免疫缺陷动物

• 6、生物制品的检定：涉及其是否有潜在致 癌性、感染因子及毒力返祖的可能性等。 • 7、移植HIV感染的肿瘤细胞株形成的AIDS 模型：3~4周龄裸鼠用放射性同位素全身照 射24小时后将感染HIV-1的CEM细胞和未感 染HIV-1的CEM细胞混合物皮下接种，定期 观察局部肿块的大小和血清中HIV-1核心抗 原p24的变化。
SCID和BALB/C的体重、胸腺、脾脏重量 种名 鼠龄 鼠数 体重 胸腺重量 脾脏重量 scid 4 13 16.5 ±0.6 3.5 ±0.3 28.1 ±2.9 Balb/c 4 11 16.8 ±0.8 70.2 ±8.4 83.44±10.7 scid 6 16 19.4 ±0.9 3.4 ±0.4 28.7±3.2 Balb/c 6 12 18.9 ±1.1 74.6 ±7.9 86.5 ±12.1 scid 8 18 21.42±1.7 3.5 ±0.4 29.3±3.9 Balb/c 8 14 21.7 ±1.4 72.34±8.6 92.64±11.8 scid 10 16 23.7 ±1.8 3.6 ±0.2 29.8±3.3 Balb/c 10 10 24.0 ±1.7 75.2 ±9.7 96.7±14.5 繁殖方式：纯合子交配，产仔数5.5 ±1.7,离乳率87.4%。
一、裸小鼠
裸小鼠：先天性无胸腺。其裸基因是一 个隐性突变基因，位于11号染色体。通 过遗传育种的方法将裸基因回交到不同 的小鼠品系中，即导入不同的遗传背景。 包括NIH-nu、BALB/c-nu、C3H-nu和 C57BL/6-nu等。所以其表现的细胞免疫 反应和实验检查指标不尽相同。
带有纯合裸基因（nu/nu）小鼠的主要缺陷特征： • 毛发生长发育异常，表现为全身形似无毛， 呈裸体外表； • 无胸腺，仅有胸腺残迹或异常的胸腺上皮， 这种上皮不能使T细胞正常分化，缺乏成熟T 细胞的辅助、抑制及杀伤功能，因而细胞免 疫力低下，不能执行正常T细胞功能。而B细 胞功能基本正常。 • 成年裸小鼠（6~8）较普通鼠有较高水平的 NK细胞活性，但幼鼠（3~4）周龄的NK细胞 活性低下，裸小鼠粒细胞数比普通小鼠低。
人和小鼠的免疫缺陷有相当数量在X 染色体。如CBA/N小鼠存在一种X连 锁的B细胞发育缺陷，由存在于X染 色体上的性遗传基因xid所引起，伴 随对多糖抗原缺陷的抗体应答。该 模型是研究B淋巴细胞的发生、功能 与异质性理想的动物，其病理与X连锁无丙种球蛋白血症和WiskottAidsch氏综合征相似。
第二节 免疫缺陷动物的生物学特点 1962年Grist发现无毛小鼠至90年代 初的20多年时间中，经过实验动物育 种学家的努力，不仅将nu基因导入不 同的近交系小鼠，建立了20余种近交 系裸鼠，而且还发现和培育了以B细 胞功能缺陷为特征的CBA/N小鼠、自 然杀伤细胞功能缺陷的Beige小鼠及T、 B细胞联合缺陷的SCID小鼠等各类免 疫缺陷模型。
第八章
免疫缺陷动物
第一节 免疫缺陷与免疫缺陷动物
1.免疫缺陷(immunodeficiency diseases)是指因免疫系统中任何一个 环节或其组份因先天发育不全或后天因 各种因素所致损害而使免疫活性细胞的 发生发展、分化增殖和代谢异常并引起 免疫功能不全所出现的临床综合征。免 疫系统的完整性对于防御感染性微生物 及毒性产物是至关重要的。
免疫缺陷动物由于其与人类免疫功能相 似病理表现，以及容易复制的特点，成 为研究免疫缺陷机制较理想的材料。我 国自1979年引进裸鼠，自1982年首次报 道人肝癌在裸鼠移植成功以来，目前已 经建立了40余种以上的人体肿瘤移植模 型。如肺鳞癌、肺腺癌、肺小细胞癌、 肺巨细胞癌、肝细胞性肝癌、胃管状腺 癌、人乙状结肠管状腺癌、结肠癌、脑 恶性胶质瘤、脑星形胶质细胞瘤、宫颈 鳞癌等人类肿瘤裸鼠移植模型。
二、裸大鼠
