7.序貫設計序貫設計係循逐個的進行實驗,適用於能在較短時間內做出反應的受試物。可同時用作圖或查表法隨機了解統計結果,一旦達到所規定的標準,即可停止實驗,做出結論。序貫設計所用的時間較長,因此隻適用於作用出現快(幾分鍾或幾小時內)的受試物和供應數量受限、價格高的大動物實驗,還適用於病例數稀少的臨床研究。
8.優選法設計優選法設計是一快速、簡便的選擇最優條件的方法。優選設計有多種,動物實驗中常用“單因素優選法”來選擇最優的濃度、劑量等條件。
第二節 動物實驗前的準備
一、樣本與劑量
(一)樣本的確定
實驗的樣本數反映在動物實驗上就是同一處理條件使用的動物數,在其他實驗中則根據實驗方法不同確定必要的樣本數。確定實驗的重複數首先要考慮的是獲得可靠的結論,其次是使用最少例數,即最大效果和最小成本。確定動物實驗的樣本數主要根據2種方法,一是根據經驗估計法,即在已有資料和經驗的基礎上,根據實驗的類型和特點,估計實驗所需要的例數。在應用估計法確定實驗的樣本數時,需要留有一定的餘地,以保證實驗的成功。
1.根據經驗估計法選取的樣本數
(1)小動物(如小鼠、大鼠、魚、蛙)每組應為10~30例。獲取計量資料進行2組對比時,每組應不少於10例;獲取計數資料時,每組不少於30例。
(2)中等動物(如兔、豚鼠)每組8~12例。獲取計量資料時,每組應不少於6例;獲取計數資料時,每組應不少於20例。
(3)大動物(如犬、貓、猴、羊)每組一般5~10例。
以上數據是根據一般情況估計的樣本數,在實際工作中,還要根據具體實驗的性質、觀察指標的特點來確定具體數據。如果觀察指標特別明顯並且非常穩定的實驗,所需的樣本數就可以適當減少。
2.計算法計算法是根據統計學原理進行測算的方法。這種測算法應具有一定的實驗基礎,或是已有的參考結果或預實驗的結果,並考慮該實驗所要求的精確度,最後確定樣本數。
對於體外實驗方法或其他實驗方法,可以根據實驗性質的不同,確定樣本數。確定的樣本數的基本要求是在符合統計學原理的前提下,能夠獲得肯定的實驗結論。
(二)劑量的確定
為觀察某種受試物對動物的作用,劑量的準確與否是個很重要的問題。劑量太小,作用不明顯;劑量太大,又可能導致動物中毒死亡。推薦使用下列方法確定劑量。
1.先用少量小鼠粗略的摸索中毒劑量或致死劑量,然後用中毒劑量或致死劑量的若幹分之一作為應用劑量,一般可取1/10~1/15.
2.確定劑量後,如第一次實驗的作用不明顯,動物也沒有中毒的表現(體重下降、精神不振、活動減少或其他症狀),可以加大劑量再次實驗;如出現中毒現象,作用也明顯,則應減少劑量再次實驗。在一般情況下,在適宜劑量範圍內,受試物的作用常隨劑量的加大而增強。所以,有條件時最好同時用幾個劑量做實驗,以便迅速獲得關於受試物作用的較完整的資料。如實驗結果出現劑量與作用強度毫無規律時,則更應慎重分析。
3.用大動物進行實驗時,開始的劑量可采用鼠類劑量的1/15~1/2,以後可根據動物的反應調整劑量。
4.確定給予動物的受試物劑量時,要考慮動物的年齡大小和體質強弱。一般來說,確定的受試物劑量是指成年動物的,如果目標動物是幼齡動物,劑量應適當減少。
5.確定動物給藥劑量時,要考慮因給藥途徑不同,所有劑量也不同。若口服量為50ml,灌胃量應為100~200ml,皮下注射量為30~50ml,肌內注射量為25~30ml,靜脈注射量為25ml。
二、預實驗與篩選
(一)預試驗
