六、裸大鼠的特性及应用
裸大鼠是同英国阿伯丁Rowett研究所首先在1953年发现的,基因符号为rnu,。因难于饲养,仅维持至1960年代初。1975年再次发现纯合子裸大鼠(rnu/run)。1977年2月在英国MRC实验动物中心建立了裸大鼠种子群。1978年Festing首次详细描述了裸大鼠,并报导了裸大鼠人癌异种移植。此后rnu裸大鼠分别引入欧洲及美日等国。1983年引入中国。1976年5月在新西兰维多利亚大学发现了另一株裸大鼠,1979年由Mcneilage进行了详细报导。为了与rnu裸大鼠区别,其基因符号命名为nznu。因rnu裸大鼠的应用范围较广,故绝大多数资料来自rnu裸大鼠。
利用先天无胸腺裸小鼠建立动物人癌模型,是肿瘤模型研究的重大进展。这些模型已广泛用于各种研究。裸大鼠的发现及人癌异种移植的成功,给肿瘤和免疫工作者增添了一个新的手段。由于以裸大鼠代替裸小鼠,具有移植瘤大、取血量多、可行某些外科小手术等优点,因此比裸小鼠有具一定的优越性。
[b](一)裸大鼠的特点[/b]
1.免疫器官及血细胞特性:裸大鼠免疫器官的组织学,与裸小鼠极为近似。Vos等报告,在3周龄裸大鼠纵膈的连续切片中,只见胸腺残体,内有未分化的上皮细胞及小囊种,而未见淋巴细胞。纯合子裸大鼠(rnu/rnu)肠系膜及腘淋巴结相对小于杂合子(rnu/+)。淋巴结副皮质区实际上淋巴细胞。脾的外形及重量上,杂合子与纯合子并无区别,但依赖胸腺部位的小动脉周围淋巴细胞。Berridge等报导,裸大鼠的白细胞总数在正常鼠范围之内,但分类计数却有明显不同。纯合子(nznu/nznu)的中性白细胞较杂合子(nznu/+)高4倍,而杂合子的淋巴细胞较纯合子高2.5倍。Vos报告,rnu裸大鼠血液淋巴细胞计数随年龄而降低,而嗜中性、嗜酸性及单核细胞计数则明显地增高。
2.免疫功能特性
⑴T细胞功能:先天性无胸腺,缺少T细胞,T细胞功能明显有丧失。对皮肤移植,在杂合子对照组,同种皮肤移植约在10天后排斥,但在rnu裸大鼠,同种或异种皮肤移植生长可达3~4个月以上。对迟发型超敏反应,rnu裸大鼠对结核菌素无阳性迟发型超敏反应。用破伤风类毒素和卵蛋白免疫,rnu裸大鼠血中未能测出IgM及IgG抗体;而在杂合子大鼠血中,可测出正常滴度的破伤风毒素抗体。对T细胞有丝分裂原(植物血凝素、刀豆球蛋白和美洲商陆)的淋巴细胞转化试验呈阴性反应。
⑵B细胞功能:一般说B细胞功能是正常的。Brooks等用抗Ig及抗T细胞抗体对rnu/rnu及rnu/+大鼠脾和淋巴结细胞行免疫荧光染色检查,发现在rnu裸大鼠,Ig+标记的细胞及裸细胞比例增加,而大多数Ig+标记细胞被认为是B淋巴细胞。测定rnu裸大鼠与表现型正常大鼠(rnu/+或+/+)对大肠村菌LPS的IgM抗体滴度,没有发现明显差别。在体外用B细胞有丝分裂原金黄色葡萄球菌刺激rnu/rnu及rnu/+大鼠脾细胞,也未见摄取胸腺嘧啶能力的差别。
⑶NK细胞功能:NK细胞活力增强。De Jong报告,裸大鼠NK细胞活力高于对照组。在肠系膜淋巴结,rnu裸大鼠NK活力比杂合子(rnu/+)高达10倍之多。Lotzovd将这方面的工作归纳如下:裸大鼠可测及NK细胞的活力;在腹腔渗液中,NK细胞的活力最高,周围血及脾脏内较低,骨髓无NK细胞活力;裸大鼠NK细胞活力高于胸腺大鼠;小于3周龄者未能测及NK细胞活力;用干扰素诱导剂ABPP可以提高NK细胞活力;介导细胞毒性的效应细胞存留于富含LGL部分中;NK细胞活力的加强与干扰素的水平有关。
3.其它特征
⑴体毛稀少:裸大鼠并非象裸小鼠那样完全无毛,而是体毛稀少,有时暂时完全消失,以后又复现。年龄较大的雄裸大鼠的尾根往往多毛。
