动物模型是利用人工培育或自然筛选的实验生物，模拟人类疾病表型，服务于病理机制解析、药物筛选及治疗策略评估的核心实验体系。常用物种涵盖小鼠、大鼠、裸鼠和兔子等模式生物，其筛选标准涉及遗传同源性、器官系统相似性或特定代谢通路的可比性。以基因工程小鼠为例，其基因组可编辑性强、繁殖效率高的特性使其成为遗传病研究的重要载体；猕猴等灵长类则因其高度发达的中枢神经系统，在精神类疾病模型中不可替代。
从制备方法划分，动物模型主要包含自发突变型（如肥胖症犬）、外界诱导型（如辐射致瘤）和遗传改造型（如基因敲除糖尿病模型）。基因编辑工具 CRISPR-Cas9 的突破显著增强了靶向基因的时空特异性调控，使得囊性纤维化、自闭症等多基因疾病的动物模拟成为可能。这些模型通过行为学评估、生物标志物检测和干预效果验证，为转化医学研究搭建桥梁。以下是我们构建的常见的肿瘤及非肿瘤模型：
1.1 大鼠肥胖模型
肥胖是受饮食、环境、遗传等多种因素影响的代谢异常性疾病。
造模方法：采用高脂高糖饲料喂养大鼠，持续 8-12 周；或使用瘦素抵抗大鼠品系（如 Zucker 肥胖大鼠），该品系因先天性瘦素受体基因突变，自发产生肥胖表型。
评估指标：定期测量大鼠体重、体脂率（双能 X 线吸收法），检测血清甘油三酯、胆固醇水平，观察肝脏脂肪变性情况（组织切片 HE 染色）。
1.2 糖尿病小鼠模型
糖尿病（DM）动物模型对研究 DM 有重要的作用，一般分为自发性、诱发性、基因工程糖尿病动物模型。
自发性模型：如非肥胖糖尿病（NOD）小鼠，模拟 1 型糖尿病的自身免疫胰岛 β 细胞破坏过程。
诱发性模型：通过腹腔注射链脲佐菌素（STZ）或四氧嘧啶破坏胰岛 β 细胞，诱导 2 型糖尿病，适用于快速建立模型。
基因工程模型：敲除胰岛素基因（Ins1/ Ins2）或胰岛素受体基因（Insr），或过表达胰高血糖素样肽 - 1（GLP-1）受体突变基因，用于研究特定基因功能。
评估指标：检测空腹血糖、糖耐量、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR），分析胰岛 β 细胞数量和功能。
1.3 非酒精性脂肪肝小鼠模型
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的临床前动物模型可分为四类：饮食诱导模型、化学物质诱导模型、基因编辑模型、复合模型。
饮食诱导模型：采用蛋氨酸 - 胆碱缺乏（MCD）饮食或高脂高糖饮食，诱导肝脏脂肪堆积和炎症。
化学物质诱导模型：使用四氯化碳（CCl4）或甲硫氨酸亚砜胺（MSA）损伤肝细胞，引发脂肪变性和纤维化。
基因编辑模型：敲除脂肪酸结合蛋白（FABP）家族基因或过表达甾醇调节元件结合蛋白（SREBP），模拟代谢紊乱。
复合模型：结合饮食诱导和基因编辑，更接近临床疾病进展。
评估指标：肝脏甘油三酯含量测定、肝纤维化程度评估（Masson 染色）、炎症因子（TNF-α、IL-6）检测。
1.4 动脉粥样硬化模型
动脉粥样硬化（AS）动物模型是研究疾病发生、发展、治疗的一个重要方法和手段，目前常用的造模方法有饲喂法、灌胃法、注射法、机械损伤法、免疫损伤法以及基因改造法。
饲喂法：给予高脂高胆固醇饲料（含 1% 胆固醇、10% 猪油），诱导血脂异常和血管斑块形成。
基因改造法：利用 ApoE 基因敲除小鼠或 LDL 受体缺陷小鼠，自发形成动脉粥样硬化病变。
机械损伤法：通过球囊导管损伤颈动脉内皮，加速斑块形成。
评估指标：检测血脂水平，观察主动脉根部斑块面积（油红 O 染色），分析血管壁炎症细胞浸润情况。
1.5 颅骨损伤模型
明确颅骨缺损修复分子机制，寻找促进颅骨损伤修复的生物纳米材料，促进颅骨损伤修复技术的发展。颅骨损伤术后，用 Micro-CT 进行扫描分析，组织切片 HE 染色，观察颅骨损伤术后不同时间点颅骨再生修复情况。
