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1、第十章 免疫缺陷动物模型及应用,免疫缺陷(immunodeficiency)是指机体免疫系统中任何一个成分缺 少、缺失或功能不全的现象。 免疫缺陷病(immunodeficiency diseases)则是一种由于人体免疫 系统发育缺陷或免疫反应障碍导致的人体抗感染能力低下，临床表现 主要为反复感染或严重感染性疾病，它是机体免疫功能不全所出现的 临床综合征。 免疫缺陷病通常可分为先天遗传性及后天继发性两大类，这两类疾 病均会导致机体免疫功能低下或缺失，并易发生严重感染或肿瘤。,第一节 概述,特异性免疫缺陷,T细胞缺陷,T和B细胞缺陷,B细胞缺陷,占先天性免疫缺陷病的50%70%。其缺陷发生在B
2、淋巴细胞祖细胞阶段，特征为免疫球蛋白水平的降低或缺失。,占先天性免疫缺陷病的5%10%。因先天性胸腺发育不全导致机体内T细胞数目减少，或因某些酶或膜糖蛋白等分子缺乏而导致T细胞功能障碍。,体液和细胞免疫同时有严重缺陷的疾病，一般T细胞缺陷更为突出。可能与干细胞分化为T、B细胞发生障碍或胸腺及法氏囊相应结构发育异常有关。,先天遗传性免疫缺陷病,非特异性免疫缺陷,补体系统缺陷,吞噬细胞缺陷,指吞噬细胞的功能障碍引起的疾病，其发病率较低，它约占先天性免疫缺陷病的1%2%，最多见的为慢性肉芽肿病。,机体内补体成分的组分或它的调控蛋白发生遗传性缺陷所引起的疾病。,先天遗传性免疫缺陷病,继发性免疫缺陷,恶
3、性肿瘤,蛋白质异常,感染,许多病毒、细菌、真菌及原虫感染常可引起机体免疫功能低下。,患恶性肿瘤特别是淋巴组织的恶性肿瘤时，常可进行性抑制患者的免疫功能。广泛转移的癌症患者中常可出现明显的细胞免疫与体液免疫功能低下。,慢性肾脏疾病、急慢性消化道疾病，大面积烧（烫）伤时，体内蛋白质可大量丧失；慢性消耗性疾病时蛋白质消耗会增加；机体内的蛋白质合成不足。,后天继发性免疫缺陷病,医源性免疫缺陷,放射线损伤,长期使用药物,长期使用免疫抑制剂、细胞毒药物和某些抗生素。,放射线治疗是一种有效手段，大多数淋巴细胞对射线十分敏感，大剂量放射性损伤可造成机体永久性免疫缺陷。,后天继发性免疫缺陷病,免疫缺陷动物(im
4、munodeficiency animal)：指由于先天性遗传缺陷 或用人工方法造成一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物。 获得性免疫缺陷动物（acquired immunodeficiency animal）,又叫 诱发性免疫缺陷动物，指采用人工方法干预造成其免疫功能缺陷或低下 的动物。 遗传性免疫缺陷动物（ hereditary immunodeficiency animal）,又 叫自发性免疫缺陷动物，指动物自然发生的免疫缺陷疾病或由于基因突 变的异常表现，通过定向培育而获得的免疫功能缺陷或低下的动物。,第二节 免疫缺陷动物及其发展史,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,裸小鼠的发现及其
5、意义,裸小鼠(Nude mice)或无胸腺小鼠是一种无被毛、胸腺的突变种小鼠。 1962年，英国格拉斯哥鲁齐尔医院病毒研究室的格里斯脱医生从非近交系小鼠中偶然发现了个别无毛小鼠。 1966年，英国爱丁堡动物研究所的弗拉纳根首先确定了新生裸小鼠以无触须为主要特征；随后的遗传特性研究，发现小鼠无毛是其11号染色体上的等位基因发生了突变，并发现裸小鼠的皮肤组织学和以往无毛小鼠不同，它的体内常染色体退化，存在着一种新的无毛基因；认为这是一种新的自发突变种小鼠，并提出将其命名为“裸体”小鼠，用“nu”表示其基因符号。 1968年，佩蒂路易斯发现裸体小鼠已失去正常胸腺，其原胸腺残留结构中，部分上皮样细胞呈
6、巢状排列且部分呈外分泌腺结构，这才引起世界各国生物医学领域的高度重视。,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,裸小鼠的发现及其意义,20世纪60年代后期，裸小鼠作为“活试管”，在肿瘤学、免疫学等方面很快成为广为关注的研究领域. 20世纪70年代以来，国际上先后召开了很多届“免疫功能缺陷动物模型及应用”国际学术会议，以裸小鼠为代表的各类免疫功能缺陷动物引起了生命科学领域的广泛关注，至今方兴未艾。 目前国际上发现和培育了以B细胞功能缺陷为特征，来源于CBA/N小鼠的Xid小鼠，自然杀伤（NK）细胞功能缺陷的Beige小鼠、巨噬细胞机能异常的P/J小鼠等各类免疫缺陷动物模型。 借助生物遗传工程的研究手
