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 來源:實驗(yàn)動物那(nà)些事兒 日期:2023.07.25 

一種常見的小鼠脾髒黑色斑點(diǎn)現象及研究史

C57BL/6小鼠是使用最廣泛的(de)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(yě)是基因工程小(xiǎo)鼠的最主要背景品係。在免疫學研究中,從C57BL/6小鼠脾髒中獲取免疫細胞是一種常規(guī)操作。

請想象以(yǐ)下場景:正在取小鼠脾髒的學(xué)生發現脾髒出現了黑色斑點(圖1),“老師(shī),大(dà)事不好,我們的小鼠怕是被感染了。你看,小鼠的脾(pí)髒壞死了(le),一(yī)端已經變黑了(le)。”估計(jì)很多(duō)動物設施管理者都會被(bèi)驚出一身冷汗。

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筆(bǐ)者查閱(yuè)了相關文獻(xiàn)並做了初步(bù)實驗,確定該現(xiàn)象是非(fēi)白化小鼠(shǔ)自身的色素在脾髒沉積的自然現象且與毛發生長周期性(xìng)有關(guān),對基礎免疫學(xué)實驗沒有影(yǐng)響。

01、PART

C57BL/6小鼠脾(pí)髒出現黑色斑點的現(xiàn)象(xiàng),首次報道要追溯到1967年(nián),Weissman等人在上(shàng)免疫學實驗課時發(fā)現C57BL/Ka和C57BL/6小鼠的一些脾髒上有黑色的斑點(diǎn)。C57BL/Ka×Balb/c F1代小鼠的脾髒(zāng)上也發現了黑色斑點,但是(shì)Balb/c小鼠(白化小鼠(shǔ))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。隨後的實驗發現脾髒中的黑色斑點不能被普魯氏藍染(rǎn)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?有沒有被驚到)。文中Weissman等人討論了這(zhè)些黑色素細胞可能是從(cóng)其它組織遷移而(ér)來。

02、PART

1977年,Auriol C等人在對C57BL/10接種支原體的實驗中也發(fā)現(xiàn)了這種現象,並排除了(le)支(zhī)原(yuán)體感染的影響(xiǎng)[2]。1989年,Veninga, T.S等人動(dòng)用了電鏡等(děng)多種觀察(chá)手段,發現是脾髒紅髓中的巨噬細胞吞噬了(le)色素顆粒[5](圖2)。

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

至此(cǐ),對小鼠脾髒黑(hēi)色斑點的研究(jiū)主(zhǔ)要集中在切(qiē)片鏡檢等光學形(xíng)態學觀察手(shǒu)段[4]。

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03、PART

更深入的研究出現在(zài)2005年,從事色素研究的Przemyslaw M. Plonka等(děng)人首次使用電子順磁共振(zhèn)波譜(EPR)證明了C57BL/6脾髒黑(hēi)斑含有真黑色素(sù)(melanin)。並且還發現脾髒黑斑現象與毛發(fā)周期之間的相關性(xìng)(圖3),他們(men)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(zhōu)期深層(céng)休止期的小鼠中,黑色素變性(xìng)脾髒的百分比約為15%。EPR觀察到的脾髒真黑色素與皮膚中發現的色素(毛囊黑色素細胞和發幹)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的異質性,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(chéng)為通訊作者,他們實驗室延續了(le)前麵的研究,發現與年輕C57BL/6小鼠相比,老年C57BL/6小鼠沒有表現出肉眼可見的脾髒黑斑。認為小鼠的脾髒黑色素沉(chén)著現象一定程度上與毛發周期同步(bù)的皮膚黑色素沉著有關,並且脾髒黑色素(sù)在小鼠一(yī)生中逐(zhú)漸降解。因此(cǐ)小鼠脾髒黑色素沉著可能是一種研究體內衰老和黑色(sè)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(hēi)色斑點也出現在129/SvJ野鼠色(sè)(agouti)小鼠上(shàng)(圖4)。由於野鼠色(sè)agouti(agouti)表型是小型野生哺乳動物(wù)(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相關的脾髒黑色斑點現象並不是一(yī)種(zhǒng)僅(jǐn)在實(shí)驗室近交係小鼠(shǔ)中觀察到的奇異現象。這(zhè)一現(xiàn)象也可能出現(xiàn)在野外動物上[3]。

有關(guān)小鼠毛色更(gèng)詳盡深(shēn)入的內容(róng)可參閱本公眾號前文《小鼠的毛色是如何形成的?》及《小鼠毛(máo)色變化的分(fèn)子成因》。

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

筆者通過HE染(rǎn)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,無炎症和壞死(sǐ)現象(圖5)。黑斑脾髒中紅髓部分散落著明(míng)顯的黑色細胞。六胺銀染色結果顯示黑色斑塊(kuài)形狀、大小(xiǎo)完全不(bú)一致,可以排(pái)除微生物感染(rǎn)(圖5),與Veninga, T.S等人的實驗結果類似[5]。

筆者(zhě)還檢測了黑斑脾髒的C57BL/6小鼠的血常規數據,並使用流(liú)式(shì)細胞術檢測CD4+和(hé)CD8+陽性T細胞的比例,發現與無(wú)黑斑(bān)脾(pí)髒小(xiǎo)鼠相比無顯著差(chà)別(結果不顯示(shì))。

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小鼠脾(pí)髒黑色斑點這種現象貌似沒有太大用處,目前可(kě)以確定小鼠基礎生理(lǐ)指標和一些基礎免疫學指標正常,對免疫(yì)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步研究(jiū)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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