安全且人道地操作实验啮齿类动物需要掌握基本的抓取与固定方法。本文将介绍安全抓取小鼠和大鼠并有效给予化合物所需的基本原则。
安全且人道地操作实验啮齿类动物需要掌握基本的抓取与固定方法。本文将介绍安全抓取小鼠和大鼠并有效给予化合物所需的基本原则。
能够安全有效地固定小鼠和大鼠是开展科研工作的重要组成部分。自信且人道地操作小鼠和大鼠需要掌握基本的抓取与固定方法。本文将介绍安全操作实验动物所需的基本原则,包括单手固定、双手固定以及使用专门设计的固定装置进行固定的方法。在动物实验研究中,另一个常见环节是对小鼠和大鼠有效给予化合物。尽管给药途径种类繁多(仅受动物体型和器官限制),但大多数途径在常规研究中并不常用。本视频将演示几种常见的给药途径,包括静脉注射、肌肉注射、皮下注射和经口灌胃。本文的目标是向不熟悉这些技术的观众介绍基本的动物固定方法和物质给药途径。请注意,本视频不能替代您所在机构所要求的实地操作培训,而是用于辅助和补充该培训内容。
1. 实验操作中动物的安全固定与温和操作是关键步骤
2. 手工固定
3. 化合物给药方法
4. 代表性结果
正确操作动物时,动物和操作人员所承受的压力均降至最低。操作人员不会被咬伤或抓伤,动物也会得到人道且专业的对待。化合物通过正确的途径给予,尽可能减少对组织的损伤以及动物的不适感。
如果研究人员初次接触动物操作,可先使用小型填充玩具动物进行练习。此外,某些技术还可使用动物模拟器,例如Koken大鼠。对许多研究人员而言,在接触实验动物之前几乎没有机会熟悉针头和注射器的使用。针头和注射器的代表性结构如图1A和1B所示。在首次对动物进行注射前,建议先进行注射练习。非常细的针头(如28和30号)容易损坏。若需从多剂量药瓶中抽取药液,应先使用较粗的针头抽取,再更换为较细的针头进行注射。针尖卷边的情况如图1C所示。使用针头时应采取基本的安全防护措施,例如不得用手直接回套使用过的针头。图1D展示了一个正在使用的针头回套装置。对于需要取下针头的操作(例如从注射器中排出血液,以避免血液经针头推出时造成的溶血),该装置对研究人员尤为有用。
图2和图3展示了腹腔注射的解剖标志以及尾部的典型结构,说明了注射的靶向位置。图4提供了灌胃针合适尺寸的示例。灌胃针的长度应从动物的口腔延伸至最后一根肋骨的稍下方。

图1. A) 针头和 B) 注射器各部件,已标注。C) 由于反复将针头插入多剂量药瓶导致针头产生毛边。D) 正在使用中的针头回套器。

图2. 腹部腹侧的四个象限。仅可注射于下方两个象限,优先选择右下象限。

图3. 尾部横截面示意图,显示动脉和静脉与骨性结构及肌腱结构之间的关系。

图4. 大鼠灌胃针尺寸选择。A)灌胃针过长。B)尺寸合适的灌胃针。C)灌胃针测量长度过短。D)触诊最后一根肋骨以确定合适的灌胃针尺寸。
| 小鼠 | 大鼠 | |||
| 给药途径 | 推荐体积 | 推荐针头规格与长度 | 推荐体积 | 推荐针头规格与长度 |
| 鼻内注射1 | 5-25 μl | N/A | 5-25 μl | N/A |
| 肌肉注射1,2 | 0.00005 ml/g | <23 g, 0.5 至 0.75 英寸 | 0.1 ml/kg | <21 g, 0.5 至 0.75 英寸 |
| 腹腔注射1,2 | 0.02 ml/g | <21 g, 0.75 至 1 英寸 | 10 ml/kg | <21 g, 0.75 至 1 英寸 |
| 皮下注射1,2 | 0.01 ml/g | <22 g, 0.5 至 1 英寸 | 5 ml/kg | <22 g, 0.5 至 1 英寸 |
