裸鼠性质及应用

T淋巴细胞功能缺陷的动物有裸小鼠(基因符号nu)和裸大鼠(基因符号rnu)利用育种技术已将裸基因nu或rnu导入其它品系动物，作为背景品系可以是近交系也可以是封闭群，目前nu基因已导入的近交系有数个以上。rnu基因导入的大鼠品系也有10余种。 我国使用较多的裸鼠品系BALB/c-nu、NC-nu、Swiss-nu、NIH-nu。1980年和1982年中国药品生物制品检定所分别从瑞士和日本引进裸小鼠，上海中山医院肝癌研究所1983年从美国引进了裸大鼠Rowett。
一、裸小鼠
(一)概念及命名：1962年英国格拉斯医院Grist 在非近交的小鼠中偶然发现有个别无毛小鼠， 后来证实是由于基因突变造成的并伴有先天性胸腺发育不良，称为裸小鼠(nude mice)，用“nu”表示裸基因符号。裸小鼠是由于染色体上等位基因(第11对染色体上)突变引起的，已失去正常胸腺， 原胸腺残留结构部分上皮样细胞呈巢状排列而部分呈外分泌腺结构。裸鼠淋巴结胸腺依赖区的淋巴细胞消失，外周血中淋巴细胞数目减少。1969年丹麦Rygaard首先将人类结肠腺癌移植裸小鼠成功，为免疫缺陷动物研究和应用开创了新局面。
(二)特性：裸小鼠的主要特征表现为无毛(hair less)和无胸腺(athymus)。随着鼠龄增加皮肤变薄、头颈部皮皱褶、发育迟缓。由于无胸腺,仅有胸腺残迹或异常上皮,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。裸小鼠B淋巴细胞正常，但功能欠正常，免疫球蛋白主要是IgM,只含少量IgG。裸鼠由于T淋巴细胞缺陷，不能执行正常T淋巴细胞功能，在混合淋巴细胞反应中全无有丝分裂反应，也不产生细胞毒效应细胞，对刀豆A或植物凝集素亦无有丝分裂应答,无接触敏感性，无移植排斥，成年裸小鼠(6－8周龄)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。裸小鼠粒细胞比普通小鼠数量少。由于背景品系不同，不同品系的裸鼠往往具有不同的生物学特征。必须指出，随着裸小鼠年龄增长或有关因素的影响(如病毒感染),裸鼠体内正常T细胞会增加，故接种肿瘤实验一般采用4￣8周小鼠。
(三)繁殖：裸小鼠抵抗力差，易患病毒性肝炎和肺炎，因而饲养和繁殖要求条件比较严格，在SPF环境下可生存，所用的笼具、垫料、饲料、 饮水等都要求经过严密灭菌消毒并采用隔离器饲养，以保证长期存活并进行繁殖。由于纯合型雌裸小鼠nu/nu 受孕率低，乳腺发育不良且有食仔的习惯，因此生产上一般采用纯合型雄鼠与杂合型雌鼠交配(♂nu/nu×♀nu/＋)可获1/2纯合型仔代。
二、裸大鼠
(一)概念及命名：裸大鼠由英国Rowett研究所在1953年发现，基因符号为rnu， 属染色体隐性遗传。裸大鼠免疫器官的组织学与裸小鼠极为相似。3 周龄裸大鼠纵膈的连续切片中，只见胸腺残体，未见淋巴细胞，淋巴结副皮质区实际上无淋巴细胞。T 细胞功能丧失。
(二)特征：裸大鼠的一般特征似裸小鼠，但躯干部仍有稀少被毛并非象裸小鼠那样完全无毛，头部及四肢毛更多，繁殖方法与裸小鼠相同。裸大鼠易患呼吸道疾病( 溃疡性气管支气管炎及化脓性支气管肺炎，病因可能与仙台病毒感染有关)。 裸大鼠的发现及人癌异种移植成功，给肿瘤免疫研究增添一个新的手段。以裸大鼠代替裸小鼠，具有移植肿瘤大，取血量多，可行某些外科小手术等优点。因此比裸小鼠有一定优越性，其缺点是维持经费比裸SPF小鼠更高。
三、应用
1. 裸鼠在肿瘤学方面的应用 有人分析了381例肿瘤的裸鼠移植规律，发现人癌手术标本裸鼠异种移植成功率是28.3%，其中复发性肿瘤移植成功率为50%，转移性肿瘤为38.5%均高于原发瘤的移植成功率20.5%，大约1/3 的人癌组织在裸鼠中可持续性生长建立人肿瘤瘤株。当肿瘤传到第三代后，90%的移植瘤株可成为肿瘤细胞系。 人癌组织异种移植，以恶性黑色素瘤和结肠癌的成功率最高，乳腺和淋巴网状内皮细胞肿瘤成功率低。移植后，肿瘤生长速度也不一样，女性生殖系统肿瘤和结肠癌生长最快，胚胎性和骨的肿瘤生长很慢，转移和复发肿瘤在裸鼠中生长比原发部位肿瘤更快。以后肿瘤传代时间短于原代移植生长时间。人癌组织裸鼠移植，分化低的肿瘤易建立成肿瘤细胞系，传代时生长更快。
一般说来，用已建株的癌细胞系移植裸鼠移植成功率高于用人癌手术标本移植。美国国家癌瘤研究所Gazdar分析人类肺癌移植于裸鼠120例,已在体外建立的肺癌细胞系的移植成功率高达90%,而新鲜肺癌实体瘤的裸鼠移植成功率只有40%。人类肿瘤(癌组织块和成株的细胞系)的裸鼠移植可以建立裸鼠移植瘤，从而开展肿瘤基础和临床研究的各种重要课题。
