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1、第九章 免疫缺陷动物,第一节 免疫缺陷动物的分类第二节 免疫缺陷动物的生物学特性第三节 免疫缺陷动物的应用,第一节 免疫缺陷动物的分类,免疫缺陷动物（immunodeficient animal）:指由于先天性遗传突变或用人工方法造成一种或多种免疫免疫系统组成成分缺陷的动物。先天性免疫缺陷动物： T淋巴细胞功能缺陷动物：裸小鼠（nude mice）、裸大鼠(nude rat)。 B淋巴细胞功能缺陷动物：性连锁免疫缺陷小鼠（CBA/N）。 NK淋巴细胞功能缺陷动物：Beige小鼠。 联合免疫缺陷动物：严重联合免疫缺陷小鼠(SCID mice)、虫蛙小鼠(motheaten mice)。 其它免疫
2、缺陷动物：显性半肢畸形小鼠(dominant hemimelia mice)。,获得性免疫缺陷动物： 小鼠AIDS模型：SCID小鼠AIDS模型、AIDS的转基因小鼠。 猴AIDS模型：反转录病毒诱发、SIV诱发。 有蹄动物慢病毒感染。 黑猩猩HIV感染。,第二节 免疫缺陷动物的生物学特性,T淋巴细胞功能缺陷动物：1. 裸小鼠（nude mice）：即先天性无胸腺裸小鼠，由11号染色体上nu隐性基因突变导致。 该基因已回交到不同品系，包括：NIH-nu/nu、BALB/c-nu/nu 、C3H-nu/nu 、C57BL/6-nu/nu。 被毛生长异常，呈裸体外表。无胸腺，仅有胸腺残迹或异常胸腺
3、上皮，不能使T-cell正常分化，导致细胞免疫力低下。幼龄鼠有残存的未分化的上皮细胞。,B细胞功能正常，NK细胞活力增强。繁育能力差，乳腺发育缺损，以雄性纯合子与雌性杂合子繁育。T细胞缺陷可通过移植成熟T细胞、胸腺细胞或正常胸腺上皮得到校正。,2. 裸大鼠(nude rat)：基因符号为rnu，一般特征似裸小鼠。发育迟缓，体重为正常大鼠的70%。裸大鼠较裸小鼠对多种传染病更敏感。比裸小鼠更强壮、寿命更长。体型较大，对大范围的外科手术方法较有利。,B淋巴细胞功能缺陷动物： 1. 性连锁免疫缺陷小鼠：起源于CBA/N，毛色为野鼠色，B细胞功能缺乏，基因符号xid，位于X染色体。雌性纯合子与雄性杂合
4、子对胸腺非依赖性抗原（如葡聚糖、肺炎球菌脂多糖、DNA）没有体液免疫。B细胞对B细胞分裂素缺乏反应，分泌IgM和IgG的B细胞减少， IgM和IgG含量降低，但T细胞功能正常。移植正常鼠骨髓到xid宿主，B细胞缺损可以恢复。该小鼠用于研究B细胞的发生、功能、异质性。,NK淋巴细胞功能缺陷动物： 1. Bg/bg小鼠(beige mice)：NK细胞功能缺陷突变小鼠，bg是13号染色体上的隐性基因。由于细胞溶解作用的识别过程受损，导致NK细胞功能缺乏。纯合bg基因还损伤细胞毒T细胞功能，降低粒细胞趋化性和杀菌活性，延迟巨噬细胞抗肿瘤杀伤作用。影响溶酶体发生，导致溶酶体膜缺损，溶酶体增大。溶酶体功
5、能缺陷导致bg小鼠对化脓性细菌敏感，必须饲养于SPF环境中。可用于研究色素缺乏易感性增高综合征。,联合免疫缺陷动物： 1. 严重联合免疫缺陷小鼠(SCID mice)：1983年由美国Fox chase癌症中心于C.B-17Icr近交系中发现，突变基因scid位于16号染色体。该突变基因造成编码Ig重链和TCR的基因重排异常，抑制B-cell和T-cell前体的正常分化。C.B-17Icr为携带来自C57BL/ka小鼠的免疫球蛋白重链Igh-1b等位基因的 BALB/cAnIcr的同源近交系。纯合子血清中无免疫球蛋白，淋巴结、胸腺变小，缺乏体液、细胞免疫功能。饲养于SPF环境中。通过移植人免疫
6、组织或免疫细胞，可使SCID小鼠具有人类部分免疫系统，称为SCID-hu小鼠。,2. 虫蛙小鼠(motheaten mice)：1965年发现于C57BL/6J的突变，突变基因me位于第6号染色体，寿命不超过8周。出生后2天内出现皮肤脓肿，有严重联合免疫缺陷。对胸腺依赖和非依赖抗原均无反应。对T、B细胞分裂素的增殖反应严重受损。细胞毒细胞和NK细胞活性低。伴有自身免疫的倾向，免疫复合物沉积于肾、肺、皮肤。C57BL/6J-me在1-2日龄表皮可见嗜中性白细胞集聚，表皮色素呈斑点状，故称虫蛙小鼠。,其它免疫缺陷动物：1. 显性半肢畸形小鼠(dominant hemimelia mice)： Dh
