《實驗動物科學(xué)》 三、裸鼠在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用

近年來，無胸腺裸鼠作為一種新的動物模型，活躍于免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、毒理學(xué)等各個領(lǐng)域的研究工作中，尤其在免疫生物學(xué)、免疫病理學(xué)、移植免疫、腫瘤免疫、病毒和細菌免疫將等領(lǐng)域，在短短的數(shù)年中，就展開了一系列富有成效的新的研究，推動了各方面的工作，為實驗免疫學(xué)、實驗?zāi)[瘤學(xué)多供了新的有效的工具。

解剖裸鼠進行組織學(xué)檢查，證實裸鼠無正常胸腺，僅有胸腺殘跡或異常的胸腺上皮，這種胸腺上皮不能使T細胞正常分化。淋巴結(jié)及脾臟胸腺依賴區(qū)淋巴細胞數(shù)目很少，所以裸鼠都是淋巴細胞減少癥的動物，皮膚毛干萎縮，毛囊角化。

裸鼠T淋巴細胞缺損，表現(xiàn)為脾細胞失去細胞表面的θ抗原和喪失對有絲分裂刺激物反應(yīng)的能力。θ抗原是某些淋巴樣細胞在其T細胞活化前的一種分化抗原。由于裸鼠沒有T細胞，不能執(zhí)行正常T細胞的功能，它們在混合淋巴細胞反應(yīng)中沒有有絲分裂反應(yīng)，也不產(chǎn)生細胞毒效應(yīng)細胞，對刀豆素A或植物凝集素P亦無促分裂原應(yīng)答，無接觸敏感性，無移植排斥，無移植抗宿主反應(yīng)及無輔助T細胞或抑制T細胞的生成。無輔助和抑制T細胞的裸鼠，可明顯地改變它對原抗體的反應(yīng)。

（一）組織移植（人類腫瘤移植）研究

由于裸鼠的免疫缺陷，在一定情況下，不排斥來自異種動物的組織移植。因此可作移植人類惡性腫瘤的接受體。根據(jù)T.Fogh等1979～1980年的報導(dǎo)，已有150株人的瘤細胞和人體原發(fā)癌移植于裸鼠獲得成功，目前已成功地結(jié)腸癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、黑色素瘤、淋巴瘤、白血病、腎癌、宮頸癌、軟組織肉瘤和骨肉瘤等移植于裸鼠、獲得了一定百分比（35.7%）的良好生長，并可傳代（見表4-1）。若用已建株的人體腫瘤組織培養(yǎng)細胞作移植材料，接種后的成活率更高（41%）。我國北京醫(yī)科大學(xué)等5人醫(yī)院，使用北京藥品檢定所繁殖的裸鼠對人體結(jié)腸癌、直腸癌、食道癌、乳腺癌、宮頸癌、咽癌、骨巨噬細胞癌的移植均獲得了成功。

表4－1　在裸鼠移植成功的人類惡性腫瘤

來　自　人　體　標(biāo)　本例　數(shù)來　自　組　織　培　養(yǎng)例　數(shù)肺　癌5肺　癌胃　癌5燕麥細胞型2宮　頸　癌5腺　癌　型4Grawitz氏腫瘤5鱗狀細胞型1黑色素瘤2黑色素瘤2卵　巢　癌2骨巨細胞瘤2上　皮　癌2宮　頸　癌1Kruden　Berg氏腫瘤1子宮內(nèi)膜癌1子宮內(nèi)膜瘤1子宮內(nèi)膜癌（惡性轉(zhuǎn)移）1成骨肉瘤1膽　管　瘤1腦　膜　瘤1乳　癌1神經(jīng)細胞瘤1胃絨毛膜上皮癌1脂　肉　瘤1神經(jīng)細胞瘤1睪　丸　瘤1成骨細胞瘤1絨毛膜上皮癌1淋巴網(wǎng)狀細胞瘤1橫紋肌肉瘤1急性淋巴性白血病11非洲淋巴細胞癌1

人體腫瘤移植于免疫缺陷動物，能保持其生物學(xué)特性，用于研究人體腫瘤對藥物的敏感性有很大幫助。早期工作是將人體腫瘤移植于動物缺乏免疫機能的特殊部位，如雞胚、動物的眼前房，倉鼠頰囊內(nèi)等，雖有一定比例的成活率，但因腫瘤生長緩慢又受移入部位包膜的限制，腫塊往往較小，難于傳代，更不能適應(yīng)需要較多瘤源的實驗治療工作。

