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(jiǎn)稱裸鼠)目前已成為醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究領(lǐng)域中不可缺少的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。特別是在腫瘤學(xué)、免疫學(xué)、藥品與生物制品的安全性評(píng)價(jià)及有效藥品的篩選等實(shí)驗(yàn)方面,它有著特殊的價(jià)值。裸鼠在科學(xué)研究中所以能成為有巨大潛力的試驗(yàn)?zāi)P停怯捎趎u基因有獨(dú)特的遺傳特性。經(jīng)過世界各國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物遺傳育種學(xué)家的努力,目前已將nu基因?qū)氩煌幌祫?dòng)物,成為系列動(dòng)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(xué)生物學(xué)研究者獲得一種極其寶貴的試驗(yàn)材料。
裸鼠是隨著近代醫(yī)學(xué)發(fā)展,特別是腫瘤學(xué)和免疫學(xué)研究的需要,在近十幾年中發(fā)展起來的動(dòng)物模型。它是先天性胸腺缺陷的突變小鼠,是由于第Ⅶ連鎖群(Linkage group)內(nèi)裸體位點(diǎn)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(xì)毛組織學(xué)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(xué)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(xì)胞(T細(xì)胞)的功能,這是免疫學(xué)的重大突破,開創(chuàng)了細(xì)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(dòng)物模型,它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,大大促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)免疫學(xué)研究的發(fā)展。
。ǘ)裸鼠的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展情況
1962年英國(guó)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(gè)別無毛小鼠。四年后,愛丁堡動(dòng)物研究所沸拉那根(Flanagan)又證實(shí)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(xué)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(rèn)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(hào),但當(dāng)時(shí)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(guó)醫(yī)學(xué)生物學(xué)工作者的極大興趣。在這以前,為開展細(xì)胞免疫學(xué)的研究,通常采用藥物抑制小鼠T細(xì)胞的產(chǎn)生及其作用,或使用外科手術(shù)摘除胸腺,這些方法往往由于抑制作用不完全或手術(shù)不理想,常導(dǎo)致試驗(yàn)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(xué)機(jī)理的理想動(dòng)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(shí)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(dòng)物(Inbred Nuede Mice)新種,雖然某些生物學(xué)性狀有所改善,但尚未克服上述缺點(diǎn),故又將近交系BALB/C裸鼠和NIH瑞士種小鼠交配獲得遠(yuǎn)交系無胸腺裸體小鼠(Outbred Nude Mice),從而克服了上述缺點(diǎn),能夠大量繁殖與推廣。
裸鼠的飼料和繁殖要求條件比較嚴(yán)格,我國(guó)已有這方面的經(jīng)驗(yàn)報(bào)導(dǎo)。國(guó)外一些國(guó)家經(jīng)過一段時(shí)間的摸索,1969年里加德(Rygaard)和Ffiis報(bào)告采用無特定病原體(簡(jiǎn)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(guó)家建立了自己的有封閉屏障系統(tǒng)的飼料設(shè)施以及相應(yīng)的質(zhì)量控制辦法,進(jìn)一步促進(jìn)了裸鼠研究工作的迅速發(fā)展。1978年根據(jù)英國(guó)LAc News的報(bào)告,除用“nu”基因?qū)虢恍∈蟮姆椒ǔ晒Φ嘏嘤汕в喾N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(yù)計(jì)不久的將來,根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要,將會(huì)培育出更多的無胸腺雜交品系。目前,已成立了國(guó)際性專門組織一國(guó)際裸鼠管理及應(yīng)用委員會(huì),并分別在1973年、1976年1979年召開了三次裸鼠會(huì)議。我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(jìn)行研究。最近三、四年來,由于科研工作的需要從國(guó)外引起了裸鼠。1978~1980年間,中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院所屬單位曾先后從法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)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(jìn)裸鼠鼠種進(jìn)行了繁殖,飼料在屏障室內(nèi),經(jīng)過16個(gè)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(dòng)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(dòng)力,因此受孕力極低。新生小鼠3周后生長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)功能正常。
裸鼠淋巴細(xì)胞特殊,因此種動(dòng)物無胸腺,致T細(xì)胞生成障礙。雖然T細(xì)胞和B細(xì)胞的前身正常,但因缺乏胸腺,故不能生成正常T細(xì)胞。
裸鼠由于無胸腺,因此缺乏免疫反應(yīng),是免疫缺陷動(dòng)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(jī)體免疫機(jī)有關(guān)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(xì)胞;使來自骨髓、脾臟和其它組織和淋巴原始細(xì)胞成熟為具有細(xì)胞免疫活性的T淋巴細(xì)胞,從而發(fā)揮免疫作用。裸鼠先天性無胸腺,抑制T細(xì)胞時(shí)IgM與抗原反應(yīng)是有不同爭(zhēng)論的,而在無輔助T細(xì)胞時(shí)就完全沒有IgG和IgA反應(yīng)。
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(xì)胞(HRBC)或羊紅細(xì)胞(SRBC)反復(fù)免疫,都沒有能促進(jìn)T細(xì)胞功能的恢復(fù),再用三硝基苯基-HRBC或三硝基苯基-SRBC加強(qiáng)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(yàn)證,也證實(shí)無論是血清抗體的產(chǎn)生或抗體本身的保護(hù)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(duì)無胸腺裸鼠則不能產(chǎn)生可測(cè)出的免疫學(xué)反應(yīng)。
三、裸鼠在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用
近年來,無胸腺裸鼠作為一種新的動(dòng)物模型,活躍于免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、毒理學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的研究工作中,尤其在免疫生物學(xué)、免疫病理學(xué)、移植免疫、腫瘤免疫、病毒和細(xì)菌免疫將等領(lǐng)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(dòng)了各方面的工作,為實(shí)驗(yàn)免疫學(xué)、實(shí)驗(yàn)?zāi)[瘤學(xué)多供了新的有效的工具。
解剖裸鼠進(jìn)行組織學(xué)檢查,證實(shí)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(xì)胞正常分化。淋巴結(jié)及脾臟胸腺依賴區(qū)淋巴細(xì)胞數(shù)目很少,所以裸鼠都是淋巴細(xì)胞減少癥的動(dòng)物,皮膚毛干萎縮,毛囊角化。
裸鼠T淋巴細(xì)胞缺損,表現(xiàn)為脾細(xì)胞失去細(xì)胞表面的θ抗原和喪失對(duì)有絲分裂刺激物反應(yīng)的能力。θ抗原是某些淋巴樣細(xì)胞在其T細(xì)胞活化前的一種分化抗原。由于裸鼠沒有T細(xì)胞,不能執(zhí)行正常T細(xì)胞的功能,它們?cè)诨旌狭馨图?xì)胞反應(yīng)中沒有有絲分裂反應(yīng),也不產(chǎn)生細(xì)胞毒效應(yīng)細(xì)胞,對(duì)刀豆素A或植物凝集素P亦無促分裂原應(yīng)答,無接觸敏感性,無移植排斥,無移植抗宿主反應(yīng)及無輔助T細(xì)胞或抑制T細(xì)胞的生成。無輔助和抑制T細(xì)胞的裸鼠,可明顯地改變它對(duì)原抗體的反應(yīng)。