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實驗小鼠

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一隻C57BL/6品系的雌性實驗小鼠

實驗小鼠是一類專為動物實驗馴化的小家鼠（Mus musculus），衍生自小家鼠下的兩個亞種東歐家鼠（Mus musculus musculus）和西歐家鼠（Mus musculus domesticus）[1]。

實驗小鼠成本相對低廉，其生長快、易於飼養及繁殖力強，使牠成為使用最廣泛的實驗動物[2][3]。事實上，實驗小鼠用作實驗動物有很長的歷史，最早在17世紀就有人使用牠來進行動物實驗[4]:517-526，故小鼠的動物實驗技術也最為成熟[5]。實驗小鼠和實驗大鼠構成了實驗動物的主體，大約90%的實驗動物都是小鼠和大鼠[6]。實驗小鼠能用於藥物實驗，也能用於疾病模型構建等基礎實驗[3]。

歷史

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小鼠用於科學實驗的記錄可以追溯到17世紀。英格蘭生物學家羅伯特·胡克在1664年一項關於氣壓變化對生物體的影響中使用了小鼠作為實驗動物。18世紀的兩名法國科學家約瑟夫·普利斯特里和安托萬·拉瓦錫也曾在他們的研究中多次使用小鼠作為實驗動物。19世紀時，一些寵物豢養者曾交換過不同性狀的寵物小鼠。1830年，在孟德爾發表孟德爾遺傳定律論文的36年之前，一名住在瑞士日內瓦的藥師兼小鼠飼養者對他就小鼠毛色的遺傳進行的研究進行了介紹，所得到的結論和後來孟德爾在豌豆中得到的實驗結果吻合。小鼠近交系DBA/2是人類第一個培育出的實驗小鼠品系，由當時還是哈佛大學本科學生的克拉倫斯·庫克·利特爾（C. C. Little）於1909年培育。因實驗小鼠在生物學、醫學研究上的重要性，小鼠是繼人類後第二個全基因組得到測序的哺乳動物物種[4]:8;15[7]。

2005年時，主要的實驗小鼠供應商包括：查爾斯河實驗室（位於美國麻薩諸塞州米德爾塞克斯縣）、哈蘭·斯普拉格·道利公司（英語：Harlan (company)）（位於美國印第安納州印第安納波利斯）、塔科尼克農場（英語：Taconic Biosciences）（位於美國紐約州日耳曼敦），以及非營利性的傑克遜實驗室（英語：Jackson Laboratory）（位於美國緬因州巴港（英語：Bar_Harbor,_Maine））[8]。

解剖學與特性

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實驗小鼠有着相對較短的毛髮，尾巴長而且無毛髮覆蓋。實驗小鼠的耳朵圓而直立、眼珠凸出、吻部尖。實驗小鼠的每個肢都有五個腳趾[9]。部分實驗小鼠品系是分泌黑色素功能缺失的白化品系，特點是毛髮為白色、眼珠為紅色[10]。

實驗小鼠的壽命普遍在1-3年之間，出生時重約1-2克。成年的雄性實驗小鼠重約20-30克、成年的雌性小鼠重約18-35克。實驗小鼠的正常體溫範圍是36.5-38°C、心跳次數為每分鐘310-840次、平均每分鐘會呼吸約80-230次。實驗小鼠每天需要食用的食物大約是每10克體重1.2-1.8克，每天需要飲用的水大約是每10克體重1.5毫升[11]:8[9]。

骨骼系統方面，實驗小鼠的脊椎節段組成是C7 T13 L6 S4 C28，有13對肋骨[11]:6。消化系統方面，實驗小鼠的牙齒由一對終身不斷生長需不斷進行磨牙的門齒和3對臼齒組成[9]。實驗小鼠的消化道與人相似，從口到肛依次為食道、胃、小腸（十二指腸、空腸、迴腸）、大腸（盲腸，結腸和直腸），但沒有闌尾結構。實驗小鼠的胃是單室胃，分為不具備腺體功能和具有腺體功能的兩部分，中間由一個界限嵴分隔，胃不具備腺體功能的部分由扁平上皮細胞被覆。實驗小鼠的胃容量較小（1-1.5毫升），因此實驗小鼠的飢餓耐受能力相對較弱[3]:38-40[11]:6[12]:27。實驗小鼠的肝分為四個葉：肝左葉、肝中葉、肝右葉，以及肝尾葉，其中最大的葉是肝左葉[12]:23。呼吸系統方面，實驗小鼠氣管及支氣管腺不發達、左肺由單個肺葉組成，右肺分為4個肺葉[3]:38-40[11]:7。免疫系統方面，實驗小鼠淋巴系統發達，無扁桃體結構，受到外界刺激時候淋巴組織會出現增生現象。在造血功能方面，實驗小鼠的骨髓為紅骨髓，終身具有造血功能[3]:38-40。

