基本概念
裸鼠因无胸腺,T—淋巴细胞缺陷,抵抗力低下,常因消耗性疾病而死亡。2
裸鼠是随着近代医学发展,特别是肿瘤学和免疫学研究的需要,在近十几年中发展起来的动物模型。它是先天性胸腺缺陷的突变小鼠,是由于第Ⅶ连锁群(Linkage group)内裸体位点的等位基因发生纯合而形成的突变小鼠新品种。
裸鼠(纯合子nu/nu突变鼠)主要表现为无毛(但可看到一种细毛组织学证明有被毛滤泡)以及缺乏正常胸腺。杂合子小鼠(nn/+)各方面表现都正常。
小鼠中有若干突变基因,它可产生一种为无毛的表现型(phenotype),例如无胸腺裸鼠(Nude、)裸鼠(Naked)、无毛鼠(Hairless)、无鼻毛鼠(Rhinol),不要把这些突变鼠基因相互混淆。裸鼠的唯一特性是胸腺缺陷表现型,因此,不能将“裸鼠”与“无毛鼠”两词交换使用。
现代免疫学的发展,指示了胸腺为中枢性免疫器官,揭示了胸腺和胸腺依赖淋巴细胞(T细胞)的功能,这是免疫学的重大突破,开创了细胞免疫的新途径。无胸腺裸体鼠是研究胸腺功能最适宜的天然动物模型,它的发现和应用,大大促进了实验免疫学研究的发展。
发展情况1962年英国格拉斯哥医院Grist在非近交系的小鼠中偶然发现有个别无毛小鼠。四年后,爱丁堡动物研究所沸拉那根(Flanagan)又证实这种无毛小鼠是由于染色体上等位基因突变引起的,发现该种鼠皮肤组织学和以往无毛小鼠不同,检查发现,常因染色体退化,有一种新的无毛基因,因此,认为是一种新的自发突变种,并命名为“裸体”(Nude)小鼠,用“nu”表示为基因符号,但当时未被人们注意。1968年佩蒂路易斯(Pantelouris)发现裸体小鼠没有胸腺,这才引起世界各国医学生物学工作者的极大兴趣。在这以前,为开展细胞免疫学的研究,通常采用药物抑制小鼠T细胞的产生及其作用,或使用外科手术摘除胸腺,这些方法往往由于抑制作用不完全或手术不理想,常导致试验的失败。而自发突变无胸腺裸鼠的培育成功,则提供了研究胸腺功能、免疫学机理的理想动物模型。
由于裸鼠原种抵抗力差,生育力低,寿命短,不能用于实际。因此人们又致力于育种改造,分别和纯系BALB/C,C3H,C57BL/6小鼠交配,不断选育,获得了三种近交系无胸腺裸体动物(Inbred Nuede Mice)新种,虽然某些生物学性状有所改善,但尚未克服上述缺点,故又将近交系BALB/C裸鼠和NIH瑞士种小鼠交配获得远交系无胸腺裸体小鼠(Outbred Nude Mice),从而克服上述缺点,能够大量繁殖与推广。
裸鼠的饲料和繁殖要求条件比较严格,我国已有这方面的经验报导。国外一些国家经过一段时间的摸索,1969年里加德(Rygaard)和Ffiis报告采用无特定病原体(简称SPF)级定义裸鼠级别。饲养条件为屏障系统或隔离系统,但也发生传染性疾病。近十年来,许多国家建立自己的有封闭屏障系统的饲料设施以及相应的质量控制办法,进一步促进了裸鼠研究工作的迅速发展。1978年根据英国LAc News的报告,除用“nu”基因导入近交小鼠的方法成功地培育成千余种遗传背景明确的裸鼠外,还培育了无胸腺肥胖裸鼠,无胸腺无脾脏裸鼠以及裸体大鼠等,预计不久的将来,根据不同的实验需要,将会培育出更多的无胸腺杂交品系。目前,已成立了国际性专门组织一国际裸鼠管理及应用委员会,并分别在1973年、1976年1979年召开了三次裸鼠会议。我国实验动物工作者过去在小鼠的大量繁殖中也曾发现过无毛小鼠,但未进行研究。最近三、四年来,由于科研工作的需要从国外引进了裸鼠。1978~1980年间,中国医学科学院所属单位曾先后从法国、英国、美国获得裸鼠。北京卫生部药品生物制品检定所在1980年从日本引进裸鼠鼠种进行了繁殖,饲料在屏障室内,经过16个月的饲料,繁殖正常,并已提供给科研工作使用。
