實(shí)驗(yàn)用貓的應(yīng)用及標(biāo)準(zhǔn)化*

陳 軍 王 亮 邱澤文 詹紅微 李慧玲 陳大朋 王福金 王愛(ài)國(guó) 王靖宇

(大連醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，大連 116044)

貓屬于哺乳綱食肉目貓科貓屬，19世紀(jì)末開始應(yīng)用于科研實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥等方面的科學(xué)研究。在過(guò)去一百多年生命科學(xué)和醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)用貓做出了重要的貢獻(xiàn)。至今為止，基于動(dòng)物研究的結(jié)果獲得諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的180位獲獎(jiǎng)?wù)咧校陀?9位使用貓作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。近年來(lái)，隨著實(shí)驗(yàn)用貓的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展及其應(yīng)用科研領(lǐng)域的不斷拓展，實(shí)驗(yàn)用貓?jiān)诳茖W(xué)研究中的地位和應(yīng)用數(shù)量逐年提升。

1 貓?jiān)谏镝t(yī)藥研究中的應(yīng)用

貓的神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)發(fā)達(dá)，神經(jīng)反射機(jī)能與人相似，實(shí)驗(yàn)效果較嚙齒動(dòng)物更接近于人，特別適宜觀察各種反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。另外，貓作為中型實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物，相對(duì)于大、小鼠來(lái)說(shuō)，體型更大，便于實(shí)驗(yàn)操作與觀察。因此，貓作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在生物醫(yī)藥科學(xué)研究領(lǐng)域具有獨(dú)特和廣泛的應(yīng)用。

1.1 腦神經(jīng)生理學(xué)

早在20世紀(jì)80年代，Greenberg等[1]就開展了人與貓的運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(MEP)數(shù)據(jù)的比較研究，證實(shí)了貓與人MEP數(shù)據(jù)的相似性。由于貓具有極敏感的神經(jīng)系統(tǒng)，頭蓋骨和腦的形狀固定，以及電極探針插入大腦各部位的神經(jīng)生理學(xué)方面研究的標(biāo)準(zhǔn)化，貓已成為腦神經(jīng)生理學(xué)研究的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。另外，貓的大、小腦比豬、兔、大鼠等動(dòng)物發(fā)達(dá)，結(jié)構(gòu)也更接近于人腦，常用于制作癲癇[2]、阿爾茲海默癥[3]、帕金森綜合癥[4]等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病模型。

1.2 脊髓損傷

根據(jù)Perese等[5]報(bào)道，貓不僅具有容易進(jìn)行電生理研究的體型，而且其脊髓長(zhǎng)度(34 cm)以及解剖結(jié)構(gòu)與人類(40～50 cm)相似。因而，貓是用于脊髓損傷研究的首選動(dòng)物[6]。Martinez等[7]研究表明，在貓T13胸段制作脊髓損傷動(dòng)物模型后，能通過(guò)訓(xùn)練、電刺激和藥物聯(lián)合作用恢復(fù)正常的運(yùn)動(dòng)模式，證明脊髓具有產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在電路。另外，雖然在進(jìn)行胚胎干細(xì)胞移植、神經(jīng)遞質(zhì)的評(píng)估及脊髓中控制運(yùn)動(dòng)電路的分子遺傳學(xué)研究中主要應(yīng)用大、小鼠，但對(duì)于脊髓損傷的臨床前轉(zhuǎn)化還需要在貓等動(dòng)物中進(jìn)行。如Hanna等[8]應(yīng)用貓研究發(fā)現(xiàn)周圍神經(jīng)能成功移植到脊髓上，這為骨髓損傷提供了一種潛在的治療方法。