| 皮内注射1 | 0.05-0.1 ml | <26 g, 0.5 英寸 | 0.05-0.1 ml | <26 g, 0.5 英寸 |
| 静脉注射1,2 | 0.005 ml/g - 0.025 ml/g* | <25 g, 0.75 至 1 英寸 | 5 ml/kg - 20 ml/kg* | <23 g, 0.75 至 1 英寸 |
| 口服灌胃1,2 | 0.01 ml/g | 20-22 g 喂食针 | 5-10 ml/kg | 16-20 g 喂食针 |
*第一个数值是以静脉推注方式在约1分钟内给予的体积。第二个数值是以缓慢输注方式在5-10分钟内给予的体积。
表1. 小鼠和大鼠不同给药途径的推荐剂量及针头规格。
本方案应视为动物操作和物质给药的入门介绍,旨在补充研究人员所在机构提供的实际操作培训。在实验设计以及撰写研究方案或伦理委员会方案时,应考虑所采用的固定方法和物质给药途径。
动物相关操作的培训对研究的成功至关重要。大多数实验需要研究人员对动物进行操作,而操作技术越好,动物所承受的压力就越小3。让动物适应温和的人工接触可以减轻其应激反应,使其成为更易于管理的实验对象4,5。已有研究表明,操作应激会影响某些类型的研究6,也可能影响其他类型的研究。对啮齿类动物的固定应通过谨慎但稳固的手法完成(抓握不坚定可能导致动物和操作者受伤),且应尽可能缩短固定时间。固定方法通常根据动物体型或所需操作部位来选择。例如,虽然可以通过颈背部抓握成年大鼠,但大鼠通常会强烈抵抗,尤其是当操作者经验不足时。徒手抓握小鼠或大鼠会使尾静脉难以暴露,因此常使用固定装置以尽可能保持动物静止。
研究人员在处理动物时,通常需要给予某种化合物或生物制剂以进行后续研究。给药途径会影响物质的吸收、生物利用度以及其在特定实验中的适用性。熟悉各种给药途径有助于研究人员以最符合研究需求的方式给予物质。例如,如果研究人员希望以较慢作用的方式给予物质,则不应选择促进快速吸收的给药途径,如静脉注射或腹腔注射。有关这些技术的最新综述,以及关于给药体积、器械和溶质的考虑因素,可参见Turner et al. 1,7发表的两篇论文。
每当向实验啮齿类动物施用物质时,应考虑所用设备的合适规格及物质的体积(如文中所述)。 表1)。不合适的设备尺寸或过大的容量可能导致动物不适、受伤甚至死亡。通常情况下,通过非胃肠道途径给予的物质应为无菌,除非研究目的使无菌操作无法实现(即,细菌学研究)。化合物和生物制剂应溶解于对动物影响最小的溶剂或载体中。生理 pH 值(7.3–7.4)通常可被良好耐受,尤其是皮下、肌肉和腹腔注射途径。通过这些途径给予 pH 值偏离生理范围的物质可能导致疼痛、坏死及组织损伤。经胃内和静脉途径给药时,可耐受更宽范围的 pH 值。 7在小型啮齿类动物中,另一个重要考虑因素是,若给予大量室温液体,可能导致动物体温过低。若通过静脉或腹腔途径输注液体,尤其是用于病弱动物的支持治疗时,液体应预热至体温(37 °C)。
本方案中讨论的给药途径在许多研究项目中被广泛使用,易于掌握,通常不需要麻醉。然而,可能的给药途径种类几乎无限,包括颅内、鞘内、硬膜外、气管内、骨内和关节内等,仅举几例。对于这些特殊给药途径的培训,应向对该途径具有丰富经验并取得良好效果的专业人员寻求。
