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實驗動物科學(xué):第三節(jié) 帶病理模型性狀的突變株

一、常用的突變品系(一)肌萎縮癥(Dystrophia Muscularis簡稱dy)小鼠或稱肌失營養(yǎng)癥即后肢癱瘓小鼠該鼠與人類有相似的肌萎縮癥狀,其dy/dy大約出生兩星期可見后肢拖地,表現(xiàn)有進(jìn)行性肌衰弱和廣泛性的肌萎縮。病鼠出生時是活的,但只有少數(shù)病鼠能存活10周以上,無繁殖…

一、常用的突變品系

(一)肌萎縮癥(Dystrophia Muscularis簡稱dy)小鼠或稱肌失營養(yǎng)癥即后肢癱瘓小鼠

該鼠與人類有相似的肌萎縮癥狀,其dy/dy大約出生兩星期可見后肢拖地,表現(xiàn)有進(jìn)行性肌衰弱和廣泛性的肌萎縮。病鼠出生時是活的,但只有少數(shù)病鼠能存活10周以上,無繁殖力。但已證明dy/dy 雌鼠的卵巢移植到正常雌鼠體內(nèi)是具有生殖能力的。由于雌本基本不育。因交配無能,且母性不好,一般和留雜合型,如雄鼠與正常雌本交配有困難,可人工受精,也可卵巢移植。常用的有REJ129/dy后肢偏癱小鼠。

(二)肥胖癥(Obese,簡稱ob)鼠

肥胖癥鼠有肥胖小鼠(Obese Mice)和肥胖大鼠(Obese Rat)。肥胖小鼠體重可達(dá)60克,這種小鼠無生育力,表現(xiàn)為單純胖而不伴有糠尿病。純合體大約在四周齡時即可識別出,此時其增重加速,很快可達(dá)到正常同窩鼠體重的3倍。中等程度的攝食過度可使其幾乎不太活動,但在幼年時其血糖和免疫活性胰島素并不明顯增加,5~6月齡以后,肥胖趨向穩(wěn)定,胰島素和葡萄糖水平上升,這些小鼠不受外來胰島素的影響,但節(jié)制食物可增加對胰島素的敏感性以及延長其壽命。所有的雌鼠均無生殖力。卵巢和子宮萎縮,若堅持節(jié)制飲食,則雄鼠偶爾能夠繁殖。Langerhans島的增生與胰島素分泌增加有關(guān),腎小球發(fā)生腎結(jié)節(jié)狀脂肪玻璃樣病變,在電鏡下可見了其局限于腎小球膜和基膜的內(nèi)皮面。肥胖小鼠的皮下、后腹膜和性腺的脂肪增多,這是脂肪細(xì)胞數(shù)目增多和體積增加的結(jié)果,因此被稱為肥大性一增生性肥胖癥。

這種小鼠的肥胖癥與人類的肥胖癥很相似。利用這種小鼠曾進(jìn)行了許多有益于肥胖癥的生化、病理、激素及藥物治療等的研究。因為這種鼠無生育力,所以必須用雜合子交配以保持此基因。

Ob/+和+/+很難區(qū)別,表現(xiàn)完全一樣,用其交配要花費很長時間才能辨別。這種突變小鼠的維持很困難。若節(jié)制飲食使體重下降,則其維持種系的效果不好,亦可從肥胖鼠的卵巢取卵子移植于+/+鼠進(jìn)行繁殖。

除ob突變型外,后來又發(fā)現(xiàn)ad即成年肥胖和糖尿癥(Adult obesity and diabetes)。ad/ad型的肥胖癥體重相當(dāng)于正常鼠的兩倍,與ob/ob型一樣,通常不育,7-10周齡時表現(xiàn)出高血糖和糖尿癥。

在新西蘭小鼠中也表現(xiàn)一種肥胖癥叫NZO(New ZealandObese)。該鼠通常具有生殖能力,所有的小鼠均發(fā)生肥胖,但脂肪沉積主要是在腹內(nèi),于2~4月齡時即可發(fā)現(xiàn)脂肪沉積,最終達(dá)到總體重的70%,高血糖不明顯,但胰島素的水平升高。在快速增重期間,食物的攝入量明顯的增加。

此外,還有一種肥胖Fatty,基因符號為fa,肥胖同時有糖尿病,受孕率低。日本KK小鼠也發(fā)生肥胖。

從小鼠的肥胖癥知道,肥胖癥有不同的遺傳型。這對研究人類肥胖癥的一系列問題頗有助益。

(三)侏儒癥(Dwarf Mice,簡稱dw)鼠或稱矮小畸形鼠

這種畸形又稱垂體性侏儒癥(Pituiary Dwarfism),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。純合子dw/dw小鼠在12~13月齡時即可被識別,它表現(xiàn)為短尾和短鼻,到成熟年齡時,其體積約為同窩正常鼠的1/4,8周齡時體重為8~10克,盡管多數(shù)能存活到成熟期,但雄鼠和雌鼠均無生殖力,可出現(xiàn)繼發(fā)的粘液性水腫。給病鼠食入垂體前葉碎片可以使生長速度基本正常。

