實驗動物學(xué)免疫缺陷

免疫缺陷動物

南方醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心引言

免疫缺陷動物和近交系動物一樣，是實驗動物科學(xué)領(lǐng)域的一個里程碑式的事件，有了免缺動物，極大得促進了腫瘤學(xué)、免疫學(xué)、細胞生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科的研究進展。自發(fā)現(xiàn)免缺之后，因為其獨特的生物學(xué)特征成為醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究的寶貴材料，活的“試管”。在免疫缺陷動物被發(fā)現(xiàn)之前，建立人體組織、細胞甚至是器官的動物體內(nèi)(invivo)研究模型是比較困難的，而體外（invitro）研究的結(jié)果對于全面反映人體組織、細胞或器官的生理和病理變化情況又遠遠不夠。自從免缺動物出現(xiàn)后，就使體內(nèi)研究有了良好的整體動物模型，在醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究中得到了廣泛而深入的應(yīng)用。人類腫瘤移植研究的發(fā)展回顧1、直接接種動物體內(nèi)2、接種于免疫抑制或免疫反應(yīng)遲發(fā)部位3、運用輔助手段：免疫抑制劑和射線照射4、手術(shù)摘除胸腺或脾臟＋抗血清應(yīng)用5、免疫缺陷動物的應(yīng)用金黃地鼠頰囊免疫缺陷動物（immunodeficientanimal):

是指由于先天性遺傳突變或用人工方法造成一種或多種免疫系統(tǒng)組成成分缺陷的動物。免疫系統(tǒng)的組成免疫器官免疫細胞免疫分子免疫缺陷動物分類：1、先天性免疫缺陷動物：

a.T淋巴細胞功能缺陷動物：裸小鼠，裸大鼠

b.B淋巴細胞功能缺陷動物：CBA/N小鼠

c.NK細胞功能缺陷動物：Beige小鼠

d.聯(lián)合免疫缺陷動物：SCID小鼠等2、獲得性免疫缺陷動物：猴、小鼠、貓等AIDS模型一、裸小鼠(nudemouse)研究歷史：1、1962年Grist：無毛小鼠，基因符號“nu”2、1966年Flanagan：第11對染色體上等位基因突變3、1968年P(guān)antelouris:組織形態(tài)學(xué)研究4、1969年Rygaard:世界上首次人癌裸鼠移植成功第一部分：T淋巴細胞功能缺陷動物BALB/c-nu/nu的胸腺昆明小鼠的胸腺主要特征無毛（hairless)、裸體（nude）、無胸腺（athymus）。皮膚色素：BALB/C裸體小鼠為淺紅色；C3H裸鼠為灰白色；C57BL裸鼠黑灰色至黑色。隨著鼠齡增長，皮膚變薄，頭頸部皮膚皺褶，發(fā)育遲緩。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。細胞免疫力低下：無胸腺，僅有胸腺殘跡或異常上皮，不能使T細胞正常分化。幾個免疫學(xué)反應(yīng)特性：混合淋巴細胞反應(yīng)中無有絲分裂反應(yīng)、不產(chǎn)生細胞毒效應(yīng)細胞、對刀豆素A或植物血凝素P無裂原應(yīng)答；無接觸敏感性，無移植排斥。NK細胞活性：6-8周齡成年裸鼠高于普通小鼠，而3－4周齡幼鼠低于普通小鼠。粒細胞數(shù)量：比普通小鼠數(shù)量少。B淋巴細胞數(shù)量正常但功能發(fā)揮有所限制：Ig主要是IgM，只含少量IgG。抵抗力差：易患病毒性肝炎和肺炎。SPF或隔離器環(huán)境下生存。純合型雌裸小鼠特征：受孕率低，乳腺發(fā)育不良。繁殖方法采用雄性純合子與雌性雜合子交配獲得1/2純合型子代。國內(nèi)常用品系：BALB/Cnu/nu,Swissnu/nu,NCnu/nu實驗用裸小鼠年齡的選擇：4－8周齡。1962年被發(fā)現(xiàn)的裸鼠BALB/cnude(nu/nu)mouse應(yīng)用1、組織移植研究：由于裸鼠的免疫缺陷，在一定情況下，不排斥來自異種動物的組織移植。因此可作移植人類惡性腫瘤、其它各類組織（正?；虿∽儯┗蛉斯そM織的接受體。目前關(guān)于腫瘤移植的研究內(nèi)容大概如下：人癌細胞株致癌性的檢測及其裸鼠移植瘤的建立。人癌裸鼠移植瘤的建立及其生物特性的研究。人癌浸潤轉(zhuǎn)移調(diào)控機理的研究。人癌實驗性治療的研究。腫瘤病因?qū)W的研究一化學(xué)致癌物質(zhì)致癌性的研究。上海第九人民醫(yī)院曹誼林博士在裸鼠身上培養(yǎng)制成的人形耳廓軟骨支架西南醫(yī)院全軍泌尿外科中心裸鼠背上培養(yǎng)制成1cm長管狀的兔尿道，這是我國挑戰(zhàn)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的器官再造研究領(lǐng)域所取得的突破復(fù)旦大學(xué)肝癌研究所（原上醫(yī)大肝癌研究所）所長湯釗猷院士1982年，在國內(nèi)最早建成裸鼠人肝癌模型。汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院人鼻咽癌裸鼠移植瘤動物模型Ⅰ類新藥——抗腫瘤DECOY核酸KG102

擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，KG102作用靶點為轉(zhuǎn)錄因子AP-1，通過改變細胞周期相關(guān)基因表達，抑制腫瘤細胞惡性增殖并誘導(dǎo)凋亡，對多種腫瘤細胞有選擇性抑制作用，特別是對肺癌和肝癌細胞特異性更高，在人肺癌細胞異植裸鼠動物體內(nèi)抑瘤率達67%，并且安全低毒，正處在臨床前開發(fā)階段。前列腺癌荷瘤裸鼠人神經(jīng)膠質(zhì)瘤裸鼠腦內(nèi)移植模型：RFP報告基因肺癌移植裸鼠模型：GFP報告基因2、裸鼠在微生物學(xué)方面的應(yīng)用：

