第十五章 免疫缺陷動物

第一節(jié)實驗動物免疫特點第二節(jié)實驗動物免疫基因系統(tǒng)第三節(jié)免疫缺陷動物的分類第四節(jié)T淋巴細胞缺陷動物第五節(jié)聯(lián)合免疫缺陷動物第六節(jié)其它免疫缺陷動物第九章免疫缺陷動物第一節(jié)實驗動物免疫特點免疫系統(tǒng)種系發(fā)生

動物細胞淋巴器官免疫反應分類名稱淋巴細胞漿細胞胸腺脾臟細胞免疫體液免疫IgMIgGIgAIgEIgD圓口類鰻+-+--+----魚類油鮫+-++-+----鯉魚++++-+----兩棲類蠑螈++++-+----青蛙+++++++---爬行類龜、蛇++++？++---鳥類雞++++++++--哺乳類鼠、人++++++++++

無脊椎動物僅為原始的細胞吞噬作用抗體從母體到幼體的傳遞1、存在兩種傳遞方式：

①出生前在胎盤、卵黃囊或羊膜內(nèi)完成。

②出生后從初乳獲得。動物胎盤類型轉移途徑抗體轉移轉移時間

出生前出生后

小鼠血性絨毛膜腸（主要）卵黃囊+++妊娠到17d大鼠血性絨毛膜腸（主要）卵黃囊+++妊娠到20d豚鼠血性絨毛膜卵黃囊（主要）腸++++妊娠到2d兔血性絨毛膜卵黃囊+++-妊娠到15d靈長類血性絨毛膜胎盤+++-妊娠到3個月犬內(nèi)皮絨毛膜腸-++出生到8d2、IgE和IgA在母子傳遞中不進入體液循環(huán)，IgM只在出生后傳遞。3、大、小鼠、豚鼠、兔、猴，幼仔血清中母源抗體效價高于母體。4、大、小鼠、犬、貓、兔、猴，從妊娠期抗體開始向胎兒移行，更多以母乳轉移。一、小鼠能誘發(fā)速發(fā)型變態(tài)反應,全身性過敏反應表現(xiàn)為循環(huán)性虛脫，動物幾小時內(nèi)死亡。小鼠IgE、IgG能使皮膚致敏，引起真皮過敏反應。近交系小鼠的免疫反應多由常染色體上的免疫反應(immuneresponse,Ir)基因控制，Ir基因與H-2(主要組織相容性位點)相連接，與T細胞功能密切相關。Ir基因具有常染色體顯性特征，定位于MHC區(qū)域，它決定一個特定氨基酸聚合體是否能引起抗體的產(chǎn)生。每一Ir基因編碼一個MHC分子的一個特定等位形式。二、大鼠①蠕蟲感染能誘發(fā)大量IgE抗體，但常規(guī)免疫只能使大鼠產(chǎn)生少量，且體內(nèi)存在時間較短。②大鼠對炎癥反應敏感，特別是踝關節(jié)。但遺傳背景、機體免疫狀態(tài)可影響發(fā)病率。三、豚鼠①豚鼠用于結核菌素的皮內(nèi)試驗和接觸過敏物質(zhì)的遲發(fā)型變態(tài)反應，但與人有差別。②豚鼠有兩種變態(tài)反應抗體：IgG1和IgG2。③13系和2系遲發(fā)型變態(tài)反應能力不同。④13系和2系對特異性抗原產(chǎn)生的免疫反應不同。四、兔①兔用于制備高效價、特異性強的免疫血清，但因品種、個體不同而產(chǎn)生不同效價的抗體。②IgM增強IgE的形成，IgG抑制IgE的生成。IgE與IgG引起過敏反應征狀相似。③腸道淋巴組織由派伊爾氏淋巴集結、圓囊和闌尾構成。五、犬①在犬花粉病和蠕蟲感染中，由IgE介導。②新生犬初次免疫抗體全為IgM，再次免疫能產(chǎn)生與成年犬相同的IgM、IgG。③Beagle犬的循環(huán)T淋巴細胞對PHA的反應隨年齡而變化，高峰在6Ws-6Ws。六、豬①初乳中主要為IgG，其次為IgA。②豬IgA與人有交叉反應。③腸道固有層含有分泌IgA的漿細胞。七、羊①初乳與常乳中主要免疫球蛋白為IG1。②山羊是制備IG的良好動物。③綿羊紅細胞用于補體結合反應。八、猴①新大陸猴無IgA。②舊大陸猴有IgE。③新大陸狨猴有免疫耐受。第二節(jié)實驗動物的免疫基因系統(tǒng)一、小鼠移植抗原

