实验动物模型是指用于正常生物和行为学研究或病理过程研究的动物模型，其研究内容至少有一方面与人类或其他动物是相似的。我们关于人体生理生化方面的知识很大一部分来源于动物实验，而在许多实验过程中，动物总作为人的替代物出现，即借助于实验动物模型进行人类生命现象的研究。实际工作中，大多数实验动物模型是针对人类疾病的发生、发展和治疗而言的，所以，也叫人类疾病动物模型。
    一、人类疾病动物模型含义
人类疾病动物模型(animal models of human diseases)广义概念是指为生物医学研究而建立的、具有人类疾病模拟性表现的动物疾病模型和相关的模型系统材料。狭义概念是专指具有人类疾病模拟性表现的动物疾病模型，即能够把人类疾病复制出来的动物。用于生物医学研究的还有与人类或其他动物类似疾病的动物称之为疾病动物模型(animal models of disease)。复制人类疾病动物模型，是生物医学研究的重要组成部分，已广泛应用于对人类疾病的病因、发病机制、防治技术和防治药物研究中。
  人类疾病动物模型的发展最早可追溯到18世纪。1798年，著名的英国医生Edward Jenner(1749—1823)首次报道了人感染牛痘后，能避免感染天花病。其后发展成用牛痘苗进行预防天花病的接种。1876年，德国医生Robet Koch将分离出来的炭疽杆菌接种到小鼠体内，复制出小鼠炭疽疾病，并从患炭疽病的小鼠体内分离到了同样的细菌，证明了炭疽杆菌与炭疽病的关系。1884年，狂犬病疫苗研制成功是Louis Pasteur(1822—1895)利用动物模型又一实例。美国医生Daniel Gajdusek(1923—2008)在巴布亚新几内亚土著Fore人群中发现一种中枢神经系统疾病，1965年，他用该病死者的脑组织悬液给黑猩猩进行脑内注射，经过20个月的潜伏期黑猩猩发病，成功地复制出库鲁病(Kuru disease)模型，成为复制人类疾病动物模型的经典案例。20世纪80年代后，随着现代生物学技术的迅速发展，又建立了许多基因修饰动物模型。值得注意的是，随着人类遗传和医学遗传的快速发展，将已发现的人类疾病相关基因所产生的突变直接引入小鼠等模式动物基因组，并建立人源化的模型，已成为动物疾病模型的主要趋势。
 引起人类疾病的病因多种多样，发展过程十分复杂，其外在表型也各不相同。以人体本身为实验对象来探讨疾病发生机制，寻找治疗疾病的有效药物和预防方法，以此来推动医药学的发展，不仅在时间和空间上存在局限性，而且在伦理和方法学方面也受到来自社会、意识形态和科学发展水平等的限制。在科学飞速发展的今天，借助动物模型对人类疾病开展间接研究，有意识地改变那些在自然条件下不可能或不易排除的影响因素，以便更准确地观察动物模型的实验结果，并与人类疾病进行比较研究，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生发展规律以及防治措施的研究。
    二、人类疾病动物模型意义

(一)避免了在人身上进行实验所带来的风险

任何实验都是损伤性或潜在损伤性的，从人道主义角度考虑，实验不宜直接在人体上进行。古代医学由于动物实验不发达，各种研究只能在人体上进行。如，中国古籍记载“令二人同走，一含人参，一空口，度走三五里许，其不含者必大喘之”；“神农尝百草，一日而遇七十毒”。而现代生物医学研究中则大量地使用了实验动物，1971年，美国使用实验小鼠3000万只；1975年，英国使用实验动物550万只；20世纪末期，北京市每年使用23种实验动物计140万只(约占全国的1/3)。又如，20世纪30年代，人们就注意到下丘脑对内分泌系统的调控作用，但花了40年找不到相应的物质。直到70年代，两组科学家分别用10多万头羊和猪的下丘脑提取出几毫克释放激素，才明确了这一调控机制。从各种角度看，用人进行类似实验是很难做到的。

此外，临床上对外伤、中毒、肿瘤等研究有一定的困难，甚至是不可能的，如急性和慢性呼吸系统疾病研究进程中不能重复环境污染对人体的作用，辐射对机体的损伤也不可能在人体进行反复实验。而动物可以作为人类的替难者，在人为设计的实验条件下可反复观察和研究。因此，应用动物模型，除了能克服在人类研究中经常会遇到的伦理和社会限制外，还允许采用某些不能应用于人类的方法学途径，甚至为了研究需要可以损伤动物组织、器官或处死动物。