裸鼠由于功能性T淋巴細胞缺損，免疫機能低下，是研究病毒、細菌感染機制的極好模型動物。以往人類麻風(fēng)桿菌只有背上夠九條紋的犰狳（Armadillo）身上才能生長，而這種產(chǎn)于南美等地的動物難于尋找，也不易飼養(yǎng)和操作。裸鼠對麻風(fēng)桿菌高度易感，感染麻風(fēng)桿菌裸鼠的病理組織學(xué)特征與人的結(jié)節(jié)性麻風(fēng)非常相似，這為研究麻風(fēng)桿菌的生物特性、免疫原性和麻風(fēng)病發(fā)病機理提供了極為有用的實驗?zāi)Ｐ?。淋巴細胞性脈絡(luò)叢腦膜炎病毒(LCMV)，病毒經(jīng)腦內(nèi)接種于無本病毒感染的正常小鼠，可引起腦膜炎，感染細胞被當(dāng)作靶細胞而遭到攻擊，腦、脊髓內(nèi)出現(xiàn)明顯的細胞免疫反應(yīng)。但在T細胞缺陷的裸鼠所見卻完全相反，未導(dǎo)致動物死亡，僅出現(xiàn)持續(xù)的病毒血癥，體內(nèi)不出現(xiàn)LCMV抗體，也無任何免疫反應(yīng)。

3、在免疫學(xué)方面應(yīng)用裸鼠能更有效的研究T、B、NK等細胞的功能，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)了T細胞具有胸腺外發(fā)育途徑。裸鼠不排斥雜交瘤，腹腔內(nèi)接種可以生長腫瘤，同時產(chǎn)生含高效價抗體的大量腹水，有人用BALB/c品系的裸鼠制備單克隆抗體，所產(chǎn)生的抗體量多于有胸腺小鼠。生物制品(疫苗、菌苗)的安全性和免疫原性是制品必不可少的檢查內(nèi)容，這涉及制品是否有潛在致癌性、感染因子以及它的毒力是否有返祖的可能性。在這些方面裸鼠是很好的實驗動物模型和手段。4、在寄生蟲學(xué)上的研究和應(yīng)用裸鼠已應(yīng)用于許多寄生蟲感染模型的研究，它適于作動物供體。如胸腔內(nèi)接種卡氏肺囊蟲感染裸鼠，感染率高、方法簡便，能成功復(fù)制出卡氏肺囊蟲疾病模型。又如用美洲錐蟲（肌型）感染裸鼠，能使裸鼠產(chǎn)生美洲錐蟲的慢性感染模型。5、內(nèi)分泌和老年醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

在人工摘除胸腺動物，大多數(shù)研究可見腦下垂體、甲狀腺、腎上腺、性腺等出現(xiàn)異常。有人用無特定病原體環(huán)境中的飼料的裸鼠和正常小鼠進行研究，分析3、9、11周齡的雌雄動物的腦下垂體生長激素及甲狀腺、腎上腺皮質(zhì)和性腺的功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者間未見有統(tǒng)計學(xué)上的差別。在老年醫(yī)學(xué)的研究上，有人認為裸鼠沒有T細胞，容易引起自身免疫現(xiàn)象，皮膚的可溶性膠原（Collagen）也減少，因此認為胸腺、自身免疫、老化三者之間是有關(guān)系的。6、在遺傳學(xué)上的研究和應(yīng)用：近代遺傳學(xué)的迅速發(fā)展，在人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)40余種免疫缺陷與遺傳因素有關(guān)，很多報導(dǎo)僅介紹了這些疾病的實驗室檢查結(jié)果及臨床表現(xiàn)，而有關(guān)發(fā)病機理則停留在假說階段，主要原因是由于沒有與人類所患的免疫缺陷性疾病相對應(yīng)的自發(fā)性實驗動物模型，無法通過患病動物來觀察疾病發(fā)生與發(fā)展的全過程，從而無法闡明其遺傳規(guī)律。裸鼠的遺傳因素，因遺傳背景的不同，所表現(xiàn)的細胞免疫反應(yīng)和實驗室檢查指標(biāo)亦各不相同。這些裸鼠種群是研究人類各種免疫缺陷性疾病發(fā)病機理和遺傳規(guī)律的動物模型。7.在臨床醫(yī)學(xué)上的研究和應(yīng)用：裸鼠已廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究，目前,臨床醫(yī)學(xué)研究也開始應(yīng)用裸鼠。內(nèi)科學(xué)、外科學(xué)、婦產(chǎn)科學(xué)、兒科學(xué)、眼科學(xué)，尤其是皮膚病學(xué)中均有應(yīng)用裸鼠的不少報道。如神經(jīng)外科學(xué)，利用裸鼠異種移植離斷后的神經(jīng)，觀察離體后的神經(jīng)元的生物學(xué)特征。眼科學(xué)應(yīng)用裸鼠眼內(nèi)注射視網(wǎng)膜母細胞瘤，觀察瘤細胞破壞視網(wǎng)膜全過程，研究視網(wǎng)膜屏障與該腫瘤的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系，用以指導(dǎo)臨床治療。皮膚病研究應(yīng)用：皮膚真菌病研究應(yīng)用：已經(jīng)用于白色念珠菌、新型隱球菌和莢膜組織胞漿菌等方面的研究。尾靜脈注射3×106

白色念珠菌孢子于裸鼠體內(nèi)，裸鼠存活期為12.3天，感染孢子數(shù)眾多。裸鼠對新型隱球菌高度易感。檢查裸鼠實驗性新型隱球菌，發(fā)現(xiàn)在肝、腦、脾和淋巴結(jié)、肺等器官均有明顯病變。同時證實細胞免疫在隱球菌感染中所起的作用。因此，裸鼠可以作為研究宿主抗真菌感染防御機理有價值的模型。皮膚病發(fā)病機理研究應(yīng)用，裸鼠能成功接受異種組織移植，包括正常和病變皮膚。例：銀屑?。粚悠瑺铘~鱗病。

