動物實驗服務：大鼠簡介

實驗用大鼠　　
一、分類(Taxonomy )　

概述　　
1.        舊世界大鼠(Old World Rats) 　　
A.      挪威種大鼠(Rattus norveaicus)－常見的實驗大鼠，實驗用大鼠之始祖，也就是常見之大棕色鼠，可能發源自亞洲。 　　
B.       大鼠(Rattus rattus)－常見之黑大鼠，即所稱的屋頂大鼠或閣樓大鼠。 　　
C.       玻裏尼西亞大鼠(Rattus exulans)－玻裏尼西亞大鼠 　　
D.      Thamnomys srudaster－樹大鼠；為Plasmodium berghei的天然宿主，可作為瘧原蟲研究。 　　
E.       Mastomys natalensis－具有一些特異的特征 　　
§         其具有多對乳頭(8至12對) 　　
§         為小型的大鼠；成熟時體重在40－　80克　 　　
§         雌鼠有發育良好之前列腺 　　
§         目前已知是引起拉薩熱之arena病毒唯一天然的宿主 　　
2.        新世界大鼠(New world Rats) 　　
A.      棉花大鼠(cotton rats) 　　
B.       木頭大鼠[wood rats (pack trade rats)(貨櫃大鼠)] 　　
C.       棍棒大鼠( cane rats) 　　
D.      稻米大鼠(rice rats) 　　
E.       攀爬大鼠(climbing rats) 　　
F.       沙鼠(sand rats) 　　
G.      袋鼠大鼠(kangaroo rats) 　　

二、曆史背景　　
大鼠可能是經由跟隨人類從亞洲旅行到歐洲及美洲。幾乎全世界研究所使用之所有品係皆來自美國。大鼠是第一種為研究所馴養之哺乳動物。費城威斯達(Wistar Institute)研究所是全世界最大的實驗用大鼠種原庫。Henry Herbert Donaldson是第一個將實驗用大鼠標準化的人。Helen Dean King為第一個在1909年進行實驗用大鼠近親繁殖的人。　　

三、大鼠的優點　　
1.        容易取得 　　
2.        遺傳穩定 　　
3.        價錢便宜不貴 　　
4.        處理容易 　　
5.        聰明，適應能力強 　　
6.        生理學上已知道的部分很多 　　
7.        菌株已知 　　
8.        對其所罹患疾病相當了解 　　
9.        可作為許多疾病的動物模式 　　
四、利用實驗大鼠進行的研究　　
1.        生理學（僅次於實驗用狗） 　　
2.        .呼吸係統 　　
3.        腎髒 　　
4.        消化係統 　　
5.        內分泌學 　　
6.        營養 　　
7.        新陳代謝 　　
8.        神經係統 　　
9.        溫度控製 　　
10.     齒科的研究 　　
11.     藥物評估（3千萬美元使用大鼠於抗高血壓的研究） 　　
12.     可移植之腫瘤研究 　　
13.     行為和毒理學（其應用僅次於狗） 　　
五、遺傳學　　
2n=42 單套染色體數＝21　　
A.      遺傳性疾病 　　
1.        水腦症(hydrocephalus) 　　
2.        自發遺傳性癲癇抽筋(autogenic seizure) 　　
3.        耳聾 　　
4.        重結合膜炎(ophthalmia) 　　
5.        視網膜變性(retinal degeneration) 　　
6.        白內障(cataracts) 　　
7.        侏儒症(dwarfism) 　　
8.        牙齒異常發育(dental abnormalities) 　　
9.        黃疸(jaundice) 　　
10.     糖尿病(diabetes mellitus) 　　
11.     肥胖症(obesity) 　　
12.     高血壓(hypertension) 　　
B.       突變種(mutants) 　　
1.        毛色突變(color mutants) 　　
§         毛色改變－灰色部位(agouti locus)（二個對偶基因alleles）
非灰色(not agouti)－全黑的
灰黑色(agouti melanic)－幾乎是全黑的，但毛尖呈黃色且胃部細毛