造模方法：在实验动物颅骨上制造圆形或方形骨缺损，直径通常为 3-5mm，植入不同生物材料（如羟基磷灰石、纳米陶瓷）进行修复研究。
评估指标：Micro-CT定量分析骨体积分数、骨小梁厚度；组织学观察新生骨组织与材料的整合情况。
1.6 细胞株移植肿瘤模型
将体外传代培养的肿瘤细胞接种至免疫缺陷小鼠，在裸鼠皮下注入肿瘤细胞，观察动物的状态，体重和瘤体积，肿瘤的形成、发展及抗肿瘤药物的效果。
操作流程：选择对数生长期的肿瘤细胞（如人肺癌 A549 细胞、人乳腺癌 MCF-7 细胞），调整细胞浓度至 1×10⁷/mL，皮下注射 0.1-0.2mL 至裸鼠腋窝或背部。
评估指标：每隔 2-3 天测量肿瘤长径（a）和短径（b），按公式 V=0.5×a×b² 计算瘤体积；监测小鼠体重变化、生存时间；通过免疫组化检测肿瘤标志物表达。
1.7 心肌梗死模型
造模方法：采用左前降支结扎法，开胸暴露心脏后，用丝线结扎左前降支，阻断血流，导致心肌缺血坏死；或使用冠状动脉内注射微球法，模拟临床心肌梗死的血栓形成机制。
评估指标：心电图检测 ST 段抬高，心脏超声评估左心室射血分数（LVEF）、室壁运动异常；心肌组织 TTC 染色显示梗死面积，检测血清肌钙蛋白 I（cTnI）、肌酸激酶同工酶（CK-MB）水平。
1.8 肿瘤原位模型和转移瘤模型
肿瘤原位模型：将肿瘤细胞直接接种至原发器官（如小鼠乳腺原位接种乳腺癌细胞、肝脏原位接种肝癌细胞），更真实模拟肿瘤微环境和生长特性。
转移瘤模型：通过尾静脉注射肿瘤细胞，模拟肿瘤血行转移；或通过心脏注射模拟肺转移过程；也可通过原位接种结合淋巴结注射，研究淋巴转移机制。
评估指标：活体成像技术观察肿瘤转移灶分布；组织切片 HE 染色或免疫荧光染色鉴定转移部位肿瘤细胞。
1.9 阿尔茨海默病模型
阿尔茨海默病是一种严重的中枢神经系统退行性疾病，临床上缺乏有效延缓或逆转疾病进程的药物及干预手段。
转基因法：构建表达人类突变淀粉样前体蛋白（APP）、早老素 1（PS1）等基因的转基因小鼠，如APP/PS1双转基因小鼠，可模拟 β-淀粉样蛋白异常沉积和神经原纤维缠结等病理特征。
基因敲除法：敲除小鼠大脑中对 β-淀粉样蛋白分泌和消化有重要作用的基因，如同时破坏两个相关基因功能，构建出非遗传性阿尔茨海默病小鼠模型，该模型 1.5岁后出现疾病早期症状。
药物诱导法：给动物注射特定药物，如 D-半乳糖联合三氯化铝，可诱导小鼠认知功能障碍，模拟阿尔茨海默病部分症状。
评估指标：
行为学：Morris 水迷宫实验检测小鼠空间学习记忆能力，观察逃避潜伏期、穿越平台次数等指标；新物体识别实验评估小鼠对新物体的认知和记忆能力。
组织病理：硫黄素 - S 染色检测海马、皮层等脑区 β- 淀粉样蛋白斑块沉积情况；免疫组化检测磷酸化 Tau 蛋白水平；尼氏染色观察神经元损伤和丢失情况。
生化指标：检测脑脊液或血液中 β- 淀粉样蛋白（Aβ40、Aβ42）、磷酸化 Tau 蛋白等生物标志物水平；测定大脑中神经递质（如乙酰胆碱）及其相关酶（如胆碱乙酰转移酶、乙酰胆碱酯酶）的活性。
1.10 帕金森病模型
帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，主要病理特征为中脑黑质多巴胺能神经元进行性退变和路易小体形成。
造模方法：
药物诱导法：常用 1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）处理小鼠或大鼠，通过抑制线粒体呼吸链复合物 I 活性，诱导多巴胺能神经元凋亡，导致帕金森病样症状；或使用 6-羟基多巴胺（6-OHDA）单侧脑内注射，破坏多巴胺能神经通路，建立偏侧帕金森病模型。