7、段，应用基因导入等育种技术，将不同类型的基因异常整合在同一动物体上，人工建立了许多联合免疫功能缺陷动物。,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,裸大鼠的发现及其意义,1953年，裸大鼠（Nude rats）由英国阿伯丁的Rowett研究所在实验大鼠种群中所发现，基因符号为rnu，属染色体隐性遗传，因难于饲养繁殖，当时仅维持至60年代初。 1975年，该研究所在大鼠种群中再次发现了纯合子裸大鼠（rnu/run）。 1977年，英国MRC实验动物中心首次在世界上建立了裸大鼠种子群。 1978年，Festing通过研究首次详细描述了裸大鼠的免疫学特征，并在世界上首先报道了采用裸大鼠开展人癌异种移植的实
8、验结果。rnu裸大鼠先后被分别引入欧洲大陆及美国及日本等国，并于1983年由我国科学家引入中国。 除rnu裸大鼠以外，1976年5月在新西兰维多利亚大学的科研人员发现了另一种裸大鼠，为了与rnu裸大鼠区别，他们将这种裸大鼠的基因符号命名为nznu。目前绝大多数裸大鼠的研究资料均来自rnu裸大鼠。,实验诱导免疫缺陷动物,免疫器官切除,免疫抑制剂,大剂量激素,放射性照射,实验诱导免疫缺陷动物,免疫抑制动物模型,TAR小鼠,TRB小鼠,联合使用胸腺切除、放射线照射和骨髓重建的方法建立的实验诱导免疫抑制动物模型，即TRB小鼠模型。,采用胸腺切除、阿拉伯胶糖嘧啶渗透加放射线照射的技术制作的免疫缺陷动物模
9、型，即TAR小鼠模型。,实验诱导免疫缺陷动物,T淋巴细胞功能缺陷动物 裸小鼠、裸大鼠,B淋巴细胞功能缺陷动物 XID小鼠,NK细胞缺陷动物 Beige小鼠,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,SCID小鼠、NOD-SCID小鼠、BNX小鼠,第三节 免疫缺陷动物分类,按照临床上免疫缺陷疾病以始发部位或所含有成分分类的原则，根据免疫缺陷动物的实际应用现状，免疫缺陷动物的分类并不可能十分严格；利用基因敲除技术造成某些免疫细胞因子缺陷的免疫缺陷小鼠大多数还无特定的名称。,BALB/c(nu/nu) (T cell-),BNX (T/B/NK cell-),NOD/SCID (T/B/NK cell-)
10、,SCID (T/B cell-),Nud rat (T cell-),免疫缺陷动物,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,一、T淋巴细胞功能缺陷动物,裸小鼠是一种全身无毛、先天性胸腺发育不良及T淋巴细胞功能免疫缺陷的动物，其隐性突变的裸基因（nu）位于11号染色体上。 裸小鼠概况 已将nu基因成功导入不同近交系动物，世界上已建立了20余种具有不同遗传背景和相同nu基因遗传特性的近交系裸小鼠；使用最多的裸小鼠品系是BALB/c-nu小鼠，其它来源的裸小鼠如NIH-nu小鼠、NC-nu小鼠、Swiss-nu小鼠、C3H-nu小鼠、C57BL-nu等品系也有较多应用。 生物学特征 裸小鼠的主要特征表
11、现为无毛和无胸腺，随着鼠龄增加，其皮肤变薄、头颈部皮皱褶、发育迟缓。不同品系的裸小鼠具有不同的生物学特征。如BALB/C裸小鼠皮肤为浅红色，白眼；C3H裸小鼠皮肤为灰白色，黑眼；C57BL裸小鼠皮肤为黑灰色至黑色。,CD-(ICR)裸鼠,NU/NU 裸鼠,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,一、T淋巴细胞功能缺陷动物,免疫学特征 胸腺缺损，可见少量胸腺痕迹或异常上皮，但胸腺依赖细胞明显减少或缺失，故不能使T细胞正常分化，缺乏成熟T细胞的辅助、抑制及杀伤功能，所以其细胞免疫力低下。体内B淋巴细胞数正常，但功能欠正常，免疫球蛋白主要是IgM，只含少量IgG。68周龄以上的成年裸小鼠较普通小鼠有较高