棕色突變種－桂皮或巧克力顏色 　　
§         白色斑點—一個部位，四個Alleles
愛爾蘭—胸部斑點
頂罩(Hooded)—頭部，肩膀及背脊毛色白色斑點
鋸齒斑(Notch)—局限在頭部頂端
限製型(Restricted) –白色斑點，致死性同型合子(lethal homozygous) 　　
2.        毛發突變(hair mutants) 　　
§         無毛(hairless) 　　
§         裸露(naked) 　　
§         毛囊稀疏[hypotrichotic ( h )] 　　
§         無毛囊[atrichis ( at )] 　　
§         裸鼠[nude ( nude ) ] 　　
§         絨毛[fuzzy ( fz )] － 成年而且無毛 　　
3.        生長突變(growth mutants) 　　
§         侏儒-1 dwarf-1 ( dw1 ) 　　
§         侏儒-2 dwarf-2 ( dw2 ) 　　
§         多脂肪的[fatty ( fa ) ] ： 黑色毛皮體型巨大 　　
§         肥胖[obese ( cp ) corpulent] 　　
§         瘦小皮包骨[skinny ( sk )] 　　
§         小型體型[runt ( rt )] 　　
注意身體的每一個係統有為數眾多的突變，以上所述僅是一些例子。　　
六、商品化生產之實驗用大鼠　　
很多種大小體型及毛色 　　
傳統飼育，無特定病原性的，無菌的，未汙染無外來菌的 　　
缺少腎髒，缺少甲狀腺，缺少腎上腺等等。 　　
1.        隨機交配繁殖的大鼠品係(Random bred stocks) 　　
a.        威斯達(Wistar)：白色毛皮，寬頭長耳；尾巴通常較身體短；為費城Wistar研究所開發出來的實驗用大鼠。 　　
b.        SD (Sprague-Dawley)：白色毛皮，頭部窄尾巴較長（尾巴長度約與身長相當）；易感乳房腫瘤；本品係大鼠係源自於威斯康星州麥迪遜的SPRAGUE-DAWLEY農場所生產，其比威斯達大鼠(Wistar rat)發育成長更快。 　　
c.        Long Evans：體型比白色毛皮之大鼠品係較小，頭部和身體前方有黑色毛。 　　
2.        近親品係(Inbred strains) 　　
a.        ACI-黑色大鼠，白色肚子和白色腳；腦下垂體腫瘤、睪丸腫瘤及各種不同的先天性腎髒異常等有高發生率。 　　
b.        ALB(Albany)－淡棕色大鼠；非常容易調教；心理學家常使用此種品係進行實驗。 　　
c.        BUF（美洲水牛）－白色毛皮；天生自然發生齲齒的機率低，因而用來作為牙科研究的實驗動物；此品係大鼠於老年時，期腦下垂體和腎上腺皮質等發生腫瘤的機率高；自體免疫性甲狀腺炎，移植傳布腫瘤等發生率高。 　　
d.        COP（哥本哈根）－頭頂棕色毛的大鼠；高發生率的自發性胸腺瘤(spontaneous thymomas)。 　　
e.        F344（費雪Fischer）－廣泛使用之白毛品係；本品係的乳房腫瘤、腦下垂體腫瘤、Leydig細胞腫瘤及白血病等發生率高，是為移植性腫瘤的宿主。 　　
f.         LEW（劉易斯）－白色毛皮；容易調教；容易受孕繁殖率高；是為腫瘤的宿主；以實驗過敏性佐劑可誘發關節炎。 　　
g.        SHR（自發性高血壓大鼠）－由於高血壓易於中風；使用於抗高血壓藥品的研究。 　　
3.        同源異基因品係(congenic strains) 　　
七、解剖學和生理學　　
1.        脊椎骨式C7，T13，L6，S4，S4，Cd 27-30
骨骼： 　　
a.        長骨的生長中心沒有停止發育，而是終生繼續生長發育，構造上大鼠是終生持續生長發育的。 　　
b.        在成年大鼠的長骨骨髓，大多數是由脂肪所取代的。因此研究者不能使用較老的大鼠長骨作為取得骨髓的來源。 　　
2.        頭部和頸部的腺體 　　
o        三對唾液腺 　　
§         (1) 耳旁腺(parotid)：漿液性腺體 　　
§         (2) 頜下腺（下頜下腺）[submaxillary ( submandibular )]：混合的腺體 　　
§         (3) 舌下腺(sublingual)：黏液腺體 　　
o        鼻腺(Nasal glands)－於鼻腔靠近嘴巴的部分有一些腺體，最大的是位於口腔上頜的狹窄腺體(stenos gland)。 　　