腫瘤已成為當(dāng)前威脅人類最嚴重的常見病之一，每年死于此病的人數(shù)以百萬計，因此，建立模型，進行防治研究，是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中的重要課題。我國在這方面已開始做了不少探索，已建立了18種裸鼠移植瘤（見表4-2）。從研究范圍來看，有以下六個方面。

表4－2　人類腫瘤裸鼠移植的建立

類　型單　位腫　瘤　來　源動　物　品　系人類粘液腺癌北京醫(yī)科大學(xué)手術(shù)標(biāo)本BALB/cA-檢定所-nu人類漿細胞骨髓癌山東醫(yī)科大學(xué)″″成骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移癌北京人民醫(yī)院″″人鼻咽癌醫(yī)科院病毒研究所″″人大腸直腸癌山東醫(yī)院″″人肺細支氣管肺泡癌北京結(jié)核病研究所細胞系″人肺腺癌（a）″″″″　(b)″″″人肺鱗癌″″″人肺巨細胞癌解放軍301醫(yī)院″″人橫紋肌肉瘤″″″人鼻咽癌醫(yī)科院病毒研究所″″BCap-37乳癌（乳腺髓樣癌）北京人民醫(yī)院″″BG-823人胃癌（胃管狀腺癌）″″″人　肝　癌醫(yī)科院病毒研究所″″人腦多形性膠母細胞瘤北京腦神經(jīng)研究所″″化學(xué)致癌物誘發(fā)癌醫(yī)科院病毒研究所″″人肺小細胞瘤北京結(jié)核病研究所″″

1．人癌細胞株致癌性的檢測及其裸鼠移植瘤的建立。

2．人癌裸鼠移植瘤的建立及其生物特性的研究。

3．人癌浸潤轉(zhuǎn)移調(diào)控機理的研究。

4．乙型肝炎病毒基因工程疫苗研究中高效表達HBsAg細胞系致癌性檢定。

5．人癌實驗性治療的研究。

6．腫瘤病因?qū)W的研究一化學(xué)致癌物質(zhì)致癌性的研究。

在這些研究所項目中，除人鼻咽癌裸鼠移植癌的建立未獲成功外，其余各項均獲得成功。如北醫(yī)的人腸粘膜腺瘤裸鼠移植瘤，裸鼠間的移植傳代成活率為100%，具有人類原發(fā)瘤特性。并獲得了肺癌高轉(zhuǎn)移率的裸鼠移植瘤。又如乳腺髓樣瘤等細胞系致癌性檢定和裸鼠移植癌的建立，其成功率為83.8～100%，超過了國際上60%的報導(dǎo)。

移植于裸鼠的人類惡性腫瘤具有以下特征：

1．被移植腫瘤仍保持原有組織學(xué)構(gòu)造或各種機能。

2．將人癌組織的組織培養(yǎng)物移種于裸鼠時，能重現(xiàn)已在組織培養(yǎng)中消失的原有的癌結(jié)構(gòu)。

3．幾乎未發(fā)現(xiàn)被移植腫瘤的轉(zhuǎn)移。

上述特征有助于分析人類腫瘤的性質(zhì)。

1．裸鼠體內(nèi)免疫缺陷機制恒定，其它鼠類需另加去免疫措施，其條件恒定性受個體差異因素影響。

2．可以控制腫瘤的致癌性，使人體腫瘤移植后良好生長。

3．接種成功的瘤結(jié)構(gòu)具有原腫瘤的結(jié)構(gòu)特點，有利于體外培養(yǎng)的瘤細胞株的鑒定；

4．研究腫瘤在體內(nèi)的生長行為與過程，探討腫瘤與宿主免疫間的相互關(guān)系。

5．體內(nèi)和體外研究互補配合進行觀察。

6．可利用其建立穩(wěn)定的動物模型，進行藥物篩選。腫瘤細胞形態(tài)、染色體含量和同功酶水平與人體腫瘤一樣，說明未發(fā)生細胞選擇和細胞雜交現(xiàn)象，細胞動力學(xué)和生物化學(xué)特征也未改變。