總之，無胸腺裸鼠目前已幾乎應(yīng)用于基礎(chǔ)和臨床醫(yī)學(xué)的各學(xué)科中，主要活躍于免疫學(xué)、腫瘤學(xué)等領(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、病毒和細菌免疫等領(lǐng)域，展開了一系列富有成效的研究，為實驗免疫學(xué)、實驗?zāi)[瘤學(xué)提供了新的有效的工具。國內(nèi)應(yīng)用裸鼠開展的部分研究課題簡況T和NK細胞免疫功能缺陷型——Beige裸鼠育成及其基本特征的研究。非近交系615/PBI-beige/nude小鼠免疫功能的初步研究。T和NK細胞聯(lián)合缺陷型小鼠體內(nèi)人類腫瘤移植瘤的轉(zhuǎn)移研究。免疫缺陷型動物（裸鼠）體內(nèi)人類腫瘤癌生長和轉(zhuǎn)移的研究。裸小鼠腹腔內(nèi)篩選高轉(zhuǎn)移性人肺腺癌細胞及其生物學(xué)特性的研究。Urethane誘發(fā)BALB/c裸小鼠肺腺癌及其在裸小鼠皮下生長轉(zhuǎn)移的特性。五種人癌細胞株裸小鼠移植轉(zhuǎn)移特性的初步研究。裸鼠人體惡性黑色素瘤模型的建立和病理觀察。三株人肺癌裸小鼠移植模型長期傳代的形態(tài)觀察。裸小鼠可移植性人肺癌瘤株的建立及其生長特性和微細的結(jié)構(gòu)的觀察。裸鼠體內(nèi)傳代及體外培養(yǎng)的人小細胞肺癌細胞系的建立。人肺巨細胞癌PLA-801群體細胞及其克隆化細胞株（A、C、D、E）裸鼠皮下種植后自發(fā)轉(zhuǎn)移特性的研究。人腦膠質(zhì)瘤細胞系裸小鼠實體瘤模型NHG-1的建立及其特征的研究。人腦室管膜瘤轉(zhuǎn)移植于裸小鼠的實驗研究。兩株裸大鼠人肝癌模型的建立和生物學(xué)特性的觀察。人胃癌裸鼠移植模型的建立及其生物學(xué)特性的初探。人胃腺癌裸鼠動物模型的建立。615裸鼠體內(nèi)建立的人Burkitt淋巴瘤細胞株。人直腸粘液腺瘤裸鼠移植瘤株的建立及傳代的初步小結(jié)。裸鼠人體原發(fā)性肝癌生長動力學(xué)的一些特點及其甲胎球蛋白分泌的研究。

流式細胞儀（FlowCytometer）在裸鼠人體鼻咽癌生物學(xué)特性研究中的應(yīng)用。外放射順鉑及混合細菌疫苗多模型綜合治療對裸鼠人肝癌的實驗研究。裸鼠人肝癌模型在肝癌導(dǎo)向研究中的應(yīng)用?？鼓z質(zhì)瘤的McAb在人腦膠質(zhì)癌裸小鼠模型NHG-1中的導(dǎo)向研究。核素導(dǎo)向內(nèi)放射合并高溫對裸鼠人肝癌的治療作用。影響裸小鼠B淋巴細胞體外轉(zhuǎn)化因素的初步探討。裸小鼠諸器官及血清雙向電泳“蛋白圖”。裸小鼠血漿氨基酸測定。三種人腦瘤裸小鼠模型的染色體初步分析。應(yīng)用裸鼠凈化支原體污染細胞的初步觀察。裸鼠肝炎病理觀察及分析。裸鼠人體原發(fā)性肝癌實驗資料的計算機處理。小型SPF裸鼠實驗室的建立及其在臨床腫瘤實驗中的應(yīng)用。用人肺腺癌移植瘤進行快速藥敏試驗。人癌裸鼠移植瘤宿主血清中唾液酸及唾液酸糖蛋白含量變化的研究。平陽毒素和博來霉素A6對裸鼠移植的人體肝癌和胃癌的抑制作用。人低分化鼻咽癌上皮細胞株裸小鼠移植模型的研究。裸鼠飼料滅菌方法探討。裸小鼠繁育與質(zhì)量控制的初步報告。SPF小鼠實驗動物室的建立及繁殖應(yīng)用研究。裸鼠室的建立及裸鼠的繁育。NC裸小鼠的繁育與人腦瘤移植。免疫抑制小鼠模型的建立及人類大腸癌細胞株HRT-18的異種移植研究。人類腫瘤細胞系裸小鼠體內(nèi)移植的綜合研究。人癌移植于裸小鼠的實驗研究。無胸腺裸小鼠的皮膚病研究中的應(yīng)用。二、裸大鼠研究歷史：1、1953年，英國Rowtt研究所，基因符號為“rnu”2、1975年，再次發(fā)現(xiàn)純合子裸大鼠3、1977年英國MRC實驗動物中心，種子群的建立4、1978年Festing，人癌異種移植5、1983年引入中國主要特征：1、免疫器官的組織學(xué)表現(xiàn)、T、B、NK細胞功能