o        眶下腺(Orbital glands) 　　
§         (1)內眶下腺和外眶下腺(intra and extra orbital glands) 　　
§         (2)哈氏腺(Harderian gland)：位於眼睛後麵；分泌紅?咯紫質，為眼睛周圍紅色結痂樣沉澱物之成分，特別是在冠狀病毒(coronavirus)感染所產生之緊迫。 　　
o        附屬腺體(Adnexal glands)
Zymbal's腺，外耳周圍的皮脂腺。 　　
o        冬眠腺(Hibernating gland)－褐色脂肪，暴露於寒冷的冬天下扮演一個主要產熱的角色。 　　
o        不具扁桃腺(No tonsil) 　　
3.        消化係統(Digestive system) 　　
a.        牙齒 　　
§         齒式(dental formula)：2 ( I 1 / 1 , C 0 / 0 , P 0 / 0 , M 3 / 3 ) = 16 　　
§         琺琅質(enamel)隻呈現在門齒靠近嘴唇的這一麵。此有助於維持牙齒切緣的銳利度。門齒終生不斷地成長。 　　
b.        食道－角化上皮 　　
c.        胃－無腺體前胃是為複層鱗狀上皮 　　
d.        盲腸：大 　　
e.        肝－四大葉：中央葉，右葉，左葉，與尾葉（右葉分成前小葉和後小葉，一個大的左葉，和一個小的尾葉）沒有膽囊（與馬一樣） 　　
f.         雜項－囓齒類沒有汗腺，他們不能喘氣，而且他們對冷的適應比熱好得多。 　　
g.        胰：彌漫分布遍及整個腸係膜組織，而且比小鼠更甚。 　　
4.        呼吸係統(Respiratory system) 　　
a.        出生時肺髒不含肺泡及支氣管。氣體交換則發生在管道和小囊。約4到7天才發生結構的改變。 　　
b.        肺靜脈含心肌纖維，因此難以與肺動脈區別。 　　
c.        分葉： 　　
§         左邊：一葉 　　
§         右邊：(1) 顱葉 (2) 中間葉 (3) 尾葉 　　
§         中間（腔後或橫膈葉） 　　
5.        泌尿生殖係統(Urogenital systems) 　　
a.        .腎－囓齒類為單一腎乳頭。他們有正常的蛋白尿(proteinuria)現象（0.4-1.0mg/毫升尿） 　　
b.        雄性生殖係統 　　
§         睪丸於出生後30至40天後下降至陰囊　(15－51天) 　　
§         附屬性腺(accessory sex glands)： 　　
·         輸精管腺(glands of ductus deferens 　　
·         二對攝護腺(prostate glands) 　　
·         二個儲精囊(seminal vesicles) 　　
·         凝固腺coagulating glands 　　
八、生殖，繁殖和新生兒學(neonatology)　　
1.        性別： 　　
a.        肛門生殖器間距離(anogenital distance)－雄性的比雌性大，睪丸由尾巴凸出 　　
b.        腦下垂體和腎上腺：雌性的遠大於雄性 　　
c.        腎髒鮑氏囊上皮(epithelium of Bowman's capsule in kidney)：
雄性：立方上皮(cuboidal)
雌性：鱗狀上皮(squamous) 　　
2.        性成熟發春期(puberty)：雄性及雌性皆為50至60日 　　
3.        繁殖期(breeding age)：傳統上一般在100至120日齡交配 　　
4.        生育力(fertility)：最大生育力約在100至300日齡 　　
5.        懷孕期：交配至分娩平均22－23日 　　
6.        分娩期(duration of parturition)：一個半鍾頭（從1-4個鍾頭的範圍間） 　　
7.        停經期：450－540日齡 　　
8.        新生兒學(neonatology) 　　
a.        出生體重約５公克 　　
b.        眼睛和耳朵緊閉 　　
c.        無毛 　　
d.        體璧透明 　　
e.        比初生小鼠大五倍 　　