7．在動物體內(nèi)進行連續(xù)接種傳代后的腫瘤細胞，在體外培養(yǎng)中也易于獲得長期生存，可提高培養(yǎng)的成功率等。

因此，裸鼠的應(yīng)用，將對腫瘤基礎(chǔ)研究工作做出新的貢獻。

（二）腫瘤藥物治療和腫瘤免疫研究

裸鼠接種成活的腫瘤對化療藥物的敏感性與臨床所見十分相近。黑色素瘤以DTIC和CCNU的抑瘤作用較強，而5-Fu則無效，與其臨床客觀療效（三藥分別為20%、12%及2.5%）結(jié)果相似。人的Burkitt淋巴瘤的裸鼠移植后對環(huán)磷酰胺有較高的敏感性，也與臨床結(jié)果相符。其它腫瘤如乳腺癌和結(jié)腸癌裸鼠移植，對前者阿霉素（5mg/kg）、5-Fu(50～80mg/kg)和苯丙氨酸氮芥（7mg/kg）均有一定的抑瘤效能，對后者甲基一CCNO和絲裂毒素也明顯療效。有趣的是對P333無效的六甲密胺，卻對人體肺癌異種移植有效，應(yīng)用其耐受劑量60～90mg/kg都有消瘤作用，對人體乳瘤MX-1和結(jié)腸瘤CX-1也有效。此藥重新臨床試用，證明對人支氣管肺癌和淋巴瘤都有治療作用。最近，對過去因毒性較大而中斷研究的偶氮氧代正亮氨酸，重新用人腫瘤裸鼠模型評價，證明對MX-1和肺癌LX-1有明顯療效，又重新進入臨床研究。近有人用胸腺嘧啶核苷等444～888mg/kg給腫瘤裸鼠連續(xù)灌注96～140小時，發(fā)現(xiàn)它能明顯抑制人體黑色素瘤及畸胎瘤的生長，并導(dǎo)致腫瘤消退而對宿主無明顯毒性，這些新結(jié)果已引起了臨床重視。

近年來將人癌組織移植入裸鼠腎囊膜內(nèi)，觀察腫瘤生長大小，在雙目顯微鏡下測量腫瘤直徑OMU，比較給藥組和對照組的差異，在11天左右可以得到評價藥物療效的結(jié)果。

在腫瘤免疫研究方面，F(xiàn)rance報導(dǎo)無胸腺裸鼠用4（5）-33-二甲基-1三唑-5（4）碳胺[Dic4(5)-33-dimethyl-1-triazlon　inidazole-5(4)Carboxamide]　處理后，明顯增強了對L1210和L3TRA淋巴瘤株的免疫原性。

（三）免疫和遺傳研究

由于近代遺傳學(xué)的迅速發(fā)展，已發(fā)現(xiàn)40余種免疫缺陷病與遺傳因素有關(guān)。許多報導(dǎo)只介紹了這些疾病的臨床表現(xiàn)和實驗室檢查結(jié)果，有關(guān)發(fā)病機理則停留在假說階段，這主要是由于沒有與人類所患的免疫缺陷性疾病相對應(yīng)的自發(fā)性實驗動物模型，無法通過患病動物來觀察疾病發(fā)生與發(fā)展的全過程，從而無法闡明其遺傳規(guī)律。

先天性無胸腺裸鼠的遺傳因素，免疫動物原缺陷指標(biāo)以及剖檢所見和組織學(xué)觀察等特征，均與人類免疫缺陷性疾病中的原發(fā)性細胞免疫病相似。各品系裸鼠因遺傳背景的不同，所表現(xiàn)的細胞免疫反應(yīng)和實驗室檢查指標(biāo)亦各不相同。這些裸鼠種群是研究人類各種免疫缺陷性疾病的發(fā)病機理和遺傳規(guī)律的動物模型。實驗動物遺傳學(xué)家已育成具有不同免疫缺陷特性的近交系小鼠達50余種。我國所應(yīng)用的自發(fā)性免疫缺陷小鼠，主要應(yīng)用的是BALB/C遺傳背景的裸鼠，個別實驗室也應(yīng)用了NIH、ICR等非近交系裸鼠。

（四）病毒、細菌、寄生蟲感染機制的研究

無胸腺裸鼠的T淋巴細胞缺損，免疫機能低下，是研究病毒、細菌及寄生蟲感染機制的極好模型動物。如可用于研究乙型腦炎SA14－14－ZHK7減毒株為乙腦活毒疫苗的選育株，在正常小鼠體內(nèi)可產(chǎn)生符合規(guī)定的免疫原性（LD50），而在胸腺缺少或胸腺發(fā)育不良的生物個體免疫原性如何，對于今后現(xiàn)使用具有參考價值。實驗結(jié)果可見表4-3，以BALB/Ｃ（+/+）小鼠為對照。