GeorgeSnell采用近交系，通過分析移植腫瘤和其他組織的排斥反應首先發(fā)現(xiàn)H-2。

20年后，BarujBenacerraf提出不同近交系對簡單多肽抗原的應答中產(chǎn)生抗體，控制這類免疫應答的基因稱為Ir基因（immuneresponsegene）該基因定位于MHC區(qū)域，1、小鼠H-2符號表示

近交系小鼠H-2等位基因采用小寫字母。與小鼠移植排斥反應有關的兩個最重要的H-2基因座是H-2K和H-2D。K基因首先發(fā)現(xiàn)于MHC標示為k的種系；D基因發(fā)現(xiàn)于MHC標示為d的種系。故在k型MHC的種系中，其k等位基因被稱為Kk，亦簡稱為H-2k；而在MHC為d的種系中被稱為Kd，亦簡稱為H-2d。K、D、L三個位點均為MHC的I類基因。2、小鼠H-2抗原的分布密度

①脾臟為最高；②其次為肝、淋巴結、胸腺；③再次，以肺、腎上腺、腎臟的順序遞減。3、近交系和雜交小鼠異體移植的一般規(guī)律由此可見，MHC基因產(chǎn)物是基因共顯性表達的結果。三、小鼠單倍型1、MHC單倍型①單倍型指染色體上的一組可以共同一道遺傳的MHC等位基因。②不同的重組株在H-2內(nèi)的一些基因位點具有不同的等位基因，即H-2單體型不同。

③H-2單倍型不同，免疫反應有明顯差異。④

所有雜合子個體均有兩個MHC單倍型，近交系小鼠只有一個單倍型。常用近交系小鼠H-2復合體的單倍型2、MHC重組體①在MHC系統(tǒng)中可發(fā)生基因重組。②重組體等位基因的命名可按產(chǎn)生重組體的原始近交系小鼠而定。③選用不同單倍體小鼠，對特定抗原應答性反應進行研究，發(fā)現(xiàn)小鼠有類似針對合成分枝多肽(T,G)-A-L抗原的基因(Ir-1)與MHC存在著連鎖關系

H-2重組體的單倍型

第三節(jié)免疫缺陷動物的分類免疫缺陷動物（immunodeficientanimal）:指由于先天性遺傳突變或用人工方法造成一種或多種免疫免疫系統(tǒng)組成成分缺陷的動物。先天性免疫缺陷動物：T淋巴細胞功能缺陷動物：裸小鼠（nudemice）、裸大鼠(nuderat)。B淋巴細胞功能缺陷動物：性連鎖免疫缺陷小鼠（CBA/N）。NK淋巴細胞功能缺陷動物：Beige小鼠。聯(lián)合免疫缺陷動物：嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠(SCIDmice)、蟲蛙小鼠(motheatenmice)。其它免疫缺陷動物：顯性半肢畸形小鼠(dominanthemimeliamice)。獲得性免疫缺陷動物：小鼠AIDS模型：SCID小鼠AIDS模型、AIDS的轉基因小鼠。猴AIDS模型：反轉錄病毒誘發(fā)、SIV誘發(fā)。有蹄動物慢病毒感染。黑猩猩HIV感染。第四節(jié)T淋巴細胞功能缺陷動物一、裸小鼠（nudemice）：

