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无胸腺裸鼠特点及应用
来源:医学全在线 更新:2007/12/2 字体:

  一、裸鼠的基本概念和发展情况

  (一)基本概念

  无胸腺裸鼠(Nude,简称裸鼠)目前已成为医学生物学研究领域中不可缺少的实验动物模型。特别是在肿瘤学、免疫学、药品与生物制品的安全性评价及有效药品的筛选等实验方面,它有着特殊的价值。裸鼠在科学研究中所以能成为有巨大潜力的试验模型,是由于nu基因有独特的遗传特性。经过世界各国实验动物遗传育种学家的努力,目前已将nu基因导入不同近交系动物,成为系列动物模型,仅小鼠模型一种,已建立了二十余种近交系裸鼠。由于它们具有不同的遗传背景和nu基因的遗传特性,使医学生物学研究者获得一种极其宝贵的试验材料。

  裸鼠是随着近代医学发展,特别是肿瘤学和免疫学研究的需要,在近十几年中发展起来的动物模型。它是先天性胸腺缺陷的突变小鼠,是由于第连锁群(Linkage group)内裸体位点的等位基因发生纯合而形成的突变小鼠新品种。

  裸鼠(纯合子nu/nu突变鼠)主要表现为无毛(但可看到一种细毛组织学证明有被毛滤泡)以及缺乏正常胸腺。杂合子小鼠(nn/+)各方面表现都正常。

  小鼠中有若干突变基因,它可产生一种为无毛的表现型(phenotype),例如无胸腺裸鼠(Nude、)裸鼠(Naked)、无毛鼠(Hairless)、无鼻毛鼠(Rhinol),不要把这些突变鼠基因相互混淆。裸鼠的唯一特性是胸腺缺陷表现型,因此,不能将“裸鼠”与“无毛鼠”两词交换使用。

  现代免疫学的发展,指示了胸腺为中枢性免疫器官,揭示了胸腺和胸腺依赖淋巴细胞(T细胞)的功能,这是免疫学的重大突破,开创了细胞免疫的新途径。无胸腺裸体鼠是研究胸腺功能最适宜的天然动物模型,它的发现和应用,大大促进了实验免疫学研究的发展。

  (二)裸鼠的发现和发展情况

  1962年英国格拉斯哥医院Grist在非近交系的小鼠中偶然发现有个别无毛小鼠。四年后,爱丁堡动物研究所沸拉那根(Flanagan)又证实这种无毛小鼠是由于染色体上等位基因突变引起的,发现该种鼠皮肤组织学和以往无毛小鼠不同,检查发现,常因染色体退化,有一种新的无毛基因,因此,认为是一种新的自发突变种,并命名为“裸体”(Nude)小鼠,用“nu”表示为基因符号,但当时未被人们注意。1968年佩蒂路易斯(Pantelouris)发现裸体小鼠没有胸腺,这才引起世界各国医学生物学工作者的极大兴趣。在这以前,为开展细胞免疫学的研究,通常采用药物抑制小鼠T细胞的产生及其作用,或使用外科手术摘除胸腺,这些方法往往由于抑制作用不完全或手术不理想,常导致试验的失败。而自发突变无胸腺裸鼠的培育成功,则提供了研究胸腺功能、免疫学机理的理想动物模型。

  由于裸鼠原种抵抗力差,生育力低,寿命短,不能用于实际。因此人们又致力于育种改造,分别和纯系BALB/C,C3H,C57BL/6小鼠交配,不断选育,获得了三种近交系无胸腺裸体动物(Inbred Nuede Mice)新种,虽然某些生物学性状有所改善,但尚未克服上述缺点,故又将近交系BALB/C裸鼠和NIH瑞士种小鼠交配获得远交系无胸腺裸体小鼠(Outbred Nude Mice),从而克服了上述缺点,能够大量繁殖与推广。

  裸鼠的饲料和繁殖要求条件比较严格,我国已有这方面的经验报导。国外一些国家经过一段时间的摸索,1969年里加德(Rygaard)和Ffiis报告采用无特定病原体(简称SPF)条件下饲料繁殖裸鼠虽然获得成功,但也发生传染性疾病。近十年来,许多国家建立了自己的有封闭屏障系统的饲料设施以及相应的质量控制办法,进一步促进了裸鼠研究工作的迅速发展。1978年根据英国LAc News的报告,除用“nu”基因导入近交小鼠的方法成功地培育成千余种遗传背景明确的裸鼠外,还培育了无胸腺肥胖裸鼠,无胸腺无脾脏裸鼠以及裸体大鼠等,预计不久的将来,根据不同的实验需要,将会培育出更多的无胸腺杂交品系。目前,已成立了国际性专门组织一国际裸鼠管理及应用委员会,并分别在1973年、1976年1979年召开了三次裸鼠会议。我国实验动物工作者过去在小鼠的大量繁殖中也曾发现过无毛小鼠,但未进行研究。最近三、四年来,由于科研工作的需要从国外引起了裸鼠。1978~1980年间,中国医学科学院所属单位曾先后从法国、英国、美国获得裸鼠。北京卫生部药品生物制品检定所在1980年从日本引进裸鼠鼠种进行了繁殖,饲料在屏障室内,经过16个月的饲料,繁殖正常,并已提供给科研工作使用。