生殖系統和泌尿系統方面，實驗小鼠的右腎比左腎稍靠前。實驗小鼠的尿液高度濃縮，一次只會排出1-2滴尿液。雌性實驗小鼠腹側有乳頭，其中頸胸區域有3對、腹股溝區域有2對。雄性實驗小鼠肛門與生殖器的距離比雌性實驗小鼠寬，利用這一點能分辨實驗小鼠的性別[11]:6-7[12]:20-22。

飼養與習性

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實驗小鼠通常被飼養在如圖所示的籠子中，籠中需要有墊料，並為實驗小鼠提供飼料和乾淨的飲用水

實驗小鼠依據體內寄生的微生物種類可分為普通級（conventional，縮寫為CV）[註 1]、無特定病原體級（specific pathogen free，縮寫為「SPF」），以及無菌級（germ free，縮寫為GF）[13]。普通級的實驗小鼠無任何防護措施。無特定病原體級的實驗小鼠需要飼養在達到一定條件的動物房中，飼養環境能阻止特定病原體在這類實驗小鼠中寄生。無特定病原體級的實驗小鼠是受國際認可的標準動物模型。無菌級的實驗小鼠需要生活在無菌環境中，體內不含有任何微生物[3]:22-23[13][14]。

雖然實驗小鼠已經過一定馴化，但操作不當仍然有可能被咬到。實驗小鼠具有一定社會性，而且內部具有等級之分。具有高地位的小鼠會咬掉地位較低小鼠的毛髮包括鬍鬚，尤其是在雌性小鼠之間。以上攻擊行為的強度隨品系變化而有所不同。不過，這不會對小鼠的健康產生不利影響。如果移走籠內具有支配地位的小鼠，很快便會有另一隻小鼠占據支配地位。實驗小鼠具有領域行為，剛生下幼崽的雌性實驗小鼠對入侵領域者表現出的攻擊性相對強。在對實驗小鼠進行繁殖時，應將雌性小鼠和雄性小鼠各1隻或2隻雌性小鼠、1隻雄性小鼠進行合籠。在後述情況下，應該在一隻雌性小鼠懷孕後，移走一隻雌性小鼠，使籠中只保留一隻雌性小鼠。交配成功後，雌性小鼠會出現陰道栓，據此可以判斷交配是否成功。實驗小鼠的孕期一般是19-21天[4]:287-300;396[9]。

一般來說，飼養小鼠的動物房室溫應控制在18-26℃之間，空氣濕度應介於30-70%之間，45-60%之間的空氣濕度對小鼠來說更加適宜。動物房內也不應該有過強的噪音，否則會對實驗大鼠造成不利影響。飼養實驗大鼠的動物房噪音不應超過85分貝。實驗小鼠具有一定社會性，因此不應將實驗小鼠單獨飼養。實驗小鼠的飼料應為實驗小鼠提供均衡的營養，提供給實驗小鼠的水應該做到清潔。飼養實驗小鼠的籠舍應使用無孔、透明、耐熱、耐洗滌劑，且有一定抗衝擊強度的材料製成。如果要對籠舍進行濕熱滅菌，還需要保證材料能耐受濕熱滅菌時相對高的溫度。籠舍的頂蓋由金屬棍組成網狀或柵欄狀，頂蓋空隙需要足夠小，以保證小鼠不能從縫隙中逃出。籠舍可以根據需要裝配防護裝置，防止微生物在不同的籠舍之間擴散。籠舍內應至少提供充足的食物和水、合適的濕度和溫度、墊料（一般由玉米芯、鋸末或紙屑組成）、以及活動和休息的場所。根據需要和具體條件，可為籠舍提供額外的設備。因實驗小鼠具有社會性，不應該將實驗小鼠單獨飼養。根據歐洲委員會的規定，實驗小鼠的平均生活空間應不低於330平方厘米、籠舍應至少高12厘米[4]:395-408[9][11]:13-26[15]。

