(一)KM突變小鼠的遺傳特征
KM自發(fā)突變小鼠雄鼠F0與KM野生雌鼠交配得到表型正常的F1代;F1代雌雄互交得到F2代,有突變小鼠出現(xiàn)。目前F2代小鼠總數(shù)為227只,突變總數(shù)為65只(雌性37只,雄性28只),突變小鼠出現(xiàn)率為28.6%,突變雌雄的比例約為1:1;F2代突變雄鼠再與F1代雌性小鼠交配得到F3代,F(xiàn)3代有突變小鼠出現(xiàn),F(xiàn)3代小鼠總數(shù)為204只,突變小鼠96只(雌性45只,雄性51只),突變小鼠出現(xiàn)率為47.1%,雌雄比例約為1:1;F3代突變雄鼠與表型正常雌性小鼠同窩交配得到F4代,F(xiàn)4代小鼠共174只,突變小鼠91只(雌性47只,雄性44只),突變小鼠出現(xiàn)率為51.7%,突變雌雄比例約為1:1。通過回交及測(cè)交實(shí)驗(yàn)表明KM突變小鼠出現(xiàn)率不受性別限制,突變基因不在性染色體上,進(jìn)而得到KM突變小鼠皮膚及毛發(fā)性狀的遺傳規(guī)律可能是單基因控制的常染色體隱性遺傳,與性別無關(guān),符合孟德爾遺傳規(guī)律(分離規(guī)律)。自F3代開始同窩兄妹互交至20代建立近交系KM突變小鼠品系。以F5-F8代為例,F(xiàn)5-F8代突變小鼠的出現(xiàn)率分別為50%、46.9%、51.3%和46.2%,且均無性別差異。(遺傳培育結(jié)果見表1,表2,匯總表3)
表1回交結(jié)果
表2 F1, F3-F8代同窩突變雄鼠與表型正常雌鼠測(cè)交結(jié)果
表3 KM突變小鼠的近交系培育結(jié)果
(二)模型的皮膚特征:
從外部表型來看,與野生型KM小鼠相比,該突變小鼠在出生1-5天觀察不到明顯異常,至6-7天被毛長出后可與野生鼠區(qū)分開,野生型小鼠全身由發(fā)育良好的被毛覆蓋,除爪、耳和尾之外全身呈白色外觀;而突變小鼠被毛稀少不能覆蓋全部皮膚,故保持粉紅色外觀直至離乳。成年后突變小鼠被毛稀疏,有部分小鼠頸背部、眼眶周圍出現(xiàn)脫毛,隨年齡增長逐漸消瘦,皮膚松弛,頸背部皮褶增多,偶有皮屑出現(xiàn),部分小鼠的頸前部和肩胛部皮膚出現(xiàn)潰瘍,伴有局部淋巴結(jié)增大。(圖1)
圖1 a.新生 KM野生小鼠(1天)b.新生KM突變小鼠(1天),兩者無明顯差別;c.新出生KM野生小鼠(6天),乳白色皮膚d.新出生KM突變小鼠(6天),體型小,粉紅色皮膚,可與同齡野生小鼠辨別e.(3月)突變小鼠被毛稀疏,皮膚干燥、皮膚皺褶,脫屑,消瘦f.(3月齡)KM正常小鼠。
(三)、KM突變小鼠與KM野生小鼠體重測(cè)量比較
KM突變小鼠的體重在相同年齡下均低于KM野生小鼠(P<0.01,或P<0.05),雄性間差別更顯著。從小鼠生長曲線(圖2)可見KM突變小鼠的體重隨年齡的增長體重增長較慢,雌雄鼠均低于同齡野生KM小鼠。圖中我們可看到KM突變雌雄小鼠在3W-12W內(nèi)體重幾乎相同,沒有性別差異,12W后,雄性小鼠的體重高于雌性小鼠體重,雄性突變小鼠體重開始增加,而雌性小鼠體重?zé)o明顯變化直至6月齡以后才有所增長,到7月齡之后雄性小鼠體重開始下降,雌性小鼠體重也趨于穩(wěn)定。KM野生小鼠體重增長迅速,且一直在隨年齡增加而增長。
圖2 KM突變和KM野生小鼠體重比較
(四)KM突變小鼠日攝食、飲水測(cè)量
