动物模型制作方法
(一)制作模型的动物
1.动物种类选择
目前常用的中西医结合模型动物有小鼠、大鼠、兔子、金色仓鼠等小动物,这些动物具有价格低廉、容易获得、占地面积小、数量多和生命周期短等优点。一般西医动物模型也使用小动物。然而,中医辨证需要舌脉数据,这些小动物往往不能满足中医的辨证要求。因此,有些实验需要中等大小的动物,比如狗。如果可能的话,猪、马和羊等大型动物可以用于中西医结合动物模型的研究,特别是结合中医药和兽医学的知识,使用家畜研究是可行的。如果将来有可能的话,最好使用灵长类动物,因为它更接近于人类的辨证分型。
2.动物品系选择
最好选择纯种动物,并建议将同一窝动物成对分组,以减少不同品系造成的差异。在西方医学中,动物模型通常是经过基因筛选,特别适合于特定医学试验的品系,制成先天或自发的动物模型,如免疫疾病和糖尿病。与普通药物或外科手术相比,这种模式有许多优点。对中西医结合证候动物模型的研制具有一定的借鉴意义。
3.动物其他条件
实验各组动物的性别、生育年龄、体型、体重、实验季节、操作时间应尽可能保持一致,具有可比性,使实验结果准确和可重复。
(二)制作动物模型的条件
作为一个动物模型,它必须满足以下三个条件:一是反应条件,即模型与原型之间有相似的关系,能够清晰表达和精确定义。第二个是替代条件,即模型可以代替被研究对象。三是外推条件,即通过模型的研究可以获得原型的信息。这三个条件相互联系和相互制约,是建立动物模型必不可少的条件。根据以上三个条件,动物模型的制作方法有以下三个步骤:第一步是制造模型,即从原型对象到模型;第二步是模拟实验,即在模型上进行实验;第三步是从模型返回原型,即将研究结果传递给研究对象。其中第一步至关重要。
(三)中医动物模型的特征
1.普遍适用性
普遍适用性就是某一特定领域的问题的答案具有普遍适用性和易于确立性,而不是简单地表示症状或体征。例如,“脾气虚证”动物模型能够模拟相关器官的发病原因、发病机制、症状体征以及组织形态学、生物化学和免疫学特征,还能验证相关方剂,研究方药的作用机理。
2.可重复和可验证性
动物模型与原型是否有本质的相似性和合理的可比性,除了有原型的主要症状和体征外,还要允许其他研究人员能够复制。例如,近年来所报道的寒热证动物模型和太阴病动物模型很好地体现了这一要求。
3.定性与定量结合
该模型不但要有一套明确的定性评价标准,包括病因评价标准、症状评价标准、病理生化标准、诊断治疗标准,而且要有相关特征以获得定量评价指标。定性指标应具有特殊性,能够反映中医药的特点。例如,“脾气虚证”模型应从“脾主运化”的消化系统功能方面,“血瘀证”模型应从微循环系统为主选择观察指标。应该首选定量指标,根据每个指标的相关性,使用约定的模糊集的截集和模糊决策的方法来量化。从而使动物模型的评价标准明确,有利于促进中医病证规范化。
4.可改进性
动物模型也是开放的系统,应该能够分解和重建。所开发的模型可以不断吸取新的实验技术方法,通过使用新的检测方法和观察指标来无限接近原型。自20世纪70年代末开始对“脾虚证”的研究以来,研究者们在建立模型的思路、方法和技术上不断学习和吸收相关理论和技术,使“脾虚证”模型不断完善。
(四)中西医结合动物模型制作方法
中西医结合的动物模型一般使用药物、饮食、手术、化学、物理和其他因素对机体的某个器官、组织或全身产生一定程度的损伤或功能性改变,造成一些类似于人体表现的“证”。在中西医结合模型制作过程中,应该注意以下几点。
1.病程
动物模型的成功不仅取决于症状和指标,还取决于症状出现的时间。这对“虚证”来说尤为重要,因为“虚证”多为慢性病,应尽可能制作慢性动物模型。如果给药一两天就能形成“阳虚”,这是不符合中医病理机制的。但是时间也不能太长,太长动物容易受到季节等各种外部因素的影响,而且小动物自身的寿命比较短,不能以人的病程长短要求小动物的造模时间。
2.用药与否
有些动物模型是由中药或西药制成的,实际上是药物的药理或毒理作用的结果。有些模型的制作不需要药物,如饥饿、放血、风寒、湿邪、电针或放疗等物理因素。一般来说,用物理因素代替药物制作模型的方法更接近于中医的病因病理学理论。
3.药物剂量
给动物的剂量不能等于给人的剂量。严格地说,人和其他动物的剂量应按体表面积的比例计算。相对于体重,小动物的体表面积比人类大,所以无论是中医还是西医,这一剂量一般都高于人类。然而,最合适的剂量取决于动物对各种药物的耐受性及其药理作用,目前尚无定论。最好是通过反复实验决定最佳剂量。