即先天性無胸腺裸小鼠，由11號染色體上nu隱性基因突變導致。該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。

被毛生長異常，呈裸體外表。無胸腺，僅有胸腺殘跡或異常胸腺上皮，不能使T-cell正常分化，導致細胞免疫力低下。幼齡鼠有殘存的未分化的上皮細胞。B細胞功能正常，NK細胞活力增強。繁育能力差，乳腺發(fā)育缺損，以雄性純合子與雌性雜合子繁育。T細胞缺陷可通過移植成熟T細胞、胸腺細胞或正常胸腺上皮得到校正。二、裸大鼠(nuderat)：基因符號為rnu，一般特征似裸小鼠。發(fā)育遲緩，體重為正常大鼠的70%。裸大鼠較裸小鼠對多種傳染病更敏感。比裸小鼠更強壯、壽命更長。體型較大，對大范圍的外科手術方法較有利。三、裸鼠的腫瘤學特性1.人類腫瘤的裸鼠移植人癌組織（手術標本）移植：手術標本移植成功率28.3%，其中復發(fā)性腫瘤50%，轉移性腫瘤38.5%，原發(fā)瘤20.5%。黑色素瘤和結腸癌移植成功率最高，乳腺和淋巴網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞腫瘤成功率低。女性生殖系統(tǒng)腫瘤和結腸癌生長最快，胚胎性和骨的腫瘤生長慢。腫瘤細胞株移植：腫瘤細胞株移植成功率高于人癌手術標本。2.宿主和腫瘤特性對裸鼠移植瘤生長的影響裸鼠遺傳背景：裸鼠遺傳背景對腫瘤生長有一定影響。移植部位和途徑：皮下移植易于觀察腫瘤生長狀況，部位多在背部靠頭部皮下，或腋下（因其血管豐富，利于腫瘤生長，且不影響動物的活動）。移植部位和途徑可影響移植瘤的生物學特性：皮下接種一般不發(fā)生腫瘤浸潤和轉移；腹腔內(nèi)接種則顯示癌細胞惡性行為。人為改變裸鼠免疫功能：采用免疫抑制、放射照射可提高移植瘤成功率，包括難以移植成功的腫瘤。人類腫瘤細胞的本身特征：分化程度低移植成功率高，惡性程度與移植成功率呈正相關。激素和宿主性別的影響：激素依賴性腫瘤，如乳腺癌、子宮、肺及骨的腫瘤，在裸鼠中最難成功。裸鼠的性別和激素水平直接影響裸鼠移植瘤。3.裸鼠移植瘤組織學特征及穩(wěn)定性人癌在裸鼠體內(nèi)形成移植瘤后，仍保留原發(fā)腫瘤的一般特點。如：病理組織結構、超微結構、染色體特征、腫瘤標記物等。部分人類腫瘤移植后，表現(xiàn)一個或幾個腫瘤細胞亞群的選擇性生長，造成起源于同一原發(fā)瘤的細胞在生物學性狀表現(xiàn)一定的異質(zhì)性；且出現(xiàn)于裸鼠移植中的腫瘤細胞亞群也不一定都能在人體原發(fā)腫瘤中發(fā)現(xiàn)。4.宿主對移植瘤的反應和間質(zhì)改變惡性腫瘤作為細胞懸液或組織塊移植到宿主裸鼠,宿主與腫瘤相互作用，間質(zhì)反應隨之發(fā)生，由宿主產(chǎn)生新的移植瘤間質(zhì)，如血管床、纖維架。間質(zhì)改變引起癌細胞分化程度的差異，分化程度改變多發(fā)生于裸鼠第一次傳代。5.移植瘤的轉移腫瘤分化程度：腫瘤分化程度越低，浸潤轉移越明顯，轉移發(fā)生越早。接種途徑與部位：腹腔接種一般轉移率高于皮下，常位接種轉移更接近于原腫瘤在人體內(nèi)轉移的情況。環(huán)境因素：SPF環(huán)境中帶瘤裸鼠淋巴結比普通環(huán)境轉移率高、轉移快。宿主狀態(tài)：遺傳背景、周齡、飼養(yǎng)條件及免疫狀態(tài)直接影響腫瘤轉移的發(fā)生。第五節(jié)聯(lián)合免疫缺陷動物一、嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠(C·B17-Prkdcscid/J，或BALB/cscid)1983年由美國Foxchase癌癥中心于C.B-17Icr近交系中發(fā)現(xiàn)，突變基因scid位于16號染色體。該突變基因造成編碼Ig重鏈和TCR的基因重排異常，抑制B-cell和T-cell前體的正常分化。C·B-17Icr為攜帶來自C57BL/ka小鼠的免疫球蛋白重鏈Igh-1b等位基因的BALB/cAnIcr的同源近交系。純合子血清中無免疫球蛋白，淋巴結、胸腺變小，缺乏體液、細胞免疫功能。飼養(yǎng)于SPF環(huán)境中。SCID小鼠的滲漏現(xiàn)象，小鼠1g血清中免疫球蛋白高于1μg/ml即為“滲漏”。在嚴格的SPF環(huán)境中，SCID小鼠可存活1年以上

