豚鼠、大鼠和小鼠免疫器官的對比研究

宋春雷 俞磊 高文波 陳尚琛

摘要：基于選擇實驗動物時的差異性原則，對豚鼠、大鼠和小鼠的脾臟、胸腺、淋巴組織的形態以及其石蠟切片進行比較研究，探討免疫器官的差異，為免疫相關實驗中實驗動物的選擇提供參考。方法 分別采集豚鼠、大鼠和小鼠的血液進行血常規及血液生理生化檢測，采集脾臟、胸腺進行形態和切片觀察比較。觀察血涂片可以看到豚鼠、大鼠和小鼠外周血液中免疫細胞有一定差別。根據血常規和血液生理生化檢測可見在部分指標差異極顯著，部分指標差異顯著。器官外觀以及石蠟切片分別有不同之處。

關鍵詞：豚鼠；大鼠；小鼠；免疫器官；對比研究

現代生命科學領域的教學、生產、研究活動無法離開實驗動物而展開，選擇適當的實驗動物對于實驗來說至關重要。而實驗動物的選擇一般都要遵守差異性原則，挑選合適的實驗動物，必須遵守差異性原則[1]。

基于此原則，對豚鼠和小鼠的免疫器官進行比較研究，以期為免疫相關的研究選擇實驗動物時提供參考。

豚鼠血清中含有豐富的補體，免疫學實驗中補體來源大多為豚鼠，且豚鼠致敏反應非常迅速，適合用于過敏反應的研究。此外豚鼠相較于大鼠、小鼠最特殊的地方在于豚鼠和人類一樣自身無法合成機體所需的維生素C，必須通過食物獲得。大鼠的優點是便于獲得也很容易獲得雜交的親代。而小鼠對外界環境變化及外來刺激敏感，被廣泛用于各種實驗。為探究三者之間的差異性，本研究采集豚鼠、大鼠與小鼠的脾臟、胸腺、淋巴結從形態特征等組織學特點入手進行比較。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

SPF級豚鼠10只，3～4月齡；SPF級大鼠10只，2～3月齡；SPF級小鼠10只，3～4周齡。購自上海杰思捷實驗動物有限公司。

1.2 主要試劑和儀器

主要使用試劑：酒精，二甲苯，固體石蠟，蘇木素染液，伊紅染液，中性樹膠，氨水。

主要儀器：生物組織包埋機（YD-6L，金華市益迪醫療有限公司），生物組織冷凍臺（YD-6L，金華市益迪醫療有限公司），切片機（LeicaRM2235，徠卡測量系統有限公司），組織漂片機（LeicaHI1210，徠卡測量系統有限公司），烘片機（LeicaHT1220，徠卡測量系統有限公司），光學顯微鏡成像系統（BX43，Olympus），電子天平（FA1204B，上海天美天平儀器有限公司）。

1.3 實驗方法

1）采血。首先讓實驗動物吸入少量乙醚進行麻醉。將動物固定于仰臥位置，消毒后將采集的血液分裝入EDTA試管中以血常規分析血常規；血液生理生化檢測所需血液量0.75 mL，將血液分裝入試管后使用離心機，轉速1 200 rpm，離心5 min，送檢。

2）免疫器官采樣。使用頸椎脫臼處死法，處死后的實驗動物測量體重數據并記錄。

將處死的實驗動物固定于操作臺，剃毛并消毒，沿腹中線剪開暴露腹腔。將脾臟完整取出并用生理鹽水洗凈后擦干，稱量并記錄。取一個腸系膜淋巴結用生理鹽水洗凈后擦干，裝入無菌袋中。豚鼠的胸腺位于頸部兩側，大鼠小鼠的胸腺位于胸腔上方，找到胸腺后小心將其取下，生理鹽水洗凈擦干后，稱重并記錄，完成后放入無菌袋中。

3）制作石蠟切片及蘇木精-伊紅染色。組織固定時間在8～24 h以內；脫水需分別經過75%、85%、95%、100%濃度的酒精。組織切片4 μm，染色。

4）統計學分析。使用SPSS軟件進行數據分析，血常規和血液生化檢測數值采用平均數±標準差，組間比較采用t檢驗，當P＜0.05表示差異顯著，當P＜0.01表示差異極顯著。

2 結果

2.1 豚鼠、大鼠與小鼠血常規數值測定結果

血常規檢測結果主要與免疫功能有關，進行免疫相關的實驗時可參考血常規數值。送檢后得到的血液常規數值測定結果如表1所示，差異不顯著的項目血紅蛋白、嗜酸性粒細胞數目、單核細胞百分比、嗜酸性粒細胞百分比未展示。

2.2 豚鼠、大鼠與小鼠血液生理生化數值測定結果

送檢后得到的血液生理生化數值測定結果如表2所示，差異不顯著的項目鈣、堿性磷酸酶、總蛋白、甘油三酯、肌酐、丙氨酸氨基轉移酶、葡萄糖未展示。

血液生理生化檢測的數值反映肝功能、腎功能等機體多方面的情況，不僅免疫相關的實驗，許多實驗都需要檢測血液生理生化的數值，是重要的檢測指標。

2.3 豚鼠、大鼠與小鼠臟器系數的比較

實驗動物的臟器系數（臟器重量／體重×100％）是其主要的生物學特性之一，是實驗動物選擇的一個重要指標。統計結果顯示豚鼠與小鼠脾的臟器系數有一定的差異，胸腺的臟器系數差異較大（表3）。