預實驗又稱預備實驗,是指在正式動物實驗前進行的初步實驗。其目的在於檢查各項準備工作是否完善,實驗方法和步驟是否切實可行,測試指標是否穩定可靠,初步了解實驗結果與預期結果的距離,從而為正式實驗提供補充、修正的意見和經驗。預實驗是動物實驗必不可少的重要環節。預備實驗可使用少量動物進行,實驗方法和觀測指標和正式實驗一樣。但是,預實驗的結果不能歸入正式實驗的最後結果中一同分析。
1.預實驗預達到的目的預實驗著重應解決以下問題:修正實驗樣本的種類和例數;檢查實驗的觀察指標是否客觀、靈敏和可靠;改進實驗方法和熟悉實驗技術;探索受試物劑量大小和反應關係,確定最適受試物劑量;發現進一步研究的線索;完善實驗方案。
2.預實驗中應注意的問題
(1)實驗穩定性變異係數越小,說明實驗波動越小,實驗的重複穩定性越好。變異係數公式如下:CV=S√x。例如,預試某藥降壓強度,用貓實驗時降壓強度為4.0±0.7kPa,用兔則為3.3±1.2kPa,變異係數分別為0.17和0.30.顯然前者穩定性較大,用貓較好。
(2)實驗靈敏性計算因變係數,因變係數越小,實驗靈敏度越好。因變係數:
CⅠ=(E2-E1)/(lgD2-lgD1)
D1,D2為有效量,E1,E2為藥效強度。例如,利尿藥預試中用生理鹽水5ml/100g做水負荷時,利尿藥劑量由2mg/kg增到4mg/kg時,每小時尿量由12.4ml增到19.6ml。用自來水為負荷時,同樣的藥量,尿量由15.6ml增到20.9ml。計算因變係數,前者較大,故選用生理鹽水為水負荷較好。
(二)篩選
篩選是在預實驗或既往經驗(已知反應率或反應強度)的基礎上,用少量動物對多數受試物進行試驗。一般以P<0.1為篩選合格標準,以免漏篩有價值的受試物。具體的篩選試驗有以下幾種。
1.保護試驗篩選有毒藥時,常將各解毒藥與毒劑的半數致死量(LD50)合用,連用4隻動物,如均不死亡表示該藥篩選合格(P<0.1);如有1隻死亡,可加試3隻,若不死,也為篩選合格。總之,當死亡數為0/4,1/7,2/9,3/12,4/14時均可認為篩選合格。當然,篩選合格表示值得進行正式試驗,不一定正式試驗必定有良好效果。
2.概率判別試驗本法應用範圍更廣,對幾隻動物用藥檢測其陽性反應數,就可根據概率論推算出該藥陽性率的大致情況。
例1已知某法的致驚率為60%。現篩選抗驚厥藥,連用3隻均未出現驚厥,可認為該藥篩選合格,即用藥後驚厥率小於60%,P<0.1.
例2欲篩選療效在60%以上的藥物。如連用5隻僅1隻有效,該藥可以篩棄(陽性率<60%,P<0.1.連用5隻均有效,該藥篩選合格,該藥篩選合格(陽性率>60%,P<0.1)。
例3篩選鎮咳藥,老藥的小鼠LD50對貓鎮咳ED50之比為20,現以比值不小於20者為值得正式試驗的篩選標準,應如何安排篩選試驗?
先測出各藥的小鼠LD50,分別用其1/20量進行4隻貓的鎮咳試驗,如均有效(或6/7,7/9有效),說明該藥小鼠LD50與貓鎮咳ED50的比值大於20,P<0.1,錯誤篩取的可能性小於10%。反之,如均無效,可篩棄該藥,錯誤篩棄的可能性小於10%。
第三節 實驗動物的抓取與固定
抓取和固定是動物實驗操作中一項最基本的技術,正確的抓取和固定要做到:不損害動物健康,不影響指標觀察,不被動物咬傷,並且保證實驗能夠順利進行。
動物害怕陌生人,對各種刺激有一定的防禦能力。故在抓取、固定前,應先了解動物的生活習性。抓取時動作要大膽、迅速、熟練、準確,爭取在動物感到不安之前抓取並固定好。下麵介紹常用實驗動物的抓取和固定方法。
一、小鼠的抓取與固定
小鼠屬小型齧齒類動物,性情溫馴,一般不會主動咬人,但若抓取不當也容易被咬傷,所以,抓取時動作要輕緩,先用右手抓住鼠尾提起,然後將其放在鼠籠蓋或粗糙的平麵上,向後拉,鼠向前掙紮時,迅速用左手的拇指和食趾抓住其頭頸部的皮膚,把鼠體置於左手心中,用左手無名指和小指壓緊鼠尾和後肢、11-2.右手即可進行各種操作,如皮下、肌內或腹腔注射、灌胃及其他實驗操作。