由于該鼠無生育能力,兩性均不育,所以只能用雜合子把基因保留下來,這樣只能得到25%的矮小畸形鼠于,9月鼠齡時將正常垂體移植到這種鼠的腎臟,在雄鼠可長大到近于正常小鼠體形并可繁殖(但在雌鼠收不到效果,原因不明),繁殖結(jié)果如下:

這種突變型小鼠在內(nèi)分泌研究上有較大用處,如對“生長素”等進(jìn)行分析研究等。

(四)糖尿。―eabetes,簡稱db)鼠

由Hummel等(1966)最先報導(dǎo),它是由單隱性突變基因引起,自發(fā)于Jackson實驗室的近交系小鼠(C57BL/Ks),該基因(db)與肥胖(ob)不是等位基因,盡管它們的表現(xiàn)型特征相似,db/db基因鼠的第一個表現(xiàn)是當(dāng)病鼠到3~4周齡時,腋和腹股溝皮下組織出現(xiàn)脂肪的異常沉積,此時血糖升高,從200mg/100ml血以下的正常水平上升到一年齡時的682mg/100ml血(平均為563.2mg/100ml血)。雌鼠無生殖力,但其卵巢移植到其它鼠后仍能恢復(fù)生殖活性。多數(shù)鼠不能存在到8個月以上,但若在病的早期節(jié)制飲食則可延長其生命。

臨床癥狀包括肥胖、高血糖、糖尿、蛋白尿、煩渴、多尿,最后可因酮尿而死亡。死后變化包括胰島細(xì)胞中具有很少β顛粒和胰管腫脹。Like(1972)描述了db/db小鼠腎小球的變化,在外形上與同齡正常小鼠的一樣,但比后者大得多,小鼠到了糖尿病發(fā)病年齡時,腎小球膜變化更加明顯,外周基層持續(xù)增厚,并生有許多小結(jié),還認(rèn)為多尿可能是高血糖對腎小球產(chǎn)生利尿作用的結(jié)果。

(五)骨骼硬化癥(Ostepetrosis,簡稱op)鼠

發(fā)生于侏儒癥(dwarf)小鼠。這個隱性基因(op)位于第12號染色體上。大約10日齡時(op/op)即可識別出,其頭呈圓頂狀,腳短,門齒缺如,主要的骨骼缺陷是骨重建不良造成的,在出生前后6周最明顯、隨著小鼠的成長,骨形成減速,重建時骨的消除與形成的速度幾乎相等,因此癥狀表現(xiàn)比較微,病鼠的破骨細(xì)胞較同窩正常鼠為小,酸性磷酸酶出現(xiàn)于整個細(xì)胞,而不是僅集中在破骨細(xì)胞和骨頭的界面上。

op/op小鼠的長骨受到的影響最大,至少zxtf.net.cn/kuaiji/在出生后的6個月里,骨髓腔閉合,出現(xiàn)原始的海棉骨,病鼠的骨片似乎比同窩正常鼠密實,當(dāng)病鼠到6~10月齡時骨髓腔重新出現(xiàn),并充滿正常的造血成分,其中巨核細(xì)胞的數(shù)目增多。與其它骨硬化突變體不同,它們不伴隨色素異常,因此不同于小眼畸形(Microphthalmia)mi/mi;和灰色-致死(Grey-Lethal)gl/gl小鼠。op/op突變體生存的時間較長,骨骼的病變可隨小鼠的成長而消失,在骨骼病變消除前,骨基質(zhì)形成和甲狀腺濾泡旁細(xì)胞水平的比率大幅度下降。

由于病鼠骨質(zhì)生長異常,骨質(zhì)硬,骨髓腔消失,所有骨骼都硬化,并伴有無齒癥。因此往往在同窩仔鼠中發(fā)現(xiàn)死亡仔鼠。第二窩才出現(xiàn)斷奶后死亡的小鼠無牙齒,系因不能吃食而死亡,但于斷奶后喂軟飼料可保留下來。op為隱性基因,無齒型發(fā)生于肥胖型父母,第二代出現(xiàn)無齒。正常時上下頜骨有牙齒的主要發(fā)點,骨硬化癥時有生長牙齒的生發(fā)點,但因骨質(zhì)硬而不能長出。這種鼠的病變的與人類大理石骨病相似。

治療方法有:

1.聯(lián)體生活(Parbiosis):可使部分動物得到治療,一個月可治愈。

2.骨髓移植(Bone Marrow Grafts):對人類用此種方法。此病病因不明,病人造血機(jī)能發(fā)生變化。此種動物可用作研究人類骨髓硬化癥的模型。

