常見(jiàn)的實(shí)驗動(dòng)物如小鼠、大鼠、兔子、犬、貓和猴等是指經(jīng)人工飼養、繁育，對其攜帶的微生物及寄生蟲(chóng)實(shí)行控制、遺傳背景明確或者來(lái)源清楚，應用于科學(xué)研究、教學(xué)、生產(chǎn)和鑒定的動(dòng)物。此外，家畜中的豬和羊、家禽中雞和鴨，甚至是一些野生動(dòng)物也會(huì )在特定的科學(xué)實(shí)驗中出現。因這些動(dòng)物應用范圍有限，往往沒(méi)有統一的遺傳和微生物標準，而常被稱(chēng)作實(shí)驗用動(dòng)物。但你可能無(wú)法想象兇猛的草原霸主——獅子也曾以實(shí)驗用動(dòng)物的身份為人類(lèi)的健康做出了重要貢獻。要了解這段歷史，還需從生物體所需要的微量營(yíng)養成分維生素D及其缺乏所導致的佝僂病說(shuō)起。

維生素D/ 佝僂病

維生素是一系列有機化合物的統稱(chēng)，它們一般無(wú)法由生物體自己生產(chǎn)，而需要通過(guò)飲食等手段獲得。維生素雖不能像糖類(lèi)、蛋白質(zhì)及脂肪那樣可以產(chǎn)生能量，但卻對生物體的新陳代謝調節起著(zhù)至關(guān)重要的作用，缺乏維生素會(huì )導致嚴重的健康問(wèn)題。其中維生素D的主要功能是維持鈣穩態(tài)。它通過(guò)提高腸道吸收膳食鈣的效率來(lái)實(shí)現對鈣穩態(tài)的調解。當飲食中的鈣含量不足以滿(mǎn)足人體對鈣的需求時(shí)，維生素D會(huì )向破骨細胞前體發(fā)出信號，使其成熟并溶解骨骼中儲存的鈣，導致骨質(zhì)疏松或成年人的軟骨病。在兒童時(shí)期，骨骼處于快速生長(cháng)時(shí)段，如果維生素D缺乏，則會(huì )導致對鈣的吸收能力不足，進(jìn)而引起骨發(fā)育不良，并導致佝僂病。

佝僂病是指骨骺尚未融合的生長(cháng)期兒童中因長(cháng)骨生長(cháng)板礦化不足而出現腕部和膝部骨頭增寬、弓形腿、脊柱畸形、骨折、骨痛及牙齒異常等癥狀的一種疾病。佝僂病最早的歷史記錄可追溯到古羅馬時(shí)期(公元前110-130年)，17世紀中葉后佝僂病在工業(yè)化國家廣泛流行，并且逐漸成為危害兒童生命的重要疾病。調查表明，18世紀歐洲開(kāi)始工業(yè)化期間，燃煤產(chǎn)生的煙霧使天空變黑，飲食中鈣、磷酸鹽和維生素D含量往往不足，導致生活在北歐城市的兒童中有60%～80%患有佝僂病。但直到19世紀初，人類(lèi)對佝僂病的病因卻仍一無(wú)所知。然而，發(fā)生在英國倫敦動(dòng)物園內挽救幼獅事件改變了這一局面，并為佝僂病研究提供了重要線(xiàn)索。

發(fā)現背景

1881年，英國解剖師布蘭德·薩頓應倫敦病理學(xué)會(huì )要求到倫敦動(dòng)物園開(kāi)展動(dòng)物解剖和病理分析工作。薩頓首先檢查了一百只死猴子的尸體，并發(fā)現它們大多數猴子死于支氣管炎，而非肺結核（肺結核被認為是當時(shí)最常見(jiàn)的死因）。更出乎薩頓意料的是，他發(fā)現動(dòng)物園內猴子的第二大死因是軟骨病，而這也是當時(shí)人類(lèi)所面臨的主要健康問(wèn)題之一。為此，薩頓對動(dòng)物園內的佝僂病猴子進(jìn)行了更細致和深入的觀(guān)察，并發(fā)現與人類(lèi)的情況類(lèi)似，不同年齡段的猴子所發(fā)的佝僂病形式不同。除了開(kāi)展病理學(xué)研究外，薩頓還記錄了患病猴子出現的各種癥狀，如活動(dòng)減少和下肢癱瘓等。下肢癱瘓后，猴子會(huì )依賴(lài)它們前肢繼續行走，直到因脊柱無(wú)法承受體重而彎下腰，并如同截癱患者一樣最終出現了大小便失禁和陰莖異常勃起。此后，薩頓也開(kāi)始觀(guān)察動(dòng)物園內其它動(dòng)物的佝僂病患病情況，并在1884年發(fā)表于《解剖學(xué)與生理學(xué)雜志》的一篇論文中詳細描述了包括猴子、狒狒和懶熊等動(dòng)物的佝僂病癥狀，及得出佝僂病“在圈養野生動(dòng)物的幼崽中更常見(jiàn)”的結論。與此同時(shí)，他還對動(dòng)物園內的動(dòng)物生活條件與人類(lèi)患者所經(jīng)歷的生活條件進(jìn)行流行病學(xué)對比，并發(fā)現限制運動(dòng)、暴露于不良空氣環(huán)境和不合適的飲食以及母親未能哺乳是佝僂病發(fā)生最可能的促成因素。