.二、裸鼠的主要形态和生理特征

  裸鼠的主要特征表现为无毛(Hairless)、裸体(Nacked)和无胸腺(Athymus)。

  原种新生裸体小鼠以无鼻毛为特征,足尖经常收缩,呈螺旋样畸形。成年雌鼠动情周期不规律,卵巢小,用绒毛膜促性腺激素不能诱发排卵,雄鼠精子尾部呈盘卷状,无活动力,因此受孕力极低。新生小鼠3周后生长明显迟缓,普遍有肝脏疾病,死亡率高,寿命在15~26周。

  纯系裸体小鼠外形和原种相同,全身几乎无毛,偶而背部可见稀疏的的带状毛、皮薄、光滑或有皱折。皮肤色素BALB/C裸体小鼠为浅红色,白眼;C3H裸鼠为灰白色,黑眼;C57BL裸鼠黑灰色至黑色,运动功能正常。

  裸鼠淋巴细胞特殊,因此种动物无胸腺,致T细胞生成障碍。虽然T细胞和B细胞的前身正常,但因缺乏胸腺,故不能生成正常T细胞。

  裸鼠由于无胸腺,因此缺乏免疫反应,是免疫缺陷动物。正常小鼠胸腺位于胸骨柄后方,紧贴气管,心脏腹面,呈乳白色脂肪状,分左右两叶。胸腺与机体免疫机有关系密切,现已知胸腺可分泌好几种具有生物活性的多肽类物质,总称为胸腺素,它可刺激淋巴组织产生淋巴细胞;使来自骨髓、脾脏和其它组织和淋巴原始细胞成熟为具有细胞免疫活性的T淋巴细胞,从而发挥免疫作用。裸鼠先天性无胸腺,抑制T细胞时IgM与抗原反应是有不同争论的,而在无辅助T细胞时就完全没有IgG和IgA反应。

  裸鼠T淋巴系统功能可采用多种免疫功能检查方法来证明。例如用地鼠的红细胞(HRBC)或羊红细胞(SRBC)反复免疫,都没有能促进T细胞功能的恢复,再用三硝基苯基-HRBC或三硝基苯基-SRBC加强免疫,也没有产生抗三硝基抗体。北京药品检定所采用狂犬活疫苗免疫加以验证,也证实无论是血清抗体的产生或抗体本身的保护能力,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产生良好的免疫力,而对无胸腺裸鼠则不能产生可测出的免疫学反应。

三、裸鼠在生物医学研究中的应用

  近年来,无胸腺裸鼠作为一种新的动物模型,活跃于免疫学、肿瘤学、毒理学等各个领域的研究工作中,尤其在免疫生物学、免疫病理学、移植免疫、肿瘤免疫、病毒和细菌免疫将等领域,在短短的数年中,就展开了一系列富有成效的新的研究,推动了各方面的工作,为实验免疫学、实验肿瘤学多供了新的有效的工具。

  解剖裸鼠进行组织学检查,证实裸鼠无正常胸腺,仅有胸腺残迹或异常的胸腺上皮,这种胸腺上皮不能使T细胞正常分化。淋巴结及脾脏胸腺依赖区淋巴细胞数目很少,所以裸鼠都是淋巴细胞减少症的动物,皮肤毛干萎缩,毛囊角化。

  裸鼠T淋巴细胞缺损,表现为脾细胞失去细胞表面的θ抗原和丧失对有丝分裂刺激物反应的能力。θ抗原是某些淋巴样细胞在其T细胞活化前的一种分化抗原。由于裸鼠没有T细胞,不能执行正常T细胞的功能,它们在混合淋巴细胞反应中没有有丝分裂反应,也不产生细胞毒效应细胞,对刀豆素A或植物凝集素P亦无促分裂原应答,无接触敏感性,无移植排斥,无移植抗宿主反应及无辅助T细胞或抑制T细胞的生成。无辅助和抑制T细胞的裸鼠,可明显地改变它对原抗体的反应。

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