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無胸腺裸鼠特點及應用

  一、裸鼠的基本概念和發(fā)展情況

 。ㄒ)基本概念

  無胸腺裸鼠(Nude,簡稱裸鼠)目前已成為醫(yī)學生物學研究領域中不可缺少的實驗動物模型。特別是在腫瘤學、免疫學、藥品與生物制品的安全性評價及有效藥品的篩選等實驗方面,它有著特殊的價值。裸鼠在科學研究中所以能成為有巨大潛力的試驗模型,是由于nu基因有獨特的遺傳特性。經(jīng)過世界各國實驗動物遺傳育種學家的努力,目前已將nu基因導入不同近交系動物,成為系列動物模型,僅小鼠模型一種,已建立了二十余種近交系裸鼠。由于它們具有不同的遺傳背景和nu基因的遺傳特性,使醫(yī)學生物學研究者獲得一種極其寶貴的試驗材料。

  裸鼠是隨著近代醫(yī)學發(fā)展,特別是腫瘤學和免疫學研究的需要,在近十幾年中發(fā)展起來的動物模型。它是先天性胸腺缺陷的突變小鼠,是由于第連鎖群(Linkage group)內(nèi)裸體位點的等位基因發(fā)生純合而形成的突變小鼠新品種。

  裸鼠(純合子nu/nu突變鼠)主要表現(xiàn)為無毛(但可看到一種細毛組織學證明有被毛濾泡)以及缺乏正常胸腺。雜合子小鼠(nn/+)各方面表現(xiàn)都正常。

  小鼠中有若干突變基因,它可產(chǎn)生一種為無毛的表現(xiàn)型(phenotype),例如無胸腺裸鼠(Nude、)裸鼠(Naked)、無毛鼠(Hairless)、無鼻毛鼠(Rhinol),不要把這些突變鼠基因相互混淆。裸鼠的唯一特性是胸腺缺陷表現(xiàn)型,因此,不能將“裸鼠”與“無毛鼠”兩詞交換使用。

  現(xiàn)代免疫學的發(fā)展,指示了胸腺為中樞性免疫器官,揭示了胸腺和胸腺依賴淋巴細胞(T細胞)的功能,這是免疫學的重大突破,開創(chuàng)了細胞免疫的新途徑。無胸腺裸體鼠是研究胸腺功能最適宜的天然動物模型,它的發(fā)現(xiàn)和應用,大大促進了實驗免疫學研究的發(fā)展。

 。ǘ)裸鼠的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展情況

  1962年英國格拉斯哥醫(yī)院Grist在非近交系的小鼠中偶然發(fā)現(xiàn)有個別無毛小鼠。四年后,愛丁堡動物研究所沸拉那根(Flanagan)又證實這種無毛小鼠是由于染色體上等位基因突變引起的,發(fā)現(xiàn)該種鼠皮膚組織學和以往無毛小鼠不同,檢查發(fā)現(xiàn),常因染色體退化,有一種新的無毛基因,因此,認為是一種新的自發(fā)突變種,并命名為“裸體”(Nude)小鼠,用“nu”表示為基因符號,但當時未被人們注意。1968年佩蒂路易斯(Pantelouris)發(fā)現(xiàn)裸體小鼠沒有胸腺,這才引起世界各國醫(yī)學生物學工作者的極大興趣。在這以前,為開展細胞免疫學的研究,通常采用藥物抑制小鼠T細胞的產(chǎn)生及其作用,或使用外科手術摘除胸腺,這些方法往往由于抑制作用不完全或手術不理想,常導致試驗的失敗。而自發(fā)突變無胸腺裸鼠的培育成功,則提供了研究胸腺功能、免疫學機理的理想動物模型。

  由于裸鼠原種抵抗力差,生育力低,壽命短,不能用于實際。因此人們又致力于育種改造,分別和純系BALB/C,C3H,C57BL/6小鼠交配,不斷選育,獲得了三種近交系無胸腺裸體動物(Inbred Nuede Mice)新種,雖然某些生物學性狀有所改善,但尚未克服上述缺點,故又將近交系BALB/C裸鼠和NIH瑞士種小鼠交配獲得遠交系無胸腺裸體小鼠(Outbred Nude Mice),從而克服了上述缺點,能夠大量繁殖與推廣。

  裸鼠的飼料和繁殖要求條件比較嚴格,我國已有這方面的經(jīng)驗報導。國外一些國家經(jīng)過一段時間的摸索,1969年里加德(Rygaard)和Ffiis報告采用無特定病原體(簡稱SPF)條件下飼料繁殖裸鼠雖然獲得成功,但也發(fā)生傳染性疾病。近十年來,許多國家建立了自己的有封閉屏障系統(tǒng)的飼料設施以及相應的質(zhì)量控制辦法,進一步促進了裸鼠研究工作的迅速發(fā)展。1978年根據(jù)英國LAc News的報告,除用“nu”基因導入近交小鼠的方法成功地培育成千余種遺傳背景明確的裸鼠外,還培育了無胸腺肥胖裸鼠,無胸腺無脾臟裸鼠以及裸體大鼠等,預計不久的將來,根據(jù)不同的實驗需要,將會培育出更多的無胸腺雜交品系。目前,已成立了國際性專門組織一國際裸鼠管理及應用委員會,并分別在1973年、1976年1979年召開了三次裸鼠會議。我國實驗動物工作者過去在小鼠的大量繁殖中也曾發(fā)現(xiàn)過無毛小鼠,但未進行研究。最近三、四年來,由于科研工作的需要從國外引起了裸鼠。1978~1980年間,中國醫(yī)學科學院所屬單位曾先后從法國、英國、美國獲得裸鼠。北京衛(wèi)生部藥品生物制品檢定所在1980年從日本引進裸鼠鼠種進行了繁殖,飼料在屏障室內(nèi),經(jīng)過16個月的飼料,繁殖正常,并已提供給科研工作使用。

