免疫缺陷动物

马 楠,湖北医药学院实验动物中心,2014年11月,免疫缺陷动物（Immunodeficiency animals）,Contents,免疫？(Immune )免疫缺陷？(immunodeficiency ),免疫缺陷与免疫缺陷动物 Immunodeficiency Disease and Animals,免疫缺陷：指因免疫系统中任何一个环节或者组分因先天发育不全或者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症。,免疫缺陷与免疫缺陷动物 Immunodeficiency Disease and Animals,先天性（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。获得性（继发性）免疫缺陷，可继发于营养不良、恶性肿瘤、免疫抑制药物的治疗或免疫活性细胞受到病毒的感染等。,免疫缺陷的分类 The Major Classes of Immunodeficiency Disease,免疫缺陷动物：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。,免疫缺陷与免疫缺陷动物 Immunodeficiency Disease and Animals,先天性免疫缺陷动物：获得性免疫缺陷动物：,免疫缺陷动物的分类The Major Classes of Immunodeficiency Animals,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)。其它免疫缺陷动物：显性半肢畸形小鼠(dominant hemimelia mice)。,免疫缺陷动物的分类The Major Classes of Immunodeficiency Animals,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。,免疫缺陷动物的分类The Major Classes of Immunodeficiency Animals,T细胞功能缺陷动物,裸小鼠（Nude mice）：是一种先天性胸腺缺陷的突变小鼠。导致这种异常状态的裸基因(nu)是位于11号染色体上的一个隐性突变基因。,T细胞功能缺陷动物-裸小鼠 The Athymic (nude) Mouse,基因型：（nu/nu）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。,T细胞功能缺陷动物-裸小鼠 The Athymic (nude) Mouse,无毛鼠=裸鼠？No，为什么？唯一特征是什么？,T细胞功能缺陷动物-裸小鼠 The Athymic (nude) Mouse,1962年，英国，偶然发现个别无毛小鼠；1966年，爱丁堡，证实无毛小鼠是由于11号染色体上等位基因突变导致隐形基因纯合引起，并命名为裸体（nude），用nu表示基因符号；1968年，佩蒂路易斯发现裸小鼠无胸腺！,裸小鼠的发现与发展,特点1）杂合子小鼠各方面表现正常，纯合子裸鼠，被毛异常生长，呈裸体状态；2）无胸腺，仅有胸腺残迹或异常胸腺上皮，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；,裸小鼠的特点,BALB/c-nu与昆明鼠胸腺对比,3）B细胞数量、功能正常，成年裸小鼠（68周）较普通鼠有较高水平的NK细胞活性；4）繁育能力差，乳腺发育缺损，一般以雄性纯合子与雌性杂合子繁育（nu/nunu/+）；,裸小鼠的特点,5）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；6）生长缓慢，体重小于同日龄其它小鼠；,裸小鼠的特点,7）抵抗力差，必须饲养在屏障环境中；8）无接触敏感性，无移植排斥，无移植物抗宿主反应。,裸小鼠的特点,裸大鼠(Nude rat)是1953年由英国的Rowett研究所发现，基因符号为rnu；纯合子为(rnu/rnu)，1977年在英国的MRC实验动物中心建立了裸大鼠种群。此后逐步引入美国、日本等。1983年引入中国。,T细胞功能缺陷动物-裸大鼠 The Athymic Rat,特点1）纯合子裸大鼠(rnu/rnu)具有与裸小鼠基本相似的特征，裸大鼠并不像裸小鼠一样完全无毛，而是体毛稀少，尾根往往多毛；,T细胞功能缺陷动物-裸大鼠 The Athymic Rat,2）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；3）体重为正常大鼠的70左右；,T细胞功能缺陷动物-裸大鼠 The Athymic Rat,4）繁育能力差，与裸小鼠一样在妊娠期间乳腺发育缺损，故其繁殖方式同裸小鼠相同，即用纯合子的雄鼠与杂合子的雌鼠交配方式进行繁育；,T细胞功能缺陷动物-裸大鼠 The Athymic Rat,5）比裸小鼠更强壮、寿命更长，裸大鼠较裸小鼠对多种传染病更敏感。6）体型较大，可提供足够的血样、也可为各种研究提供足够的瘤组织及对大范围的外科手术方法较有利。