生理特征裸鼠的主要特征表现为无毛3(Hairless)、裸体(Naked)和无胸腺(Athymus)。
原种新生裸体小鼠以无鼻毛为特征,足尖经常收缩,呈螺旋样畸形。成年雌鼠动情周期不规律,卵巢小,用绒毛膜促性腺激素不能诱发排卵,雄鼠精子尾部呈盘卷状,无活动力,因此受孕力极低。新生小鼠3周后生长明显迟缓,普遍有肝脏疾病,死亡率高,寿命在15~26周。
纯系裸体小鼠外形和原种相同,全身几乎无毛,偶尔背部可见稀疏的的带状毛、皮薄、光滑或有皱折。皮肤色素BALB/C裸体小鼠为浅红色,白眼;C3H裸鼠为灰白色,黑眼;C57BL裸鼠黑灰色至黑色,运动功能正常。
裸鼠淋巴细胞特殊,因此种动物无胸腺,致T细胞生成障碍。虽然T细胞和B细胞的前身正常,但因缺乏胸腺,故不能生成正常T细胞。
裸鼠由于无胸腺,因此缺乏免疫反应,是免疫缺陷动物。正常小鼠胸腺位于胸骨柄后方,紧贴气管,心脏腹面,呈乳白色脂肪状,分左右两叶。胸腺与机体免疫机有关系密切,现已知胸腺可分泌好几种具有生物活性的多肽类物质,总称为胸腺素,它可刺激淋巴组织产生淋巴细胞;使来自骨髓、脾脏和其它组织和淋巴原始细胞成熟为具有细胞免疫活性的T淋巴细胞,从而发挥免疫作用。裸鼠先天性无胸腺,抑制T细胞时IgM与抗原反应是有不同争论的,而在无辅助T细胞时就完全没有IgG和IgA反应。
裸鼠T淋巴系统功能可采用多种免疫功能检查方法来证明。例如用地鼠的红细胞(HRBC)或羊红细胞(SRBC)反复免疫,都没有能促进T细胞功能的恢复,再用三硝基苯基-HRBC或三硝基苯基-SRBC加强免疫,也没有产生抗三硝基抗体。北京药品检定所采用狂犬活疫苗免疫加以验证,也证实无论是血清抗体的产生或抗体本身的保护能力,裸鼠和有胸腺的小鼠是完全不同的。注射狂犬活疫苗的有胸腺普通小鼠可产生良好的免疫力,而对无胸腺裸鼠则不能产生可测出的免疫学反应。
医学研究概况近年来,无胸腺裸鼠作为一种新的动物模型,活跃于免疫学、肿瘤学、毒理学等各个领域的研究工作中,尤其在免疫生物学、免疫病理学、移植免疫、肿瘤免疫、病毒和细菌免疫将等领域,在短短的数年中,就展开了一系列富有成效的新的研究,推动了各方面的工作,为实验免疫学、实验肿瘤学多供了新的有效的工具。
解剖裸鼠进行组织学检查,证实裸鼠无正常胸腺,仅有胸腺残迹或异常的胸腺上皮,这种胸腺上皮不能使T细胞正常分化。淋巴结及脾脏胸腺依赖区淋巴细胞数目很少,所以裸鼠都是淋巴细胞减少症的动物,皮肤毛干萎缩,毛囊角化。
裸鼠T淋巴细胞缺损,表现为脾细胞失去细胞表面的θ抗原和丧失对有丝分裂刺激物反应的能力。θ抗原是某些淋巴样细胞在其T细胞活化前的一种分化抗原。由于裸鼠没有T细胞,不能执行正常T细胞的功能,它们在混合淋巴细胞反应中没有有丝分裂反应,也不产生细胞毒效应细胞,对刀豆素A或植物凝集素P亦无促分裂原应答,无接触敏感性,无移植排斥,无移植抗宿主反应及无辅助T细胞或抑制T细胞的生成。无辅助和抑制T细胞的裸鼠,可明显地改变它对原抗体的反应。
注胸腺(thymus)为机体的重要淋巴器官。其功能与免疫紧密相关,分泌胸腺激素及激素类物质,具内分泌机能的器官。胸腺是造血器官,能产生淋巴细胞,并运送到淋巴结和脾脏等处。这种淋巴细胞对机体的细胞免疫具有重要作用。
组织移植**(人类肿瘤移植)研究**