⑴T細胞功能：先天性無胸腺，缺少T細胞，T細胞功能明顯有喪失。對皮膚移植，在雜合子對照組，同種皮膚移植約在10天后排斥，但在rnu裸大鼠，同種或異種皮膚移植生長可達3～4個月以上。對遲發(fā)型超敏反應(yīng)，rnu裸大鼠對結(jié)核菌素?zé)o陽性遲發(fā)型超敏反應(yīng)。用破傷風(fēng)類毒素和卵蛋白免疫，rnu裸大鼠血中未能測出IgM及IgG抗體；而在雜合子大鼠血中，可測出正常滴度的破傷風(fēng)毒素抗體。對T細胞有絲分裂原（植物血凝素、刀豆球蛋白和美洲商陸）的淋巴細胞轉(zhuǎn)化試驗呈陰性反應(yīng)。⑵B細胞功能：一般說B細胞功能是正常的。測定rnu裸大鼠與表現(xiàn)型正常大鼠（rnu/+或+/+）對大腸桿菌LPS的IgM抗體滴度，沒有發(fā)現(xiàn)明顯差別。在體外用B細胞有絲分裂原金黃色葡萄球菌刺激rnu/rnu及rnu/+大鼠脾細胞，也未見攝取胸腺嘧啶能力的差別。⑶NK細胞功能：NK細胞活力增強。裸大鼠可測及NK細胞的活力；在腹腔滲液中，NK細胞的活力最高，周圍血及脾臟內(nèi)較低，骨髓無NK細胞活力；裸大鼠NK細胞活力高于有胸腺大鼠；小于3周齡者未能測及NK細胞活力。一般特征：與裸小鼠相似，2-6周齡期間皮膚上有棕色鱗片狀物，隨后變得光滑。發(fā)育相對遲緩：與裸小鼠一樣，rnu裸大鼠發(fā)育相對緩慢。其體重僅相當(dāng)于正常大鼠的70%，８周齡rnu/rnu公鼠體重為150g。易患呼吸道疾患：潰瘍性氣管支氣管炎及化膿性支氣管肺炎仔鼠4周左右斷奶，生后3個月可用來交配。雄裸大鼠可用至7月齡，雌裸大鼠可用至一年多。在潔凈環(huán)境下，壽命最長的裸大鼠可活1～1.5年。繁殖方法同裸小鼠。是腫瘤免疫學(xué)研究的新手段：有一定的優(yōu)越性缺點：維持經(jīng)費比裸小鼠高。Homozygousnude(rnu/rnu)rat.Festingetal.1978裸大鼠的應(yīng)用：

裸大鼠目前主要應(yīng)用于人癌的移植研究。因裸大鼠無胸腺，缺少T細胞，故能成功地移植異種皮膚和異種腫瘤，包括小鼠腫瘤及人腫瘤。Festing首先報告了裸大鼠異種腫瘤移植（人結(jié)腸癌及小鼠漿細胞瘤），但移植瘤生長后自發(fā)消退。裸大鼠人癌移植最常用皮下途徑，也有用腎內(nèi)、腦內(nèi)、肌肉內(nèi)者?？梢陨L于裸大鼠的移植人瘤有黑色素瘤、惡性膠質(zhì)瘤、以及結(jié)腸、胰腺、肺、乳腺、腎、前列腺、外陰、宮頸等癌瘤。大多數(shù)人癌移植后，可見自行消退，僅少數(shù)腫瘤呈進行性生長。裸大鼠移植瘤自發(fā)消退的原因尚不十分清楚，推測與裸大鼠T細胞介導(dǎo)的免疫功能，特別是NK細胞活性較強有關(guān)。但有研究者認為，自發(fā)消退的原因之一可能與選用之裸大鼠年齡較大有關(guān)，而選用4周齡的幼裸大鼠可提高移植成功率。