1.3 睡眠障礙

成年貓有2/3的時(shí)間在睡覺(jué)，而且貓?bào)w型小和性情溫和，是用于睡眠的研究良好動(dòng)物模型。Neuzeret等[9]發(fā)現(xiàn)貓?jiān)谘雠P位頸部彎曲的姿勢(shì)睡覺(jué)時(shí)能發(fā)生阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)，持續(xù)氣道正壓(CPAP)是人類OSA的黃金標(biāo)準(zhǔn)治療方法，而貓也習(xí)慣佩戴CPAP裝置。實(shí)驗(yàn)表明CPAP治療能減少貓喚醒和睡眠移位，增加異相(REM)睡眠，這兩種情況都與人類的情況類似。

貓還用于治療帕金森患者睡眠障礙的研究。1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine，MPTP)能誘導(dǎo)貓發(fā)生帕金森綜合癥，在急性期會(huì)出現(xiàn)與帕金森患者睡眠障礙相似的睡眠中斷病癥。由此，貓MPTP模型常用于帕金森疾病睡眠障礙的研究[10]。

1.4 血壓

貓血壓恒定，血管壁堅(jiān)韌，心搏力強(qiáng)，便于手術(shù)操作，能描繪完好的血壓曲線，適合進(jìn)行藥物對(duì)循環(huán)系統(tǒng)作用機(jī)制的分析，并可通過(guò)制備“脊髓”貓排除中樞對(duì)血壓的影響?！睹绹?guó)藥典》及《英國(guó)藥典》在降壓物質(zhì)檢查中只選擇貓作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。中華藥典2020版四部通則及中國(guó)藥品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范中規(guī)定：降壓物質(zhì)檢查法采用貓或狗血壓法。嵇揚(yáng)等[11]通過(guò)比較比格犬與貓對(duì)組胺降壓作用敏感性的研究發(fā)現(xiàn),貓作降壓物質(zhì)檢查更為合適。

1.5 眼科學(xué)

貓眼球大小、解剖及眼科疾病特點(diǎn)與人類接近，適用于供人類使用的眼科儀器和治療手段，在眼科疾病研究中應(yīng)用廣泛。弱視是影響兒童視覺(jué)發(fā)育的常見病，由于貓的眼球大，便于手術(shù)及觀察，已廣泛用于弱視模型的制作。Occelli等[12]發(fā)現(xiàn)貓有類似人眼黃斑結(jié)構(gòu)，而小鼠缺乏這種類似人眼的感光體密度較高的視網(wǎng)膜中央?yún)^(qū)域。此外，貓還可用于制作青光眼[13]、外傷性視神經(jīng)損傷[14-15]、遺傳性視網(wǎng)膜疾病等疾病模型[16]。

滑志民等[17]采用SCOPUS工具進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)查顯示：1940—2019年發(fā)表的超過(guò)24萬(wàn)篇涉及貓的文獻(xiàn)中，用于神經(jīng)生物學(xué)和血壓方面研究的文獻(xiàn)最多，其中神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)38 945篇，占比約16%；研究血壓的文獻(xiàn)13 967篇，占比約6%。此外，除上述應(yīng)用的主要疾病動(dòng)物模型外，貓還用于弓形蟲病、耳聾癥、脊柱裂、腫瘤(內(nèi)臟淋巴瘤、頭頸鱗狀細(xì)胞癌、乳腺癌等)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)(維生素B6缺乏癥等)、解剖學(xué)等眾多的研究領(lǐng)域。

2 實(shí)驗(yàn)用貓的生產(chǎn)和供應(yīng)

貓喜歡獨(dú)處且自由的生活，不宜群居，除發(fā)情與交配外，很少一起棲息。相對(duì)于大、小鼠來(lái)說(shuō)，貓飼養(yǎng)空間要求也大，且貓為肉食動(dòng)物，飼養(yǎng)成本高。另外，貓牙齒與爪十分尖銳，動(dòng)作靈活敏捷，善于攀爬，不易捕捉。經(jīng)過(guò)馴化的貓比較溫順，野貓和未經(jīng)馴化的則有野性，性格兇悍且攻擊性強(qiáng)，尤其在應(yīng)激狀態(tài)下，接觸不當(dāng)，容易被抓傷及咬傷。眾多因素導(dǎo)致貓的集中大批量飼養(yǎng)相對(duì)困難。貓作為伴侶動(dòng)物，在動(dòng)物福利日益受到重視的情況下，使其作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)一步受到限制，加之相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有普及，在全球總體呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)貓供應(yīng)稀缺的現(xiàn)狀。

