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动物实验 | 给药方式犹豫不决？-MedChemExpress

已有 2534 次阅读 2023-3-30 14:32 |系统分类:科研笔记

 小白：师兄，我的老鼠到啦！我终于要开始做实验啦！

 师兄：恭喜恭喜~那你要怎么给药呢？
 小白：配好直接灌，简单粗暴。
 师兄：你能确定药物能被老鼠吸收多少？药物口服利用度是多少？文献中是这样做的么？
 小白：.......

 师兄：给药要选对方式，不然都是无用功!



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实验是门大学问，今天就单拎出小鼠的给药方式，来与大家讨论一番。首先我们要先知道有哪些给药方式，给药途径会影响药物的吸收和生物利用度，再从产品的溶解情况、给药剂量以及频率进行选择，以最佳方式对动物进行给药，获得最好的实验效果!

常见给药方式有哪些？

图 1. 给药方式[1]


经口给药法

经口给药法分为两种：口服 (oral administration；p.o.) 和灌胃 (oral gav
age；
i.g.
)
。
有同学就会问，口服和灌胃有什么区别呢？其实本质上都是将药物经口送入，最终药物发挥作用，但是两者给药途径还是有所不同，口服在于自由取食，可以将药物溶解到水中或者混合在食物里，放在小鼠面前任由小鼠取食，灌胃则需要借助外力 (灌胃器) 直接灌到胃中。
各自有什么特点？


(1) 口服操作简单方便，灌胃对灌胃针操作手法有所要求；
(2) 口服经过口腔、食道最终进入胃内，灌胃直接通过管道进入胃内；
(3) 口服会经过口腔加工消化一次，灌胃则直接由胃开始消化；
(4) 口服药物剂量不能保证准确，灌胃可以实现精准给药，灵活控制给药剂量；
(5) 口服是主动接受由小鼠自由选择，灌胃则为被动接受可能会刺激到小鼠影响状态。


图 2. 灌胃给药[2]

药物循环途径：食管→胃→小肠→小肠毛细血管→空回肠静脉→肠系膜上静脉→肝门静脉→肝→肝静脉→下腔静脉→右心房→右心室→血液循环。


注射给药法

注射给药法常见的有：腹腔注射 皮下注射、皮内注射、肌肉注射、(尾) 静脉注射
[3]
，接下来进行介绍。

■ 腹腔注射

腹腔注射大家应该都不陌生，其生物利用率较高。腹腔注射看起来很简单，在小鼠下腹部戳一下把药打进去就完事了，其实不然，腹腔注射手法十分重要！


举个小栗子，打完之后小鼠腹部会鼓包？这就说明针头并未进入到腹腔处，针头插入太浅，导致皮下出现鼓包现象；更有甚者，打完小鼠，小鼠直接就呈现抽搐死亡现象，有可能是打错位置，戳中内脏。


图 3. 腹腔给药[2]

将啮齿动物保持仰卧姿势，头部倾斜低于身体后部，并将针头插入腹部下象限 (约 10° 角)，小心避免意外穿透内脏[4]。药物循环途径：肠系膜上静脉→肝门静脉→肝→肝静脉→下腔静脉→右心房→右心室的吸收进入血液循环[5] 。


■ 皮肤给药

根据针头的注射深度分为四种，皮下注射、皮内注射、肌肉注射、(尾) 静脉注射。


图 4. 皮肤给药物质的不同途径。
肌肉内 (IM)、静脉内 (IV)、皮下 (SC) 和皮内 (ID)  途径[6]。

  • 皮内注射
将药物注入皮肤的表皮和真皮之间，观察皮肤血管的通透性变化或皮内反应，皮内注射可作为一种将免疫细胞、病原体 (或病原体衍生分子)、药物和其他介质引入皮肤的手段，接种、过敏实验等一般作皮内注射，比如可注射于小鼠耳部皮肤验证免疫反应
[7]
。

图 5. 皮内注射示意图


  • 皮下注射

    将药物推入皮下结缔组织，皮下注射常选项背或大腿内侧的皮肤，常用于构建肿瘤模型
    [8]
    。


图 6. 皮下注射示意图
肿瘤细胞系体外培养，待细胞长满后，胰酶消化收集细胞，细胞重悬于生理盐水中；左手抓取固定小鼠，注射器平行刺入小鼠皮下，注射细胞悬液；缓慢旋转拔出注射器，将小鼠放回笼内继续饲养，大概 1 周后可看到肿瘤出现。