上海中山醫(yī)院肝癌研究所室成功地建立了裸大鼠人肝癌模型LTNR1及LTNR2，這是裸大鼠人肝癌組織模型的首次報導(dǎo)。LTNR1及LTNR2分別取材于裸小鼠人肝癌組織模型。裸大鼠平均鼠齡為31.5(9～49)天，采用皮下移植途徑。通過病理及AFP檢測，證實裸大鼠人肝癌移植成功。模型具有如下特征：①保留了原人肝癌形態(tài)及功能特征。②保留了裸小鼠人肝癌模型LTNM4及LTNR3的某些優(yōu)點：傳代移植成功率高；自發(fā)消退率低3.1%和0；潛伏期短，平均為12.7±3.9天及17.0±6.2天；腫瘤生長快速，平均每周幾乎平均直徑增長9.1±2.7mm與8.8±3.4mm。三、其它T細胞缺陷動物牛（BeummerStedt,1978)和豚鼠（O‘DonghueandReed,1981)Dwarf小鼠：隱性突變基因dw位于第16對染色體，垂體機能減退。因為其缺乏腦下垂體前葉的生長素和促甲狀腺激素，故使生長發(fā)育障礙。dw/dw小鼠自10-12日齡起出現(xiàn)生長抑制，到8周齡時其體長僅及正常小鼠的1/4，其純合突變小鼠是人類垂體侏儒癥研究的良好動物模型。這種小鼠胸腺發(fā)育不良、T細胞功能受損，是研究內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)關(guān)系的良好模型。Dwarf小鼠第二部分：B淋巴細胞功能缺陷動物一、CBA/N小鼠起源于CBA/H品系，特點是B淋巴細胞功能減退X染色體連鎖隱性突變系，基因符號為：xid對Ⅱ型抗原無反應(yīng)對胸腺依賴抗原缺乏抗體反應(yīng)，血清中IgG、IgM水平低下。骨髓移植證實B淋巴細胞功能缺陷T細胞功能正常是研究B淋巴細胞的發(fā)生、功能和異質(zhì)性的良好動物模型。其病理與人類的Bruton丙球蛋白缺乏癥及Wiskott-Aidsch綜合征相似。二、雄性種馬與1/4雜種馬1983年由Perryman發(fā)現(xiàn)，X染色體連鎖γ球蛋白缺乏癥可見于雄性種馬與1/4雜種馬，特征：B淋巴細胞缺乏，T淋巴細胞正常馬的無γ球蛋白血癥是自發(fā)產(chǎn)生的，酷似人類的X染色體連鎖的女嬰無γ球蛋白血癥，是唯一的動物模型。所有病例都發(fā)生于雄性馬。三、Arabin馬和Quarter馬1980年由Perryman發(fā)現(xiàn)，特征是患有選擇性IgM缺乏癥，雌雄馬均可患病免疫學(xué)特征：病馬體內(nèi)IgG、IgA、C3濃度正常，但很難檢測到血清IgM。易發(fā)生感染和并發(fā)淋巴瘤。是人類選擇性IgM缺乏癥的理想動物模型。Arabin馬還是人瑞士型γ球蛋白血癥模型。缺乏正常胸腺組織、T細胞和B細胞均缺陷。四、其它單項免疫球蛋白缺乏可見于IgG缺乏的丹麥紅牛（Nansen,1972)、IgA缺乏的雞(Luster，1977）。第三部分、其它免疫細胞功能缺陷動物模型一、Beige小鼠隱性基因突變系，基因bg位于第13對染色體上，是從放射處理的小鼠中發(fā)現(xiàn)的。bg基因純合小鼠的形態(tài)學(xué)特征：毛色變淺，耳朵和尾巴色素減少，出生時眼睛顏色變淡，與人類的齊－希二氏(Chediak-HigashiSyndrome)綜合征類似。即色素缺乏易感性增高綜合癥的模型動物，綜合癥是一種致命的常染色體隱性全身疾病，伴眼睛和皮膚白化，大量白細胞包涵體(巨大溶酶體)出現(xiàn)，身體多個器官組織細胞浸潤，各類白細胞減少，以及伴有惡性淋巴瘤。3、免疫學(xué)特點：內(nèi)源性NK細胞活力缺乏中性白細胞對細菌的殺傷作用降低巨噬細胞抗腫瘤作用出現(xiàn)較晚缺乏細胞毒T細胞反應(yīng)，對同種、異種腫瘤細胞的體液反應(yīng)受損。4、溶酶體功能缺陷：亞細胞水平可見異常腫大的溶酶體顆粒、溶酶體膜缺陷。用白色念球菌，金黃色葡萄球菌或肺炎球菌攻擊死亡率高。5、SPF環(huán)境生存，繁殖采用純合子之間進行。Beige小鼠二、巨噬細胞機能異常的P/J小鼠三、肥大細胞缺陷的WBB、W/W小鼠。第四部分：聯(lián)合免疫缺陷動物一、 SCID（severecombinedimmunodeficiency）小鼠1、SCID為隱性突變基因，位于16號染色體上，是C.B-17品系的同源近交系。1980年由美國學(xué)者Bosma首先發(fā)現(xiàn)，1988年引入我國。2、免疫學(xué)特征外觀與普通小鼠無異，體重發(fā)育正常。但胸腺、脾、淋巴結(jié)的重量一般均不及正常的30％，組織學(xué)上表現(xiàn)為淋巴細胞顯著缺乏。胸腺多為脂肪組織包圍，沒有皮質(zhì)結(jié)構(gòu)，僅殘存髓質(zhì)，主要由類上皮細胞和成纖維細胞構(gòu)成。脾白髓不明顯，紅髓正常，脾小體無淋巴細胞聚集，主要由網(wǎng)狀細胞構(gòu)成。淋巴結(jié)無明顯皮質(zhì)區(qū)，副皮質(zhì)區(qū)缺失，呈淋巴細胞空脫狀，由網(wǎng)狀細胞所占據(jù)。骨髓結(jié)構(gòu)正常。外周血白細胞較少，淋巴細胞占白細胞總數(shù)的10％－20％，而正常小鼠應(yīng)占70％。T、B細胞大大減少，細胞和體液免疫功能均缺陷：所有的T和B淋巴細胞功能測試均為陰性，對外源性抗原無細胞免疫及抗體反應(yīng)。巨噬細胞、NK細胞、粒細胞、巨核細胞、LAK細胞功能均未受影響，呈正常狀態(tài)。SCID基因突變的機理：目前認為由于DNA重組過程中VDJ編碼順序的重組酶缺陷，VDJ重組時裂端不能正常連接，而使編碼 Ig和T細胞受體（TCR）的基因發(fā)生異常改變，導(dǎo)致淋巴細胞的分化被阻止在T、B前體階段，不能分化成功能性淋巴細胞。滲漏（leakage）現(xiàn)象：免疫功能重建(幾率15%)。機制不明，可能和DNA修復(fù)恢復(fù)有關(guān)，也可能和后天的抗原刺激有關(guān)。血清IgG篩選含量低于31.8μg/ml,表明無滲漏現(xiàn)象。人類腫瘤移植成功率高于裸小鼠。對鼠肝炎，巴氏桿菌、卡氏肺囊蟲極易感染，感染后易發(fā)病死亡。必須飼養(yǎng)在SPF環(huán)境。壽命可達1年以上，采用scid基因純合子兄妹交配進行繁殖，窩產(chǎn)仔數(shù)3－5個，離乳率87％。應(yīng)用：

用于免疫細胞功能和分化、異種免疫功能重建、人單抗生產(chǎn)、人類自身免疫性疾病和免疫缺陷性疾病、病毒學(xué)、腫瘤學(xué)、微生物學(xué)、組織工程學(xué)等方面的研究。Example：許多人類寄生蟲不能感染其它小鼠，而SCID小鼠不但可被人類絲蟲病所感染，而且所出現(xiàn)的病變也與人類相似，因此是研究人類寄生蟲病的新動物模型。對人類腫瘤生物學(xué)的研究，SCID小鼠腫瘤移植存活率高達36.9％，一般裸鼠為16.8％。對白血病和惡性腫瘤不但轉(zhuǎn)移率高，而且能廣泛擴散，與人體腫瘤生物學(xué)行為極為相似，其侵潤和轉(zhuǎn)移與人類腫瘤自發(fā)性轉(zhuǎn)移相似。SCID小鼠是研究淋巴細胞分化作用和調(diào)控作用的主要模型，也是研究免疫缺陷與自發(fā)性淋巴細胞瘤之間關(guān)系的主要模型。組織工程學(xué)研究：腎上腺皮質(zhì)細胞移植到SCID鼠的腎包膜下，可長成帶有血管浸潤的組織。SCID-hu小鼠：人源化SCID(humanizedSCID)