人类肿瘤移植裸鼠体内能够成功，动物的肿瘤无论同种或异种移植至裸鼠体内也能成活和传代，如分泌生长激素的鼠垂体肿瘤细胞培养后接种至裸鼠体内成瘤，并且引起被接种的裸鼠出现了持续体重增加，鼠的血容量和主要器官体积也成比例增大。人的癌前病变和良性肿瘤很难作体外培养，把人的癌前病变和良性肿瘤移植于裸鼠的实验，目前只有少数报导。如粘膜白斑病人的口腔粘膜移植于裸鼠皮下，有60%能生长。人的良性结肠息肉样腺瘤移植于肾包膜下，存活28天。类骨质样骨瘤移植于裸鼠也成瘤并能传代生长。因而人的癌前病变和良性肿瘤也能够在裸鼠体内生长，为研究肿瘤的病因学提供了良好的实验动物模型。
有些肿瘤组织靠组织活检切片很难下明确的诊断，还需要做一些特殊的检查如免疫组化检查，电镜、特殊组织化学染色等以协助诊断。我们可以通过肿瘤移植于裸鼠，建立裸鼠移植瘤模型以辅助诊断。有人提出通过模型的实验治疗和肿瘤在裸鼠体内发展情况观察来指导临床实际病人的治疗和推测其预后。
裸鼠移植癌保存原肿瘤的特性，这些特性中也包括了对抗癌药的感受性，这在一定程度上可以预测对人癌的化疗效果，并可以用于筛选新的有效抗癌药物。
裸鼠接种成活的肿瘤对化学药物的敏感性与临床所见十分相近。如对黑色素瘤DTIC和CCNU的抑瘤作用较强，而５－FU则无效，与临床客观疗效结果相似。人的Burkitt 淋巴瘤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。已证实乳腺癌、结肠癌、肺癌等多种肿瘤模型对药物的敏感性均与人相同。又如，用中成药天花粉治疗移植于裸鼠的人绒毛膜上皮癌，也证实了天花粉可以抑制绒癌的生长，并且可以延长裸鼠带瘤时间和其存活时间。利用裸鼠移植瘤进行化疗,可以针对肿瘤不同组织类型合理用药。实验证实各种抗癌药物对裸鼠移植人癌的疗效与临床上的疗效之间有一定的平行关系，完全可用移植人癌裸鼠模型抗癌结果来预测临床疗效。由于裸鼠价格昂贵，故用于临床抗癌药物筛选并未广泛使用。
裸鼠也适合于做放射治疗实验研究。肿瘤对放射线的感受性在人和裸鼠是一致的。如将肺燕麦细胞癌移植于裸鼠对其放疗3000 rad照射，3只裸鼠有2只治愈。放射增敏剂(Iq7611)与放射合用对裸鼠移植人肠粘膜腺癌的肿瘤抑制率与肿瘤生长延迟均有明显的作用。
移植于裸鼠的肿瘤仍保持肿瘤的激素依赖性，因而为研究激素依赖性肿瘤的治疗提供了模型。例如人的乳腺癌MCF－７属雌激素受体阳性，在裸鼠体内仍保持着肿瘤的雌激素依赖性,一旦注入雌激素，立即开始生长，用抗雌激素药物,则有明显的抑瘤作用。
2. 裸鼠在微生物学和免疫学方面的应用：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、细菌感染机制的极好模型动物。如淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)，病毒经脑内接种于无本病毒感染的正常小鼠，可引起脑膜炎，感染细胞被当作靶细胞而遭到攻击，脑、脊髓内出现明显的细胞免疫反应。但在T 细胞缺陷的裸鼠所见却完全相反，未导致动物死亡，仅出现持续的病毒血症，体内不出现LCMV抗体，也无任何免疫反应。
生物制品(疫苗、菌苗)的安全性和免疫原性是制品必不可少的检查内容，这涉及制品是否有潜在致癌性、感染因子以及它的毒力是否有返祖的可能性。在这些方面裸鼠是很好的实验动物模型和手段。
3. 在遗传学上的研究和应用：近代遗传学的迅速发展，在人类已经发现40 余种免疫缺陷与遗传因素有关，很多报导仅介绍了这些疾病的实验室检查结果及临床表现，而有关发病机理则停留在假说阶段，主要原因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。裸鼠的遗传因素，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发病机理和遗传规律的动物模型。
4. 在临床医学上的研究和应用：裸鼠已广泛应用于基础医学研究，目前,临床医学研究也开始应用裸鼠。如神经外科学，利用裸鼠异种移植离断后的神经，观察离体后的神经元的生物学特征。眼科学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全过程，研究视网膜屏障与该肿瘤的发生、发展关系，用以指导临床治疗。