由于裸鼠的免疫缺陷,在一定情况下,不排斥来自异种动物的组织移植。因此可作移植人类恶性肿瘤的接受体。根据T.Fogh等1979~1980年的报导,已有150株人的瘤细胞和人体原发癌移植于裸鼠获得成功,目前已成功地结肠癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌、黑色素瘤、淋巴瘤、白血病、肾癌、宫颈癌、软组织肉瘤和骨肉瘤等移植于裸鼠、获得了一定百分比(35.7%)的良好生长,并可传代(见表4-1)。若用已建株的人体肿瘤组织培养细胞作移植材料,接种后的成活率更高(41%)。我国北京医科大学等5人医院,使用北京药品检定所繁殖的裸鼠对人体结肠癌、直肠癌、食道癌、乳腺癌、宫颈癌、咽癌、骨巨噬细胞癌的移植均获得了成功。
在裸鼠移植成功的人类恶性肿瘤
来自人体标本 例数
肺癌 5
胃癌 5
宫颈癌 5
Grawitz氏肿瘤 5
黑色素瘤 2
卵巢癌 2
上皮癌 2
KrudenBerg氏肿瘤 1
子宫内膜瘤 1
成骨肉瘤 1
脑膜瘤 1
神经细胞瘤 1
脂肉瘤 1
睾丸瘤 1
绒毛膜上皮癌 1
横纹肌肉瘤 1
来自组织培养 例数
肺癌
燕麦细胞型 2
腺癌型 4
鳞状细胞型 1
黑色素瘤 2
骨巨细胞瘤 2
宫颈癌 1
子宫内膜癌 1
子宫内膜癌(恶性转移) 1
胆管瘤 1
乳癌 1
胃绒毛膜上皮癌 1
神经细胞瘤 1
成骨细胞瘤 1
淋巴网状细胞瘤 1
急性淋巴性白血病 1
非洲淋巴细胞癌 1
人体肿瘤移植于免疫缺陷动物,能保持其生物学特性,用于研究人体肿瘤对药物的敏感性有很大帮助。早期工作是将人体肿瘤移植于动物缺乏免疫机能的特殊部位,如鸡胚、动物的眼前房,仓鼠颊囊内等,虽有一定比例的成活率,但因肿瘤生长缓慢又受移入部位包膜的限制,肿块往往较小,难于传代,更不能适应需要较多瘤源的实验治疗工作。
肿瘤已成为当前威胁人类最严重的常见病之一,每年死于此病的人数以百万计,因此,建立模型,进行防治研究,是基础医学研究中的重要课题。我国在这方面已开始做了不少探索,已建立了18种裸鼠移植瘤(见表4-2)。从研究范围来看,有以下六个方面。
1.人癌细胞株致癌性的检测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.人癌浸润转移调控机理的研究。
4.乙型肝炎病毒基因工程疫苗研究中高效表达HBsAg细胞系致癌性检定。
5.人癌实验性治疗的研究。
6.肿瘤病因学的研究一化学致癌物质致癌性的研究。
在这些研究所项目中,除人鼻咽癌裸鼠移植癌的建立未获成功外,其余各项均获得成功。如北医的人肠粘膜腺瘤裸鼠移植瘤,裸鼠间的移植传代成活率为100%,具有人类原发瘤特性。并获得了肺癌高转移率的裸鼠移植瘤。又如乳腺髓样瘤等细胞系致癌性检定和裸鼠移植癌的建立,其成功率为83.8~100%,超过了国际上60%的报导。
移植于裸鼠的人类恶性肿瘤具有以下特征:
1.被移植肿瘤仍保持原有组织学构造或各种机能。
2.将人癌组织的组织培养物移种于裸鼠时,能重现已在组织培养中消失的原有的癌结构。
3.几乎未发现被移植肿瘤的转移。
上述特征有助于分析人类肿瘤的性质。
1.裸鼠体内免疫缺陷机制恒定,其它鼠类需另加去免疫措施,其条件恒定性受个体差异因素影响。
2.可以控制肿瘤的致癌性,使人体肿瘤移植后良好生长。
3.接种成功的瘤结构具有原肿瘤的结构特点,有利于体外培养的瘤细胞株的鉴定;
4.研究肿瘤在体内的生长行为与过程,探讨肿瘤与宿主免疫间的相互关系。
5.体内和体外研究互补配合进行观察。
