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實驗動物科學:第九節(jié) 皮膚病學研究中實驗動物的選擇與應用

一、無胸腺裸鼠的選擇與應用(一)麻風病研究裸鼠對麻風桿菌具有高度易感性,1975年發(fā)現(xiàn)麻風桿菌接種于裸鼠足墊后能大量繁殖,并擴散至全身,引起瘤型麻風。以往麻風桿菌只有在背上長夠九條紋的犰狳身上才能生長,而這種產于南美等地的動物難于尋找,也不易飼養(yǎng)和操作!

一、無胸腺裸鼠的選擇與應用

(一)麻風病研究

裸鼠對麻風桿菌具有高度易感性,1975年發(fā)現(xiàn)麻風桿菌接種于裸鼠足墊后能大量繁殖,并擴散至全身,引起瘤型麻風。以往麻風桿菌只有在背上長夠九條紋的犰狳身上才能生長,而這種產于南美等地的動物難于尋找,也不易飼養(yǎng)和操作,F(xiàn)在可以在裸鼠身上接種麻風桿菌,并且生長良好,這樣就給研究麻風病提供了十分有利的條件。在無特定病原體環(huán)境條件下,裸鼠能存活22個月,在這期間制作模型足以為實驗室提供研究活動。有人證實大約在100到280天麻風桿菌就可播散至肝和脾,到565天,除腦之外所有器官都有瘤型浸潤、足墊內含菌量高達109。盡管體溫很高,在內臟內還是有明顯的細菌增殖,甚至在肝的實質細胞、腎和其它組織中也有。病理組織學檢查結果類似人的瘤型麻風感染,這為研究麻風桿菌生理學特性、免疫原性和麻風病發(fā)病機理提供了極為有用的實驗模型。裸鼠的感染能傳代,有再現(xiàn)性,在裸鼠的足墊內接種麻風桿菌,并分別一次給0.5mg和每二周0.2mg利福平,結果類似于人一次服利福平的1500mg或者每天給600mg共二周那樣的效果。從每天用利福平治療的病人那里取來麻風桿菌接種裸鼠,結果表明僅在服用利福平450mg2天以后細菌即喪失其感染力。異煙肼、二甲胺四環(huán)素、氯潔酶素對裸鼠體內麻風桿菌無致死作用。氨苯礬對裸鼠中生長的麻風桿菌起抑制作用或抑菌作用。這些結果提示,裸鼠作為麻風化療研究的模型有著重大的價值。

(二)皮膚移植研究

裸鼠能接受異種組織移植,包括正常的和牛皮癬皮膚。1973年Manning等在BALB/C裸鼠身上建立了人的全層包皮及其他種類的皮膚移植后能終身耐受的實驗。1974年Rygarrd報告,將人的皮膚和其他種類皮膚移植到BALB/C/A/BOMF裸鼠得到成功。移植人的皮膚在6~10天期間有再生血管形成的跡象。1981年Haftek等在BALB/C裸鼠身上建立了累及牛皮癬皮膚植片的40%保持牛皮癬預期桿狀變(指、趾)和典型的棘皮癥。1983年Fraki等將累及和不累及牛皮癬的皮膚移植到NIH裸鼠上獲得成功,累及牛皮癬的皮膚能保持其牛皮癬樣的形狀。

(三)黑色素瘤研究

裸鼠是人類惡性黑色素瘤適宜的動物模型,有利于人類惡性黑色素瘤的研究和治療。黑色素瘤移植到裸鼠的成功率比較大,約50~70%。許多報導表明,黑色素瘤的生長特性和生物化學特性及其組織學變化與供者的相類似,能保留許多原來的特性,移植的腫瘤還能連續(xù)地傳播,Povlsen報告能連續(xù)9年保持其生長特性。用同樣藥物化學治療,其結果與臨床醫(yī)治病人的實踐相類似。這可為人類黑色素瘤的治療方法提出許多有效的藥物和藥物聯(lián)合體,也為黑色素瘤的檢測和免疫治療提供了新的方法。裸鼠還可用于其他皮膚腫瘤(如基底細胞得payment-defi.com/wsj/扁平細胞癌等)的誘發(fā)、生物學特性及治療研究。

(四)真菌感染研究

裸鼠用于真菌感染實驗相當合適,特別是對新型隱球菌高度易感。1978年Graybill和Drutz在BALB/C和Swiss裸鼠上建立了新型隱球菌的致死性的感染。1979年Makoto、Miyaji等報告了經(jīng)過組織病理學檢查的裸鼠實驗性隱性菌病,裸鼠的肝、腦、脾、淋巴結、肺和其他器官均有明顯病變,又一次證明了細胞免疫在實驗性隱球菌病中的作用。裸鼠作為宿主對抗真菌感染時的防御機制研究是很有用的。1978年Williams報告莢膜組織胞漿菌腹腔接種BALB/C裸鼠后,引起播散的致命感染,而雜合子鼠通常沒有出現(xiàn)致命的感染,只有少量的莢膜組織胞漿菌繁殖生長。移植胸腺組織到裸鼠體內,可縮減嚴重的感染和減少大約50%的死亡率。他們提出裸鼠是莢膜組織胞漿菌感染研究有價值的模型。裸鼠的感染病包括使人遭受免疫損害的白色念珠菌感染,現(xiàn)已成為醫(yī)學的重要研究課題。