3、6月齡突變雌鼠、雄鼠日食量與野生鼠相比無明顯差異,3月突變雌鼠日飲水量高于同齡KM雌鼠(P<0.05),6月齡突變雄鼠日飲食量,日飲水量均較野生鼠高,其中日飲水量升高有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(表4,表5)
表4 3月齡突變和野生小鼠雌雄日攝食、飲水量的比較(x±S )
同野生小鼠相比*P<0.05 ,**P<0.01;
表5 6月齡突變和野生小鼠雌雄日攝食、飲水量的比較(x±S )
同野生小鼠相比*P<0.05 ,**P<0.01。
(五)、KM突變小鼠血常規(guī)、生化測(cè)量
KM突變小鼠血常規(guī)檢測(cè)結(jié)果為:WBC計(jì)數(shù)3月齡突變雌雄鼠均高于同齡野生(P<0.05),6月齡突變鼠高于野生鼠,其中6月突變雄鼠高于同齡野生鼠有意義(P<0.01),3月齡突變鼠低于6月齡突變鼠,其中雄性有意義(P<0.05);RBC計(jì)數(shù)3月齡突變雌鼠高于6月突變雌鼠,且3月突變雄鼠高于同齡KM鼠(P<0.01);HGB含量3、6月齡突變雌雄鼠均低于同齡野生鼠(P<0.01),3月突變鼠高于6月突變鼠含量;MCHC為3、6月齡突變雌雄軍低于同齡野生小鼠(P<0.05);LYM計(jì)數(shù)3、6月齡突變雌雄鼠均高于同齡野生小鼠(P<0.01),且3月突變雄鼠低于6月突變雄鼠(P<0.01);LYM%3月齡突變雌雄鼠高于野生鼠(P<0.05),6月齡突變鼠高于野生鼠無明顯意義,但3月齡突變雄鼠低于6月齡突變雄鼠(P<0.01);MON計(jì)數(shù)3、6月齡突變雌雄鼠均高于同齡野生鼠(P<0.01),3月齡突變雄鼠低于6月齡突變雄鼠(P<0.01);MON%發(fā)生同樣的變化;NEU3月突變雌鼠低于3月突變雄鼠(P<0.01),3月突變雄鼠高于同齡KM鼠(P<0.01);NEU%3、6月齡突變雌雄鼠均低于同齡野生小鼠(P<0.01),3月齡突變雌雄高于6月齡突變雌雄鼠(P<0.01);BSA3月突變雌鼠高于3月突變雄鼠,3月突變雄鼠低于6月突變雄鼠(P<0.05);BAS%變化相同;ALY%3月突變雌鼠高于同齡野生鼠(P<0.01),3月突變雄鼠低于6月突變雄鼠(P<0.01)。(見表6)
KM突變小鼠血生化檢測(cè)結(jié)果為:GLU3月齡突變雌雄鼠低于3月野生小鼠(P<0.01),6月齡突變雄鼠低于6月野生雄鼠(P<0.05),且3月突變雌鼠低于3月突變雄鼠(P<0.01);CHO3月齡突變此雄鼠低于3月野生鼠(P<0.01),3月突變雌雄低于6月突變雌雄鼠(P<0.01);TG含量3月突變雄鼠低于3月野生鼠,6月突變雌雄鼠低于6月野生雌雄鼠(P<0.05),3月突變雌雄鼠高于6月突變雌雄鼠(P<0.01),3月突變雌鼠低于3月突變雄鼠(P<0.05);HDL-C3月突變雌雄鼠低于3月野生鼠,且低于6月突變雌雄鼠(P<0.01);LDL-C3月突變雌雄鼠高于3月野生鼠,且高于6月突變雌雄鼠(P<0.01);IgG含量3月突變雌鼠低于6月突變雌鼠,6月突變雄鼠高于6月野生雄鼠(P<0.05)。(見表7)
表6 突變小鼠與KM小鼠主要的血常規(guī)指標(biāo)比較(x±S)
同齡雌雄突變鼠相比*P<0.05 ,**P<0.01;不同齡突變鼠之間相比※P<0.05 ,※※P<0.01;
同齡突變鼠與KM鼠相比# P<0.05,## P<0.01
表7 突變小鼠及KM小鼠部分血生化指標(biāo)比較(x±S )
同齡雌雄突變鼠相比*P<0.05 ,**P<0.01;不同齡突變鼠之間相比※P<0.05 ,※※P<0.01; 同齡突變鼠與KM鼠相比#P<0.05,## P<0.01.
