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实验动物运动模型伦理学问题（一）：运动训练前的伦理

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2024-09-28 12:40

动物种属

在运动训练前实验动物的选择中，主要遵循3R的减少和替代原则。对于运动实验而言，它涉及到医学各个领域，包括心血管系统、神经系统、消化系统、呼吸系统等。运动实验动物也包括常见的鼠、兔、犬、猪，甚至是猴，所以这就要求我们在实验动物选择中尽量以低等生物代替高等生物，预实验中更是应当以低等生物为主。就目前而言，运动动物模型造模一般选取鼠类，因为鼠类实验动物往往能满足大部分实验的需要。此外，鼠类实验动物相较于其他高等实验动物更为经济。但是，由于某些特别需求，更为高等的实验动物也会被应用于运动实验。例如，运动对于心血管系统的影响是目前运动实验的热点之一。

由于猪与人类的心脏在大小、结构、工作原理上基本一样，许多人员在研究运动对于心血管系统的影响时也会选择猪作为实验对象。Zheng等在研究运动对冠状动脉循环中的肌球蛋白磷酸酶的影响时便选择了猪为实验对象，此外，他们还在猪的左回旋支动脉周围放置了Ameroid收缩器，小型实验动物将很难满足这一点需求。

运动模式

对于运动模式的选择而言，一般性干预条件如给药、种植皮下瘤等在不影响实验动物运动水平的前提下并不会影响运动模式的选择。然而，当我们将目光聚焦到动物本身的意愿时，其中有许多问题值得我们深入探讨。可以说自愿模式是一种体育活动模式，是实验动物出于新陈代谢需要或是出于运动本能的一种自愿行为。例如，Roemers等根据鼠类挖洞的生活本能提供运动组小鼠食物颗粒、木屑或密度更高的材料的穴居条件，通过小鼠从洞穴中取出的基质量来量化动物所做的工作量。除此之外，自愿轮跑是提供运动组小鼠一个可记圈数跑轮来量化小鼠的运动量。相对于自愿模式，强迫模式更像是一种运动训练模式，即有组织和有目的的体育活动，是研究人员根据自己的需求而强加在动物身上的一种训练方式。实验动物每周甚至是每天在固定的时间需要完成固定的运动量，而这不是出于实验动物本身的选择。

从5F原则中免受痛苦、免受焦虑、表达天性三个角度而言，自愿性运动（如自愿轮跑、挖洞）相较于强迫性运动（如跑步机跑步、游泳）给实验动物带来更多的是天性的表达，而不是痛苦和焦虑，更不是求生欲所驱使下的运动。动物本能运动行为即自愿性运动，相较于强迫性运动，更加符合动物伦理关怀与动物福利的要求。

此外，从实验角度而言，有研究分别检测记录了人类自愿性体力活动和强迫性运动训练前后的血清皮质酮和粪便皮质酮代谢物含量变化，结果发现自愿性体力活动所诱导的含量变化显著低于强迫性运动训练。而这两项指标与动物压力应激因素息息相关，这将会影响到实验本身的可信度 [26] 。所以两种运动模式所引起的其他应激或者生理变化也应当纳入运动方案设计的研究之中。另外一点值得思考的是，在强迫性运动中，研究人员可以通过改变运动参数来精准控制实验动物的运动强度从而探索不同强度的运动对于实验动物的影响。

自愿运动相较于强迫运动更加符合5F原则，强迫运动也有其不可或缺的优势。研究人员应当在自愿运动与强迫运动之间探索一种折中的运动模式，同时满足研究人员的实验需求以及实验动物的伦理需求。而目前在进行强迫运动实验时则更加应当关注运动干预过程中对实验动物的伦理关怀。

运动剂量

对于运动剂量问题而言，其中最突出的问题便是运动强度的判定，目前对于实验动物最大运动强度的判定方法至今并未达到一个共识。尽管目前以锚定比例测量，如最大摄氧量、峰值摄氧量、最大心率和最大工作效率为主要测量方法。其他包括通气阈、气体交换阈、呼吸补偿点、最大乳酸稳态等也被尝试应用于运动强度的界定中 [28] 。动物运动实验缺少一个统一标准来规范运动强度的判定。出于无统一标准，缺少设备、减少实验损耗等原因，部分研究人员选择直接参考文献来决定自己研究的运动强度，许多论文中甚至没有提及实验动物的运动强度的测定方式。这也将导致一个极其混乱的研究局面。

首先，不同实验中实验动物的疾病造模在一定程度上也会影响到其运动能力。例如，在其他运动元素大致相同的情况下，Yi等将C57BL/6J高脂饮食肥胖小鼠的中强度游泳运动强度设置为每次游泳20分钟，而Xie等 [27] 的C57BL/6脑脊髓炎小鼠中强度游泳运动强度为每次游泳50分钟，肥胖小鼠的运动能力显然远不及脑脊髓炎小鼠。盲目的以种属为分类来参考运动强度将会使整个实验产生巨大偏差。即使是相同种属的相同疾病模型也会因为批次等其他因素的不同而产生较大误差。这将会导致不规范、超剂量或不符合现实的高强度运动被应用于运动动物实验，进而对实验动物带来过多的负担而造成潜在或显性伤害，甚至会造成实验动物发生死亡的情况。所以研究人员都应当采取一个共同的测量方式对其实验动物进行预测试从而确定运动强度，而不是仅仅参考文献资料而给自己的实验动物确定相同的运动强度，也会影响到其运动能力。例如，在其他运动元素大致相同的情况下，Yi等将C57BL/6J高脂饮食肥胖小鼠的中强度游泳运动强度设置为每次游泳20分钟，而Xie等的C57BL/6脑脊髓炎小鼠中强度游泳运动强度为每次游泳50分钟，肥胖小鼠的运动能力显然远不及脑脊髓炎小鼠。

盲目的以种属为分类来参考运动强度将会使整个实验产生巨大偏差。即使是相同种属的相同疾病模型也会因为批次等其他因素的不同而产生较大误差。这将会导致不规范、超剂量或不符合现实的高强度运动被应用于运动动物实验，进而对实验动物带来过多的负担而造成潜在或显性伤害，甚至会造成实验动物发生死亡的情况。所以研究人员都应当采取一个共同的测量方式对其实验动物进行预测试从而确定运动强度，而不是仅仅参考文献资料而给自己的实验动物确定相同的运动强度。

其次，从测量方式上来讲，气体相关测量方式是通过呼吸气体测试仪、固定跑台、功率自行车、台阶、手摇功率计等来测量，该方式可以不断重复使用，但是设备条件将限制部分实验室的使用。而最大乳酸稳态测量方式需要对实验动物进行采血来测定血液乳酸含量，虽然简单易操作，但是重复使用会对实验动物造成一定伤害。

信息来源：医学与哲学2022 年1月第43 卷第2期

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