動物福利

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參見：動物試驗 § 動物福利

實驗動物福利有五項原則：動物實驗必須在有必要性的前提下方才進行；應減輕實驗動物的疼痛，同時應儘可能進行麻醉；不應使實驗動物受到非必需的損傷或感知到非必須的疼痛；動物實驗應僅由有經驗的人員進行；應儘可能使用相對低等的實驗動物。此外，實驗動物應該享有五項自由（英語：Five freedoms）：免於饑渴的自由、免於不適的自由、免於痛苦、傷害和不適的自由、表達主要天性的自由，以及免於恐懼和焦慮的自由。動物實驗還應遵守「3R原則」，即替代、減少和改良[4]:485-486[16]。針對飼養方面的具體福利措施包括：不應將具有社會性的實驗小鼠單獨飼養；飼養實驗小鼠的籠舍應至少提供充足的食物和水、合適的濕度和溫度、墊料；籠舍的尺寸應在規定的最小值以上，使實驗小鼠具有充足的活動和休息場所[4]:490。

一隻裸鼠

實驗動物的福利保護模式分為美國模式和歐洲模式兩大類。美國模式要求機構自我監管，而歐洲模式則是通過立法的方法規定對實驗動物的最低福利要求。美國和加拿大採用美國模式，全球其他大部分國家，包括歐洲、澳洲、新西蘭在內，則是採用歐洲模式。全球大部分國家都已制定有關實驗動物福利的規範性文件。在美國，實驗小鼠不屬於1996年通過的《動物福利法案（英語：Animal_Welfare_Act_of_1966）》保護的對象，不過各機構仍需要設立獨立的倫理委員會進行管理。在加拿大，實驗小鼠受到動物保護法規的保護。歐洲地區的動物實驗指導性文件是歐洲委員會1986年公布的以ETS 123為基礎的86/609/EEC號指令，對小鼠進行的實驗也受該指令約束。該法令的附錄A曾在2004年進行過修改。該法令規定了實驗小鼠的籠舍最小面積、高度等標準[15][4]:483-493。

免疫缺陷小鼠

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免疫缺陷小鼠分為無胸腺裸鼠和SCID小鼠兩大類，必須生活在無菌環境下。裸鼠是指胸腺先天發育不良的小鼠，體內幾乎沒有T細胞，因此只有很低的免疫力，而SCID小鼠患有嚴重複合型免疫缺乏症，體內既沒有B細胞，也沒有T細胞，免疫力完全喪失。免疫缺陷小鼠籠舍、飲水和食物都必須滅菌[4]:395-408[9][17]。

品系

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一群BALB/c品系（屬於近交系）的實驗小鼠

實驗小鼠的品系按遺傳背景可以分為近交系和遠交（英語：Outbreeding）（又稱為封閉群）系兩大類。近交系小鼠品系是指通過親兄弟姐妹之間連續交配20代以上獲得的小鼠品系。遠交系小鼠品系是指經過固定場所封閉繁衍4代以上，既不進行近親交配，也不引入外來血緣小鼠產生的小鼠品系。近交系的優勢在於同一品系內的不同小鼠遺傳背景均一，能減少由個體差異對實驗結果造成的干擾。遠交系的小鼠繁殖能力強、有雜種優勢。牠們抵抗疾病能力相對較強、壽命相對較長，因此維護成本較低。遠交系小鼠適合用於藥學、毒理學和營養學實驗[3]:17-21[18]:26-34[19][20]。

遠交系小鼠的名稱由兩部分組成，第一部分表示培育該品系的機構名稱、第二部分表示該小鼠品系的名稱，兩部分名稱的第一個字母都需要大寫，兩部分之間用冒號隔開。例如，Hsd:NIH Swiss指哈蘭·斯普拉格·道利公司（Harlan Sprague Dawley, Inc.）培育的NIH瑞士小鼠遠交系。近交系小鼠品系的名稱需要是全大寫拉丁字母或大寫拉丁字母與數字的組合，一般是基於該品系的代表性性狀或特徵性表現型命名的，如DBA品系是因其毛色而得名、NOD品系是因其非肥胖型糖尿病（non-obese diabetic）特徵而得名[18]:34-39[19]。

參見

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注釋

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  1. ^ 中國大陸將普通級進一步劃分為基礎級和清潔級，其中清潔級是根據中國大陸的具體條件而設立的。以上信息來自：秦川; et al. 实验动物学. 北京: 人民衛生出版社. 2010: 22–23. ISBN 978-7-117-13145-2. 

參考文獻

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  1. ^ 中國醫學科學院醫學實驗動物研究所; 中國食品藥品檢定研究院. 实验动物 小鼠、大鼠品系命名规范. 全國標準信息平台. [2019-02-01]. （原始內容存檔於2019-02-02）. 
  2. ^ Remy Melina. Why Do Medical Researchers Use Mice?. Live Science. [2019-02-01]. （原始內容存檔於2019-02-02）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 秦川; et al. 实验动物学. 北京: 人民衛生出版社. 2010: 38–42. ISBN 978-7-117-13145-2. 
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外部連結

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