(五)皮膚毒理學等研究

Reifenrath′s首先應用人類皮膚移植于裸鼠研究化學制劑通過人類皮膚的透入力。期待這種模型推廣應用到包括化學制品在皮膚上作用的研究。裸鼠毛囊的幸存適用于毛發(fā)生長的研究。1981年Pendry等報告局部使用Cyclosporin A藥物于裸鼠口部誘發(fā)毛發(fā)生長。1977年Lynch等報告應用裸鼠研究被動皮膚過敏反應。皮脂腺、汗腺及指甲等也能用裸鼠進行研究。

二、犱狳的選擇與應用

1971年Kirehheimer報告,給九帶犰狳接種麻風桿菌獲得成功,這是麻風病研究繼1960年Shepard建立了小鼠足墊感染模型后的又一成就。接種麻風桿菌14個月后,60%以上的犱狳出現(xiàn)播散性瘤型麻風損害,幾乎遍及全身,而且組織中含菌量極高。每克病變組織中可含麻風桿菌108~1010個。因此,犰狳麻風感染模型對于麻風病的治療、免疫學及流行病學研究都有很大的應用價值。從犰狳麻風感染組織中可以獲得大量提純的麻風桿菌,這對麻風桿菌的人工培養(yǎng)、生物化學和制備麻風菌苗的研究都是一個很好的來源。近年來,在美國南部陸續(xù)發(fā)現(xiàn)野生的九帶犰狳患有原發(fā)性麻風,從這些原發(fā)性麻風犰狳分離出的分枝桿菌與實驗感染犰狳的麻風桿菌無法區(qū)別。這就提示,麻風桿菌的天然宿主除人類以外,可能還有犰狳。

三、近交系小鼠和大鼠的選擇與應用

(一)近交系小鼠

常選用CFW小鼠建立鼠麻風足墊感染模型。過去在篩選抗麻風藥物、驗證耐藥菌珠、判斷細菌活力、開展實驗化療等方面常被應用。在正常小鼠足墊中的麻風桿菌繁殖有限,到一定數(shù)量后即不再增加,這和正常小鼠在足墊感染后期出現(xiàn)對麻風桿菌的細胞免疫有關。如用胸腺摘除并經(jīng)X線照射的免疫抑制鼠進行足墊接種,麻風桿菌在足墊中的對數(shù)生長期延長到接種后13個月,且菌量比正常小鼠明顯增高,可達100~1000倍,以后感染可散播到耳、尾、鼻、前后足等部位。病理組織呈現(xiàn)偏瘤型麻風的特點。不過免疫抑制鼠死亡率高,難以進行長期的研究,不夠理想。近年來,利用CFW幼鼠可建立真菌感染模型,尤其是應用于念珠菌病的診斷和治療方法的研究,對隱性患者的早期診斷更有意義。

NZB小鼠出生后4~6個月,大多數(shù)可發(fā)生自身免疫性溶血性貧血。這種自身免疫性疾病與人的系統(tǒng)性紅斑狼瘡病變十分相似,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)紅斑性狼瘡病變因素中的病毒介入。在淋巴樣組織中查到C型RNA病毒顆粒,其T淋巴細胞也能釋出病毒顆粒,也能查到抗自身T淋巴細胞的抗體,而且病理變化也基本相同。因此選用NZB小鼠是研究人類紅斑狼瘡性疾病極好模型動物。

(二)近交系大鼠

中國醫(yī)科大學第一醫(yī)院選用引自美國賓夕法尼亞大學院的Lewis(RTIe)、Fisher(RTL1)、Buffalo(RTIb)、BN(RTIn)、及Lew1.N(RTIn)近交系大鼠進行郎格罕氏細胞Ia抗原及ATP酶的研究。

1968年郎格罕氏(Langerhans)發(fā)現(xiàn),手表皮基底層上方有一種樹枝形的細胞,以后被命名為郎格罕氏細胞(簡稱LC)。LC是一種分布較廣泛,來源于骨髓,具有重要免疫學功能的細胞。