(六)顯性斑點(Dominant Spotting)突變貧血鼠

因為斑的大小是指白斑(White Spotting)大小,所以縮寫為W。正常時是小寫ww,當(dāng)呈WW時則表現(xiàn)出貧血。在W處有五個等位基因,任何兩個等位基因都可引起嚴(yán)重的大紅細(xì)胞性、發(fā)育不全性貧血,同時引起肝臟造血功能障礙。貧血的嚴(yán)重性受環(huán)境和基因型影響?沙霈F(xiàn)不同類型的突變體,如W/+,Wv/+,Wv / Wv,W/ Wv,W/WJ,WJ,WN等。這些突變體均無生育力,表現(xiàn)為黑眼,白色。

WW出生后只能存活幾天,當(dāng)有修飾基因存在時,則Ww呈部分顯性,可出現(xiàn)90~98%白斑;如無修飾基因存在,則呈現(xiàn)純白,但為黑眼;如有一些修飾基因存在可出現(xiàn)不同程度的花斑。W是一組復(fù)等位基因,如Wv的v是Viable(活)的意思。Wv Wv可活到成年,為白色、黑眼,通常是不育的,偶然表現(xiàn)出有限的生育力,其紅細(xì)胞只有正常的半數(shù),與人類貧血相似。

用于造血系統(tǒng)研究的突變小鼠有:

1.W突變(Dominant Spotting)小鼠

⑴W/ Wv:遺傳性貧血小鼠,能活到成年,如WBB6F1/J-W/Wv小鼠。

⑵+/+:非貧血小鼠,紅細(xì)胞計數(shù)正常,如Wzxtf.net.cn/rencai/BB6F1/J-+/+小鼠。

⑶W/W:遺傳性貧血小鼠,造血干細(xì)胞正常,是造血微環(huán)境發(fā)生缺陷的小鼠。

⑷W/Wa:遺傳性貧血小鼠,造血微環(huán)境正常,是造血干細(xì)胞發(fā)生缺陷的小鼠。

2.a(chǎn)n突變(Hentwig′s Anemia)小鼠。

大紅細(xì)胞性貧血,貧血嚴(yán)重程度隨遺傳背景不同而異,妊娠的第12天開始發(fā)生的造血功能缺陷,伴有白細(xì)胞減少癥。

3.f突變(Flexed-Tail)小鼠:

高鐵紅細(xì)胞性貧血,貧血變化是由于胎兒肝臟造血障礙所致,因此出生時即發(fā)生貧血。此種小鼠,表現(xiàn)為尾彎曲。

4.JO(Joundice)突變小鼠,妊娠第14天出現(xiàn)貧血,出生后幾小時出現(xiàn)黃疸,新生期常因腦受損、黃疸、膽紅素毒血癥或缺氧癥而死亡,血循環(huán)中出現(xiàn)小網(wǎng)狀紅細(xì)胞和有核紅細(xì)胞。

5.ha(Hemolytic Anemia)突變小鼠:新生期溶血性貧血,多于妊娠14天時出現(xiàn)。新生期黃疸,多數(shù)死于出生后的一周內(nèi)。

6.Sph(Spherocytosis)突變小鼠:有溶血性貧血、球形紅細(xì)胞癥、膽紅素過多血癥,出生后短期內(nèi)死亡。

7.Sla(Sex-Linked Anemia)突變小鼠:表現(xiàn)為輕度貧血、網(wǎng)狀紅細(xì)胞癥、骨髓缺乏。兩性生長均受阻,但能存活。

8.dm(Diminutive)突變小鼠:dm/dm鼠體小、尾短且扭曲,肋骨和骶骨前脊椎增加,脊椎畸形,肋骨節(jié)融合,大細(xì)胞性貧血。

9.Ts(Tail-Short)突變小鼠:Ts/Ts小鼠常死于子宮中,到妊娠的第8天,表現(xiàn)為尾短且扭曲以及其他骨骼異常,生前貧血以及卵黃囊造血障礙,貧血還可導(dǎo)致其它異常。

(七)白內(nèi)障(Catarct,簡稱Cat)突變鼠

這是顯性遺傳,10月齡至14周齡時晶狀體混濁,還會發(fā)生晶狀體液化和核的上超咬合。當(dāng)Cat呈雜合狀態(tài)時出現(xiàn)白內(nèi)障。這種性狀在一般情況下很容易觀察到,可作為眼科的動物模型。

(八)無脾(Asplenia,簡稱As)突變鼠

該鼠脾臟完全缺如,它作為一個遺傳性疾病出現(xiàn)于顯性半肢畸形的雜合子小鼠。這些小鼠已被廣泛應(yīng)用于脾臟功能的研究,也是研究中醫(yī)中藥的重要動物模型,還是研究血吸蟲病的良好實驗材料。

