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 來源:實驗動(dòng)物那些事兒 日期:2023.07.25 

一種常見的小鼠脾髒黑色斑點現象及研究史

C57BL/6小鼠是使用(yòng)最廣(guǎng)泛的近交係小鼠(shǔ),被應用於免疫學、神經(jīng)生物學、腫瘤學等生命科學研(yán)究,同時也是基因(yīn)工程小鼠的最主要背景品係。在(zài)免疫學研究中(zhōng),從(cóng)C57BL/6小鼠脾髒中獲取免疫(yì)細胞(bāo)是一種常規(guī)操作。

請想象以下場景:正在取小(xiǎo)鼠脾髒的學生發現脾髒出現(xiàn)了黑色斑(bān)點(diǎn)(圖1),“老(lǎo)師,大事不好,我們的小鼠怕是被感染了。你看,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出一身冷汗。

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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(shì)非白化小鼠自身的色素(sù)在脾髒沉積的自然現象且與毛發生長(zhǎng)周期性有關,對基礎(chǔ)免疫學實驗沒有影響。

01、PART

C57BL/6小鼠脾髒出現黑色斑點的現象,首次報道要追(zhuī)溯到1967年,Weissman等人在上免疫學實驗課時發現C57BL/Ka和C57BL/6小鼠的一些脾髒上有黑色的斑點。C57BL/Ka×Balb/c F1代小(xiǎo)鼠的脾髒上也發現了黑色斑點,但是Balb/c小(xiǎo)鼠(白化小鼠)脾髒無黑色(sè)斑點。初步研究發現該現象沒有明顯的孟德爾遺傳規律。隨後的實驗發現脾髒(zāng)中的黑色(sè)斑點(diǎn)不能被普魯(lǔ)氏藍染色,排除了含鐵的色素。

另外可以用DOPA氧化酶染色,可以被過氧(yǎng)化氫漂白,說明(míng)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(yì)嗎?有沒有被驚到)。文中Weissman等人討論了(le)這(zhè)些黑色素細胞可能是(shì)從其(qí)它組織遷移而(ér)來。

02、PART

1977年(nián),Auriol C等人(rén)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(yǐng)響[2]。1989年,Veninga, T.S等人(rén)動用了電鏡等多種觀察手段,發現是脾髒紅髓中的巨噬細胞吞噬(shì)了色(sè)素(sù)顆粒[5](圖2)。

1995年,van der Heijden等人研究進一步認(rèn)為脾髒黑色斑點主要是由真黑色素(melanin)造成的,脂褐質(lipofuscin)或(huò)血(xuè)鐵黃素(sù)(haemosiderin)不是造成該(gāi)現象(xiàng)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(guāng)學形態學觀察(chá)手段[4]。

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03、PART

更深入的研究(jiū)出現在2005年,從事色素研究的Przemyslaw M. Plonka等(děng)人首次(cì)使用電子順磁共振波譜(EPR)證明了C57BL/6脾髒黑斑含有真黑色素(melanin)。並且還發現(xiàn)脾(pí)髒(zāng)黑斑現象與毛發周期之間的(de)相關性(圖3),他們發現在小鼠毛發周期的退化期,存在多達50-80%的黑色素沉著脾髒,而在處(chù)於毛(máo)發周期深層休止期的小鼠中,黑色素變性脾髒的百分比約為15%。EPR觀察到的脾髒真黑色素與(yǔ)皮膚中發現的色素(毛囊(náng)黑色素細胞和發幹)不(bú)同。與皮膚色(sè)素相比,其功率飽和度和線寬揭示了順磁性中心的異質性,這表明色素存(cún)在部分降解[6]。

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04、PART

2009年Przemyslaw M. Plonka已經成為通訊作者,他們實驗室延續了前麵的研究,發現與年(nián)輕C57BL/6小鼠相比,老年C57BL/6小鼠沒有表(biǎo)現出肉眼可見的脾髒黑斑。認為小鼠的脾(pí)髒黑色素沉著(zhe)現象一(yī)定程度上與毛發周期同步的皮(pí)膚黑色素沉著有關,並且脾髒黑色素在小鼠(shǔ)一(yī)生中逐(zhú)漸降解(jiě)。因此小鼠脾髒黑色素沉著可能是一種研究體內衰老和黑色素(sù)降解(jiě)機(jī)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(chū)現在129/SvJ野鼠色(agouti)小鼠上(圖4)。由於野鼠色agouti(agouti)表型是小型野生哺乳動物(如齧齒動物)的基本表型,對它們(men)來說是一種偽裝色。這說明與毛發色素沉著(zhe)相關的脾髒黑色斑點現象並不是一種僅在實驗室近交係小鼠(shǔ)中觀(guān)察到的奇異現(xiàn)象。這一現(xiàn)象也可能(néng)出現在野外(wài)動(dòng)物上[3]。

有關小(xiǎo)鼠毛色(sè)更詳盡深入的內容可(kě)參閱本公眾號前(qián)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移植實驗(yàn),需要(yào)用到大量C57BL/6(黑色)小鼠和ICR(白化)小鼠。經過一段時間的觀察,發現(xiàn)不同批次C57BL/6小鼠脾髒黑斑出現的平均概率在15%左右,無明顯遺(yí)傳(chuán)規律。ICR小鼠脾髒無黑斑現(xiàn)象。

筆者通過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(zhōng)心等結構完整,數量正常,無炎症和壞死現象(圖5)。黑(hēi)斑脾髒(zāng)中紅髓部分散落著明顯(xiǎn)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(圖5),與Veninga, T.S等人的實驗結果類似(sì)[5]。

筆者還檢測了黑斑脾髒的C57BL/6小鼠的血常規數據,並使(shǐ)用流式(shì)細胞術檢測CD4+和(hé)CD8+陽性T細胞的比例,發現與無黑(hēi)斑脾髒小鼠相(xiàng)比(bǐ)無(wú)顯著差別(結果不顯示)。

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小(xiǎo)鼠脾髒黑色斑點這種現象(xiàng)貌似沒有太大用處,目前可以確定小鼠基礎生理指標和一些基礎免(miǎn)疫學指標正常,對免疫學研究應沒有影響。但是否可以作為人類色素沉著症的模型需要進一(yī)步研究考(kǎo)察。

參考文獻:

[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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