12、水平的NK细胞活性，34周龄的幼龄裸小鼠则NK细胞的活性相对低下；随着裸小鼠年龄增长或其他因素的影响（如微生物感染），其体内正常T细胞数会增加，NK细胞活性也会代偿性增高。 应用领域 已广泛应用于肿瘤学、免疫学、微生物、遗传学、寄生虫、临床医学等专业领域。,CD-(ICR)裸鼠,NU/NU 裸鼠,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,一、T淋巴细胞功能缺陷动物,裸大鼠是一种全身无毛、先天性胸腺发育不良及T淋巴细胞功能免疫缺陷的动物，其基因符号为rnu，属染色体隐性遗传。 生物学特征 主要特征类似于裸小鼠，但其躯干部仍有稀少被毛，并非如裸小鼠那样基本无毛，其头部及四肢毛更多。26周龄期间其皮肤上有
13、棕色鳞片状物，随鼠龄增长出现稀少被毛直至终身。 免疫学特征 与裸小鼠极为相似，可见胸腺残体；其体内T细胞功能缺陷，B细胞功能基本正常，NK细胞活力增强。对结核菌素无迟发性变态反应，血中未测出IgM及IgG，淋巴细胞转化试验为阴性。 肿瘤移植实验中，裸大鼠具有移植瘤大、取血量多、可行某些外科手术之优点。,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,二、B淋巴细胞功能缺陷动物,XID（X-linked immunodeficiency）小鼠为B淋巴细胞功能缺陷疾病模型，临床常表现为免疫球蛋白缺失，但细胞免疫正常。来源于CBA/N小鼠，为X-染色体隐性遗传，其突变基因位于Pgk-1与Plp基因之间，基因符号
14、为xid。该基因使小鼠脾脏B淋巴细胞数目减少并有缺陷，导致体内成熟B细胞缺少，从而对某些B细胞抗原缺乏免疫应答反应。目前已培育出B细胞缺陷的小鼠已不少于15个品系。 免疫学特征 纯和型雌鼠(xid/xid)和杂合型雄鼠(xid/y)对型抗原(非胸腺依赖性抗原)以及双链DNA等没有反应，对胸腺依赖性抗原缺乏抗体反应；血清中IgG3、IgM低下。其免疫学特征与人类性联丙种球蛋白缺乏症（Bruton型）和湿疹-血小板减少性紫癜(Wiskott-Aldisch氏)综合症相似。 应用领域 免疫学领域，它是研究B淋巴细胞的发生和功能理想的动物模型。,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,三、NK淋巴细胞功能
15、缺陷动物,Beige小鼠为NK细胞功能缺陷疾病模型，它是隐性基因突变系，bg基因为13号常染色体隐性突变基因，它起源于C57BL/6品系。它是经射线辐射的小鼠生产的仔鼠中出现的变异动物，这种动物被称为Beige (bg/bg)小鼠。 生物学特征 Beige小鼠表现为明显的黑色素体减少，外观很难与其他白色小鼠鉴别。其外观表现为毛色变浅，但被毛完整，耳廓和尾尖色素减少，出生时眼睛颜色很浅，成年后眼睛全变黑。 免疫学特征 Beige小鼠内源性NK细胞发育和功能缺陷，血液凝固和巨噬细胞活性也有缺陷；其免疫抗肿瘤杀伤作用出现较晚，缺乏细胞毒性T细胞功能，对同种、异种肿瘤细胞的体液免疫功能减弱，欠缺巨噬细
16、胞的抗肿瘤活性、杀伤细胞活性等。 应用领域 主要应用于免疫学领域。,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,四、联合免疫缺陷动物,SCID（Severecombinedimmunodeficiency, SCID mice）小鼠是先天性T和B淋巴细胞免疫缺陷动物，即重度联合免疫缺陷小鼠，1983年由美国学者Bomsa在C.B-17突变小鼠中发现。SCID小鼠的免疫球蛋白缺乏具有遗传性特征，由位于小鼠第16对染色体被称为scid的单个隐性突变基因所导致，表现为T、B淋巴细胞免疫功能缺陷。 生物学特征 SCID小鼠外观与普通BABC/c小鼠无差异，体重发育基本正常，体表有毛呈白色；其淋巴器官发育有缺陷，胸腺相对重量仅为同龄正常小鼠的6%左右，脾脏相对重量仅为同龄正常小鼠的30%，淋巴结极小，常散在分布于脂肪组织中，难以用肉眼看见。 饲养繁殖 SCID小鼠极易感染，在高度洁净的SPF环境下可存活1年以上。采用纯合子两性交配均可生育，但其繁殖能力较弱，窝产仔数平均为35只，雌性小鼠生产两胎后其繁殖能力即明显下降。,免疫缺陷动物分类,联合免疫缺陷动物,四、联合免疫缺陷动物, 组织