  (二)临床上平时不易见到的疾病可用动物随时复制出来
临床上平时很难收集到放射病、毒气中毒、烈性传染病等患者，而实验室可以根据研究目的随时采用诱发的方法在动物身上复制出来。由于实验观察指标可以任意选取并且实验观察条件可以充分控制，动物实验比人体实验更能充分体现实验原则。巴甫洛夫说：“整个医学，只有经过实验，才能成为它所应当成为的东西……而人类作为实验对象而言，是一种不满意的动物。”而实验动物模型正是比较满意的动物。

 (三)可以克服人类某些疾病潜伏期长、病程长和发病率低的缺点
 某些疾病在临床上发病率很低，如重症肌无力症的发病率较低，研究人员可以有意识地提高其在动物种群中的发生频率，从而推进研究。同样的途径已成功地应用于其他疾病的研究，如血友病、周期性中性粒细胞减少症和自身免疫介导性疾病等。临床上还有些疾病潜伏期、病程很长，很难进行研究，如肿瘤、慢性气管炎、肺心病、高血压等疾病，这些疾病发生发展很缓慢，有的可能需要几年、十几年甚至几十年。还有些致病因素需要隔代或者几代才能显示出来，而人类的寿命期相对来说是很长的。因此，一个科学家很难有幸进行三代以上的观察，而许多动物由于生命周期很短，在实验室观察几十代是容易的，如果使用微生物甚至可以观察几百代。

  (四)可以严格控制实验条件、增强实验材料的可比性  一般说来，临床上很多疾病是十分复杂的，各种因素均起作用，患有心脏病的患者，可能同时又患有肺脏或肾脏等其他疾病，即使疾病完全相同的患者，因患者的年龄、性别、体质、遗传等因素各不相同，对疾病的发生发展均有影响。采用动物来复制疾病模型，可以选择相同品种、品系、性别、年龄、体重、活动性、健康状态甚至遗传和微生物等方面严加控制的各种等级的标准实验动物，用单一的病因作用复制成各种疾病模型。温度、湿度、光照、噪声、饲料等实验条件也可以严格控制。在医学研究的许多方面，同一时期内很难在人身上取得一定数量的定性疾病材料。动物模型不仅在群体的数量上容易得到满足，而且可以通过投服一定剂量的药物或移植一定数量的肿瘤等方式，限定可变性，取得内在病变性质一致的模型材料。

 (五)可以简化实验操作和样品收集
动物疾病模型作为人类疾病的“缩影”，便于研究者按实验目的需要随时采集各种样品，甚至及时处死动物收集样本，这在临床是难以办到的。此外，实验动物向小型化发展的趋势更有利于实验者的日常管理和实验操作。

 (六)有助于更全面地认识疾病的本质
 临床研究未免带有一定的局限性。已知很多病原体除人以外也能引起多种动物感染，其表现可能各有特点。通过对人兽共患病的比较研究，可以充分认识同一病原体(或病因)对不同机体带来的各种损害。动物疾病模型的另一个富有成效的用途，在于能够细致地观察环境或遗传因素对疾病发生、发展的影响，这在临床上是办不到的，对于全面地认识疾病本质有重要意义。利用动物疾病模型来研究人类疾病，可以用单一的病因，在短时间内复制出典型的人类疾病动物模型。因此，从某种意义上说，可以全方位地揭示某种疾病的本质，从而更有利于解释在人体上所发生的一切病理变化。

以上主要讨论了动物模型的优越性，但同时也应看到动物模型尚有诸多不足之处。①简单化：虽然单因素造模具有便于因果分析等优点，但疾病发生发展受多种因素的影响。这些综合因素不可能在动物身上完全复制出来，更何况有些因素(如不良嗜好、心理变化等)无法在动物身上体现。②不确定性：目前，一种疾病往往多种造模方法并存，但不同的造模方法反映不同的病理机制。如，动脉粥样硬化造模有脂肪代谢障碍为主和血小板功能障碍为主等方法。用某一方法研究的药物作用不能推广到所有动物模型上。③指标的模糊性：各种模型选择的指标不尽相同，有些差别很大。但疾病表现有一定共性，指标的不特异性会导致对疾病表现、药物作用等机制认识的多种多样。④物种差异：动物与人种属不同，生物学特征存在许多差异，对药物反应也不同。如，家兔对体温变化十分灵敏，但不会呕吐，故家兔造模常用于观察解热作用，但若用于研究催吐作用则欠妥。药物的一些不良反应从动物身上无法观察到，如头晕、恶心、耳呜等。正是由于动物模型的不足，所以用动物模型取得的实验结果，不能简单地照搬于人类身上，必须在人体加以验证。