,T细胞功能缺陷动物-裸大鼠 The Athymic Rat,T、B细胞联合免疫缺陷Motheaten小鼠T、NK细胞缺陷小鼠T、B、NK细胞三联免疫缺陷小鼠,联合免疫缺陷动物,严重联合免疫缺陷小鼠（ Severe combined immunodeficient mice，SCID小鼠）：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。1988年，从美国Jackson实验室引进到中国。,严重联合免疫缺陷小鼠,SCID小鼠：T、B淋巴细胞联合免疫缺陷动物,严重联合免疫缺陷小鼠,SCID小鼠的解剖学特点：1、外观、体重与普通小鼠无差异。2、淋巴器官发育有缺陷。其胸腺相对重量仅为同龄正常对照小鼠的6左右，脾脏相对重量仅为正常的3，淋巴结极小，常散在于脂肪组织之中，难以用肉眼查见，在显微镜下估计其大小仅为正常的1/3,严重联合免疫缺陷小鼠,SCID小鼠的组织学特点：淋巴组织缺乏淋巴细胞，胸腺无皮质结构仅存上皮样细胞和成纤维细胞，脾小，因缺少正常的B淋巴细胞聚集故没有脾小体。淋巴结也没有明显皮质区，主要由网状细胞占据。,严重联合免疫缺陷小鼠,免疫学特征：SCID小鼠在所有T和B淋巴细胞功能测试中为阴性。对外源性抗原无抗体和细胞免疫反应，不能排斥同种皮肤移植，体内缺乏携带前B组胞、B细胞和T细胞表面标记的细胞。,免疫细胞：外周血白细胞总数减少，粒细胞，巨噬细胞、巨核细胞、红细胞等呈正常状态。自然杀伤细胞NK、淋巴激活因子LAK细胞正常。,自发性肿瘤：SCID小鼠自发性T细胞淋巴瘤（主要在胸腺）的发病率在15左右。淋巴瘤明显起源于胸腺，并可发生肺、淋巴结、脾、肝和肾转移。,渗漏（Leaky）现象：约2-23%的SCID小鼠在青年期B、T细胞功能可以恢复，称为渗漏（Leaky），此时仍带有SCID基因，淋巴细胞不受影响而发育成熟，原因不明。可以用血清学和组织学方法诊断。,淋巴系统的重建：SCID小鼠在接受组织相容性相同的正常骨髓或胎肝细胞后，其淋巴组织将获得部分或完全重建，恢复正常功能。,环境要求：对鼠肝炎，巴氏杆菌、卡氏肺囊虫极易感染，感染后易发病死亡。必须养育在 SPF环境中，平均寿命1年以上。分笼饲养、防止混淆。,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， 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，故称虫蛀小鼠，寿命不超过8周。,虫蛀小鼠,1、出生后2天内出现皮肤脓肿，有严重联合免疫缺陷，表现为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T细胞和NK细胞活性低。,虫蛀小鼠,2、纯合型（me/me）伴有自身免疫的倾向，免疫复合物沉积肾、肺、皮肤。3、4周龄胸腺退化，出现严重免疫缺陷，与SCID不同的是，不仅存在T、B淋巴细胞异常，其它细胞也存在异常。,虫蛀小鼠,4、该小鼠对判别生命早期的免疫功能缺陷和某种自身免疫性疾病的发生都是有用的模型。,虫蛀小鼠,一、性连锁免疫缺陷小鼠（X-linked immune deficiency mouse，XID） 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染色体上。基因型：xid/xid，xid/Y,其他免疫缺陷动物,1、雌性纯合子与雄性杂合子没有体液免疫。2、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。,性连锁免疫缺陷小鼠,3、移植正常鼠骨髓到xid宿主，B细胞缺损可以恢复。4、该小鼠用于研究B细胞的发生、功能、异质性。,性连锁免疫缺陷小鼠,二、 beiger小鼠(beiger 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。基因型：bg/bg,beiger小鼠,1、由于细胞溶解作用的识别过程受损，导致NK细胞功能缺乏。2、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。,beiger小鼠,3、影响溶酶体发生，导致溶酶体膜缺损，溶酶体增大。4、溶酶体功能缺陷导致bg小鼠对化脓性细菌敏感，必须饲养于SPF环境中。5、可用于研究色素缺乏易感性增高综合征。,beiger小鼠,三、显性半肢畸形小鼠(dominant hemimelia mice) 1、Dh(dominant hemimelia )是显性突变基因，位于1号染色体。Dh/Dh，Dh/+,显性半肢畸形小鼠,2、出生后，后趾畸形即多趾或少趾。3、杂合子缺乏脾脏，泌尿、生殖、消化道和骨骼有一定程度畸形。,显性半肢畸形小鼠,4、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。5、畸形发生于早期胚胎的脏壁中胚层。,显性半肢畸形小鼠,6、脾脏缺乏导致体液免疫反应一定程度损伤。,显性半肢畸形小鼠,三联联合免疫缺陷,BNX（为bg、nu、xid三个基因首字母的缩写）小鼠是NIH-Beige-NudeXID小鼠的简称，亦称为NIH-小鼠，它是由美国（NIH）培育成功的一种T、B、NK细胞联合免疫缺陷小鼠，即重度联合免疫缺陷小鼠，基因型为NIH-bg/bg-xid/xid-nu/nu(雌性)和IH-bg/bg-xid/y-nu/