(六)模型病理特點(diǎn):
組織切片HE染色結(jié)果顯示KM突變小鼠表皮增厚(表8)(圖3),上皮細(xì)胞角化過度伴角化不全,顆粒層增厚,基底細(xì)胞層水腫;真皮淺層血管擴(kuò)張充血,炎細(xì)胞浸潤,毛囊數(shù)目減少(表8),部分毛囊細(xì)胞和皮脂腺細(xì)胞變性壞死,毛囊內(nèi)炎細(xì)胞浸潤;皮下組織內(nèi)炎細(xì)胞浸潤,脂肪組織內(nèi)可見多核細(xì)胞。3月齡突變小鼠皮膚組織炎癥病變較重,皮下組織可見小膿腫,真皮和皮下組織彌漫性炎細(xì)胞浸潤,可見大量多核細(xì)胞;6月齡小鼠皮膚炎癥病變較3月齡有所減輕,有少量炎細(xì)胞浸潤,膠原致密,皮下脂肪散在多核細(xì)胞。(圖4)
甲苯胺藍(lán)特染示肥大細(xì)胞:真皮層胞質(zhì)中含紫紅色顆粒、胞核藍(lán)色的細(xì)胞為肥大細(xì)胞。3月齡、6月齡均較正常鼠多見,3月齡突變鼠陽性率高于6月齡(圖5)
圖3小鼠皮膚表皮厚度比較(HE)X100 A野生小鼠 B 突變小鼠
表8 實(shí)驗(yàn)小鼠皮膚表皮厚度和毛囊數(shù)目測(cè)量比較(計(jì)數(shù)/mm2) (x±S )
與野生小鼠比較,﹡P<0.01;與6月齡野生小鼠比較,?P<0.01
圖4突變小鼠皮膚病理改變(HE)X100: A毛囊上皮細(xì)胞角化不全伴炎細(xì)胞浸潤; B真皮血管擴(kuò)張伴炎細(xì)胞浸潤;C真皮水腫少量炎細(xì)胞浸;D真皮顆粒層增厚;E棕色脂肪周圍的白色脂肪內(nèi)多核細(xì)胞和多發(fā)性小膿腫;F皮下結(jié)締組織的炎細(xì)胞浸潤;G,H為對(duì)照
圖5甲苯胺藍(lán)染色示肥大細(xì)胞x200:A.3月齡突變小鼠B.3月齡野生小鼠C.6月齡突變小鼠D.6月齡野生小鼠
(七)皮膚組織炎癥細(xì)胞及細(xì)胞因子改變
免疫組織化學(xué)染色對(duì)炎癥細(xì)胞及細(xì)胞因子進(jìn)行比較,圖像分析軟件計(jì)數(shù)鏡下單位視野(1mm2)內(nèi)陽性細(xì)胞數(shù)[2],結(jié)果進(jìn)行半定量分析,結(jié)果顯示(表9):KM突變小鼠3月齡皮膚炎癥細(xì)胞CD3、CD4T細(xì)胞陽性數(shù)比3月齡KM野生小鼠多(P<0.05),主要在表皮和真皮組織;巨噬細(xì)胞表面抗原CD68、F4/80比3月齡KM野生小鼠皮膚陽性數(shù)多(P<0.05),其主要在真皮及皮下組織;B細(xì)胞表面標(biāo)記分子CD45R/B220兩者存在一定差異,但差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;炎癥因子IL-6、IL-22、TNF-α、INF-γKM突變小鼠陽性細(xì)胞數(shù)也高于KM野生小鼠(P<0.05),這些炎癥因子也主要存在于真皮及皮下組織內(nèi)。6月齡KM突變小鼠炎癥細(xì)胞CD3、CD4T細(xì)胞陽性數(shù)比6月齡KM野生小鼠多,主要在表皮及真皮(P<0.01);巨噬細(xì)胞表面抗原CD68陽性細(xì)胞數(shù)比6月齡KM野生小鼠的多(P<0.01),皮膚炎癥因子IL-6、TNF-α等也表現(xiàn)為6月齡KM突變小鼠比同月齡KM野生小鼠陽性細(xì)胞數(shù)多(P<0.01)(圖6)。KM突變小鼠3月齡和6月齡相比較:炎癥細(xì)胞CD3、CD4T細(xì)胞3月齡陽性數(shù)明顯比6月齡的多(P<0.01);CD68陽性率也表現(xiàn)為3月齡高于6月齡,但目前未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;炎癥因子IL-6、TNF-α3月齡的陽性細(xì)胞數(shù)明顯比6月齡小鼠多,但I(xiàn)L-6未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
