不得癌症的动物 裸鼹鼠

2017-01-24 09:48:13  张竞新  科普中国网

   在一次“科学之谜”讲座中我得知世界上存在着一种终生不会长肿瘤的神奇动物——裸鼹鼠,因而引发了我的好奇心和兴趣。裸鼹鼠对细菌、病毒引起的炎症以及肿瘤具有强大的抵抗能力,是健康科学家们的宠儿,是人类眼中的神奇动物。这种神奇动物在哪里?长啥样呢?需要辟谣的是,裸鼹鼠不是鼹鼠,不是《鼹鼠的故事》里萌萌哒的鼹鼠,两者连近亲也不算,它们的尊容分别见下图1和图2。鼹鼠属于食虫目,分布在欧、亚和北美,裸鼹鼠属于啮齿目,分布在非洲东部。

裸鼹鼠

图1 鼹鼠

裸鼹鼠 

图2 裸鼹鼠

  辟完了谣,我们将通过解剖实验来揭秘裸鼹鼠对肿瘤免疫的神奇魔法的根源。作为对比,我们选取了小鼠和裸鼹鼠来进行实验。

  实验一:脾脏解剖及组织形态结构特点的比较

  各选5只健康成年裸鼹鼠和小鼠,麻醉后打开腹腔取出脾脏,测量脾脏的长度,放入10%中性福尔马林中固定24小时,再进行组织脱水、石蜡包埋、切片、HE染色后,用显微镜观察、记录其形态结构特点。我们发现,与小鼠比较,裸鼹鼠的红髓和脾小梁更为发达,并且红髓及边缘区含有更为丰富的红细胞和巨噬细胞(一种重要免疫细胞),有利于机体对外源有害因素的侵袭作出更为有效的免疫应答,保护机体。

  实验二:裸鼹鼠和小鼠抗感染免疫功能的比较

  我们分别比较裸鼹鼠和小鼠感染PolyI:C(一种干扰素诱导剂,可作为病毒模拟物)后耐受能力、裸鼹鼠和小鼠巨噬细胞吞噬功能、PolyI:C刺激裸鼹鼠和小鼠巨噬细胞活动免疫反应,结果表明:

  1. 裸鼹鼠和小鼠感染PolyI:C 后的耐受能力

  裸鼹鼠和小鼠进行腹腔注射PolyI:C 后,连续观察12 小时,发现裸鼹鼠实验组与各对照组在行为上没有差异,但是实验组小鼠则出现不同程度的持续发抖、厌食、精神状态不佳等异常行为,其中有3 只小鼠在给药后12 小时内发生死亡。这个病毒感染模拟实验表明,裸鼹鼠比小鼠具备更强的免疫反应能力。

  2. 裸鼹鼠和小鼠脾脏巨噬细胞的吞噬功能

  将FITC-Dextran(一种荧光素标记葡聚糖)分别加至裸鼹鼠和小鼠脾脏巨噬细胞的培养基中进行吞噬实验,经流式细胞仪检测发现,裸鼹鼠有荧光信号的巨噬细胞占99% 以上,远远超过小鼠。说明在相同条件下裸鼹鼠巨噬细胞能更快地吞噬异物,降低机体内外源病毒或细菌的数量,减少机体正常细胞被感染的概率,这可能是裸鼹鼠具备良好免疫能力的细胞生物学基础。

  3. PolyI:C 刺激裸鼹鼠和小鼠脾脏巨噬细胞后免疫反应

  利用PCR(聚合酶链式反应,一种广泛用于增殖DNA片段的分子生物学技术,可以理解为在生物体外进行的DNA拷贝增殖)的方法,检测了PolyI:C 刺激前后小鼠和裸鼹鼠脾脏巨噬细胞TLR-3(一种抗体) 和IFN-β(一种干扰素) 的表达水平。结果显示,小鼠和裸鼹鼠的脾脏巨噬细胞中TLR-3和IFN-β的表达水平都明显升高,但裸鼹鼠的表达水平比小鼠增加得更多。这说明在Poly I:C 刺激时,裸鼹鼠巨噬细胞TLR-3 仅需适度活化就可以产生较高水平的IFN-β,从而能够迅速激发更多类型的免疫细胞共同参与抗病毒感染过程。

  综上所述,裸鼹鼠这种不得癌症的神奇动物的魔力很大程度要归功于其脾脏独特的组织形态结构、巨噬细胞高效的吞噬、以及强大的免疫应答能力。对于裸鼹鼠的神奇魔力的进一步研究,一定会为人类对抗肿瘤的事业提供新的思路和解决办法。另外在本次实验中,我们只探讨了免疫系统中的一种免疫器官脾脏,一种免疫细胞巨噬细胞,对于其他免疫器官(如淋巴结、胸腺等)、其他免疫细胞(如T细胞、B细胞等)以及多种细胞因子(如白介素、肿瘤坏死因子等)的作用,都未加考虑,而动物的机体免疫系统是一个非常复杂的系统,实现整体的免疫功能也需要多器官、多免疫细胞、多种细胞因子有机协作,这还有待我们进一步去研究。