表4－3　乙腦弱毒株免疫實驗結(jié)果

小鼠種類
(BALB/C)鼠齡
(天)弱毒株
批　號弱毒含量
TCD50免疫免疫后兩周攻擊動物數(shù)
（只）皮下注射
0.1ml針次腹腔注射10-5
0.3ml針次LD50有胸腺嫌
（+/+）30SA·14-14-
ZHk·77.021110.000303無胸腺鼠
（nu/nu）30SA·14-14-
ZHk77.016110.012

以上結(jié)果說明，乙腦病毒感染后所產(chǎn)生的免疫力，主要屬于細胞免疫，如使T細胞缺陷的裸鼠體內(nèi)產(chǎn)生與免疫功能正常小鼠同等水平的免疫力，必須加大40倍的免疫劑量，才能達到。也說明裸鼠體內(nèi)還存在著殘余的T淋巴細胞。由此推論，在現(xiàn)場人群中產(chǎn)生抗體水平較低者，其T細胞功能是否缺陷，應(yīng)作為因素之一加以探討。

裸鼠已被證明是研究T淋巴細胞功能缺損下，分枝桿菌感染的最好模型，其腫瘤的自發(fā)率極低。

（五）生物制品和藥品的檢定

生物制品（疫苗、菌苗）的安全性的免疫原性是制品必不可少的內(nèi)容之一。它涉及制品是否有潛在制癌性、感染因子以及它的毒力是否有返祖的可能性。特別是在應(yīng)用動物組織培養(yǎng)疫苗或人類二倍體細胞株時，對檢出這些細胞潛在的致癌性、某些制品引起的異常發(fā)應(yīng)及其發(fā)生機理、對藥物致癌性或抗癌藥物的研究等諸方面，先天性胸腺機能缺陷的裸鼠是很好的動物模型和實驗手段。

（六）　微生物學(xué)上的研究

以往人類麻風(fēng)桿菌只有背上夠九條紋的犰狳（Armadillo）身上才能生長，而這種產(chǎn)于南美等地的動物難于尋找，也不易飼料和操作。1975年Colston等將麻風(fēng)桿菌接種于裸鼠足掌，發(fā)現(xiàn)麻風(fēng)桿菌可大量繁殖，全身擴散，引起瘤型麻風(fēng)。這為研究麻風(fēng)桿菌的生物特性、免疫原性和麻風(fēng)病發(fā)病機理提供了極為有用的實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

又如淋巴細胞性脈絡(luò)膜腦膜炎（LCM）病毒經(jīng)腦內(nèi)接種于無本病毒隱性感染的正常小鼠，可引起腦膜炎，感染細胞被當(dāng)作靶細胞而受到破壞，在腦、脊髓內(nèi)發(fā)生了明顯的細胞免疫反應(yīng)，但在T細胞缺損的裸鼠所見卻完全相反，未導(dǎo)致動物的死亡，僅出現(xiàn)持續(xù)病毒血癥，體內(nèi)不出現(xiàn)LCM抗體，也無任何免疫反應(yīng)。

（七）內(nèi)分泌和老年醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

在人工摘除胸腺動物，大多數(shù)研究可見腦下垂體、甲狀腺、腎上腺、性腺等出現(xiàn)異常。有人用無特定病原體環(huán)境中的飼料的裸鼠和正常小鼠進行研究，分析3、9、11周齡的雌雄動物的腦下垂體生長激素及甲狀腺、腎上腺皮質(zhì)和性腺的功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者間未見有統(tǒng)計學(xué)上的差別。

在老年醫(yī)學(xué)的研究上，有人認為裸鼠沒有T細胞，容易引起自身免疫現(xiàn)象，皮膚的可溶性膠原（Collaggen）也減少，因此認為胸腺、自身免疫、老化三者之間是有關(guān)系的。但這方面也有不同論點。