1953年由英国Rowett首先发现，基因符号为rnu， 纯合子裸大鼠（rnu/rnu）于1975年由苏格兰科 学家发现，具有与裸小鼠基本相似的特征，无胸 腺、缺乏功能性T淋巴细胞，B细胞功能基本正 常，NK细胞活力增强，抵抗力差，易患呼吸道 疾病，繁殖方法与裸小鼠相同，但躯干部仍有稀 少被毛而并非象裸小鼠那样完全无毛，头部及四 肢毛更多。裸大鼠同样能接受人类正常组织和肿 瘤的异体移植，但因其体型大，用一只裸大鼠可 为常规血液学和血清生物化学分析实验提供足够 的血样，也可以为各种研究提供足够的瘤组织， 同时裸大鼠易于进行外科手术，为各种部位肿瘤 移植和肿瘤供血研究提供方便。
二、Digeorge综合征 Digeorge综合征是一种先天性T细胞缺陷， 由先天畸形导致第三、四对咽囊发育缺陷 造成。胸腺发育不全造成T淋巴细胞成熟 障碍，外周血T淋巴细胞缺乏，数目明显 减少。有时外周血淋巴细胞总数接近正常， 但大部分是B淋巴细胞。外周血淋巴细胞 对于多克隆T细胞激活剂及混合白细胞反 应缺乏应答。 动物中T细胞免疫缺陷的例子是无胸腺裸 鼠。
CBA/N小鼠对T细胞非依赖性II型抗原 （如聚蔗糖ficoll、右旋糖苷dextran、肺 炎球菌多糖体）不能引起应答反应，而 对T细胞非依赖性I型抗原（如：布氏菌 脂多糖等）呈正常反应。 血液中IgM和IgG3少，对于T细胞依赖性 抗原反应性低下。
四、Beige小鼠
Beige小鼠为NK细胞活性缺陷的突变系小鼠， 在第13号染色体上的隐性遗传基因bg发生突变 引起，纯合的小鼠（bg/bg）被毛完整，但毛 色变浅，耳廓及尾尖色素减少，出生时眼睛颜 色很淡。这种小鼠的表现型特征与人的齐-希二 氏综合症相似。 其内源性NK细胞功能缺乏，是由于细胞溶解 作用的识别过程受损伤所致。纯合bg基因还使 细胞毒T细胞功能受损伤、粒细胞趋化性和杀 菌活性降低、巨噬细胞调节抗肿瘤杀伤作用的 发生延迟、溶酶体膜受损、溶酶体功能缺陷。 对各种致病因子较敏感，需SPF环境。
• 2、在免疫学方面的应用：
应用裸鼠能更有效地研究T细胞、B细胞、 Nwenku.baidu.com细胞等的功能，发现了T细胞具有胸腺 外发育途径。裸鼠不排斥杂交瘤，腹腔内 接种可以生长肿瘤，同时产生含高效价抗 体的大量腹水。有人用BALB/C品系的裸鼠 制备单克隆抗体，所产生的抗体量多于有 胸腺小鼠。 3、在寄生虫方面的应用：裸鼠已用于许多 寄生虫感染模型方面的研究，如胸腔内接 种肺囊虫感染裸鼠，感染率高、方法简便， 能成功复制出卡氏肺囊虫疾病模型。如用 美洲锥虫感染裸鼠，能使裸鼠产生美洲的 慢性感染模型。
裸小鼠的应用：
裸小鼠除在肿瘤学研究中的广泛应用外，在微 生物学、免疫学、寄生虫学、毒理学的研究领 域亦受到重视。
• 在微生物学方面
裸鼠由于功能性T淋巴细胞缺损，免疫机 能低下，是研究病毒、细菌和寄生虫感染 机制的极好模型动物。如裸鼠对麻风杆菌 高度易感，感染麻风菌裸鼠的病理组织学 特征与人的结节性麻风非常相似，是麻风 病研究的有效工具。裸鼠对LCM（淋巴细 胞性脉络膜脑膜炎病病毒）、HBV等易感。
免疫缺陷动物分为先天性免疫缺陷动物和 获得性免疫缺陷以及相关AIDS动物模型。 • 先天性免疫缺陷动物：
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（性连锁免疫缺陷 小鼠CBA/N小鼠和Arabin马、Quarter马属动 物） NK细胞功能缺陷动物（Beige小鼠） 联合免疫缺陷动物--T、B细胞联合免疫缺陷 （SCID小鼠）、Motheaten小鼠、人工培育 的联合免疫缺陷动物、T、NK细胞缺陷小鼠、 T、B、NK细胞三联免疫缺陷小鼠 其他免疫缺陷动物----显性半肢畸形小鼠（无 脾小鼠）
SCID小鼠：来源于近交系CB-17的自发 性突变体。其骨髓前体细胞的早期发育 受阻，使T和B细胞同时缺失。其缺陷在 于一种介导TCR和Ig基因重排的重组酶 发生异常。在来自SCID鼠的未成熟T和B 细胞的细胞系中，由于D片段直接与一个 恒定区基因异常重组，使得Ig基因的JH 外显子和TCR基因的J外显子常常缺失， 结果造成VDJ重排不能发生，抗原抗体 不能表达，而不能产生抗原受体的淋巴 细胞在体内发育中被淘汰。
五、严重联合免疫缺陷小鼠