由于SCID小鼠缺乏有效的免疫系統(tǒng)，通過移植人免疫組織或免疫細胞，使SCID小鼠具有了人類部分免疫系統(tǒng)，稱為SCID-hu小鼠。SCID-hu小鼠免疫重建的材料來源：人胚胎組織：胎兒骨髓、胎兒胸腺、胎肝、胎兒淋巴結(jié)等成年人骨髓及脾細胞移植人體腫瘤手術(shù)標(biāo)本進行移植，利用其中的腫瘤浸潤淋巴細胞進行重建成年人外周血淋巴細胞移植：SCID-hu-PBL模型具有人免疫系統(tǒng)的小鼠模型的用途十分廣泛，其主要用于下列幾方面的研究腫瘤學(xué)方面：人淋巴細胞可以在SCID-hu小鼠體內(nèi)生存和增殖，從而使評價各類人淋巴細胞抗腫瘤活性的研究得以在活體內(nèi)進行。目前已從常規(guī)人淋巴細胞移植，細胞因子、抗體等激活的人淋巴細胞移植，特異性效應(yīng)淋巴細胞移植等多方面開展其抗腫瘤活性的研究，顯示了極其活躍的研究態(tài)勢。

SCID-hu-PBL小鼠是迄今最適于進行人體腫瘤生物治療體內(nèi)研究的模型。它以最接近于人體的實際狀況，而備受人們表睞。近年來應(yīng)用SCID-hu-PBL小鼠進行的生物治療研究主要涉及細胞因子和趨化因子的體內(nèi)抗癌效應(yīng)。病毒學(xué)方面：主要用于HIV、肝炎病毒和致瘤病毒等的致病性、致病機理及抗病毒藥物的篩選和疫苗制備的研究。免疫學(xué)方面：用于研究人類免疫系統(tǒng)的發(fā)育過程及功能，包括疾病如何產(chǎn)生和發(fā)展、免疫細胞如何發(fā)揮作用等。更為重要的是可以制備人單克隆抗體以解決目前尚不能用人進行的人體內(nèi)免疫的問題。血液學(xué)方面：給SCID-hu小鼠輸入人骨髓干細胞，在其循環(huán)血液中可使人類各種血細胞得到發(fā)育，故可用于研究人類鐮刀性貧血、白血病及地中海貧血等。SCID-huALL(人類急性淋巴細胞白血病)模型和SCID-huAML(人類急性髓系白血病)模型是研究人類白血病的良好動物模型。其它醫(yī)學(xué)研究方面移植人肝組織于SCID-hu小鼠，即可用于人肝炎感染的研究，也可進行人肝細胞正常功能的研究，如肝細胞是如何產(chǎn)生膽固醇的研究。糖尿孕婦流產(chǎn)的胎兒組織也可植入SCID小鼠，以解開糖尿病基因組成之謎。SCID-hu小鼠應(yīng)用領(lǐng)域可進一步開拓。研究者可根據(jù)其研究需要賦于SCID小鼠人類的免疫系統(tǒng)或其它任何組織器官，可以是整個系統(tǒng)或部分，進行更多的深入研究?？梢栽O(shè)想，SCID-hu小鼠模型的廣泛應(yīng)用，將能把生物醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究，臨床研究和應(yīng)用研究提到一個新的高度。二、Motheaten突變系小鼠1、出生后2天內(nèi)即可出現(xiàn)皮膚膿腫，有嚴重聯(lián)合免疫缺陷，突變基因(me)位于第6對染色體上。2、免疫學(xué)特點：對胸腺依賴抗原和不依賴抗原均無反應(yīng)，對T和B細胞分裂素的增殖反應(yīng)嚴重受損細胞毒T細胞和NK細胞活性減低純合型（me/me)伴有自身免疫傾向,免疫復(fù)合物可沉積在腎、肺和皮膚處。3、應(yīng)用于生命早期免疫功能缺陷和某些自身免疫病的發(fā)生機制研究三、人工培育的先天性聯(lián)合免疫缺陷小鼠CBA/N-nu系小鼠：T、B淋巴細胞聯(lián)合缺陷C57BL/6-bg-nu小鼠：T、NK細胞功能缺陷，由孫靖教授培育3、BNX小鼠：beige-nude-xid(BNX)，亦稱NIH-ⅢBNX小鼠的培育與裸小鼠和SCID小鼠不同，后兩者由天然突變產(chǎn)生，經(jīng)過人工選育而培育成功，而BNX小鼠是通過人為同源重組的方法將源于不同品系小鼠的突變基因?qū)氲侥骋粋€品系的小鼠而獲得。BNX小鼠將源于CBA/N小鼠的XID小鼠的xid基因通過反復(fù)的雜交一互交(Cross-intrcross)導(dǎo)入到NIH小鼠的遠交群中再將源于C57BL/6的Beige小鼠的beige?；蛲ㄟ^類似的方式導(dǎo)入到NIH-nu/nu小鼠，不斷的雜交和回交NIH-xid/xid(雌性)或NIH-xid/y(雄性)小鼠NIH-nu/nu-bg/bg小鼠所得純合子[NIH-bg/bg-nu/nu-xid/xid(雌性)和NIH-bg/bg-xid/y-nu/nu(雄性)小鼠即：BNX小鼠

成年BNX小鼠高自發(fā)淋巴母細胞淋巴瘤，大體解剖發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)增大;脾腫大;不同程度的腦膜炎等病理變化。經(jīng)組織病理學(xué)證實該小鼠的淋巴結(jié)、脾臟、骨髓和腦膜等處的淋巴母細胞發(fā)生了惡變，惡變后的淋巴母細胞為IgG陽性。該小鼠自發(fā)的淋巴瘤與免疫功能缺陷的患者和腫瘤患者放療后易高發(fā)的淋巴瘤有較大的相似性，故BNX小鼠是研究人淋巴瘤的理想的自發(fā)性腫瘤動物模型。（1）、血液學(xué)研究

BNX小鼠為重度聯(lián)合免疫缺陷動物，免疫排異反應(yīng)弱，可以廣泛地用于造血干細胞的異種移植實驗，BNX小鼠已在血細胞的生成和以人造血干細胞為靶點的先天遺傳性疾病的基因治療研究中得到了應(yīng)用。應(yīng)用：（2）、腫瘤學(xué)研究：