（八）目前國內(nèi)應(yīng)用裸鼠開展的研究課題簡況

1．T和NK細胞免疫功能缺陷型——Beige裸鼠育成及其基本特征的研究。

2．非近交系615/PBI-beige/nude小鼠免疫功能的初步研究。

3．T和NK細胞聯(lián)合缺陷型小鼠體內(nèi)人類腫瘤移植瘤的轉(zhuǎn)移研究。

4．免疫缺陷型動物（裸鼠）體內(nèi)人類腫瘤癌生長和轉(zhuǎn)移的研究。

5．裸小鼠腹腔內(nèi)篩選高轉(zhuǎn)移性人肺腺癌細胞及其生物學(xué)特性的研究。

6．Urethane誘發(fā)BALB/c裸小鼠肺腺癌及其在裸小鼠皮下生長轉(zhuǎn)移的特性。

7．五種人癌細胞株裸小鼠移植轉(zhuǎn)移特性的初步研究。

8．裸鼠人體惡性黑色素瘤模型的建立和病理觀察。

9．三株人肺癌裸小鼠移植模型長期傳代的形態(tài)觀察。

10．裸小鼠可移植性人肺癌瘤株的建立及其生長特性和微細的結(jié)構(gòu)的觀察。

11．裸鼠體內(nèi)傳代及體外培養(yǎng)的人小細胞肺癌細胞系的建立。

12．人肺巨細胞癌PLA-801群體細胞及其克隆化細胞株（A、C、D、E）裸鼠皮下種植后自發(fā)轉(zhuǎn)移特性的研究。

13．人腦膠質(zhì)瘤細胞系裸小鼠實體瘤模型NHG-1的建立及其特征的研究。

14．人腦室管膜瘤轉(zhuǎn)移植于裸小鼠的實驗研究。

15．兩株裸大鼠人肝癌模型的建立和生物學(xué)特性的觀察。

16．人胃癌裸鼠移植模型的建立及其生物學(xué)特性的初探。

17．人胃腺癌裸鼠動物模型的建立。

18．615裸鼠體內(nèi)建立的人Burkitt淋巴瘤細胞株。

19．人直腸粘液腺瘤裸鼠移植瘤株的建立及傳代的初步小結(jié)。

20．裸鼠人體原發(fā)性肝癌生長動力學(xué)的一些特點及其甲胎球蛋白分泌的研究。

21．流式細胞儀（Flow　Cytometer）在裸鼠人體鼻咽癌生物學(xué)特性研究中的應(yīng)用。

22．外放射順鉑及混合細菌疫苗多模型綜合治療對裸鼠人肝癌的實驗研究。

23．裸鼠人肝癌模型在肝癌導(dǎo)向研究中的應(yīng)用。

24．抗膠質(zhì)瘤的McAb在人腦膠質(zhì)癌裸小鼠模型NHG-1中的導(dǎo)向研究。

25．核素導(dǎo)向內(nèi)放射合并高溫對裸鼠人肝癌的治療作用。

26．影響裸小鼠B淋巴細胞體外轉(zhuǎn)化因素的初步探討。

27．裸小鼠諸器官及血清雙向電泳“蛋白圖”。

28．裸小鼠血漿氨基酸測定。

29．三種人腦瘤裸小鼠模型的染色體初步分析。

30．應(yīng)用裸鼠凈化支原體污染細胞的初步觀察。

31．裸鼠肝炎病理觀察及分析。

32．裸鼠人體原發(fā)性肝癌實驗資料的計算機處理。

33．小型SPF裸鼠實驗室的建立及其在臨床腫瘤實驗中的應(yīng)用。

34．用人肺腺癌移植瘤進行快速藥敏試驗。

35．人癌裸鼠移植瘤宿主血清中唾液酸及唾液酸糖蛋白含量變化的研究。

36．平陽毒素和博來霉素A6對裸鼠移植的人體肝癌和胃癌的抑制作用。

37．人低分化鼻咽癌上皮細胞株裸小鼠移植模型的研究。

38．裸鼠飼料滅菌方法探討。

39．裸小鼠繁育與質(zhì)量控制的初步報告。

40．SPF小鼠實驗動物室的建立及繁殖應(yīng)用研究。

41．裸鼠室的建立及裸鼠的繁育。

42．NC裸小鼠的繁育與人腦瘤移植。

43．免疫抑制小鼠模型的建立及人類大腸癌細胞株HRT-18的異種移植研究。

44．人類腫瘤細胞系裸小鼠體內(nèi)移植的綜合研究。

45．人癌移植于裸小鼠的實驗研究。

46．無胸腺裸小鼠的皮膚病研究中的應(yīng)用。