四种常用实验动物与人的肝组织形态特征比较

李 靖，王艳丽，刘恩岐

(1.西藏民族大学医学部高原相关疾病分子遗传机制与干预研究重点实验室，陕西 咸阳 712000； 2.西安医学院病理教研室，西安 710021； 3.西安交通大学医学部实验动物中心，西安 710061)

实验动物是生命科学研究的基础和重要支撑条件。目前，几乎所有生命科学领域的科研、教学、生产、鉴定、安全评价和成果评定都离不开实验动物。动物实验为现代医学的发展与进步作出了巨大贡献[1-2]。在动物实验中，选择适当的实验动物对于实验的成败至关重要。实验动物的选择通常要遵循标准原则、相似性原则、差异性原则、相从或相匹配原则、易化性原则、可行性原则、规格化原则等诸多原则[3]，其中相似性原则是保证实验结果有意义的首要前提。基于此，本研究从形态特征和组织学特点入手比较了小鼠、大鼠、豚鼠、家兔这四种常用实验动物的肝与人肝的相似性，以期对肝研究中实验动物的选择提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 实验动物

SPF级C57BL/6J小鼠10只，体重27～38 g，2.5月龄；SPF级SD大鼠6只，体重370～445 g，5月龄[SCXK (陕) 2014-003]。普通级短毛豚鼠5只，体重287～327 g，2.5月龄；普通级日本大耳白兔4只，体质量3020～3140 g，6.5月龄[SCXK (陕) 2015-003]。以上实验动物均为雄性，由西安交通大学实验动物中心提供。小鼠、大鼠、豚鼠、家兔的无菌手术在西安交通大学实验动物中心屏障动物实验设施进行[SYXK (陕) 2015-002]。实验过程中按实验动物使用的3R原则给予人道的关怀，本实验研究IACUC号：XJTU2011041。

1.2 主要试剂与仪器

任氏液、酒精伊红染色剂、苏木素染色剂(北京雷根生物技术有限公司)；中性树胶(广州凯秀贸易有限公司，SJ-604)。电脑生物组织包埋机(北京Kedee，KD-BM II)；切片机(德国Leica，RM2235)；摊片机(西安瑞丰仪器设备有限公司，GTK2001)；显微拍照系统(日本Olympus，DP27)；图像分析系统(Image-Pro Plus 6.0)；恒温箱(武汉市武昌实互仪器厂，JP-600)；电子天平(Mettler Toledo公司，AB104-S)。

1.3 实验方法

1.3.1 取材

处死小鼠、大鼠、豚鼠、家兔，处死后分别置于电子天平上称量体重并记录数据。固定、消毒、轻轻提起腹部皮肤，沿腹中线向上剪开至喉部，用解剖钳固定两边，露出胸腔及腹腔，用骨剪剪开胸骨及膈肌，露出肝，观察肝在体内的自然形态。取完整肝，称量肝重量并记录，用任氏液冲洗后，以自然状态置于干净的白瓷盘内，观察其形态，颜色，分叶，并拍照记录。

1.3.2 制作石蜡切片苏木素-伊红染色

从每个肝样本上切取1 cm × 1 cm × 0.5 cm大小的肝组织，用10%的甲醛固定，脱水、透明与浸蜡、包埋、切片、苏木素-伊红(HE)染色、封固后光镜下观察组织形态[4]。

1.3.4 显微照片分析

将HE染色切片置于显微镜下观察，选取40倍物镜下的两个不同视野拍摄显微照片，每张照片中选20个成像清晰的细胞，利用图片分析软件测量其细胞面积，细胞核面积，进而计算出胞浆面积和核浆比。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 肝形态特征及分叶比较

解剖取材后，主要观察肝的外部形态特征，具体记录颜色、质地、边缘、形状、分叶等等。通过典型的形态特征与人类肝进行比较，小鼠、大鼠、豚鼠、家兔的肝(图1)在颜色、质地和边缘上与人类肝均相似，但在形状和分叶上，家兔肝的形状与人的最接近，而豚鼠肝的分叶与人一致，均为五叶[5](表1)。

注：a：小鼠；b：大鼠；c：豚鼠；d：家兔。图1 四种常用实验动物的肝Note. a: Mouse; b: Rat; c: Guinea pig; d: Rabbit.Figure 1 Livers of four commonly used laboratory animals