美國(guó)在貓的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究方面做了大量工作，是全球?qū)嶒?yàn)貓標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)法律法規(guī)最完善的國(guó)家。貓是美國(guó)農(nóng)業(yè)部依照《動(dòng)物福利法》及《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物護(hù)理及使用指南》管轄的物種，超過(guò)98%的實(shí)驗(yàn)用貓來(lái)源于專門飼育實(shí)驗(yàn)用貓的機(jī)構(gòu)，這些貓?jiān)谄琳舷到y(tǒng)里進(jìn)行飼育，不需要注射疫苗，體內(nèi)抗體確實(shí)。此外，還有微生物控制級(jí)別更高的無(wú)特定病原體(SPF)貓。美國(guó)設(shè)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)購(gòu)買指南的網(wǎng)站，以便于查找和獲得標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)貓的來(lái)源信息。

在我國(guó)，集中飼育實(shí)驗(yàn)用貓的機(jī)構(gòu)單位屈指可數(shù)。根據(jù)李錦銘等[18]報(bào)道，華北制藥廠于1990年培育了我國(guó)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)用虎皮貓品系，但至今仍未大量推廣應(yīng)用。大連醫(yī)科大學(xué)從2003年開始探索實(shí)驗(yàn)用貓的飼育工作，逐步建立符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)貓繁育體系。目前有貓生產(chǎn)許可證的單位有3家，使用許可證186家[19]。

由于我國(guó)目前符合標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)用貓供應(yīng)匱乏，絕大多數(shù)單位主要通過(guò)商販或者農(nóng)村收購(gòu)獲得實(shí)驗(yàn)用貓。使用這些來(lái)源不清楚以及遺傳、年齡、微生物和寄生蟲攜帶情況不明的貓開展實(shí)驗(yàn)研究，不僅會(huì)因眾多未知因素的影響而出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果重現(xiàn)性差，數(shù)據(jù)不可靠的現(xiàn)象，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)人員也存在嚴(yán)重生物安全隱患。據(jù)何忠平等[20]2010年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，浙江省家貓帶有體外寄生蟲達(dá)33.3%，其中弓形蟲25%，肝吸蟲21.7%，占比很高。

3 實(shí)驗(yàn)用貓的使用

美國(guó)農(nóng)業(yè)部動(dòng)植物衛(wèi)生檢疫局(APHIS)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2011年用于生物醫(yī)學(xué)研究的貓的數(shù)量約為2.17萬(wàn)只，約占非嚙齒動(dòng)物的2%[21]。日本實(shí)驗(yàn)用貓的年使用量約為3 000只[22]。加拿大動(dòng)物保護(hù)協(xié)會(huì)(CCAC)2020年動(dòng)物數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，2020年加拿大CCAC認(rèn)證的機(jī)構(gòu)用于科學(xué)研究的貓的年使用量為3 738只，占比為0.1%，其中260只來(lái)源于專門培育機(jī)構(gòu)，其他均為隨機(jī)來(lái)源或來(lái)源不明[22]。在全球范圍內(nèi)，由于貓的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化工作一直未獲得重視，不僅統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匱乏，實(shí)驗(yàn)用貓的來(lái)源也呈現(xiàn)多樣化。雖然涉及貓研究成果的文獻(xiàn)數(shù)量逐年增長(zhǎng)，但是這些文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)用貓大部分來(lái)源于研究所自留、家庭捐贈(zèng)、動(dòng)物收容所，部分文獻(xiàn)甚至沒(méi)有來(lái)源說(shuō)明。