  • 肌肉注射

    将药物针注射到动物的股四头肌(大腿前部)或大腿外侧肌肉群，插入深度没过针的斜面，当给小鼠注射不溶于水而混悬于油或其他溶剂中的药物时，采用肌肉注射，但是小鼠体积小，肌肉少，很少采用肌肉注射。在进行类似渐冻症这类神经肌肉疾病药效研究时，可优先选用肌肉注射方式
    [9]
    。


图 7. 肌肉注射示意图 

  • 静脉注射

静脉内递送是向动物递送物质的最有效方式，也是我们实验中最常用的方法之一。静脉注射直接将药物注射到血液中，跟着血液循环到达全身，不存在吸收屏障和首过代谢屏障，在各种给药方式中生物利用度最高
[10]。



小鼠鼠尾有三条静脉，左右两侧及背部各一条，腹侧的那条是动脉。一般情况下，小鼠尾静脉注射，大多会选择左右两侧的静脉，左手拉直鼠尾，利用拇指与食指将鼠尾注射部位调整到适合进针的角度，将注射器内液体缓慢推至血管内 (进液顺畅，可见血管颜色变浅)。


图 8. 静脉注射示意图[11]
脑内给药

血脑屏障阻碍了许多药物在全身给药后在中枢神经室获得有效浓度，一些神经类疾病的造模实验 (比如帕金森造模)，需要药物对脑脊髓组织或脑膜的快速作用。脑内给药可以将药物施用到蛛网膜下腔 (鞘内) 或脑室内中，是一种可以绕过血脑屏障将药物输送到中枢神经系统 (CNS) 的方法
[12]
，由于直接作用于大脑，一般情况下给药体积较小，需要较大的溶解度，对药物溶解要求很高。
有很多研究者选择直接向小鼠和大鼠脑内注射毒性 Aβ 多肽来模拟阿尔茨海默病。这种使用注射的方法能够模拟在分子层面以及行为层面上的改变，例如：学习和记忆能力削弱。


图 9. Aβ 蛋白注射诱导疾病模型[13]


那么！在接触了那么多给药方式，是不是已经迫不及待的想要去实验一下了~ 小鼠在此，请对它温柔相待！在动手前，我们一定要考虑清楚，一定要正确选用给药方式，小鼠的生命只有一次，请让它在短暂的生命中得到最大的科研价值吧！

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参考文献



1. Turner P.V., et, al. Administration of substances to laboratory animals: routes of administration and factors to consider. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2011. 50, 600-613. 

2. Oral gavage in mice and rats iacuc standard procedure. 2020.

3. Injection Techniques, Restraint, &Handling for Mice and Rats.

4. Al Shoyaib A., et, al. Intraperitoneal Route of Drug Administration: Should it Be Used in Experimental Animal Studies? Pharm Res. 2019. 37, 12.

5. Kris A., et, al. Intraperitoneal (IP) Injection in Rats and Mice. UBC Animal Care Guidelines. 2014.

6. Turner P.V., et, al. Administration of substances to laboratory animals: routes of administration and factors to consider. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2011. 50, 600-613.

7. Li J.L., et, al. Intravital multiphoton imaging of immune responses in the mouse ear skin. Nat Protoc. 2012. 7, 221-234.

8. Masuda J, et, al. Tumor growth limited to subcutaneous site vs tumor growth in pulmonary site exhibit differential effects on systemic immunities. Oncol Rep. 2017. 38, 449-455.

9. Braid L.R., et, al. Intramuscular administration potentiates extended dwell time of mesenchymal stromal cells compared to other routes. Cytotherapy. 2018. 20, 232-244.

10. Pal A., et, al. Preclinical safety, pharmacokinetics and antitumor efficacy profile of liposome-entrapped SN-38 formulation. Anticancer Res. 2005. 25, 331-41.

11. Shingo H., et, al. Chapter Twenty-Three-Tumor Formation Assays. Methods in Enzymology. 2010. 497, 397-411.

12. Banks WA. From blood-brain barrier to blood-brain interface: new opportunities for CNS drug delivery. Nat Rev Drug Discov. 2016. 15, 275-92.

13. Shin MK, et, al. Reducing acetylated tau is neuroprotective in brain injury. Cell. 2021. 184, 2715-2732.

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