2.4 豚鼠、大鼠與小鼠脾臟比較

豚鼠、大鼠與小鼠的脾臟外觀在形狀、大小等差異較大。豚鼠的脾臟顏色為暗紅色，質地柔軟，呈扁橢圓形（圖1A）；大鼠的脾臟顏色為暗紅色，質地柔軟，呈長條形（圖1B）；小鼠的脾臟顏色為暗紅色，質地柔軟，呈長條形。通過圖1D-F比較可見，豚鼠脾臟中白髓較大鼠、小鼠更少，紅髓分布更廣。

2.5 豚鼠、大鼠與小鼠胸腺比較

胸腺是中樞免疫器官，可分成兩葉，表面被膜由結締組織組成，并且結締組織伸入胸腺實質將其分為一個個小葉，小葉分為皮質和髓質。皮質由于胸腺細胞密集，導致著色較深；髓質含較多上皮細胞，導致著色較淺。其中胸腺小體只分布在髓質，是胸腺髓質的特殊結構，直徑30～150 μm，隨機散在分布于胸腺髓質。豚鼠的胸腺呈長條狀，位于頸部兩側，而大鼠小鼠胸腺呈不規則形，分為兩葉，位于胸腔上方；兩者都呈現脂肪組織的質地，易與脂肪混淆。

2.6 豚鼠、大鼠與小鼠淋巴結比較

淋巴結表面有薄層致密結締組織構成的被膜，被膜和門部的結締組織伸入淋巴結實質形成相互連接的小梁。在小梁之間為淋巴組織和淋巴竇。淋巴結實質分為皮質和髓質兩部分，二者無截然的界限。

3 討論與結論

3.1 討論

免疫是機體重要的生理功能，同時也是現代生命科學研究的重要部分，而實驗動物的選擇很大程度上影響著研究的結果，根據項目研究的綜合因素合理地選擇實驗動物，是一個必需的步驟。豚鼠、大鼠、小鼠的免疫器官在各個方面有著不同的差異性，而這些差異性正為實驗動物的選擇提供參考[2-4]。

胸腺是機體主要的初級淋巴器官，也是T淋巴細胞的生長、發育、成熟和分化的場所，是機體適應性免疫系統的重要組成部分。胸腺穩態對維持機體的免疫功能至關重要。胸腺小體是胸腺髓質的特征性結構，參與整個胸腺細胞發育、成熟過程和處理壞死細胞的場所，是胸腺正常免疫功能不可缺少的結構。在衰老的進程中，胸腺最先呈現出增齡性萎縮趨勢許多研究表明胸腺的發育與演化與年齡相關[5-6]，隨著年齡增大，皮質/髓質比隨之增加，并且胸腺會慢慢變性，由脂肪細胞演化胸腺組織間的橫隔，胸腺周圍可能出現脂肪細胞。小鼠相較于豚鼠更適合作為胸腺發育相關的模型，據研究表明胸腺發育在小鼠模型中最為典型[7-8]，胸腺系數是同齡段大鼠之間互相比較的一個較理想的分析指標。

衰老是一個持續和緩慢的過程，影響了人類和動物中不同器官和系統的形態功能特征，也與免疫系統正常功能的下降有關。胸腺參與免疫衰老的確切機制還沒有被完全理解，已有研究證明胸腺被另一種白色脂肪組織取代了它的免疫功能。此外，胸腺脂肪呈現出與在其他白色脂肪組織中，如皮下脂肪組織中相似的細胞特征。

脾臟是機體最大的外周免疫器官，占全身淋巴細胞總量的25%。脾臟在胚胎時期具有造血功能、濾血功能、儲血功能，還是重要的抗感染免疫和抗腫瘤免疫器官。研究表明，若脾臟切除會增加多種免疫相關疾病的發病風險[9]。

小鼠淋巴結的組織結構清晰，生發中心、皮質、髓質結構明顯，與人類的淋巴結類似。小鼠局部淋巴結試驗是皮膚致敏性多種替代方法中應用最廣全球標準方法， 但不同小鼠品系致敏反應程度存在差異[10]。研究發現，給予小鼠極低蛋白質的日糧會不斷減輕身體和脾臟重量，并使胸腺組織萎縮，從而對小鼠胸腺細胞分化、成熟產生負面影響，進而使外周血中T淋巴細胞總數顯著減少，機體免疫功能下降。改為高蛋白日糧后，免疫活性可緩慢恢復，高蛋白日糧能從一定程度上改善低蛋白日糧對機體能量和物質代謝的平衡損傷，減輕對小鼠和大鼠免疫器官的損傷，從而改善機體的體液免疫功能[11]。但另有研究證明，長期的高蛋白日糧飼喂在某些情況下對免疫功能會產生不利影響，從而抑制宿主抵抗力[12]。

3.2 結論

血涂片中可以看到豚鼠與小鼠之間白細胞形態和數量上有顯著的差異，可根據這些差異判斷應選擇哪種實驗動物。豚鼠外周血液中白細胞含量較多，推測是豚鼠致敏反應速度較快的原因。

在血常規和血液生理生化檢測中，兩兩比較可見豚鼠和小鼠外周血液成分具有差異性；脾臟切片的對比可以看見兩者紅髓白髓分布具有差異性；胸腺切片的對比可以看見兩者胸腺雖然外形不一樣，但具有類似的結構；對淋巴結切片的對比可以看見不僅是淋巴小結的數量，還有免疫細胞的數量和密度都存在差異性。

大鼠和豚鼠的血常規檢測中在噬堿性粒細胞和單核細胞差異極顯著；脾臟切片的觀察，發現大鼠脾臟的白髓區域明顯大于紅髓且形態完整，大鼠擁有更多的淋巴小結，豚鼠脾臟的紅髓白髓分界則不太明顯，紅髓明顯多于白髓；通過胸腺切片的比較可以看到豚鼠胸腺的胸腺細胞很密集，豚鼠胸腺中的胸腺小體數量更多結構更加完整。

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