氏公式[24]，動物體表面積計算法一般采用Meeh-Rubner氏公式[25]。給藥量的準確計算對實驗動物的影響相對較大，給藥劑量大于動物承受劑量實驗動物則容易中毒，給藥劑量較小，藥物則不能起效。另外給藥方式不同，給藥劑量也有較大差別，也會對最終的實驗數據產生一定的影響。因此對實驗動物的給藥劑量的準確計算對實驗數據具有顯著影響，對實驗結果也會有巨大影響。

3.3 實驗動物標記方式 對實驗動物選擇有效的標記方式，以免造成實驗動物混亂，或者標記不當對實驗結果產生影響。常用的標記方式有體表顏料著色法、個體耳號標記法、個體斷趾標記法、耳號鉗標記法和掛牌法等[25]。其中一般對短期實驗的白色動物可用顏料涂搽動物皮毛的方法標記，但是長期實驗容易導致顏料被實驗動物蹭掉，致使實驗分組不清，最終導致混淆實驗數據。個體斷趾法多用于標記幼年的大小鼠，不適宜用于大動物和成年的大小鼠，成年后剪趾首先會導致實驗動物大量流血，其次由于具有血腥味容易引起同一籠中實驗動物打斗。另外也可能會對實驗動物產生感染，導致最終實驗結果不準確。耳號鉗標記法多用于大動物，標記過程中也需要消毒處理。由此可見對實驗動物的正確標記對實驗結果也具有重要影響。

4 其他因素對實驗數據準確穩(wěn)定和可靠性獲得的影響

其他，如實驗人員進入屏障環(huán)境做動物實驗必須穿戴隔離服，防止攜帶外界污染源傳給實驗動物，對實驗結果產生影響。實驗人員禁止在屏障環(huán)境大聲喧嘩打擾實驗動物作息，影響實驗動物身體機能。禁止在屏障環(huán)境解剖虐殺實驗動物，防止實驗動物產生恐懼信息傳遞給其他實驗動物。大動物不宜與小動物共同飼養(yǎng)等。都會對動物實驗數據的獲得產生不利影響，最終導致實驗結果不準確。

5 總結

實驗動物是醫(yī)藥學院開展教學和科研實驗研究的必要條件。實驗動物數據的正確采集對準確分析藥物藥效起到關鍵性作用，對最終的實驗結果也會產生重大影響，甚至會對進一步的科學研究方向起到關鍵作用。另外不可靠的實驗動物數據，公開后得不到正確的驗證，會對相應的科研負責人、學院甚至學校的名譽產生影響。因此從實驗動物選擇、實驗動物飼養(yǎng)環(huán)境及設施和實驗人員技能操作等多個方面對動物實驗進行嚴格操作，才能獲得準確、穩(wěn)定和可靠的實驗動物數據，才能為做好科學研究打下堅實的基礎。