转基因法：构建表达人 α-突触核蛋白（α-synuclein）突变基因的转基因动物，如过表达A53T或A30P突变体的小鼠，可模拟路易小体形成和多巴胺能神经元损伤。
评估指标：
行为学：转棒实验检测动物运动协调和平衡能力，观察动物在旋转棒上的停留时间；爬杆实验评估动物肢体运动功能和协调性；悬挂实验分析动物肢体力量和运动耐力。
神经化学：高效液相色谱法测定脑内多巴胺及其代谢产物（如高香草酸、二羟基苯乙酸）含量；免疫组化或 Western blot 检测酪氨酸羟化酶（TH，多巴胺合成关键酶）表达水平，反映多巴胺能神经元功能状态。
组织病理：酪氨酸羟化酶免疫荧光染色观察黑质、纹状体等脑区多巴胺能神经元数量和形态变化；α- 突触核蛋白免疫组化检测路易小体样结构形成。
1.11 关节炎模型
关节炎是一类以关节炎症为主要表现的疾病，包括类风湿关节炎、骨关节炎等，严重影响患者生活质量。
造模方法：
胶原诱导关节炎（CIA）模型：常用于研究类风湿关节炎，以牛 Ⅱ 型胶原（CⅡ）与完全弗氏佐剂混合乳化后，多次皮下注射至小鼠、大鼠等动物足垫或尾根部，诱导机体产生针对CⅡ的免疫反应，引发关节炎症。
佐剂性关节炎（AA）模型：将弗氏完全佐剂注射至动物足垫，诱发非特异性免疫炎症，导致多关节炎症，可模拟类风湿关节炎全身性症状。
骨关节炎模型：通过手术方法，如前交叉韧带切断术（ACLT）、半月板切除术等，破坏动物膝关节稳定性，诱导关节软骨退变和骨质增生，模拟骨关节炎病理进程；或使用木瓜蛋白酶等关节腔内注射，损伤关节软骨，建立骨关节炎模型。
评估指标：
关节症状观察：测量关节肿胀程度，通过游标卡尺测量关节周径变化；观察关节活动度，记录动物关节屈伸范围，评估关节功能障碍情况。
组织病理：关节组织切片进行HE染色，观察滑膜炎症细胞浸润、血管翳形成、软骨损伤、骨质破坏等病理改变；番红O-固绿染色评估软骨基质中蛋白多糖含量和分布，反映软骨退变程度。
免疫炎症指标：ELISA检测血清或关节灌洗液中炎症因子（如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、白细胞介素-6等）水平；免疫组化检测关节组织中炎症相关蛋白表达。
1.12 心肌病模型
心肌病是一组异质性心肌疾病，可导致心脏结构和功能异常，严重影响心脏功能。
造模方法：
药物诱导法：使用阿霉素（ADR）腹腔注射或多柔比星持续静脉输注，破坏心肌细胞，引发心肌损伤和纤维化，诱导扩张型心肌病；或用异丙肾上腺素（ISO）皮下注射，模拟儿茶酚胺诱导的心肌损伤，建立肥厚型心肌病模型。
基因编辑法：针对与心肌病相关的基因突变，如肌节蛋白基因突变（如 MYH7、TNNT2 等），构建转基因小鼠或基因敲除小鼠，模拟遗传性心肌病，如家族性肥厚型心肌病、扩张型心肌病等。
压力负荷法：通过主动脉缩窄术（TAC），缩窄小鼠或大鼠的主动脉弓，增加心脏后负荷，诱导心肌肥厚和重塑，进而发展为心肌病；或采用肺动脉缩窄术，增加右心负荷，建立右心衰竭相关的心肌病模型。
评估指标：
心脏功能检测：心脏超声评估左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室收缩末期内径（LVESD）、左心室射血分数（LVEF）、短轴缩短率（FS）等心脏结构和功能指标；采用血流动力学监测，测量左心室收缩压（LVSP）、左心室舒张压（LVDP）、左心室内压最大上升速率（+dp/dtmax）和最大下降速率（-dp/dtmax），反映心脏泵血功能和心肌收缩、舒张性能。
