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 來源:實驗動物那些事兒 日期:2023.07.25 

一種(zhǒng)常見(jiàn)的小鼠脾髒黑色斑點現象(xiàng)及研究史

C57BL/6小(xiǎo)鼠是使用最廣泛的近交係小鼠,被應用於免疫學、神經生物學、腫(zhǒng)瘤學等生命科(kē)學研究,同時也是基因工程小鼠的最主要背景品係(xì)。在免疫學研究中,從C57BL/6小(xiǎo)鼠脾髒中獲取免疫(yì)細胞是一種常規操作。

請想象以下場景:正(zhèng)在取小鼠(shǔ)脾髒的學生發現脾髒出現了黑(hēi)色斑點(diǎn)(圖1),“老師,大事不好,我們的小(xiǎo)鼠怕是(shì)被感染了。你(nǐ)看,小鼠的脾髒壞死了,一端已經變黑了。”估計很多動物設施管理者都會被驚(jīng)出一身冷汗(hàn)。

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筆者查閱了相關文獻並做了初步實驗,確定該現象是非白化小鼠自身的色素在脾髒沉積的自然現象且與毛發生長周期性有關,對基礎免(miǎn)疫學實驗沒有影響。

01、PART

C57BL/6小鼠脾髒出現黑色斑點(diǎn)的現象,首次(cì)報道要(yào)追溯到1967年,Weissman等人在上免疫學實驗課(kè)時發現C57BL/Ka和C57BL/6小鼠的一些脾(pí)髒上有黑色的斑(bān)點。C57BL/Ka×Balb/c F1代小鼠的脾髒上也(yě)發現(xiàn)了黑(hēi)色斑點,但是Balb/c小鼠(白化小鼠)脾髒無黑色斑點。初步研究發現該現(xiàn)象沒有明顯的孟德爾遺傳規律。隨後的實驗發現(xiàn)脾髒中的黑色斑點不能被普魯氏藍染(rǎn)色,排除了含鐵(tiě)的色素(sù)。

另外可以(yǐ)用DOPA氧化酶染色,可以(yǐ)被過氧化氫漂白,說明脾髒黑色斑點中含有真黑色素(melanin)[1]。該現象加幾個實驗組成的文章發表在Nature(發頂刊這麽容易嗎(ma)?有沒有被驚到)。文中Weissman等人討(tǎo)論了這些黑色素細胞可能是從(cóng)其它組織遷移而來。

02、PART

1977年,Auriol C等人在對(duì)C57BL/10接種支原體的實驗中也發現了這種現象,並排除了支原體感染的影響[2]。1989年,Veninga, T.S等人動用了電鏡等多種(zhǒng)觀察手段,發現是脾(pí)髒紅髓中的巨(jù)噬細胞(bāo)吞噬了色素顆粒[5](圖2)。

1995年,van der Heijden等人研究進一步認為脾髒黑色斑點主要是由真黑色素(melanin)造成的,脂褐質(lipofuscin)或血鐵黃(huáng)素(haemosiderin)不是造成(chéng)該現象的主要色素。

至此,對小鼠脾髒黑色斑點的研究主要集中在切片鏡檢等光學形態學觀察手段[4]。

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03、PART

更深入的研究出現在2005年,從事色(sè)素研究的(de)Przemyslaw M. Plonka等人首次使用電子順磁共振波譜(EPR)證明(míng)了C57BL/6脾髒黑斑含有真(zhēn)黑色素(melanin)。並且還發現脾髒黑斑現象與毛發周期之間的相關性(xìng)(圖3),他們發現在小(xiǎo)鼠毛發周期的退(tuì)化期,存在多達50-80%的黑色素沉著脾髒,而在處於毛發周期深層休止期的小鼠中,黑色素變性脾髒的百分比(bǐ)約為15%。EPR觀察到的脾髒真黑色素與皮膚中發(fā)現的色素(毛囊黑色素(sù)細胞和發幹)不同。與皮膚色素相比,其功率飽和度和(hé)線寬揭示了順磁性中心(xīn)的異質性(xìng),這表明色素存在部分降解[6]。