7、(dominant hemimelia )是显性突变基因，位于1号染色体。出生后，后趾畸形即多趾或少趾。杂合子缺乏脾脏，泌尿、生殖、消化道和骨骼有一定程度畸形。纯合子由于泌尿生殖系统和骨骼系统严重畸形，出生后很快死亡。畸形发生于早期胚胎的脏壁中胚层。脾脏缺乏导致体液免疫反应一定程度损伤。,第三节 免疫缺陷动物的应用,裸鼠在肿瘤学研究中的应用1. 人类肿瘤的裸鼠移植人癌组织（手术标本）移植： 手术标本移植成功率28.3%，其中复发性肿瘤50%，转移性肿瘤38.5%，原发瘤20.5%。 黑色素瘤和结肠癌移植成功率最高，乳腺和淋巴网状内皮细胞肿瘤成功率低。 女性生殖系统肿瘤和结肠癌生长最快，胚胎性和
8、骨的肿瘤生长慢。肿瘤细胞株移植： 肿瘤细胞株移植成功率高于人癌手术标本。,2. 宿主和肿瘤特性对裸鼠移植瘤生长的影响裸鼠遗传背景：裸鼠遗传背景对肿瘤生长有一定影响。移植部位和途径： 通常选用皮下、肌肉、腹腔内和脑内。皮下移植易于观察肿瘤生长状况，部位多在背部靠头部皮下，或腋下（因其血管丰富，利于肿瘤生长，且不影响动物的活动）。移植部位和途径可影响移植瘤的生物学特性：皮下接种一般不发生肿瘤浸润和转移；腹腔内接种则显示癌细胞恶性行为。,人为改变裸鼠免疫功能： 采用免疫抑制、放射照射可提高移植瘤成功率，包括难以移植成功的肿瘤。人类肿瘤细胞的本身特征： 分化程度低移植成功率高，恶性程度与移植成功率呈正
9、相关。激素和宿主性别的影响： 激素依赖性肿瘤，如乳腺癌、子宫、肺及骨的肿瘤，在裸鼠中最难成功。裸鼠的性别和激素水平直接影响裸鼠移植瘤。,3. 裸鼠移植瘤组织学特征及稳定性人癌在裸鼠体内形成移植瘤后，仍保留原发肿瘤的一般特点。如：病理组织结构、超微结构、染色体特征、肿瘤标记物等。部分人类肿瘤移植后，表现一个或几个肿瘤细胞亚群的选择性生长，造成起源于同一原发瘤的细胞在生物学性状表现一定的异质性；且出现于裸鼠移植中的肿瘤细胞亚群也不一定都能在人体原发肿瘤中发现。对于裸鼠不能再现人体原发瘤的全部特性及其遗传学上的不稳定性，应合理地应用这一模型，科学地分析实验结果。,4. 宿主对移植瘤的反应和间质改变恶
10、性肿瘤作为细胞悬液或组织块移植到宿主裸鼠,宿主与肿瘤相互作用，间质反应随之发生，由宿主产生新的移植瘤间质，如血管床、纤维架。间质改变引起癌细胞分化程度的差异，分化程度改变多发生于裸鼠第一次传代。,5. 移植瘤的转移肿瘤分化程度：肿瘤分化程度越低，浸润转移越明显，转移发生越早。接种途径与部位：腹腔接种一般转移率高于皮下，常位接种转移更接近于原肿瘤在人体内转移的情况。环境因素：SPF环境中带瘤裸鼠淋巴结比普通环境转移率高、转移快。宿主状态：遗传背景、周龄、饲养条件及免疫状态直接影响肿瘤转移的发生。裸鼠在转移模型中的应用：迄今利用裸鼠复制肿瘤转移模型成功较少。,裸鼠在微生物研究中的应用病毒感染： 病
11、毒感染正常小鼠，感染细胞被当作靶细胞攻击，感染部位出现明显细胞免疫反应。在裸鼠中未导致动物死亡，仅出现持续病毒血症，体内无抗体和任何免疫反应。单克隆抗体制备：,SCID-hu小鼠的人免疫功能重建 1. SCID-hu免疫重建的机制:SCID小鼠体内T、B细胞自身不能分化成特异性淋巴细胞，但小鼠体内淋巴细胞分化的微环境正常，能接受人体正常组织的移植成为嵌合体小鼠。1988年Mosier首次将人外周血淋巴细胞及人胎肝移植于SCID小鼠的皮下和肾包膜下获得免疫重建的成功。目前已有人胚胎组织如骨髓、胸腺、肝、淋巴结，成年人外周血淋巴细胞、骨髓、脾进行移植。由于成年人外周血淋巴细胞比人胚胎组织、脾更易获
12、得，PBL-hu-SCID模型研究更多。PBL-hu-SCID小鼠脾检出的人淋巴细胞达80-90%，移植6个月后，80%小鼠可从外周血中检出人淋巴细胞。,2. SCID-hu存在的问题:重建成功率达不到100%，不同实验室研究结果以及同一实验室不同小鼠个体间免疫重建的程度存在明显差异。SCID小鼠体内淋巴细胞的功能不能标准化。不同类型淋巴细胞组成的移植物移植于SCID小鼠，T细胞易获得免疫重建，活性B细胞数目有限。易发生移植物抗宿主反应导致小鼠死亡。免疫重建方法不尽统一，效果不同，影响该模型的标准化及重复性。,3. 改进措施：移植物方面：以抗人CD3抗体、PWM处理及混合淋巴细胞培养方式先激活人淋巴细胞后再移植于SCID小鼠，从而一定程度改善免疫重建。宿主方面：以抗NK细胞抗体及射线处理SCID小鼠以便抑制NK细胞活性，同时利用新生SCID小鼠NK细胞活性低，体内存在多种生长因子进行移植，促进免疫重建。,