组织病理分析：心脏组织切片进行 HE 染色，观察心肌细胞形态、大小、排列及炎症细胞浸润情况；Masson 染色或天狼星红染色评估心肌纤维化程度，检测胶原纤维沉积面积占比；免疫组化或免疫荧光检测心肌细胞肥大标志物（如心钠素 ANP、脑钠肽 BNP）、纤维化相关蛋白（如 Ⅰ 型胶原、Ⅲ 型胶原）以及凋亡相关蛋白（如 Bax、Bcl-2）的表达。
分子生物学检测：实时定量 PCR 检测心肌肥厚、纤维化、凋亡相关基因（如 α-MHC、β-MHC、TGF-β、CTGF、Caspase-3 等）的 mRNA 表达水平；Western blot 分析相应蛋白表达变化，进一步从分子层面阐明心肌病发生发展机制。
1.13 亨廷顿舞蹈病模型
亨廷顿舞蹈病是一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病，主要特征为进行性运动障碍、认知功能下降和精神症状。
造模方法：
转基因法：构建表达突变型亨廷顿蛋白（mHTT）的转基因动物模型，如 R6/2 小鼠（表达人亨廷顿基因 N 端外显子 1，含约 150 个 CAG 重复序列）、BACHD 大鼠（携带人全长突变亨廷顿基因，含约 97 个 CAG 重复序列）等，这些模型可模拟亨廷顿舞蹈病的病理特征和行为症状，且随年龄增长症状逐渐加重。
基因敲入法：将突变的亨廷顿基因敲入小鼠或大鼠自身基因组中，使其表达内源性的 mHTT，如 ZQ175 小鼠，该模型更接近人类疾病的发病机制，可用于研究疾病的发生起始及发展过程。
药物诱导法：使用 3-硝基丙酸（3-NP）腹腔注射或脑内局部注射，抑制线粒体琥珀酸脱氢酶活性，造成能量代谢障碍，引发纹状体神经元损伤，模拟亨廷顿舞蹈病部分病理变化和行为学异常。
评估指标：
行为学评估：采用转棒实验、爬杆实验、旷场实验等检测动物运动协调能力、运动耐力和自主活动水平；进行筑巢实验、社交行为测试等评估动物的认知和精神行为改变；利用加速旋转实验检测动物的舞蹈样不自主运动，通过视频分析软件量化运动幅度、频率等参数。
神经病理检测：尼氏染色观察纹状体、大脑皮层等脑区神经元数量和形态变化；免疫组化染色检测 mHTT 聚集形成的包涵体数量、分布及大小；采用酪氨酸羟化酶（TH）免疫荧光染色评估纹状体多巴胺能神经元功能状态；TUNEL 染色检测神经元凋亡情况。
分子生物学分析：提取脑内组织 RNA和蛋白质，通过实时定量PCR和 Western blot 技术检测与神经退行性变相关基因和蛋白的表达，如神经营养因子（BDNF）、凋亡相关蛋白（Caspase家族）、泛素蛋白酶体系统相关蛋白等，研究其在疾病进程中的变化规律。
1.14 系统性红斑狼疮模型
系统性红斑狼疮是一种累及多系统、多器官的自身免疫性疾病，体内产生大量自身抗体，导致免疫复合物沉积，引发炎症反应。
造模方法：
自发性模型：一些品系的小鼠，如MRL/lpr小鼠、NZB/W F1小鼠等，具有自发产生系统性红斑狼疮样症状的特性。MRL/lpr小鼠因Fas基因突变，导致淋巴细胞凋亡异常，免疫系统紊乱，产生大量自身抗体，出现蛋白尿、关节炎、血液系统异常等典型症状；NZB/WF1小鼠则由于遗传背景，易发生自身免疫反应，形成抗双链DNA抗体，出现肾小球肾炎等病变。
诱导性模型：使用化学物质如普鲁卡因胺、肼屈嗪等长期灌胃或注射，可诱导小鼠产生系统性红斑狼疮相关自身抗体和病理变化；也可通过注射抗小鼠 CD40L抗体，激活B细胞，打破免疫耐受，诱导自身免疫反应，建立系统性红斑狼疮模型。
转基因模型：通过转基因技术，过表达某些自身免疫相关基因，如干扰素调节因子 5（IRF5）、Toll 样受体 7（TLR7）等，构建转基因小鼠，使其更易发生系统性红斑狼疮样病变，用于研究特定基因在疾病发生发展中的作用机制。
评估指标：
血清学检测：ELISA 法检测血清中抗双链 DNA 抗体、抗核抗体（ANA）、抗 Sm抗体等自身抗体水平；测定补体C3、C4含量，评估补体系统激活情况；检测血清免疫球蛋白（IgG、IgM等）水平，反映体液免疫状态。