哺乳動物的某對染色體上有一區(qū)域,稱為主要組織相容性復合體(簡稱為MHC)。小鼠的MHC稱為H-2的主要分為K、I、S、G、D5個區(qū);受K及D區(qū)基因控制的典型移植抗原存在于全部有核細胞的表面;受I區(qū)基因控制的抗原,即Ia抗原,則僅存在于某些細胞,如淋巴細胞、巨噬細胞、精子等。Ia抗原在各種免疫反應,如混合淋巴細胞反應,T細胞-B細胞-吞噬細胞協(xié)作反應中都極為重要。在人及其他動物的MHC內,也有相當于小鼠I的染色區(qū)域,如人的HLA-D/Dr、大鼠的RTL.B,這些相應區(qū)的基因所控制的抗原也可統(tǒng)稱為Ia抗原或Ia樣抗原。因此,在人、豚鼠、小鼠LC表面發(fā)現(xiàn)la抗原具有重要免疫學意義。LC在HE等普通染色切片中難以確認。曾被用于LC染色的方法很多,01、三磷酸腺苷酶(ATP酶)染色最為常用,可清楚地顯示人、豚鼠及小鼠的LC。中國醫(yī)科大學用抗la單抗隆抗體,以間接免疫螢光技術及間接免疫過氧化酶技術,可清楚顯示成年大鼠LC的la抗原;以組織化學技術則能顯示新生大鼠LC的ATP酶。這些方法可分別用于成年及新生大鼠LC的染色休檢查。

四、大鼠、小鼠的選擇與應用

隨著免疫血清學研究的需要,目前已發(fā)展成用致敏動物含反應素抗體的血清注射到同種或密切相關的異種正常動物皮內,24~72小時后,靜脈注射抗原,觀察局部皮膚過敏反應,統(tǒng)稱PCA反應。藥物對各種動物PCA反應的影響是不同的。抗組織胺藥對各種動物PCA反應均有抑制作用,說明各種動物PCA反應時,均有組織胺釋放。但色甘酸二鈉可抑制大鼠PCApayment-defi.com/yishi/反應,而對小鼠及PAC反應則無影響,因此,應用PAC反應來判斷一個藥物的抗變態(tài)反應作用時,最好不要根據(jù)一種動物PAC反應的結果。

PAC反應試驗常選用的動物是大白鼠,亦用小白鼠。有時根據(jù)實驗需要用兔。這些動物PAC(24~72小時)反應是由IgE介導的。豚鼠很少采用,因其PCA反應主要是由IgG介導的。

五、豬的選擇與應用

1967年首次報導了辛克萊豬(Sinclair)有自發(fā)性惡性黑色素瘤,其后,在米蘇里大學所選育的辛克萊的小型豬發(fā)現(xiàn)有很高的皮膚黑色素瘤發(fā)病率。Sinclair豬黑色素瘤模型與人類的相應腫瘤有許多共同的特點:腫瘤是自發(fā)性的;有由良性黑色素細胞病變轉變?yōu)閻盒阅芰;豬的黑色素瘤組織學上類似人的淺表擴散性黑色素瘤;轉移發(fā)生于深部浸潤皮膚腫瘤;轉移表現(xiàn)與人類黑色轉移的分布相似;宿主體內發(fā)生腫瘤相關性免疫反應;遺傳成分十分明顯,與人類某些黑色素瘤的遺傳成分相當。但有些特點可區(qū)分豬與人的黑色素瘤,如白豬不發(fā)生黑色素瘤;豬腫瘤發(fā)生與紫外線照射無關;大多數(shù)病豬的腫瘤能完全消退。

Sinclair豬黑色素瘤為探討宿主-腫瘤-細胞的相互作用上提供了獨特的機會。豬黑色素瘤模型與人類惡性黑色素瘤有許多共同的特點,而且有可靠的證據(jù)說明宿主免疫因素對這一腫瘤的發(fā)生、生長及消退都有作用。同時此模型也提供了一個良好的系統(tǒng),探討從正常、癌前變化直到惡性黑色素瘤以及轉移黑色素瘤的進行性細胞變化,以及黑色素瘤病變自發(fā)性消退過程中的細胞變化。因此,可以利用該模型進行黑色素癌的病理學、免疫學以及生物化學機理等方面的研究。

由于豬的皮膚與人的非常相似,包括體表毛的疏稀、表皮生長的動力學及厚度(豬30天、人21天)以及燒傷皮膚的激素和代謝修補機制等。故豬可以作為研究人類的表皮燒傷和其它皮膚損傷較為理想的模型動物。

六、其它動物的選擇與應用

家犬可以自發(fā)全身性紅斑狼瘡疾病,國外現(xiàn)在研究它的遺傳性病變、發(fā)病學、臨床表現(xiàn)和誘發(fā)因子。朝鮮花栗鼠對麻風桿菌的易感性比較高,麻風桿菌能在接種的組織中繁殖,并出現(xiàn)特征性的麻風病變。近年來,德國及英國均曾用歐洲刺猬進行麻風桿菌接種試驗,建立麻風病變模型,國內已有單位開展這項研究工作。

豚鼠是研究實驗性接觸性變態(tài)反應的常用實驗動物,并為研究接觸性變態(tài)反應的最佳動物。豚鼠易于致敏。其發(fā)生的變態(tài)反應性接觸性皮炎(ACD)與人類十分相似。然而豚鼠軀干部表皮層較。▋H4層細胞),發(fā)生的病理變化與人類也有差異,如不易發(fā)生水皰等。而乳暈部表皮較厚,層次基本與人類表皮相當,且無毛,便于標本制作和觀察。如常選用白色雌性豚鼠,體重400~500克,進行實驗性接觸性變態(tài)反應中郎格罕氏細胞的動態(tài)觀察研究。

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