9.        乳腺(mammary gland)：四到六對乳房(通常為六對)，位於胸部和腹股溝部。乳房組織伸展至大鼠的背部，但不像小鼠般伸展得遠。因此，大部份的大鼠乳房腫瘤是位於腹部。 　　
10.     子宮(uterus)：雙子宮，或有雙角，每個子宮皆連接到子宮頸(cervix)。 　　
九、衰老老化損傷(Aging lesions)　　
1.        慢性腎病(chronic renal disease)：澱粉樣變性病(amyloidosis) 　　
2.        心肌變性與纖維化變性(myocardial degeneration and fibrosis) 　　
3.        神經根神經病變(radiculoneuropathy)[脊神經根變性( spinal nerve root degeneration )] 　　
4.        骨骼肌變性與萎縮症(skeletal muscle degeneration and atrophy) 　　
5.        結節性動脈外層炎(polyarteritis nodosa) 　　
6.        視網膜變性(retinal degeneration) 　　
十、動物房舍(Housing)　　
1.        溫度：18　-26℃　 　　
2.        濕度：40-70％ 　　
3.        光照：每天12-14個鍾頭 　　
4.        籠飼(caging) 　　
a.        直接接觸墊料之鞋盒式飼育盒 　　
b.        金屬纜線底部之飼育盒(suspended wire-bottom cage) 　　
c.        每300公克成年大鼠的飼育空間至少要有258平方公分 　　
d.        飼育籠高度至少應有　18公分　
*大鼠比小鼠強壯，他們能夠撐開不牢靠的金屬纜線飼育籠而逃竄 　　
5.        參考實驗動物飼養管理指南 　　
十一、飼料　　
1.        飼料和給水采取任意采食(ad libitum)方式。 　　
2.        粒狀(丸狀)商品化囓齒類飼料；這些飼料調配成需用力嚼咬的硬度。此有助於維護門齒，在囓齒類由於門牙不斷地生長發育，必須以足夠硬度的飼料幫助囓齒類磨牙。 　　
3.        自動給水裝置。 　　
十二、動物的抓取和保定(Handling and Restraint)　　
1.        由尾巴的基底部抓取，而不是尾巴尖端。 　　
2.        一手捉住尾巴，另外一手放在動物的背麵，馬上以拇指和食指往下頜骨後壓製住頭部。不可以緊抓大鼠胸廓避免阻礙呼吸。 　　
十三、血液采集(Blood Collection)　　
1.        尾巴靜脈(tail vein) 　　
2.        眶竇(orbital sinus) 　　
3.        於股內側的隱靜脈(saphenous vein in medial thigh) 　　
4.        心髒內穿刺術(intracardiac puncture) 　　
5.        剪尾巴(tail snip) 　　
十四、公共衛生之考慮　　
1.        動物皮屑和尿液時常使人類產生過敏反應，且大鼠引起皮膚和上呼吸及下呼吸道過敏反應則頗為常見。較老的大鼠之尿液可能含有大量的血清蛋白，可能引發人類肺部嚴重過敏反應。 　　
2.        大量，擁擠的大鼠族群，空氣循環不良，以及不常更換飼育盒與清洗籠架等皆可引起氨氣的蓄積作用，而使得人類的過敏問題更加複雜。 　　
3.        由大鼠所帶原或傳播的人畜共通傳染病包括鉤端螺旋體病(leptospirosis)，鏈球菌感染，沙氏杆菌症salmonellosis，絛蟲症，韓國出血熱，與大鼠鼠咬熱和Haverhill熱。森林惡疫[Sylvatic plague（Yersinia pestis）]是由大鼠鼠蚤所帶原傳播。禽恙蟲(Liponyssus sylviarum)能傳播聖路易腦炎病毒，和bacoti氏?直接攻擊感染人類。 　　
十五、應用在研究　　
美國每年約使用3千5百萬隻鼠應用於研究和測試。使用實驗大鼠進行的研究包括老化，腫瘤neoplasia，藥效與毒性，含特定菌之動物gnotobiology，齲齒的研究，脂質新陳代謝，維他命之作用，行為，酒精中毒和肝髒硬化，關節炎，苯酮尿症(phenylketonuria)，黃疸，果糖不耐症，高血壓、胚胎學，畸胎畸形學，腎性尿崩症及傳染性疾病等皆可使用大鼠進行研究。　　
大鼠生理數值　　
以下所列數值僅為趨近值，有可能於所飼養的族群中不出現在正常值範圍內。　

利用大鼠作為人類疾病動物模式試驗研究之優缺點