4.用药途径
一般肌内或腹腔内注射,剂量更准确。然而,这种注射或多或少会给动物带来应激反应。对于中药来说,通常是经过浓缩汤剂的灌胃给药,这就需要熟练的灌胃技术,尽量避免损伤食管,更不能将药物注入气管,导致动物窒息或死亡。还有就是把中药汤剂加入饲料中,根据动物每天所吃的饲料量,计算当天中药的剂量,这种方法对动物的伤害较小,但剂量不精确,特别是在动物有厌食症的情况下,更容易受到影响。
5.控制环境条件
许多动物模型是在物理因素的刺激下制作的,这就要求条件有控制手段,如噪声、风、冷、湿等。在动物模型实验设计中,为了使复制的模型准确、可靠和可重复,必须对这些条件进行仔细的检查和预测试。
6.造模方法的选择
目前,大多数制作模型的方法都是单一的,例如,为某种药物建立模型。但临床上的病因常常是复杂多变的,因此,最好采用多种方法或药物建立某种动物模型。目前报道的饥饿加放血法形成的“血虚”模型更符合中医的病因和病理学。
(五)制作动物模型的注意事项
中药动物模型具有研究方法和研究对象的双重功能。它不是直接在客体上进行的,而是将动物作为人的“替身”进行的间接实验,鉴于中医藏象学说和经络学说的虚拟性和抽象性,动物模型法是目前研究藏象学说和经络学说最适合、最可行的方法之一,理论的建构符合取类比象的原则。然而,由于动物与人的差异性,中医动物模型的建立既困难又艰巨,动物模型不等于原型,出现缺陷和不足是难免的。
有学者认为,中医学动物模型的建立不应要求每个模型都能全面准确地描述客体,否则的话,这项工作必将难以开展。它并不是模型,而代表实体本身,要反映一个实体的所有特征和运动规律。任何模型结构的转换都有一定的限制,再说中医理论的命题本身就来源于“援物比类”的模拟,它只能逐渐接近原型。要深入分析主要矛盾,不断改进和发展,在发展中不断创新,在动物模型指标与临床实践之间相互确认。动物模型研究,通过临床的反馈,可以检验动物模型的成果,还可以根据动物模型及模型检验,扬弃旧理论,在模型中确立新的理论规范。发展中医学理论,发挥中医学基础理论研究的超前作用。
(六)应充分利用现代实验动物学的知识来丰富中医动物模型学的内容
医学实验动物学诞生于20世纪50年代初,集生物学、兽医学、动物学和医学等学科为一体,以遗传学、生理学、病理学、营养学、育种学和微生物学等学科为基础,吸收了众多自然科学成果,其丰富的内涵(如实验动物育种学、实验动物医学、比较医学、实验动物生态学及动物实验技术等)应当成为丰富和发展中医动物模型学的最重要、最直接的来源,充分利用现代实验动物学的知识,能使我们在制作模型时,可以在动物选择中选择与人类功能和代谢以及结构和疾病或证候相似的动物。如根据马属动物驴常发生脾气虚证的特点,用之制作脾气虚型就比较合适。选用具有明确遗传背景,无菌动物和菌丛已知的悉生动物及无特定病原体的动物,在一定条件下有利于使中医证的动物实验结果更合理。中医动物实验研究的目的不同,因此根据现代动物实验学的知识,选择在解剖学和生理上适合实验目标的动物显得尤为重要。例如,小鼠和大鼠的气管和支气管腺体发育不发达,只有喉内有气管腺,支气管以下无腺体,不宜作为慢性咳嗽和支气管哮喘的动物模型,也不宜研究祛痰止咳平喘药物的作用;家兔对体温变化非常敏感,而大鼠和小鼠对体温调节不灵敏,因此,对家兔制作寒热证模型研究更有利于实验的成功。
现代医学利用遗传育种学的方法,培育出许多天然的遗传性疾病或自发性疾病的模型动物,中医亦可用同样的方法,对自然群体中与中医的证或病具有相似性的动物进行选育,逐步稳定,使之成为某些中医证或病的自然模型。在这方面,日本做了较多工作,到目前为止,他们已陆续制成的方证模型小鼠有:六味地黄丸模型小鼠、黄连解毒汤证模型小鼠、对灵芝成分敏感性小白鼠及病证模型小鼠SAM(肾虚证模型小白鼠)等,这种通过遗传方法培育中医证、病理型动物的思路,较以往的利用过量药物或毒物等方法造模,从天然性、均一性、模型稳定性上看有其优点。目前,国内在此方面的研究亦有所成就,如上海邝氏领导的课题组对Wistar大鼠进行筛选,已发现了Wistar大鼠存在“寒体”“热体”“常体”的自然群,若对前两者进一步培育,有望成为中医“热证”和“寒证”的实验动物模型。
我们尚可应用遗传工程学技术,给动物移入特定的基因而得到某些中医证、病的转基因动物模型。但这种方法的应用,有赖于中医证、病现代本质揭示的程度。