6.可利用其建立稳定的动物模型,进行药物筛选。肿瘤细胞形态、染色体含量和同功酶水平与人体肿瘤一样,说明未发生细胞选择和细胞杂交现象,细胞动力学和生物化学特征也未改变。
7.在动物体内进行连续接种传代后的肿瘤细胞,在体外培养中也易于获得长期生存,可提高培养的成功率等。
因此,裸鼠的应用,将对肿瘤基础研究工作做出新的贡献。
肿瘤药物治疗和肿瘤免疫研究
裸鼠接种成活的肿瘤对化疗药物的敏感性与临床所见十分相近。黑色素瘤以DTIC和CCNU的抑瘤作用较强,而5-Fu则无效,与其临床客观疗效(三药分别为20%、12%及2.5%)结果相似。人的Burkitt淋巴瘤的裸鼠移植后对环磷酰胺有较高的敏感性,也与临床结果相符。其它肿瘤如乳腺癌和结肠癌裸鼠移植,对前者阿霉素(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,对后者甲基一CCNO和丝裂毒素也明显疗效。有趣的是对P333无效的六甲密胺,却对人体肺癌异种移植有效,应用其耐受剂量60~90mg/kg都有消瘤作用,对人体乳瘤MX-1和结肠瘤CX-1也有效。此药重新临床试用,证明对人支气管肺癌和淋巴瘤都有治疗作用。最近,对过去因毒性较大而中断研究的偶氮氧代正亮氨酸,重新用人肿瘤裸鼠模型评价,证明对MX-1和肺癌LX-1有明显疗效,又重新进入临床研究。近有人用胸腺嘧啶核苷等444~888mg/kg给肿瘤裸鼠连续灌注96~140小时,发现它能明显抑制人体黑色素瘤及畸胎瘤的生长,并导致肿瘤消退而对宿主无明显毒性,这些新结果已引起了临床重视。
近年来将人癌组织移植入裸鼠肾囊膜内,观察肿瘤生长大小,在双目显微镜下测量肿瘤直径OMU,比较给药组和对照组的差异,在11天左右可以得到评价药物疗效的结果。
在肿瘤免疫研究方面,France报导无胸腺裸鼠用4(5)-33-二甲基-1三唑-5(4)碳胺[Dic4(5)-33-dimethyl-1-triazlon inidazole-5(4)Carboxamide] 处理后,明显增强了对L1210和L3TRA淋巴瘤株的免疫原性。
免疫和遗传研究
由于近代遗传学的迅速发展,已发现40余种免疫缺陷病与遗传因素有关。许多报导只介绍了这些疾病的临床表现和实验室检查结果,有关发病机理则停留在假说阶段,这主要是由于没有与人类所患的免疫缺陷性疾病相对应的自发性实验动物模型,无法通过患病动物来观察疾病发生与发展的全过程,从而无法阐明其遗传规律。
先天性无胸腺裸鼠的遗传因素,免疫动物原缺陷指标以及剖检所见和组织学观察等特征,均与人类免疫缺陷性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亦各不相同。这些裸鼠种群是研究人类各种免疫缺陷性疾病的发病机理和遗传规律的动物模型。实验动物遗传学家已育成具有不同免疫缺陷特性的近交系小鼠达50余种。我国所应用的自发性免疫缺陷小鼠,主要应用的是BALB/C遗传背景的裸鼠,个别实验室也应用了NIH、ICR等非近交系裸鼠。
病毒、细菌、寄生虫感染机制的研究
无胸腺裸鼠的T淋巴细胞缺损,免疫机能低下,是研究病毒、细菌及寄生虫感染机制的极好模型动物。如可用于研究乙型脑炎SA14-14-ZHK7减毒株为乙脑活毒疫苗的选育株,在正常小鼠体内可产生符合规定的免疫原性(LD50),而在胸腺缺少或胸腺发育不良的生物个体免疫原性如何,对于今后现使用具有参考价值。实验结果可见表4-3,以BALB/C(+/+)小鼠为对照。