有經驗者可徒手固定。直接用左手的拇指和食指捏住鼠尾,提起小鼠置籠蓋上,待其向前爬行時,將鼠尾移至小指和小魚際肌間夾住,騰出左手的拇指和食指順鼠背向前移,迅速捏住兩耳和頸部皮膚,中指捏住背部皮膚,並調整好動物在手中的姿勢,即可進行實驗操作。
進行解剖、外科手術、心髒采血時,需將小鼠固定,可取一塊邊長15~20cm的木板,在板的前方邊緣紮1根針頭或釘入1根釘子,左右邊緣各釘入2個釘子,消毒後使用。將小鼠麻醉後,再用線繩將鼠頭部及四肢依次固定在木板上。
尾靜脈取血或注射時,可用小鼠直接鑽入固定架裏,也可采用一種簡易的辦法。即倒放一個燒杯或其他容器,把小鼠放在裏麵,隻露出尾巴,然後用乙醇擦拭,或者尾部用45~50℃ 的溫水浸潤幾分鍾以便暴露血管,進行注射或采血。這種容器或燒杯的大小、重量要適中,既能夠壓住鼠尾,不讓其活動,同時又起到壓迫血管的作用。或把小鼠放在一小黑布口袋內,小鼠趨黑,向前爬動,在尾部將小布口袋縮口,固定小布口袋後,可進行尾部靜脈注射或尾靜脈采血等操作。
抓取時要注意:用力過度,易使動物窒息或頸椎脫臼;用力過小,動物頭部能反轉過來咬傷實驗者的手。因此實驗者必須反複練習,熟練掌握。
二、大鼠和沙鼠的抓取與固定
大鼠的牙齒尖銳,容易咬人,不易用襲擊方式抓取,另外,大鼠在驚恐或激怒時易咬傷手指,提拿時最好戴上防護手套。4~5周齡以內的大鼠和小鼠一樣,抓住尾部提起來,周齡較大的大鼠尾部皮膚因為角質化容易被剝脫,所以用左手從背部中央到胸部捏起來抓住。
輕輕抓住尾巴提起,置於粗糙的平麵或籠蓋上,張開虎口,迅速將拇指、食指插入大鼠的腋下,虎口向前,其餘三指及掌心握住大鼠身體中段,並保持仰臥位,調整左手拇指抵在下頜骨上,即可進行操作。
尾靜脈取血或注射時,可將大鼠放入固定盒內,或者倒放一個燒杯或其他容器,隻留尾巴,進行操作。
如需長時間固定操作,可將麻醉的大鼠取仰臥或俯臥,四肢固定在木板或泡沫板上,用膠布纏粘四肢,再用針透過膠布紮在泡沫板上,固定好四肢,或用棉線紮腿固定好四肢。為防止大鼠蘇醒時咬傷人和便於頸、胸部等實驗操作,要用一根棉繩拉住大鼠的兩隻上門齒固定在其頭部後麵的木板上。
三、豚鼠的抓取與固定
豚鼠性情溫馴,一般不咬人,但因膽小易驚,不宜強烈刺激,抓取時,要穩、準和迅速。抓取幼小豚鼠時,用兩手捧起來,成熟動物則用手掌迅速扣住豚鼠背部,抓住其肩胛上方,拇指、食指環扣頸部,另一隻手托住臀部。如果在實驗過程中,豚鼠掙紮頻繁,避免用此法,因為該法容易引起豚鼠窒息。
2個人配合操作,先由助手用左手的食指和中指卡住豚鼠頸背部兩側,拇指和無名指卡住肋部,分別用手指夾住左右前肢,抓起來。然後反轉左手,用右手的拇指和食指夾住右後肢,用中指和無名指夾住左後肢,使鼠體身直成一條直線。也可坐下來,用大腿夾住豚鼠的後肢,右手進行實驗操作。
也可用固定器固定豚鼠,將豚鼠四肢用線繩固定在木板或泡沫板上,方法和大、小鼠基本一樣。
四、兔的抓取與固定
家兔性情比較溫馴,不會咬人,但腳爪較尖,掙紮時極易抓傷操作人員。因此,必須防備其四肢的活動。
抓取時,應輕輕打開兔籠門,不要讓兔受驚,然後右手伸入籠內,從兔頭前部把兩耳輕輕壓於手掌內,兔便臥伏不動,此時將頸背部被毛和皮膚一起抓住提起,並用左手托住兔腹部,使其體重主要落在這隻手上,拿到兔籠外。
進行皮下、腹腔、肌內注射或測肛溫時,隻需將家兔抓牢或按住即可,抓兔的方法是用右手把兩耳輕輕地拿在手心,同時抓住頸後部的皮膚,然後用左手托住臂部,使兔的體重大部分落在左手上。