不得癌症的动物 裸鼹鼠

2017-01-24 09:48:13
作者:张竞新
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   在一次“科学之谜”讲座中我得知世界上存在着一种终生不会长肿瘤的神奇动物——裸鼹鼠,因而引发了我的好奇心和兴趣。裸鼹鼠对细菌、病毒引起的炎症以及肿瘤具有强大的抵抗能力,是健康科学家们的宠儿,是人类眼中的神奇动物。这种神奇动物在哪里?长啥样呢?需要辟谣的是,裸鼹鼠不是鼹鼠,不是《鼹鼠的故事》里萌萌哒的鼹鼠,两者连近亲也不算,它们的尊容分别见下图1和图2。鼹鼠属于食虫目,分布在欧、亚和北美,裸鼹鼠属于啮齿目,分布在非洲东部。

裸鼹鼠

图1 鼹鼠

裸鼹鼠 

图2 裸鼹鼠

  辟完了谣,我们将通过解剖实验来揭秘裸鼹鼠对肿瘤免疫的神奇魔法的根源。作为对比,我们选取了小鼠和裸鼹鼠来进行实验。

  实验一:脾脏解剖及组织形态结构特点的比较

  各选5只健康成年裸鼹鼠和小鼠,麻醉后打开腹腔取出脾脏,测量脾脏的长度,放入10%中性福尔马林中固定24小时,再进行组织脱水、石蜡包埋、切片、HE染色后,用显微镜观察、记录其形态结构特点。我们发现,与小鼠比较,裸鼹鼠的红髓和脾小梁更为发达,并且红髓及边缘区含有更为丰富的红细胞和巨噬细胞(一种重要免疫细胞),有利于机体对外源有害因素的侵袭作出更为有效的免疫应答,保护机体。

  实验二:裸鼹鼠和小鼠抗感染免疫功能的比较

  我们分别比较裸鼹鼠和小鼠感染PolyI:C(一种干扰素诱导剂,可作为病毒模拟物)后耐受能力、裸鼹鼠和小鼠巨噬细胞吞噬功能、PolyI:C刺激裸鼹鼠和小鼠巨噬细胞活动免疫反应,结果表明:

  1. 裸鼹鼠和小鼠感染PolyI:C 后的耐受能力

  裸鼹鼠和小鼠进行腹腔注射PolyI:C 后,连续观察12 小时,发现裸鼹鼠实验组与各对照组在行为上没有差异,但是实验组小鼠则出现不同程度的持续发抖、厌食、精神状态不佳等异常行为,其中有3 只小鼠在给药后12 小时内发生死亡。这个病毒感染模拟实验表明,裸鼹鼠比小鼠具备更强的免疫反应能力。

  2. 裸鼹鼠和小鼠脾脏巨噬细胞的吞噬功能

  将FITC-Dextran(一种荧光素标记葡聚糖)分别加至裸鼹鼠和小鼠脾脏巨噬细胞的培养基中进行吞噬实验,经流式细胞仪检测发现,裸鼹鼠有荧光信号的巨噬细胞占99% 以上,远远超过小鼠。说明在相同条件下裸鼹鼠巨噬细胞能更快地吞噬异物,降低机体内外源病毒或细菌的数量,减少机体正常细胞被感染的概率,这可能是裸鼹鼠具备良好免疫能力的细胞生物学基础。

  3. PolyI:C 刺激裸鼹鼠和小鼠脾脏巨噬细胞后免疫反应

  利用PCR(聚合酶链式反应,一种广泛用于增殖DNA片段的分子生物学技术,可以理解为在生物体外进行的DNA拷贝增殖)的方法,检测了PolyI:C 刺激前后小鼠和裸鼹鼠脾脏巨噬细胞TLR-3(一种抗体) 和IFN-β(一种干扰素) 的表达水平。结果显示,小鼠和裸鼹鼠的脾脏巨噬细胞中TLR-3和IFN-β的表达水平都明显升高,但裸鼹鼠的表达水平比小鼠增加得更多。这说明在Poly I:C 刺激时,裸鼹鼠巨噬细胞TLR-3 仅需适度活化就可以产生较高水平的IFN-β,从而能够迅速激发更多类型的免疫细胞共同参与抗病毒感染过程。

  综上所述,裸鼹鼠这种不得癌症的神奇动物的魔力很大程度要归功于其脾脏独特的组织形态结构、巨噬细胞高效的吞噬、以及强大的免疫应答能力。对于裸鼹鼠的神奇魔力的进一步研究,一定会为人类对抗肿瘤的事业提供新的思路和解决办法。另外在本次实验中,我们只探讨了免疫系统中的一种免疫器官脾脏,一种免疫细胞巨噬细胞,对于其他免疫器官(如淋巴结、胸腺等)、其他免疫细胞(如T细胞、B细胞等)以及多种细胞因子(如白介素、肿瘤坏死因子等)的作用,都未加考虑,而动物的机体免疫系统是一个非常复杂的系统,实现整体的免疫功能也需要多器官、多免疫细胞、多种细胞因子有机协作,这还有待我们进一步去研究。

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