倫敦動(dòng)物園當時(shí)最受游客歡迎的動(dòng)物是獅子，付費觀(guān)看獅子是動(dòng)物園收入的主要來(lái)源。因此，獅子的健康成為動(dòng)物園管理者既重視又擔憂(yōu)的問(wèn)題。然而，當時(shí)倫敦動(dòng)物園的獅子幼崽幾乎無(wú)一能存活。它們天生就有腭裂，并有明顯的佝僂病癥狀。作為動(dòng)物園的科學(xué)顧問(wèn)，薩頓受動(dòng)物園之托將他的研究擴展到幼獅的佝僂病預防上。薩頓發(fā)現，成年獅子和幼崽通常都以老馬的尸體為食，這些老馬的骨頭對獅子的牙齒來(lái)說(shuō)太硬了。因此，他嘗試給懷孕的獅子喂食山羊肉和軟骨，從而解決了出生后發(fā)生腭裂的問(wèn)題。此外，當他在獅子的食物中加入搗碎的骨頭和魚(yú)肝油后，發(fā)現搖搖晃晃的佝僂病幼獅很快就康復了。鑒于魚(yú)肝油補充劑成本過(guò)高，動(dòng)物園管理方最終并沒(méi)有接受薩頓的飲食方案。然而，薩頓通過(guò)改變飲食成分成功逆轉幼獅佝僂病的工作卻為人類(lèi)佝僂病的成因和治療提供了線(xiàn)索。雖然這項開(kāi)創(chuàng )性的干預試驗缺少對照實(shí)驗，但其重要價(jià)值不言而喻，因為這個(gè)工作鼓勵了其他研究人員通過(guò)設計實(shí)驗來(lái)探索營(yíng)養因素在佝僂病發(fā)病和治療中的作用。受其啟發(fā)，來(lái)自英國的愛(ài)德華·梅蘭比（Edward Mellanby）及其同事評估了飲食對幼犬佝僂病的作用，來(lái)自美國馬里蘭州巴爾的摩的埃爾默·V·麥科勒姆（Elmer V. McCollum）團隊以大鼠為研究對象，發(fā)現某些脂肪（魚(yú)肝油、黃油和牛奶）可以逆轉佝僂病。他們還發(fā)現脂肪中的一種物質(zhì)，在魚(yú)肝油中的濃度遠高于在黃油中的濃度，是“抗佝僂病”的關(guān)鍵因素。麥科勒姆最終確認這一因子是維生素D。維生素D可以在皮膚內經(jīng)光照刺激，以7-脫氫膽固醇為底物來(lái)合成或通過(guò)飲食攝取。上述研究最終促成了通過(guò)在牛奶中添加經(jīng)過(guò)輻照的麥角甾醇 (400 IU/L) 來(lái)控制佝僂病的發(fā)生，并在1920年后期就幾乎消除了佝僂病。

雖然不同于當下通過(guò)遺傳改造或其它方式誘導實(shí)驗動(dòng)物發(fā)生某種疾病以幫助解決人類(lèi)健康問(wèn)題，17世紀末動(dòng)物園內自發(fā)患病的獅子在不知情的情況下幫助人類(lèi)認識到了佝僂病的潛在發(fā)病原因和治療方向，因此獅子也就成為了最早促進(jìn)了人類(lèi)健康進(jìn)步的實(shí)驗用動(dòng)物之一。