BNX小鼠比單一T細胞缺陷的裸小鼠及T細胞和B細胞聯(lián)合缺陷的SCID小鼠在腫瘤學(xué)研究中更有應(yīng)用價值：BNX小鼠建立的腫瘤動物模型具有以下優(yōu)點：1.成瘤率高，一般可以達到100%；2.成瘤時間早，一致性好，幾乎同時成瘤；3.腫瘤大小個體差異小，便于實驗分組；4.成瘤實驗重復(fù)性好，一些即使在裸鼠和SCID小鼠體內(nèi)重復(fù)性差的腫瘤，在BNX小鼠體內(nèi)也能得到較好的重復(fù)性。

BNX小鼠已應(yīng)用于人淋巴瘤、結(jié)腸癌、前列腺癌、乳腺癌等腫瘤的動物模型研究，特別是在以過氧化物酶體增殖子激活的受體γ（PeroxisomeProliferator-activatedReceptorγ，PPARγ)為分子靶點的乳腺癌基因治療研究中得廣泛應(yīng)用。表明BNX小鼠適應(yīng)用于激素依賴性腫瘤模型的研究。（3）、免疫學(xué)研究

利用BNX小鼠能更有效地研究T,B,NK細胞的功能，可用免疫重建的方法成功地在BNX小鼠體內(nèi)再現(xiàn)了T細胞在胸腺內(nèi)成熟的過程。通過移植人胎兒的胸腺和肝臟，可在BNX小鼠體內(nèi)重建嵌合性的免疫系統(tǒng)(BNX-hu)，同時表達人源性和鼠源性的T淋巴細胞，而免疫重建的SCID-hu小鼠僅表達人源性T淋巴細胞。免疫重建后的BNX-hu小鼠接受抗原刺激可產(chǎn)生較高量的鼠源性IgG和少量人源性IgG以及T細胞增殖反應(yīng)。SCID-hu小鼠可以產(chǎn)生比BNX-hu小鼠更高的人源性IgG。這是由于BNX小鼠和SCID小鼠免疫缺陷的機理不同。

BNX-hu小鼠可以持續(xù)地產(chǎn)生人源性T淋巴細胞，因而BNX-hu小鼠可以用于靶向人T淋巴細胞的病原體疫苗的研制。有研究發(fā)現(xiàn)免疫重建后的人源性T淋巴細胞可被HIV病毒感染，可以先用抗HIV疫苗免疫免疫重建后的BNX小鼠，使之產(chǎn)生免疫保護反應(yīng)，再用HIV病毒進行攻毒，這樣BNX-hu小鼠可以用來評價HIV疫苗的效價與安全性

SCID小鼠免疫缺陷是由于T細胞和B細胞受體在免疫重組時發(fā)生異常，其內(nèi)源性T細胞和B細胞不能接受正常的發(fā)育信號，因而不能發(fā)育成功能性T細胞和B細胞。而BNX小鼠是由于基因的突變引起免疫器官發(fā)育的異常，不能為T細胞和B細胞成熟提供良好的發(fā)育場所，通過免疫重建移植的人胎兒胸腺和肝臟為BNX小鼠的T細胞和B細胞提供了發(fā)育場所，因而能在免疫重建后的BNX小鼠檢測到大量鼠源性淋巴細胞。免疫重建成功后的BNX小鼠又可能引起免疫排斥反應(yīng)，進而影響人源性T細胞和B細胞發(fā)育，這可能是重建后的BNX小鼠體內(nèi)人源性T淋巴細胞和接受抗原刺激產(chǎn)生的人源性IgG比SCID小鼠低的原因。（4）、病毒學(xué)研究由于BNX小鼠功能性T,B和NK淋巴細胞缺陷，免疫機能極其低下，是研究病毒感染機制極好的動物模型。BNX小鼠丙肝病毒感染模型出現(xiàn)與人丙肝相似的組織病理變化，如典型的肝細胞骨架消失，肝細胞增生并纖維化，肝臟組織中可觀察到大小不等的包涵體。（5）、寄生蟲學(xué)研究可為人惡性瘧研究提供新的理想的動物模型。有如下優(yōu)點:①是世界上第一個可穩(wěn)定感染的人惡性瘧原蟲嚙齒類動物模型;②在抗人惡性瘧原蟲藥物篩選中，該模型不需像靈長類動物那樣要檢測其它大量的參與藥物內(nèi)化的各種復(fù)合物;③對抗人瘧原蟲藥物敏感，其藥代動力學(xué)和藥物毒性具有可測性;④BNX小鼠還可以感染其它類型的人瘧原蟲。NOD-SCID小鼠為T,B和NK三種細胞功能缺陷的動物，它是由SCID小鼠與具有NK細胞功能缺陷、循環(huán)補體缺乏、抗原呈遞細胞分化及功能不良特點的NOD/Lt品系回交，得到的聯(lián)合免疫缺陷動物。其免疫力更為低下，因而也更容易接受異種移植。有研究結(jié)果表明，NOD-SLID小鼠較SCID小鼠在人癌移植上占有優(yōu)勢，也有研究者認為，使用T,B,NK細胞聯(lián)合免疫缺陷動物所建立的人體腫瘤移植模型能夠更好地模擬人癌侵襲和轉(zhuǎn)移的自然過程4、NOD-SCID(T、B、NKcell缺陷)NorikazuTamaokiKeioUniversity5、超級免疫缺陷小鼠：NOG(NOD/Shi-scid/IL-2Rγnull)mouselackofTandBcellslackofNKcellsreducedcomplementactivitiesdysfunctionofmacrophagesdysfunctionofdendriticcellsnoleakiness:noincidenceofT,BcellswithagingnoincidenceoflymphomavariouskindsofhumancellscanbedevelopedafterstemcelltransferTheNOGmouseacceptsheterologouscellsmuchmoreeasilycomparedwithanyothertypeofimmunodeficientrodentmodels,suchas,nudemouseandNOD/scidmouse.