據(jù)劉明慧等[23]報(bào)道，中國(guó)的實(shí)驗(yàn)用貓年使用量約在5 000只以上。吉林省2015年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，吉林省有多家企業(yè)和大專院校用貓做實(shí)驗(yàn)，年使用量超過(guò)1 000只。浙江省降壓藥品涉及二十多條生產(chǎn)線，藥品的年產(chǎn)值達(dá)數(shù)十億元，每年的藥品質(zhì)量監(jiān)測(cè)使用的實(shí)驗(yàn)用貓量為400～500只。國(guó)內(nèi)集中飼育且能對(duì)外供應(yīng)實(shí)驗(yàn)用貓的單位稀缺，只能使用商販或者從農(nóng)村收購(gòu)來(lái)的貓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甚至媒體曾經(jīng)報(bào)道過(guò)使用流浪貓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，引起社會(huì)廣泛關(guān)注，造成不良影響。

世界上公認(rèn)的貓品種約有30種，各品種間的體長(zhǎng)和體質(zhì)量差別較小，在遺傳學(xué)方面受人為控制也較少。貓按照被毛長(zhǎng)短可分為長(zhǎng)毛貓和短毛貓兩大類，為實(shí)驗(yàn)的便利性，用于實(shí)驗(yàn)的貓多選短毛貓，如虎皮貓，但目前發(fā)表的與貓相關(guān)的文獻(xiàn)中大都未提及貓的品種。

4 實(shí)驗(yàn)用貓的標(biāo)準(zhǔn)化

關(guān)于實(shí)驗(yàn)用貓的標(biāo)準(zhǔn)制定，美國(guó)起步最早，也最完善，是其他國(guó)家和地區(qū)的重要參考指標(biāo)。美國(guó)在20世紀(jì)80年代就公布了實(shí)驗(yàn)用貓飼養(yǎng)繁育及檢疫的指導(dǎo)性文件(美國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)會(huì)ILAR，1973—1980及聯(lián)邦法規(guī)全書，1982)，規(guī)范了關(guān)于實(shí)驗(yàn)用貓的環(huán)境設(shè)施、營(yíng)養(yǎng)需要、種群的繁育、遺傳控制及微生物、寄生蟲控制等方面。另外該文件還規(guī)定免疫接種的種類及程序[24]。日本總理府于1975年告示第28號(hào)《犬和貓飼養(yǎng)和保管基準(zhǔn)》，2002年改為《家庭動(dòng)物等飼養(yǎng)保管基準(zhǔn)》。德國(guó)農(nóng)業(yè)部作為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)監(jiān)管和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物保護(hù)的政府主管部門，自1991年開始，禁止將野貓作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，對(duì)于實(shí)驗(yàn)用貓進(jìn)行詳細(xì)的記錄，以保證用于實(shí)驗(yàn)的貓來(lái)源清楚，遺傳背景明確，微生物攜帶情況及使用過(guò)程中其他方面的信息可追溯。

《中國(guó)藥典》雖然明確將貓列為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，但我國(guó)到目前為止還沒(méi)有關(guān)于實(shí)驗(yàn)用貓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的缺失導(dǎo)致我國(guó)貓實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化進(jìn)程緩慢，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)用貓可用的同時(shí)也限制了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，影響了我國(guó)相關(guān)行業(yè)的國(guó)際交流和貿(mào)易往來(lái)。國(guó)內(nèi)最早集中飼養(yǎng)貓的單位是藥企，目前擁有實(shí)驗(yàn)用貓使用許可證的186家單位中，90%以上為藥企或者是與醫(yī)藥相關(guān)的生物公司或研究機(jī)構(gòu)，說(shuō)明貓對(duì)于醫(yī)藥行業(yè)的重要性。貓作為藥品檢驗(yàn)與藥物開發(fā)的主要?jiǎng)游锲贩N，如果能盡快標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)我國(guó)的醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展將起到極大的推動(dòng)作用。實(shí)驗(yàn)貓的標(biāo)準(zhǔn)化和國(guó)家層面相關(guān)法律法規(guī)的建立，將為促進(jìn)我國(guó)醫(yī)藥行業(yè)的快速和高質(zhì)量發(fā)展提供保障。