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04、PART

2009年Przemyslaw M. Plonka已經成為通訊(xùn)作者,他們實驗室延續了前麵的研究,發現與年輕C57BL/6小鼠相比,老年C57BL/6小(xiǎo)鼠沒有表現出肉眼可見的脾髒黑斑。認(rèn)為小鼠的脾髒黑色素沉著現象一定程度上與毛發周期同步(bù)的皮膚(fū)黑色素沉著有關,並且(qiě)脾髒黑色素在小鼠一生中逐漸降解。因此小鼠脾髒(zāng)黑色素(sù)沉著可能是一種研究體內衰(shuāi)老和黑色素降解機製的獨特現象[7]。

2015年Przemyslaw M. Plonka實驗室繼續發現脾髒黑色斑點也出現(xiàn)在129/SvJ野鼠色(agouti)小鼠(shǔ)上(圖4)。由於野鼠色agouti(agouti)表型是小型野生哺乳動(dòng)物(如齧齒動(dòng)物)的基本表型,對它(tā)們來說是(shì)一種偽裝色。這說明與毛發色素沉著相關的(de)脾髒黑色斑點現象並不是一種僅在實驗室近交係小鼠中(zhōng)觀察到的奇異現象。這一現象也可能出現在(zài)野外動物上[3]。

有關小鼠毛色更詳盡(jìn)深入的內容可參閱本公眾號前文《小鼠的毛色是如何形成的?》及《小鼠毛色變化的分子成因》。

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筆者實驗室經常做小鼠胚胎(tāi)移植實驗,需要用到大量C57BL/6(黑色(sè))小鼠和ICR(白化)小鼠(shǔ)。經過一段時間的觀察,發現不同批(pī)次C57BL/6小鼠脾髒黑斑出(chū)現的平均概率在15%左右,無明顯遺傳規(guī)律。ICR小鼠脾髒無黑斑現象。

筆者通(tōng)過HE染色切片,發現與正常脾髒相比,黑斑脾髒的紅髓、白髓、生發中心等結構完整,數量正常,無炎症(zhèng)和(hé)壞死現象(圖5)。黑斑脾髒中紅髓部分散落著明顯的黑色細胞。六胺銀染色結果顯示黑色斑塊形狀、大小完全不一致,可以排除微生物感染(rǎn)(圖5),與(yǔ)Veninga, T.S等人的實驗結果類似[5]。

筆者還檢測了黑(hēi)斑脾髒的C57BL/6小(xiǎo)鼠的血常規數據,並使用流式細胞術檢測CD4+和CD8+陽性T細(xì)胞的比例,發現與(yǔ)無黑斑脾髒小鼠相比無顯著差別(結果不顯示(shì))。

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小鼠脾髒黑色斑點這種現象貌(mào)似沒有太大用處(chù),目前可以確定(dìng)小鼠(shǔ)基礎生理指標和一些基礎免疫學指標正常,對免疫學研究應沒有影響(xiǎng)。但是(shì)否可以作為人類色素沉著症的模型需要進一步研究考察。

參(cān)考(kǎo)文獻:

[1] Weissman, I., Genetic and histochemical studies on mouse spleen black spots. Nature, 1967. 215(5098): p. 315.

[2] Auriol C, Hill,., H. Georgis, and J. Breaden, Pigment in the spleen of C57BL/10ScSn and related mice. Experientia, 1977. 33(7): p. 954-5.

[3] Michalczyk-Wetula, D., J. Wieczorek, and P.M. Plonka, Splenic melanosis in agouti and black mice. Acta Biochimica Polonica, 2015. 62(3): p. 457-463.

[4] van der Heijden, A., et al., Spleen pigmentation in young C57BL mice is caused by accumulation of melanin. Lab Anim, 1995. 29(4): p. 459-63.

[5] Veninga, T.S., R.A. Wieringa, and H. Morse, Pigmented spleens in C57BL mice. Lab Anim, 1989. 23(1): p. 16-20.

[6] Plonka, P.M., et al., Splenic eumelanin differs from hair eumelanin in C57BL/6 mice. Acta Biochimica Polonica, 2005. 52(2): p. 433-441.

[7] Michalczyk, D., et al., Extradermal melanin transfer? Lack of macroscopic spleen melanization in old C57BL/6 mice with de-synchronized hair cycle. Acta Biochimica Polonica, 2009. 56(2): p. 343-353.

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