表 9 小鼠皮膚炎癥細(xì)胞及細(xì)胞因子的檢測(cè)半定量比較(x±S )
(八)皮膚組織細(xì)胞凋亡和增殖改變
(1)細(xì)胞凋亡改變
KM突變和KM野生小鼠9天、22天、3月齡和6月齡齡比較,各取5只,每只取5個(gè)部位,每個(gè)部位隨機(jī)選擇1mm2視野,記錄平均陽性細(xì)胞數(shù)。結(jié)果顯示四個(gè)年齡段的KM突變小鼠皮膚真皮層及毛囊周圍均有不同程度細(xì)胞凋亡,其中22天時(shí)凋亡細(xì)胞數(shù)最多,真皮層及毛囊大量細(xì)胞凋亡,突變小鼠多于同齡野生小鼠,其中3月、6月突變小鼠皮膚凋亡細(xì)胞增多具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);突變9天與突變22天、6月小鼠間凋亡陽性細(xì)胞數(shù)差別分別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),突變9天與突變3月,KM野生小鼠9天差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義; 突變小鼠22天時(shí)凋亡細(xì)胞數(shù)多于突變小鼠9天和3月齡,且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01和P<0.05),與突變小鼠6月凋亡細(xì)胞數(shù)相比無顯著性差異;突變小鼠3月、6月之間凋亡陽性細(xì)胞數(shù)差別沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(圖7,8)
圖7 小鼠皮膚凋亡染色x
圖8 小鼠皮膚凋亡染色統(tǒng)計(jì)圖
(2)細(xì)胞增殖改變
KM突變和KM野生小鼠9天、22天、3月和6月齡比較,各取5只,每只取5個(gè)部位,每個(gè)部位隨機(jī)選擇1mm2視野,記錄平均陽性細(xì)胞數(shù)。9天時(shí),KM野生小鼠與KM突變小鼠表皮基底細(xì)胞差異無意義,但毛囊及皮脂腺陽性細(xì)胞數(shù)KM野生小鼠多于突變小鼠差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01);22天時(shí),KM野生小鼠與KM突變小鼠相比:KM野生小鼠表皮基底細(xì)胞陽性數(shù)多、毛囊及皮脂腺陽性細(xì)胞數(shù)少,差別分別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.01);3月齡 表皮及毛囊染色KM野生小鼠陽性細(xì)胞數(shù)多于KM突變小鼠(P<0.01);突變小鼠表皮基底部細(xì)胞陽性細(xì)胞數(shù)很少,毛囊及皮脂腺細(xì)胞不完全染色,而KM野生小鼠表皮基底部陽性細(xì)胞排列均勻,連續(xù),毛囊及皮脂腺細(xì)胞完全 ;6月齡KM突變小鼠表皮毛囊陽性細(xì)胞數(shù)多于KM野生小鼠,表皮P<0.01,毛囊P>0.05;KM突變小鼠表皮基底部細(xì)胞增厚,陽性細(xì)胞增多,KM野生小鼠無太多變化,但野生小鼠毛囊陽性細(xì)胞有所減少。(圖9,10)
圖9小鼠皮膚增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)染色 X200
A.野生9天B.野生22天C.野生3月D.野生6月E.突變9天F.突變22天G.突變3月H.突變6月
圖10 KM野生和突變小鼠皮膚增殖細(xì)胞統(tǒng)計(jì)