廣東省在1994年首次進(jìn)行了貓標(biāo)準(zhǔn)化方面的探索，并制定了廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/63—94，規(guī)定了貓作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物必須控制的微生物等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但是由于檢測(cè)方法、可操作性等原因，該標(biāo)準(zhǔn)一直未得到有效推廣，目前已廢止。河北省2016年發(fā)布了《貓的飼養(yǎng)與管理》DB13/T 2411—2016地方標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物貓的飼養(yǎng)與管理人員、環(huán)境與設(shè)施、飼料、飲用水、墊料、用具、衛(wèi)生控制、飼喂、動(dòng)物身份識(shí)別、繁殖、接種免疫、質(zhì)量控制、廢棄物及動(dòng)物尸體的處理、動(dòng)物運(yùn)輸?shù)纫蟆?017年黑龍江省制定并發(fā)布了《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物貓微生物學(xué)等級(jí)及監(jiān)測(cè)》DB23/T2057.2—2017和《貓寄生蟲學(xué)等級(jí)及監(jiān)測(cè)》DB23/T2057.4—2017地方標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了實(shí)驗(yàn)貓微生物及寄生蟲等級(jí)分類、檢測(cè)要求、檢測(cè)程序、檢測(cè)方法、檢測(cè)規(guī)則、結(jié)果判定、判定結(jié)論等。吉林省也于2016年和2017年分別制定并發(fā)布了《普通級(jí)實(shí)驗(yàn)用貓 病原微生物監(jiān)測(cè)》DB22/T 2591—2016及《普通級(jí)實(shí)驗(yàn)用貓 寄生蟲監(jiān)測(cè)》DB22/T2791—2017等地方標(biāo)準(zhǔn)。

貓?jiān)谖覈?guó)還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化，科學(xué)研究中所使用的貓只能稱之為實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物(貓)，實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)存在的基礎(chǔ)和開發(fā)的源泉，將實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化是生命科學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的質(zhì)量要求。各省市為了嚴(yán)格控制科研和藥物質(zhì)檢中的實(shí)驗(yàn)用貓質(zhì)量，積極推進(jìn)貓相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)的制定，并將貓納入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)及使用許可范圍。地方標(biāo)準(zhǔn)的制定為實(shí)驗(yàn)貓的標(biāo)準(zhǔn)化打下了前期工作基礎(chǔ)，但地方區(qū)域性限制了這些標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行、推廣與實(shí)踐，亟待國(guó)家層面標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)。

5 結(jié)語(yǔ)

貓作為實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物，是一些科學(xué)研究領(lǐng)域中最合適甚至是唯一可用的動(dòng)物模型，具有不可替代性。但由于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)缺失、貓自身獨(dú)特的生物學(xué)特性、總體用量相對(duì)較少、貓相關(guān)微生物檢測(cè)試劑依賴進(jìn)口等原因，導(dǎo)致貓的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化進(jìn)程緩慢。另外，我國(guó)與實(shí)驗(yàn)用貓相關(guān)的出臺(tái)地方標(biāo)準(zhǔn)的省市和具有生產(chǎn)許可證和使用許可證的單位在全國(guó)范圍內(nèi)分布不均衡，相互之間不能發(fā)揮有效的支撐和協(xié)同作用。近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)用貓的數(shù)量總體上呈增加趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000—2018年，貓實(shí)驗(yàn)的相關(guān)文獻(xiàn)逐年增長(zhǎng)[17]。隨著我國(guó)生物醫(yī)藥學(xué)的快速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)用貓的質(zhì)量和用量的需求快速提升。為推動(dòng)我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源有效的開發(fā)和利用，保證實(shí)驗(yàn)人員的安全，保證動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，當(dāng)前亟待推進(jìn)和開展實(shí)驗(yàn)用貓的國(guó)家政策法規(guī)及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。