在啮齿类动物中,鼻内给药途径通常用于研究通过比气管内灌注更“自然”的方式进入肺部的物质。小鼠和大鼠为强制性鼻呼吸动物,因此即使在清醒状态下,使其吸入极少量液体也并不困难。由于鼻黏膜富含血管,某些物质通过鼻内给药的吸收效果可能接近静脉注射。然而,对于患有鼻炎的动物,不建议采用该给药途径,因为这可能影响药物吸收。尝试通过鼻内途径给予大剂量液体可能导致动物出现呼吸困难甚至溺亡。
肌内注射可实现物质的快速吸收。由于大鼠和小鼠体型较小,相应肌肉也较小,因此在这些动物中进行肌内注射具有挑战性。注射通常在后肢进行。由于可能存在坐骨神经损伤的风险,故首选股四头肌作为注射部位。
尽管皮下和皮内给药途径均涉及皮肤,但物质在皮肤与皮下组织中的生物利用度存在差异。皮下给药通常被视为一种“储存”式给药途径,其吸收速度较静脉或腹腔注射等途径更慢。皮内给药则用于给予极小体积的物质,通常为免疫刺激性物质,如佐剂-抗原混合物。在这两种情况下,所给予的物质均应具有生理pH值且无刺激性。不应在动物颈背部皮肤皱褶处进行皮内或皮下注射,因为该部位常用于抓握固定啮齿类动物。
在啮齿类动物中,静脉注射和腹腔注射通常被认为是等效的。然而,静脉给药途径可使化合物更快地被吸收,而腹腔注射则应大致视为与口服给药相当8。腹腔注射的化合物需特别注意,若缓冲不当可能引起疼痛。啮齿类动物常见的静脉推注途径是通过尾静脉。如需长期进行静脉给药,应考虑植入静脉或动脉导管。静脉注射的物质必须以无菌方式给予,并应证明其静脉给药的安全性。例如,可能诱发溶血、血栓形成或血管炎的物质不适合用于静脉注射。
经口灌胃或胃内给药途径常用于模拟人类常见的给药方式。与通过食物或饮水进行的口服给药相比,该方法可实现更精确的剂量控制。通过灌胃给予的化合物的生物利用度会因动物的进食/禁食状态以及化合物或生物制剂的溶质或载体不同而有所差异。灌胃针或饲喂针应根据所用动物的体型选择合适规格,并在动物之间使用后进行清洁,除非使用一次性灌胃针。灌胃操作所致的损伤并不少见,可能包括将药物误注入肺部,或导致胃部或食道破裂。操作培训应由经验丰富的人员监督,并首先在已处死的动物上进行,随后在将被处死的麻醉动物上练习,最后才能尝试对清醒动物实施灌胃。首次对清醒动物进行灌胃时,应选择体型适中的动物,并使用较小体积的无害物质(如生理盐水),以避免操作失误时造成严重伤害。灌胃后应密切观察动物是否出现痛苦迹象,例如呼吸急促、皮肤发绀、出血或过度流涎,必要时应实施安乐死。若需实施安乐死,应对动物进行剖检以确定灌胃失败的原因。
作者为查尔斯河实验室的员工。
本研究由 Charles River 资助。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 针头 | 多种 | 多种 | 针头按规格和长度出售。订购前请确认两者参数。 |
| 注射器 | 多种 | 多种 | 务必根据给药体积选择合适的尺寸。 |
| DecapiCones | Braintree Scientific | DC-200, DCL-120, MDC-200 | 提供适用于小鼠和大鼠的型号。 |
| 啮齿类动物固定器 | Harvard Apparatus, Braintree Scientific, Plas-Labs, 其他厂商 | 有透明有机玻璃、可调节塑料材质,提供适用于小鼠和大鼠的尺寸。 | |
| 50 ml 离心管 | 多种 | ||
| 灌胃针 | VWR, Popper and Sons | 多种 | 针头的规格和长度应根据动物情况如上所述进行选择。一次性及可重复使用的灌胃针均有供应。 |
申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表
申请许可