1.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
昆明(KM)突變小鼠是我所KM封閉群小鼠繁殖過程中出現(xiàn)的自發(fā)突變小鼠,表型異常,全身被毛稀少,表皮增厚有皺褶。為進(jìn)一步育種研究,于SPF級(jí)動(dòng)物房內(nèi)進(jìn)行近交化培育保種,其突變表型可穩(wěn)定遺傳。
2.模型培育方法
KM突變小鼠種鼠F0與KM小鼠雜交繁殖得到F1代雜合小鼠;再用F1代雜合小鼠自交得到F2代;然后用F1雜合雌鼠與F2代突變雄鼠交配得到F3代;同樣用同窩F3代突變雄鼠與雜合雌鼠交配得到F4代小鼠等,自F3代開始同窩互交,連續(xù)繁殖至20代,培育KM突變小鼠的近交系,使群體基因達(dá)到高度純合和穩(wěn)定遺傳。
慢性炎癥性皮膚病常見的有銀屑病、濕疹、神經(jīng)性皮炎、斑禿、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)等。發(fā)病原因很多,如:感染、環(huán)境、內(nèi)分泌、代謝、免疫功能異常及遺傳等。發(fā)病范圍廣,發(fā)病率高,僅銀屑病的發(fā)病率就占世界人口的0.1%~3%,且反復(fù)發(fā)作,難以治愈,給患者帶來極大的痛苦,嚴(yán)重影響生活質(zhì)量,是醫(yī)學(xué)上仍未解決的難題之一,越來越受到人們的關(guān)注。
目前對(duì)慢性炎癥性皮膚病的研究多集中在基因工程小鼠模型,主要通過皮膚上皮細(xì)胞角蛋白啟動(dòng)子構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因和基因敲除小鼠模型,這種模型通常僅基于單基因操作,而此類疾病被認(rèn)為是多基因位點(diǎn)共同作用的結(jié)果,因此用這種小鼠模型來研究人類復(fù)雜炎癥性皮膚病是有缺陷的。也有一些自發(fā)突變模型小鼠,如:斑禿模型小鼠C3H /HeJ,狼瘡模型小鼠MRL/lpr、NZB/W.F1等,銀屑病樣表型的自發(fā)突變小鼠鱗狀皮膚小鼠(Ttc7fsn / Ttc 7fsn)、慢性增生性皮炎突變小鼠(Sharpincpdm/ Sharpincpdm)、純合皮質(zhì)突變小鼠(Scd1ab /Scd1ab)等,其表型及病理改變各不相同,均只能反映人類炎癥性皮膚病復(fù)雜的病理生理改變的一部分,且在應(yīng)用過程中有一定的局限性。如斑禿模型小鼠外顯率低,發(fā)病不穩(wěn)定;狼瘡模型小鼠來源困難,價(jià)格昂貴;銀屑病模型小鼠在皮損浸潤的炎細(xì)胞中缺乏T細(xì)胞,并且抗銀屑病的藥物治療無效,因此它們也不是理想的動(dòng)物模型。
發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,研究表明此類疾病多為免疫細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫相關(guān)性疾病,包括細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的功能及生長因子、趨化因子、炎癥細(xì)胞之間的作用等。
中文名稱:KM突變慢性炎癥小鼠模型
英文名稱:NA
類型:慢性炎癥性皮膚病動(dòng)物模型
分級(jí):NA
用途:用于慢性炎癥性皮膚病研究。
研制單位:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所
保存單位:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所
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