⑵发育相对迟缓:与裸小鼠一样,rnu裸大鼠发育相对缓慢。其体重仅相当于正常大鼠的70%。
⑶雌性大鼠繁育能力低:与裸小鼠一样,雌裸大鼠在妊娠期无乳腺发育,仔鼠因得不到母乳,生后很快死亡。故裸大鼠繁殖,仍用雄纯合鼠(rnu/rnu)与雌杂合鼠(rnu/+)交配繁方法。新生仔鼠中纯合体与杂合体的鉴别,主要以触须的多少为据。仔鼠4周左右断奶,生后3个月可用地交配。雄裸大鼠可用至7月龄,雌半裸大鼠(rnu/+)可用至一年多。在洁净环境下,寿命最长的裸大鼠可活1~1.5年。
⑷易患呼吸道疾病:裸鼠因无胸腺,免疫力低下,易患各种疾病。裸小鼠易患鼠肝炎,而裸大鼠易患溃疡性气管支气管炎及化脓性支气管肺炎。其病因可能与仙台病毒感染有关。饮水中加入四环素,对控制裸大鼠呼吸道感染有明显效果,使寿命延长,如加四环素200~800mg/L,则平均寿命由116.8天延长到157.2天。
[b](二)裸大鼠的应用[/b]
裸大鼠目前主要应用于人癌的移植研究。因裸大鼠无胸腺,缺少T细胞,故能成功地移植异种皮肤和异种肿瘤,包括小鼠肿瘤及人肿瘤。Festing首先报告了裸大鼠异种肿瘤移植(人结肠癌及小鼠浆细胞瘤),但移植瘤生长后自发消退。此后陆续见到有关人癌细胞株及手术标本移植于裸大鼠的报导。裸大鼠人癌移植最常用皮下途径,也有用肾内、脑内肌肉内者。可以生长于裸大鼠的移植人瘤有黑色素瘤、恶性胶质瘤、以及结肠、胰腺、肺、乳腺、肾、前列腺、外阴、宫颈等癌瘤。大多数人癌移植后,可见自行消退,仅少数肿瘤呈进行性生长。Colston报告9例人癌细胞株,7例移植成功,仅一例黑色素瘤呈进行性生长而未自发消退。Stragand报告两例人结肠癌细胞株移植成功,但只有Lovo细胞株呈进行性生长;而另一株SW620移植成功后,90%裸大鼠可见肿瘤自发消退。Williams移植了5例人泌尿生殖系肿瘤细胞株于裸大鼠,3株成功,仅1株肾癌未见自发消退。其自发消退的原因尚不十分清楚,推测与裸大鼠T细胞介导的免疫功能,特别是NK细胞活性较强有关。但有作者认为,自发消退的原因这一可能与选用之裸大鼠年龄较大有关,而选用4周龄的幼裸大鼠可提高移植成功率。
最近国内中山医院肝癌研究所室成功地建立了裸大鼠人肝癌模型LTNR1及LTNR2,这是裸大鼠人肝癌组织模型的首次报导。他们还作了有关裸大鼠人癌移植研究的报导。可参考本书第九章第四节文献。LTNR1及LTNR2分别取材于裸小鼠人肝癌组织模型LTNM4及LTNM3。裸大鼠平均鼠龄为31.5(9~49)天,采用皮下移植途径。通过病理及AFP检测,证实裸大鼠人肝癌移植成功,至今已传14代及5代。两模型均具有如下特征:①保留了原人肝癌形态及功能特征,LTNR1及LTNR2均为等分化(Ⅱ-Ⅲ级)的肝细胞癌。LTNR1的AFP浓度较高,中位浓度8000ng/ml:LTNR2较低,不超过125ng/ml。②保留了裸小鼠人肝癌模型LTNM4及LTNR3的某些优点:传代移植成功率高,LTNR1及LTNR2分别为100%(65/65)及87.5%(14/16);自发消退率低,3.1%(2/65)及0(0/14);潜伏期短,12.7±3.9天及17.0±6.2天;肿瘤生长快速,平均每周几乎平均直径增长9.1±2.7mm与8.8±3.4mm。③具有产瘤量大,取血量多,较便于实行某些外科小手术等优点。目前,已应用这些模型开展了探索肿瘤标记、试行阳性扫描及实验性治疗等研究,并取得了初步阳性结果。
裸大鼠人肝癌模型的建立,不仅有利人肝癌的研究,而且给各种人癌移植带来了新的希望。裸大鼠人癌模型的建立,可弥补裸小鼠人癌模型的某些不足,更好地促进肿瘤研究的进展。