二、scid-hu小鼠

通過移植人免疫組織或免疫細胞，可使SCID小鼠具有人類部分免疫系統(tǒng)，稱為SCID-hu小鼠。1.SCID-hu免疫重建的機制:SCID小鼠體內(nèi)T、B細胞自身不能分化成特異性淋巴細胞，但小鼠體內(nèi)淋巴細胞分化的微環(huán)境正常，能接受人體正常組織的移植成為嵌合體小鼠。1988年Mosier首次將人外周血淋巴細胞及人胎肝移植于SCID小鼠的皮下和腎包膜下獲得免疫重建的成功。目前已有人胚胎組織如骨髓、胸腺、肝、淋巴結，成年人外周血淋巴細胞、骨髓、脾進行移植。由于成年人外周血淋巴細胞比人胚胎組織、脾更易獲得，PBL-hu-SCID模型研究更多。PBL-hu-SCID小鼠脾檢出的人淋巴細胞達80-90%，移植6個月后，80%小鼠可從外周血中檢出人淋巴細胞。EngrafthumancellsHIVHumanPBL+

TreatmentStudyoutcomesPeritonealorSpleenCellsFACSanalysisImmunhistochemicalstainingBloodforviralburdenbyPCRNOD/SCIDMouseHybridhuman-mouse

huPBL-NOD/

SCIDsystem2.SCID-hu存在的問題:重建成功率達不到100%，不同實驗室研究結果以及同一實驗室不同小鼠個體間免疫重建的程度存在明顯差異。SCID小鼠體內(nèi)淋巴細胞的功能不能標準化。不同類型淋巴細胞組成的移植物移植于SCID小鼠，T細胞易獲得免疫重建，活性B細胞數(shù)目有限。易發(fā)生移植物抗宿主反應導致小鼠死亡。免疫重建方法不盡統(tǒng)一，效果不同，影響該模型的標準化及重復性。三、NOD·CB17-Prkdcscid/J，也稱NODscid，或NODSCID

JacksonLab用非肥胖糖尿病小鼠NOD/Lt（♀）與SCID小鼠（♂）雜交，其F1代（♂）繼續(xù)與NOD/Lt（♀）回交10代，降低了NK細胞的活性，獲得雜交雙突變小鼠純合子。①相比B6和C系遺傳背景，該品系小鼠滲漏發(fā)生率更低。②終生不發(fā)生胰腺炎和糖尿病，可作為NOD/Lt的無糖對照品系。③胸腺淋巴發(fā)生病率高，平均壽命8.5個月。四、蟲蛙小鼠(motheatenmice)

1965年發(fā)現(xiàn)于C57BL/6J的突變，突變基因me位于第6號染色體，壽命不超過8周。出生后2天內(nèi)出現(xiàn)皮膚膿腫，有嚴重聯(lián)合免疫缺陷。