乙脑病毒感染后所产生的免疫力,主要属于细胞免疫,如使T细胞缺陷的裸鼠体内产生与免疫功能正常小鼠同等水平的免疫力,必须加大40倍的免疫剂量,才能达到。也说明裸鼠体内还存在着残余的T淋巴细胞。由此推论,在现场人群中产生抗体水平较低者,其T细胞功能是否缺陷,应作为因素之一加以探讨。
裸鼠已被证明是研究T淋巴细胞功能缺损下,分枝杆菌感染的最好模型,其肿瘤的自发率极低。
生物制品和药品的检定
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内容之一。它涉及制品是否有潜在制癌性、感染因子以及它的毒力是否有返祖的可能性。特别是在应用动物组织培养疫苗或人类二倍体细胞株时,对检出这些细胞潜在的致癌性、某些制品引起的异常发应及其发生机理、对药物致癌性或抗癌药物的研究等诸方面,先天性胸腺机能缺陷的裸鼠是很好的动物模型和实验手段。
微生物学上的研究
以往人类麻风杆菌只有背上够九条纹的犰狳(Armadillo)身上才能生长,而这种产于南美等地的动物难于寻找,也不易饲料和操作。1975年Colston等将麻风杆菌接种于裸鼠足掌,发现麻风杆菌可大量繁殖,全身扩散,引起瘤型麻风。这为研究麻风杆菌的生物特性、免疫原性和麻风病发病机理提供了极为有用的实验模型。
又如淋巴细胞性脉络膜脑膜炎(LCM)病毒经脑内接种于无本病毒隐性感染的正常小鼠,可引起脑膜炎,感染细胞被当作靶细胞而受到破坏,在脑、脊髓内发生了明显的细胞免疫反应,但在T细胞缺损的裸鼠所见却完全相反,未导致动物的死亡,仅出现持续病毒血症,体内不出现LCM抗体,也无任何免疫反应。
内分泌和老年医学上的应用
在人工摘除胸腺动物,大多数研究可见脑下垂体、甲状腺、肾上腺、性腺等出现异常。有人用无特定病原体环境中的饲料的裸鼠和正常小鼠进行研究,分析3、9、11周龄的雌雄动物的脑下垂体生长激素及甲状腺、肾上腺皮质和性腺的功能,结果发现两者间未见有统计学上的差别。
在老年医学的研究上,有人认为裸鼠没有T细胞,容易引起自身免疫现象,皮肤的可溶性胶原(Collaggen)也减少,因此认为胸腺、自身免疫、老化三者之间是有关系的。但这方面也有不同论点。
国内应用裸鼠开展的研究课题简况
1.T和NK细胞免疫功能缺陷型——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细胞联合缺陷型小鼠体内人类肿瘤移植瘤的转移研究。
4.免疫缺陷型动物(裸鼠)体内人类肿瘤癌生长和转移的研究。
5.裸小鼠腹腔内筛选高转移性人肺腺癌细胞及其生物学特性的研究。
6.Urethane诱发BALB/c裸小鼠肺腺癌及其在裸小鼠皮下生长转移的特性。
7.五种人癌细胞株裸小鼠移植转移特性的初步研究。
8.裸鼠人体恶性黑色素瘤模型的建立和病理观察。
9.三株人肺癌裸小鼠移植模型长期传代的形态观察。
10.裸小鼠可移植性人肺癌瘤株的建立及其生长特性和微细的结构的观察。
11.裸鼠体内传代及体外培养的人小细胞肺癌细胞系的建立。
12.人肺巨细胞癌PLA-801群体细胞及其克隆化细胞株(A、C、D、E)裸鼠皮下种植后自发转移特性的研究。
13.人脑胶质瘤细胞系裸小鼠实体瘤模型NHG-1的建立及其特征的研究。
14.人脑室管膜瘤转移植于裸小鼠的实验研究。
15.两株裸大鼠人肝癌模型的建立和生物学特性的观察。
16.人胃癌裸鼠移植模型的建立及其生物学特性的初探。
17.人胃腺癌裸鼠动物模型的建立。
18.615裸鼠体内建立的人Burkitt淋巴瘤细胞株。
19.人直肠粘液腺瘤裸鼠移植瘤株的建立及传代的初步小结。
20.裸鼠人体原发性肝癌生长动力学的一些特点及其甲胎球蛋白分泌的研究。