(九)灰色致死(Grey-Lethal,簡稱Gl)突變鼠

gl/gl突變鼠除顯純灰色外,很主要的性狀是生長障礙,出現(xiàn)14天后即比正常為小。牙不萌、形態(tài)不正常、牙齒不鈣化。肢體長骨不正常。一般死于22~30日齡,利用其骨骼系統(tǒng)的障礙,有人用作鍶的代謝研究。

(十)視網(wǎng)膜退化(Reinal Degeneration,簡稱rd)突變鼠

此種病鼠與人類的色素性視網(wǎng)膜炎相似,人類的色素性視網(wǎng)膜炎也是一種遺傳病,呈現(xiàn)進(jìn)行性視網(wǎng)膜硬化,有色素沉著及視網(wǎng)膜血管閉鎖萎縮。人類這種病例很難取得標(biāo)本進(jìn)行病理等研究,而動物模型則提供了極為理想的實驗材料,還可進(jìn)行其它一系列研究。

(十一)淡化致死基因(Dilte-Lethal,簡稱aL)突變鼠

dLdL除淡化的性狀外,還有驚厥、癱瘓,大約死于生后三星期。后來有人發(fā)現(xiàn)這種病的苯丙氨酸氫氧酶的活性大大下降,因此此模型相似人類的苯酮尿病。

(十二)針尾(Pintail,簡稱Pt)突變鼠

當(dāng)Pt+雜合狀態(tài)就呈現(xiàn)顯性突變性狀,見削短與卷曲的尾巴,且椎間盤逐齡產(chǎn)生快速退化,這就類似人類的椎間盤突出癥,可用于這方面研究。

(十三)少趾癥(Hypodactyly,簡稱Hd)突變鼠

該鼠兩前肢有足趾各2個,兩后肢有足趾各4個。雄鼠少趾癥同時出現(xiàn)精子缺乏(OIigospermia)。雌鼠生育力正常。少趾與精子缺乏相關(guān)共存是一個有興趣的現(xiàn)象。裸鼠亦有類似情況。無毛時生育力低下,其中關(guān)系尚未搞清?赡芘c多型性(Pleomorphic)基因或伴性(Sexlinkage)基因相關(guān)。只見于小鼠和大鼠,原因不明。

(十四)高血壓突變型大鼠(Hypertension Rat)

高血壓大鼠生育力強(qiáng),對壽命也明顯影響,可養(yǎng)13-14個月,Okamoto培育了許多亞系,以SHR最為名貴。

SHR(Spoataneously Hypertensive Rats)即自發(fā)性高血壓大鼠,是由Okamoto和Aoki選育成功的。正常大鼠收縮壓110-120mmHg,開始用♂145-175mmHg×♀130-140mmHg作為親代,以后兄妹交配。育成的高血壓大鼠出生后5周血壓可達(dá)150mmHg,而成年雄鼠的血壓達(dá)200mmHg,其特點是高血壓自發(fā)率為100%,血壓平均170-180mmHg,最高達(dá)200mmHg,并有高血壓性心血管病變。繁殖時每代都要選血壓高的動物(高于180mmHg)作為繁殖鼠種。

(十五)癲癇突變型大鼠(Audiogenic Seizures聲源癲癇發(fā)作)

用鈴響聲刺激會旋轉(zhuǎn)起舞數(shù)秒鐘,然后一側(cè)倒地發(fā)作癲癇,與人類癲癇相似?捎么朔N鼠作動物模型來研究人類癲癇病。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生理研究所和北醫(yī)均有飼料。

二、其他突變品系

經(jīng)過長期選育,還培育出很多其它突變品系動物,如無T細(xì)胞小鼠,無B細(xì)胞小鼠,無T、B細(xì)胞小鼠,無K細(xì)胞小鼠,無T、B、K細(xì)胞小鼠,無巨噬細(xì)胞小鼠,無毛大鼠,無毛豚鼠,無毛(但有胸腺),BN(Brown Norway)棕色小鼠,Long Evans頭部毛斑如包頭巾、基因型為hh的大鼠和基因型hhaa、尾基部有黑色毛的大鼠,Sherman大鼠等突變品系動物,都已廣泛應(yīng)用于腫瘤、免疫、造血等的研究。

此外還培育了一些專供色素、骨骼、代謝、皮毛、視覺和造血等特殊醫(yī)學(xué)研究需要的突變株,如:

色素:bg、Moblo、Mobr、Modp、Moto、S、P、ru、Wv、Ay。

骨骼:bp、Sm、T。

代謝:fm、ob、Ay。

皮毛:hr、hrrh、nu。

視覺:Ir。

造血:Sla、Wv。

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