.二、裸鼠的主要形態(tài)和生理特征

  裸鼠的主要特征表現(xiàn)為無毛(Hairless)、裸體(Nacked)和無胸腺(Athymus)。

  原種新生裸體小鼠以無鼻毛為特征,足尖經(jīng)常收縮,呈螺旋樣畸形。成年雌鼠動情周期不規(guī)律,卵巢小,用絨毛膜促性腺激素不能誘發(fā)排卵,雄鼠精子尾部呈盤卷狀,無活動力,因此受孕力極低。新生小鼠3周后生長明顯遲緩,普遍有肝臟疾病,死亡率高,壽命在15~26周。

  純系裸體小鼠外形和原種相同,全身幾乎無毛,偶而背部可見稀疏的的帶狀毛、皮薄、光滑或有皺折。皮膚色素BALB/C裸體小鼠為淺紅色,白眼;C3H裸鼠為灰白色,黑眼;C57BL裸鼠黑灰色至黑色,運動功能正常。

  裸鼠淋巴細胞特殊,因此種動物無胸腺,致T細胞生成障礙。雖然T細胞和B細胞的前身正常,但因缺乏胸腺,故不能生成正常T細胞。

  裸鼠由于無胸腺,因此缺乏免疫反應,是免疫缺陷動物。正常小鼠胸腺位于胸骨柄后方,緊貼氣管,心臟腹面,呈乳白色脂肪狀,分左右兩葉。胸腺與機體免疫機有關系密切,現(xiàn)已知胸腺可分泌好幾種具有生物活性的多肽類物質(zhì),總稱為胸腺素,它可刺激淋巴組織產(chǎn)生淋巴細胞;使來自骨髓、脾臟和其它組織和淋巴原始細胞成熟為具有細胞免疫活性的T淋巴細胞,從而發(fā)揮免疫作用。裸鼠先天性無胸腺,抑制T細胞時IgM與抗原反應是有不同爭論的,而在無輔助T細胞時就完全沒有IgG和IgA反應。

  裸鼠T淋巴系統(tǒng)功能可采用多種免疫功能檢查方法來證明。例如用地鼠的紅細胞(HRBC)或羊紅細胞(SRBC)反復免疫,都沒有能促進T細胞功能的恢復,再用三硝基苯基-HRBC或三硝基苯基-SRBC加強免疫,也沒有產(chǎn)生抗三硝基抗體。北京藥品檢定所采用狂犬活疫苗免疫加以驗證,也證實無論是血清抗體的產(chǎn)生或抗體本身的保護能力,裸鼠和有胸腺的小鼠是完全不同的。注射狂犬活疫苗的有胸腺普通小鼠可產(chǎn)生良好的免疫力,而對無胸腺裸鼠則不能產(chǎn)生可測出的免疫學反應。

三、裸鼠在生物醫(yī)學研究中的應用

  近年來,無胸腺裸鼠作為一種新的動物模型,活躍于免疫學、腫瘤學、毒理學等各個領域的研究工作中,尤其在免疫生物學、免疫病理學、移植免疫、腫瘤免疫、病毒和細菌免疫將等領域,在短短的數(shù)年中,就展開了一系列富有成效的新的研究,推動了各方面的工作,為實驗免疫學、實驗腫瘤學多供了新的有效的工具。

  解剖裸鼠進行組織學檢查,證實裸鼠無正常胸腺,僅有胸腺殘跡或異常的胸腺上皮,這種胸腺上皮不能使T細胞正常分化。淋巴結及脾臟胸腺依賴區(qū)淋巴細胞數(shù)目很少,所以裸鼠都是淋巴細胞減少癥的動物,皮膚毛干萎縮,毛囊角化。

  裸鼠T淋巴細胞缺損,表現(xiàn)為脾細胞失去細胞表面的θ抗原和喪失對有絲分裂刺激物反應的能力。θ抗原是某些淋巴樣細胞在其T細胞活化前的一種分化抗原。由于裸鼠沒有T細胞,不能執(zhí)行正常T細胞的功能,它們在混合淋巴細胞反應中沒有有絲分裂反應,也不產(chǎn)生細胞毒效應細胞,對刀豆素A或植物凝集素P亦無促分裂原應答,無接觸敏感性,無移植排斥,無移植抗宿主反應及無輔助T細胞或抑制T細胞的生成。無輔助和抑制T細胞的裸鼠,可明顯地改變它對原抗體的反應。

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