2.2 肝脏器系数的比较

实验动物的脏器系数(脏器重量/体重× 100%)是其主要的生物学特性之一，是实验动物选择的一个重要指标[6]。将实验动物处死后称量其体重，解剖取材后称量其肝重，计算脏器系数，与人的脏器系数进行比较，中国男性肝平均重量为1410 g，占体重2.35%[7]。统计结果显示豚鼠肝的脏器系数与人的最接近，大鼠肝次之，小鼠肝的脏器系数与人的差别最大(表2)。

2.3 肝细胞核浆比的比较

实验动物肝细胞的核浆比(细胞核截面积/细胞截面积)是肝细胞的主要特性之一，也是肝实验中经常用到的一个指标[8]。整理放大倍数为400倍的显微照片，从中挑选成像清晰的照片(图2)，每张照片中选20个细胞，利用图片分析软件测量其细胞面积，细胞核面积，进而计算出胞浆面积和核浆比，与章宗籍等人[9]测得的正常人肝的相关数据进行比较。统计结果显示家兔肝细胞的核浆比与人的最接近，大鼠次之，豚鼠肝细胞的核浆比与人的差异最大(表3)。

3 讨论

在生物科学实验中经常需要使用动物，尤其是医学、药学、生物学、兽医学各领域内，许多试验工作，必须借助于动物。因为动物有许多种生物学反应与人相似，虽不能完全一样，但可作依据或参考[1]。以实验动物作为研究对象的研究方法也越来越多，所以，尽量选择与人类相似的动物作为实验对象已成为决定实验成败的一个关键环节，也是医学实验动物学兴起的一个重要原因。实验动物的选择主要遵循以下几点：一是尽量选择研究对象的功能、代谢、结构及疾病性质与人类相似的实验动物；二是选择解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物；三是根据实验动物不同品种、品系的特点选择实验动物；四是根据对实验质量的要求选择标准化的实验动物；五是符合实验动物选择的一般原则(性别、年龄、体重、生理状况与健康状况、实验条件等)；六是经济性原则[10]。

表1 四种常见实验动物与人的肝形态特征比较Table 1 Morphological characteristics of the liver from four commonly used laboratory animals compared with those of human

表2 四种常用实验动物与人肝脏器系数的比较Table 2 Liver coefficient in four commonly used laboratory animals compared with that of human

图2 四种常用实验动物肝组织的HE染色切片(× 400)Figure 2 HE staining of liver tissues of four commonly used laboratory animals

表3 四种常用实验动物与人肝细胞核浆比的比较Table 3 Nucleoplasm ratio of the liver from four commonly used laboratory animals compared with that of human

本实验所选的四种实验动物分别为：小鼠，哺乳纲、啮齿目、鼠科、小鼠属；大鼠，哺乳纲，啮齿目，鼠科，大鼠属；豚鼠，哺乳纲、啮齿目、豚鼠科、豚鼠属；家兔，哺乳纲、兔形目、兔科、穴兔属。以上四种动物均为生命科学研究中常用的实验动物。从亲缘关系来看，小鼠、大鼠、豚鼠为哺乳纲、啮齿目，家兔为兔形目，与人类的亲缘关系均相似。但有实验通过研究耳蜗中存在的PDE基因在不同组织的表达情况得到结论：与小鼠和家兔相比豚鼠与人PDE基因序列同源性更高，提示豚鼠与人可能有着更近的亲缘关系，此研究从另外一个角度上增强了豚鼠作为疾病研究模式的可行性[11]。小鼠作为常用的实验动物，其在肝研究方面的应用非常广泛，不仅可作为肝癌等肝疾病模型动物[12]，还有研究使用人源化小鼠和人肝嵌合体小鼠进行肝疾病的研究[13]，这也为肝疾病研究提供了新的思路。有研究也使用大鼠作为高脂高铁诱导肝纤维化的动物模型[14]。近年来，家兔也被用作动脉粥样硬化及肝脂代谢相关疾病的动物模型[15 -16]。从肝组织形态特征来看，大鼠的肝缺少胆囊，不能选作胆囊方面及与胆囊相关方面的研究。家兔的肝外形与人类相似，而豚鼠的分叶情况和脏器系数均与人类最接近。从肝细胞核浆比来看，家兔的肝细胞核浆比与人类最接近。此结果提示在肝相关研究中使用豚鼠和家兔作为实验动物可能更为合理。