21.流式细胞仪(Flow Cytometer)在裸鼠人体鼻咽癌生物学特性研究中的应用。
22.外放射顺铂及混合细菌疫苗多模型综合治疗对裸鼠人肝癌的实验研究。
23.裸鼠人肝癌模型在肝癌导向研究中的应用。
24.抗胶质瘤的McAb在人脑胶质癌裸小鼠模型NHG-1中的导向研究。
25.核素导向内放射合并高温对裸鼠人肝癌的治疗作用。
26.影响裸小鼠B淋巴细胞体外转化因素的初步探讨。
27.裸小鼠诸器官及血清双向电泳“蛋白图”。
28.裸小鼠血浆氨基酸测定。
29.三种人脑瘤裸小鼠模型的染色体初步分析。
30.应用裸鼠净化支原体污染细胞的初步观察。
31.裸鼠肝炎病理观察及分析。
32.裸鼠人体原发性肝癌实验资料的计算机处理。
33.小型SPF裸鼠实验室的建立及其在临床肿瘤实验中的应用。
34.用人肺腺癌移植瘤进行快速药敏试验。
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变化的研究。
36.平阳毒素和博来霉素A6对裸鼠移植的人体肝癌和胃癌的抑制作用。
37.人低分化鼻咽癌上皮细胞株裸小鼠移植模型的研究。
38.裸鼠饲料灭菌方法探讨。
39.裸小鼠繁育与质量控制的初步报告。
40.SPF小鼠实验动物室的建立及繁殖应用研究。
41.裸鼠室的建立及裸鼠的繁育。
42.NC裸小鼠的繁育与人脑瘤移植。
43.免疫抑制小鼠模型的建立及人类大肠癌细胞株HRT-18的异种移植研究。
44.人类肿瘤细胞系裸小鼠体内移植的综合研究。
45.人癌移植于裸小鼠的实验研究。
46.无胸腺裸小鼠的皮肤病研究中的应用。
生存条件繁殖裸鼠的饲养和繁殖要求条件比较严格, 我国尚没有这方面经验的报道。国外经过一段时间摸索, 在1969年Rygard 和Friis4报告用无特殊病源体 (简称SPF) 条件下养繁殖裸一鼠虽获得成功, 但也曾发生过传染性疾病。
目前繁殖裸鼠不用nu/nu雌鼠,因其繁殖性能低,一般采用杂合子交配方式或隐性纯合子雄性与杂合子雌鼠交配。这种交配方法,其后代将出现表现型正常的仔鼠和裸鼠,比例为1:1。
繁殖时一般将nu基因导入C57BL/10小鼠中。在把基因导入同源(Cogenic)品系时,一般用雌性C57BL/10与雄性C57BL/10-nu(远交株)杂交。其交配方法和结果如下:
北京药品检定所繁殖裸鼠用的鼠种是BALB/C-nu/nu,系1973年从丹麦引入日本中央实验动物所研究。继续培育三年后,交由日本CLEA株式会社进行生产。1980年由CLEA引入。雄鼠是无胸腺裸鼠(BALB/C-nu/nu),雌鼠是有胸腺的杂合小鼠(BALB/C-nu/+)。采用BALB/C-nu/+♀与BALB/C-nu/nu♂随机交配法进行繁殖,已取得较好成果,裸鼠的生产性能良好:受胎率达81.5%,平均产仔率8.1只/窝,平均产裸仔率3.99只/窝,窝平均仔鼠成活3.62只,9周龄仔鼠成活率100%,其主要项目数据与日本中央实验动物研究所(CLEA)和英国实验动物中心(LAC)发表的材料基本一致。
饲料条件因为裸鼠缺乏T细胞,易受细菌、病毒和霉菌感染的损害,如按常规动物方式饲养,只有少数裸鼠能生存一个月以上,最多不超过四个月,而放在隔离器(Isolator)中饲料的可存活一年以上。因此,裸鼠的寿命与饲料的卫生条件有密切的关系。一般是先在隔离器中繁殖。然后放入无特定病原体屏障环境中饲料。
无病原体条件的饲料需要在动物和外界之间装置一个屏障,屏障越严,饲料健康裸鼠就越有保证,然而,如不注意选择屏障的类型,它的效果就没有保证,故应持续检查是否符合条件。