起源：1983年由美国的FoxChase癌症中心的 Bosma发现于C.B-17Icr近交系中，位于16号 染色体的称之为scid的单个隐性突变基因所导 致的严重免疫缺陷。 SCID免疫学特征：
• 组织、器官：外观与正常小鼠无异，生长发育正常， 但胸腺、脾、淋巴结的重量为正常的30%，组织学 上表现为淋巴细胞缺失；胸腺没有皮质结构，仅留 残迹；脾脏无淋巴细胞聚集；淋巴结无明显的皮质 区，副皮质区缺失，呈淋巴细胞脱空状，由网状细 胞占据。 • 免疫：所有的T、B细胞功能测试均为阴性，对外源 性抗原无细胞免疫及抗体反应，体内缺乏携带前B 细胞、B细胞和T细胞表面标志的细胞；外周血白细 胞较少，淋巴细胞占白细胞总数的10%-20%。
• 获得性免疫缺陷及其相关的AIDS动物模 型：
小鼠AIDS模型----SCID小鼠的AIDS模型、 LP-BM5MLV病毒诱发的AIDS模型、转基 因小鼠形成的AIDS模型、移植HIV感染的 肿瘤细胞株形成的AIDS模型 FeLV病毒诱发的猫AIDS模型 猴AIDS模型（D型反转录病毒诱发的猴 AIDS模型、SIV病毒诱发的猴AIDS模型） 有蹄动物慢病毒感染模型 黑猩猩的HIV感染模型
三、重症联合免疫缺陷病
重症联合免疫缺陷病（severe combined immunodeficiency disease,SCID）是一组因 干细胞分化缺陷而表现T、B淋巴细胞减少， 体液和细胞免疫均缺陷的异源性疾病。该病 具有X-连锁隐性遗传和常染色体隐性遗传两 种方式。其发病原因通常是骨髓干细胞向T、 B淋巴细胞的转化发生异常。
三、性连锁免疫缺陷小鼠
CBA/N小鼠，其B细胞功能缺陷，基因符号xid， 位于X性染色体上。 纯合子雌鼠（xid/xid）和杂合子雄鼠(xid/y）对非 胸腺依耐性II型抗原没有体液免疫反应，血清中 IgM和IgG含量降低，对B细胞分裂素缺乏反应， 分泌IgM和IgG亚类的B细胞数量减少，其T细胞 功能正常。如果移植正常鼠的骨髓到xid宿主，B 细胞缺损可以达到恢复。相反，把xid鼠的骨髓移 植给受射线照射的同系正常宿主，受体动物仍然 表现为不正常的表型。所以性连锁免疫缺陷小鼠 是研究B淋巴细胞的产生、功能和异质性理想的 动物，其病理与人类Bruton氏丙种球蛋白缺乏症 和Wiskott-Aidsch 综合症的理想模型。
2.免疫缺陷大体分为两类： 1）先天（或原发）性免疫缺陷。遗 传性缺陷病可以导致对病原微生物 的高度易感性； 2）获得（或继发）性免疫缺陷可继 发于营养不良、恶性肿瘤、免疫抑 制药物治疗或免疫活性细胞受到病 毒的感染，如HIV，是AIDS的病原 体。
3.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系统组成成 分缺陷的动物。 免疫缺陷动物因与人类在体内 免疫系统缺陷的相似性，而广泛 应用于免疫学、肿瘤学的研究。
• 4、在遗传学方面的研究：裸鼠的遗传因素，免疫 缺陷指标以及解剖学特征和组织学特征均与人类免 疫缺陷疾病中的原发性细胞免疫病相似。各品系裸 鼠因遗传背景的不同，所表现的细胞免疫反应和实 验室检查指标各不相同，这些裸鼠种群是研究各种 免疫缺陷性疾病发病机理和遗传规律的重要模型 。 • 5、在临床医学研究方面的应用：内科学、外科学、 妇产科学、儿科学、眼科学，尤其是皮肤病学均有 应用裸鼠的不少报道。如利用裸鼠异种移植离断后 的神经，观察离体后的神经元的神经生物学特征； 应用裸鼠眼内注射视网膜母细胞瘤，观察瘤细胞破 坏视网膜的全过程，用以指导临床治疗；皮肤学利 用裸鼠进行白色念珠菌、新型隐球菌、荚膜组织胞 浆菌及皮肤真菌的感染实验以及移植银屑病患者皮 肤观察其发病机理的实验。
一、X-连锁无丙种球蛋白血症
该免疫缺陷是因血液中球蛋白缺乏，造 成一种X染色体连锁的先天性免疫缺陷和 选择性B细胞缺陷。 X-连锁无丙种球蛋白血症的表现：血清 免疫球蛋白Ig水平低下，外周血和淋巴 组织中B细胞减少或缺乏，淋巴结中无生 发中心，组织中无浆细胞。骨髓中前B细 胞数目正常并合成正常的重链，因此此 病为前B细胞表面IgM+的B细胞在发育过 程中造成。X-连锁无丙种球蛋白血症的 缺陷基因定位于X染色体长臂的 q21.3~22。