尿液分析：检测24小时尿蛋白定量，评估肾脏损伤程度；观察尿液中红细胞、白细胞等有形成分，判断是否存在肾小球肾炎等泌尿系统病变；采用尿蛋白电泳分析尿蛋白成分，辅助诊断肾脏损伤类型。
组织病理检查：肾脏组织切片进行HE染色、PAS染色、Masson染色等，观察肾小球病变（如系膜增生、新月体形成）、肾小管损伤及肾间质炎症细胞浸润情况；皮肤、关节等其他受累组织也可进行相应组织学染色，评估病变程度；免疫荧光染色检测肾脏等组织中免疫复合物（IgG、IgM、C3等）的沉积部位和强度。
免疫学功能检测：流式细胞术分析外周血或脾脏中 T细胞、B细胞亚群比例和功能状态，如 Th1/Th2、Th17/Treg细胞平衡；检测淋巴细胞增殖能力，通过CCK8法或 CFSE染色结合流式细胞术，观察淋巴细胞在刺激物作用下的增殖情况；测定细胞因子（如IFN-γ、IL-6、IL-17等）水平，采用ELISA或流式细胞术检测血清、组织匀浆或细胞培养上清中细胞因子含量，了解免疫炎症状态。
1.15 急性肺损伤模型
急性肺损伤是由多种直接或间接肺损伤因素导致的以进行性呼吸窘迫和难治性低氧血症为特征的临床综合征，严重时可发展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。
造模方法：
化学物质诱导法：气管内滴注或雾化吸入脂多糖（LPS），模拟细菌感染引发的炎症反应，诱导急性肺损伤；也可使用博来霉素气管内注射，造成肺组织氧化应激损伤和炎症细胞浸润，常用于研究肺纤维化相关的急性肺损伤过程。
机械通气法：对实验动物实施大潮气量机械通气，导致肺泡过度膨胀和剪切力损伤，引发急性肺损伤，该方法可模拟临床机械通气相关肺损伤；此外，还可采用高浓度氧吸入，诱导氧中毒性急性肺损伤，研究氧自由基对肺组织的损伤机制。
肺部感染法：通过气管内接种肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌等病原菌，引发肺部感染，导致急性肺损伤，可用于研究感染性急性肺损伤的发病机制及抗感染治疗策略。
评估指标：
肺功能检测：使用小动物肺功能仪测定气道阻力、肺顺应性等指标，评估肺通气功能变化；检测动脉血氧分压（PaO₂）、二氧化碳分压（PaCO₂），计算氧合指数（PaO₂/FiO₂），反映气体交换功能和低氧血症程度。
组织病理分析：肺组织切片进行 HE 染色，观察肺泡结构破坏、炎症细胞浸润（如中性粒细胞、巨噬细胞等）、肺水肿（肺泡腔和间质内液体增多）等病理改变；采用免疫组化染色检测炎症相关蛋白（如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素 - 1β等）的表达部位和强度，评估炎症反应程度。
支气管肺泡灌洗液（BALF）分析：收集 BALF，检测细胞总数及各类细胞（如中性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞）百分比，反映肺部炎症细胞募集情况；测定BALF中蛋白质含量、乳酸脱氢酶（LDH）活性，评估肺泡毛细血管屏障功能损伤程度；ELISA 法检测BALF中炎症细胞因子（如IL-6、IL-8、MCP-1等）水平，了解炎症介质释放情况。
氧化应激指标检测：测定肺组织中丙二醛（MDA）含量，反映脂质过氧化程度；检测超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等抗氧化酶活性，评估肺组织抗氧化能力；采用免疫组化或 Western blot 检测 Nrf2等抗氧化相关蛋白表达，研究肺组织氧化应激防御机制。