1.无病原条件饲料裸鼠设备
⑴带有密封空气过滤装置的塑料笼。每一笼自为一个单元。它包括一个标准的透明塑料笼,笼盖上覆有空气过滤材料。后者与笼子的贴近处用胶带缠绕数周予以密封。然后,此笼可置于一般实验室的标准笼架上。过滤材料呈片状,由疏纺的(但非纺织的)聚酯纤维制成。它应该能够防止微生物从笼外进入笼内。
全套笼具皆经高压蒸汽灭菌。使用它和喂养管理(如加饮水和饲料、清笼、断奶等)时,都必须在一个防护罩内进行。罩内所含有的是正压过滤空气。而且还是层流(无湍流的)、单向的。
上述的用具有操作方式是存养无致病原动物最简单的方法。
⑵动物隔离器。最常使用的此种器具有系由柔软片状的透明聚乙烯基塑料制成,但也可用有机玻璃、不锈钢、铝皮和尼龙等材料来作。市售成品有一定规格,也可专门根据需要来设计大小,这是一个无菌的生活小室,可排除任何微生物。室气进出该器都经过滤。全部食品和用品都经灭菌后,再经一个无菌的入口小室送入器内,可排除任何微生物。最初,选用化学灭菌剂和高压蒸气对该器进行灭菌处理。
在无菌环境中,遗传学背景相同的裸小鼠和通常的杂合子型小鼠寿命长短相近。但是,Poiley氏等(1974)发现,在这种环境中,新生小鼠的存活率,较之在普遍环境中的为低。为了使它们胃肠道的功能更接近于正常,有人提议给无菌环境中的裸鼠接种一次非致病的细菌(Poliey氏等,1974;Eaton等,1975)。这样,常常可以起到改进生殖性能的作用,并有助于把无菌小鼠从隔离器中转移到条件较差的存养设备中去。
为了最有效的控制环境,从而得以尽力保存无菌的(或带有一定菌群)裸体小鼠,隔离器是理想的存养设备。但它也有缺点,这就是费劳力,在一定空间中繁育动物的数量有限。
⑶空气层流器。它包括标准的小室,覆罩和网架。每套器具形成一个独立的环境,与室内通风系统无关。它自己输入过滤空气,把超净空气完满地注入鼠笼,并以柱状排出。由于每套器具互不相干,又有正压空气防护,所以可把它们放在通常条件下。它们是手提式的,既便于维修,又能最大限度地利用房舍和设备。
使用此种方法是否成功,取决于管理工作的好坏。密切监视房室的污染和人员流动,只准专职人员入室。应当在正压、单向气流条件下料理维修鼠笼,接触小鼠的一切物品(饲料和其它物品)都必须灭菌。饮水须经处理除去细菌,专职工作者须穿戴无菌的外科口罩、帽子、手套和后长衣,触及动物时须用头端包有橡皮的镊子,而且必须经变性乙醇(就放在一边)的浸洗。
⑷空气层流室。有别于上述的一个房间内放置的小型空气层流器,而是整个房间的环境都为正压过滤空气所笼罩。设计时,须装置空气进入的开关,空气入口要装指示器。工作人员在室内的穿戴同上所述。室内应用的饲料、垫料和笼具的灭菌,须用两端有开关的高压蒸气灭菌器。
引种方法可最大限度地利用房舍以繁育动物。虽然装设此种房间的经费昂贵,但是,空气层流室加上严格限制人员的出入,可保证生育期的裸体小鼠顺利生产,它是大量繁殖裸小鼠的最好方式。举例来说,由于采用它,近五年来(1973~1977),在Frederick癌症研究中心平均每年生产裸体小鼠在20,000以上。
2.环境控制
⑴温度。适于裸体小鼠的室温为26~28℃(78~820F),裸体小鼠无毛、其散失体温较有毛小鼠为快。处于连续空气层流中,它们的散热更快,需要大约28℃(800F)的室温予以补偿。一般饲料室内温度控制在25℃±1℃也可以。如果裸鼠和有毛杂合子鼠同笼饲养时室温可略低一点。饲料在在连续空气层流室中的裸鼠需要将层流室内温度提高到28℃。
