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 來源:實驗動物那些事兒 日期:2023.07.25 

一種常(cháng)見的小鼠脾髒黑色斑點現象及研究史

C57BL/6小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、腫瘤學等生命科學研究,同時也是基因工程小鼠的最(zuì)主要背景(jǐng)品係。在(zài)免疫學研究中,從C57BL/6小鼠脾髒中(zhōng)獲取免(miǎn)疫細胞是一種常規操作。

請想象以下場景:正在取(qǔ)小鼠脾髒的學生發現脾髒出現(xiàn)了黑色斑點(圖1),“老師,大事(shì)不好,我們的(de)小鼠怕是被感染了。你看,小鼠的脾髒壞死了,一端已(yǐ)經變黑了(le)。”估計很多動物設施管理者都會被驚(jīng)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,確定該現象是非白化(huà)小鼠自身的色素在脾髒沉積的自然現象且與毛發生長(zhǎng)周期性(xìng)有(yǒu)關(guān),對基礎免疫學實驗沒有影響。

01、PART

C57BL/6小鼠脾(pí)髒出現黑(hēi)色斑點的現象,首次(cì)報道(dào)要追溯到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(yǒu)黑色的斑點。C57BL/Ka×Balb/c F1代小鼠的脾髒上也(yě)發現了(le)黑(hēi)色斑點,但是(shì)Balb/c小(xiǎo)鼠(白化小鼠)脾髒無黑色斑點。初步研究發現該現象沒有明顯的孟德爾遺傳規律。隨後的(de)實驗發(fā)現脾髒(zāng)中的黑色斑點不(bú)能(néng)被普魯氏(shì)藍染色,排除了含鐵的色素。

另外可以用DOPA氧化酶染色,可以被過氧化氫漂白,說明脾(pí)髒黑色(sè)斑(bān)點中含有真(zhēn)黑(hēi)色素(sù)(melanin)[1]。該現象加幾個實驗組成的文章發表在Nature(發(fā)頂刊這麽容易(yì)嗎?有沒有被驚到)。文中Weissman等人討論(lùn)了這些黑色素細胞可能是從其它組織遷移而來。

02、PART

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

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

至(zhì)此,對小鼠脾髒黑色(sè)斑點的(de)研究主要集中在切片鏡檢等光學形態學觀察(chá)手段[4]。

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03、PART

更深入(rù)的研究出現在2005年,從事(shì)色素(sù)研究的Przemyslaw M. Plonka等人首次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)。並且還發現脾髒黑斑現象與毛發周期之間的相關性(圖3),他們發現在小鼠毛發周期的退化期,存在多達(dá)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約為15%。EPR觀察(chá)到的脾(pí)髒真黑色素與皮膚中發現的色(sè)素(毛囊黑(hēi)色素細胞和發幹)不同。與皮膚色素相比,其功率飽和度和線寬揭示了順磁性中心(xīn)的異質性,這表明色素存在部分降解[6]。

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04、PART

2009年(nián)Przemyslaw M. Plonka已經成為(wéi)通訊作(zuò)者(zhě),他們實驗室延續了(le)前麵的研究,發現(xiàn)與年輕C57BL/6小(xiǎo)鼠相比,老年C57BL/6小鼠沒有表現出肉眼可見的脾髒黑斑。認(rèn)為(wéi)小鼠的(de)脾髒黑色(sè)素沉著現象一(yī)定程度(dù)上與毛(máo)發周期同步的皮膚黑色素沉著有關,並且脾髒黑色素在小鼠一生中逐漸降解。因此小鼠脾(pí)髒黑色素(sù)沉著可能是一種研究體內衰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(chū)現在(zài)129/SvJ野(yě)鼠(shǔ)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(běn)表型,對它們來說是一種偽(wěi)裝色(sè)。這說明與毛(máo)發色(sè)素沉著相關的脾(pí)髒黑色斑(bān)點現象(xiàng)並不是(shì)一種(zhǒng)僅在實驗室近交(jiāo)係小鼠中觀察到的奇異現象。這一現象也可能出現在(zài)野(yě)外動物上(shàng)[3]。

有關小鼠毛色更詳盡深入的內容可參閱本公眾號前文《小鼠的毛(máo)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)小鼠和ICR(白化)小鼠。經過一(yī)段時(shí)間的觀察,發現不同批次C57BL/6小鼠脾髒黑斑出現(xiàn)的平均概率(lǜ)在15%左右,無明顯遺傳規律。ICR小(xiǎo)鼠脾髒無(wú)黑斑現象。

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、生發中心等結構完整,數量正常,無炎症和(hé)壞死現(xiàn)象(圖5)。黑斑脾髒中紅(hóng)髓部分(fèn)散落著明顯的黑色細胞。六胺銀染色結果顯示黑(hēi)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(de)實驗結果類似[5]。

筆者還檢測了黑斑(bān)脾髒的C57BL/6小鼠的血常規數據,並使用流式細胞術檢測CD4+和CD8+陽性T細胞的(de)比例,發現與無(wú)黑斑脾髒(zāng)小鼠相比無顯著差(chà)別(結果不顯示(shì))。

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

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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