人類的干細胞可以在其內(nèi)生長并發(fā)育為下游細胞和組織.如臍血干細胞可以發(fā)育分化為各種粒細胞、造血細胞及淋巴樣細胞。利用這個模型可以建立各種人類的細胞和組織培養(yǎng)動物模型。第五部分、獲得性免疫缺陷病模型一、猴獲得性免疫缺陷綜合征（Simianacquiredimmunedeficiencysyndrome，SAIDS)1969年在美國和英國發(fā)現(xiàn)臨床癥狀：和人類AIDS相似,全身淋巴腺病、貧血、反復(fù)腹瀉、消瘦。免疫學(xué)特征：體液和細胞免疫功能降低，淋巴細胞減少，循環(huán)性T淋巴中T4和T8的比例失調(diào)，明顯低于正常。胸腺白血病病毒Ⅲ引起，病毒進入機體后感染T細胞，導(dǎo)致條件致病菌感染死亡。病原學(xué)和臨床表現(xiàn)與人的AIDS相似，是研究人類AIDS的良好動物模型。二、家兔惡性纖維瘤綜合征由兔惡性纖維瘤病毒引起：一種痘病毒，感染力極強。免疫學(xué)特征：免疫功能嚴重抑制，淋巴細胞對有絲分裂原的反應(yīng)低下。臨床癥狀：免疫功能低下，條件致病微生物感染，播散性腫瘤發(fā)生。與人的AIDS有不少相似，對研究AIDS樣綜合征是很好的動物模型。第六部分：裸鼠在腫瘤學(xué)研究中的應(yīng)用一、人類腫瘤的裸鼠移植1、人癌組織移植人癌組織裸鼠異種移植有其規(guī)律：不同類型的腫瘤及不同生物學(xué)特性的腫瘤具有不同的移植成功率。人癌手術(shù)標(biāo)本移植成功率為28.3%，其中復(fù)發(fā)性及轉(zhuǎn)移性腫瘤分別為50%、38.5%，均高于原發(fā)瘤的移植成功率20.5％。不同種類腫瘤的移植成功率：惡性黑色素瘤和結(jié)腸癌最高；乳腺和淋巴網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞腫瘤最低。移植后的生長速度：女性生殖系統(tǒng)腫瘤和結(jié)腸癌最快；胚胎性和骨的腫瘤最慢；轉(zhuǎn)移性和復(fù)發(fā)性腫瘤的生長較快。2、體外建株的癌細胞系：移植成功率較高。eg:肺癌二、裸鼠移植瘤建立的影響因素1、裸鼠的遺傳背景：消化道腫瘤對裸鼠的遺傳背景有選擇性，而惡性淋巴瘤、髓母細胞瘤的移植成功率和生長速度卻與遺傳背景無關(guān)。2、移植部位和途徑：常用的移植部位：皮下、腹腔、肌肉、腦等。癌組織取材：無菌操作；挑選新鮮的癌組織；避免在污染的體表、消化道或呼吸道取材；將癌組織切成2－5mm大小的碎塊，利用移植針接種，或通過手術(shù)移植于實驗部位。移植途徑和部位影響移植瘤的生長與存活：肺小細胞癌移植部位和途徑影響移植瘤的生物學(xué)特性：通常皮下接種僅是局部生長且生長速度緩慢，一般不發(fā)生腫瘤的浸潤和轉(zhuǎn)移，而腹腔、肌肉接種則發(fā)生廣泛性浸潤轉(zhuǎn)移，充分顯示癌細胞的惡性行為。如：食管癌細胞、乳腺癌、胃癌等。常位異種移植（orthotpichetero-transplantation）：將人癌細胞或組織移植至與腫瘤原發(fā)部位相應(yīng)的裸鼠臟器內(nèi)。優(yōu)點：成功率高，需要細胞數(shù)量少；移植瘤的生物學(xué)行為和藥物動力學(xué)更接近于人體的原發(fā)瘤；能克服皮下移植的缺陷。缺點：操作負責(zé)，不易觀察腫瘤。常位異種移植目前已開展了肺、腦、腎、結(jié)腸、膀胱等臟器腫瘤的移植研究。原位移植瘤Establishinganorthotopicmetastaticprostatecancermodel.Primaryhumanprostatecancertissue(a)wasgraftedunderrenalcapsulesoftestosterone-supplementedmaleNOD-SCIDmice(b).Aftersuccessfulserialsubrenalcapsuletransplantationsoftumorgrafts(upto8times),tumortissuewasregraftedintoanteriorprostatesofNOD-SCIDmice(c,arrows).Theseorthotopicgraftsgaverisetolymphnodemetastases(d,arrow),whichweresuccessfullyregraftedintomouseprostates,givingrisetometastases(e)inthelymphnode(H&E),lung(Ki-67staining),liver(H&E)andbone(Ki-67staining).人為改變裸鼠的免疫功能：例：輔以X射線照射可以較容易地建立一些原來難以移植成功的腫瘤（白血病、惡性淋巴瘤等）人類腫瘤的本身特性：分化程度低、復(fù)發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤移植成功率高，惡性程度與移植成功率大致呈正相關(guān)。激素和宿主性別的影響：激素依賴性腫瘤，如乳腺癌、子宮、肺及骨的腫瘤在裸鼠中最難移植成功。例：乳腺癌。其它：裸鼠的健康狀態(tài)、移植瘤組織的處理和準(zhǔn)備、無菌觀念和操作技能等也是重要的影響因素。三、裸鼠移植瘤的組織學(xué)特征及穩(wěn)定性

一般來說，裸鼠移植瘤仍然保留著原發(fā)腫瘤的特點，如病理組織學(xué)、超微結(jié)構(gòu)、染色體特征、腫瘤標(biāo)記物等。但是裸鼠移植瘤也會發(fā)生變化：如生物學(xué)特性和遺傳穩(wěn)定性的變化。認識到裸鼠不能再現(xiàn)人體原發(fā)瘤的全部特性及其遺傳學(xué)上的不穩(wěn)定性，對于合理地應(yīng)用這一實驗?zāi)Ｐ图翱茖W(xué)地分析實驗結(jié)果具有重要意義。四、宿主對移植瘤的反應(yīng)和間質(zhì)改變

腫瘤移植后，宿主作出反應(yīng)，宿主與腫瘤相互作