⑵湿度。相对温度应保持在40~60%,此时,成年裸体小鼠皮肤水分散失最少。湿度过低,对新生裸鼠生存不利,这在空气层流环境中尤为重要。
⑶通风。一般认为,每小时需要通风换气10~15次,要用高效过滤器(99.9%)保证良好的空气过滤,除尽空气中大于0.3μm的颗粒。空气出口也有过滤装置(也可以用效能上较低的)以防止空气倒流时的污染,而且要先设计好怎样从室外维修这些过滤器。
在空气层流室内,空气的正压至少为0.65cmH2O。空气的流向和速度要控制得均匀而自由。过滤的空气连续掠过鼠笼时,奔流于动物环境之中,在理论是一个防止外源性污染的屏障。
⑷光照。每日应当维持10小时光照,14小时无光的明暗周期。不用窗户,用人工照明,使全年光照恒定,但应避免过强的荧光灯光照。
3.笼具和垫料
培育裸体小鼠的笼具,笼底面积应当为97平方厘米(15平方吋),高度应为12.7厘米(5吋),应选可耐受高压蒸气灭菌的塑料或不锈钢制作。其造型应当便于重叠,以利灭菌和存贮。透明塑料笼较好,用时不必打开笼盖就要观察动物。笼底要放垫料,不能用网。
笼子必须每周清洁一次,或视需要处理,以保证环境清洁、干燥。用去污剂或其它洗涤剂清洗后的笼子或其它物品,必须充分冲洗干净。否则,会刺激裸体小鼠的皮肤。
垫料直接接触裸体小鼠的皮肤,不能带有刺激性。可选用不带尘土和尖块的硬木屑,研磨过的玉米杆,或用松木刨花。用前都要灭菌,且灭菌后不结成块状才可使用。
为裸体小鼠建巢可用棉花或棉纸。但是,如果垫料有一吋厚,而且室温控制得恰到好处,能使裸鼠感染舒适,一般就不需要垫棉花或棉纸了。
4.供食和供水
⑴饲喂。裸体小鼠的营养需求与其它品系的小鼠相似。所以,任何市售饲料均可使用。食物必须灭菌,可将食物铺成单层后放在小盘中或放在有孔的口袋中,进行高压蒸气灭菌(45分钟,120℃)。灭菌前,不耐热的营养素要加大用量(Williams氏等,1968)。另外,可补充全小麦面包和复制牛奶以改进生育能力,并防止同类噬食现象(Poiley氏等,1974)。
⑵饮水。有时,自来水中含有少量的各种非致病菌(包括锈色假单细胞菌)。为了避免经水源而污染裸体小鼠种群,有人建议将饮水过氯化达到12~15ppm;或用盐酸酸化饮水,使之pH达到2.5~2.8,都可有效地控制其污染率,特别是假单细胞菌属细菌的污染。如由于高压灭菌而过多地损失维生素则可在饮水中加入复合维生素(例如,每1000ml加入1ml各种维生素),将该混合液通过直径0.2μm微孔薄膜过滤除菌,每平方吋的压力不得超过10磅。维生素混合液及水应适当地进行某些细菌培养的检查,并应隔天更换水瓶,水瓶和饮水管在两次使用之间必须洗涤和消毒。
通过饮水供给抗菌素,可消除胃肠道的细菌(Van Der Waaij氏,1966)。并且,这也是一个防止裸体小鼠在严格的环境控制下可能发生的外源污染的附加措施。我们使用的四种配方如表4-4所示。下列抗菌素很少消化道吸收,每一种配方应每周更换一次,每四周轮换一遍,可减少抗药菌株的出现。
假如你一开始就在严格控制的环境中繁育无菌裸体小鼠,则也可以不必使用抗菌素,因为加用抗生素后在繁育技术上出现差错的可能性也就增加了。
5.空气层流室的保养
层流室内从地面到天花板以及设备均需保持无尘和无破碎。每月必须检测室内的无菌情况,每平方米放一个平皿,检查室内空气中的细菌数量。落下菌的检查各国规定不同,除落下菌数目不得超过限度外,并且不能有致病菌存在,否则,需要重新消毒(见下表)。
各国层流室落下菌限度的规定
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