干货分享 | 常用实验动物模型的免疫反应特征和人类自身免疫性疾病的动物模型

生物科研实验室

一、灵长类（除人外）


灵长类动物主要有四种免疫球蛋白，即IgG、IgM、IgA、和IgE。新界猴（除一种卷尾猴外）没有发现IgA。已证明在猕猴、狒狒和黑猩猩中有抗寄生虫性抗原的IgE抗体，但在新界猴中仍无此种抗体。高等灵长类与人的免疫球蛋白有较强的交叉反应，但长臂猴例外。灵长类动物具有血性绒毛膜胎盘，只允许IgG通过，IgM、IgA、IgD和IgE是不能通过的。新生的猴子不能从初乳中吸收抗体。妊娠第九个月猕猴的胎儿和成年猕猴在抗原初次刺激后6天产生IgM，妊娠第58天的胎儿对同种植皮产生排斥，而羊胎儿的这种反应发生在80天。80%出生的狨猴是胎盘血管吻合的双胎。用性别染色体分析能证明不同性别的双胎中血液存在交换。在血液交换的狨猴双胎中，异性共生的双胎已证明有免疫耐受现象。因此，它们之间互相接受植皮。狨猴对接受不同亚种的植皮有免疫反应，亚种内植皮要比亚种间植皮存活的时间约长一倍。灵长类动物在研究人的反应素（IgE）型超敏反应中起着重要作用。反应素型抗体（又叫皮肤过敏性抗体）特点之一，是能固定在同源或密切相关种的皮肤及其它组织上（如：肺、结肠）。由于猕猴同人在种的发生上有近缘关系，所以它们能用过敏人的血清引起P-K反应（Prausniz-Kusrner）。在灵长类中，狒狒、猕猴、狨猴、卷尾猴、狐猴是人类过敏性患者反应素抗体引起的萎缩性多软骨炎（PCA）的最好接受者。一些学者证明，灵长类动物是人呼吸道变态反应病的动物模型。

二、狗


狗的免疫球蛋白有IgG、IgM、IgA、IgG1和IgG2。在狗花粉病和各种蠕虫感染中发现有IgE。Patterson氏等指出成年狗对各种蛋白抗原只产生少量的循环抗体。胎儿和新生狗也有类似情况。Lewis等认为新生狗和成年狗对颗粒性抗原（绵羊红细胞）均能产生较好抗体，但新生狗初次免疫反应所产生的抗体几乎是IgM类，成年狗则产生的抗体是IgM和IgG，这两种免疫球蛋白的数量与初生狗的IgM几乎相等。新生狗在再次反应中有合成IgG和IgM。Gerber氏等报告了小猎兔犬（Beagle　Dog）循环的T淋巴细胞对PHA的反应，6-12周龄比0-4周龄显著为多。对PHA发生反应的高峰在6周到6个月龄之间，以后随年龄而下降。小猎兔犬在出生时的胸腺大约为100mg，到12周龄增加到300mg以上。白细胞总数随年龄增加而逐渐减少。狗除用作一般移植研究外，越来越多地作为免疫病研究的动物模型。除人之外，对气溶胶出现变态反应的动物，狗大概是仅有的一种。因此，人的变态反应和气喘的研究，狗是适宜的动物模型。人花粉病的临床表现为结膜炎、鼻炎和皮炎，狗季节性花粉病多数只有皮炎，无眼和呼吸道症状。人的这种变态反应是由IgE引起的，狗由豚草花粉（Raweed　Pillens）致敏后，血液和皮肤中也有IgE抗体。

三、兔


兔常被用于实验室制备抗体，多用新西兰色。由于所用兔的品系、品种、种和个体的不同，对某种抗原产生抗体的能力也经常不同。有些品系的兔，至少有20%产生的抗体效价或无效价，为了得到高效价的血清，10只兔作为一组进行免疫要必要的。兔肠道淋巴组织由派伊尔氏淋巴集结，圆囊（在回盲肠连接处的集合淋巴小结）和阑尾构成。Waksman氏等叙述了淋巴细胞组织中形态和机能不同的三个部分：圆体（Dome）含有原始和成熟的B淋巴细胞；冠（Corona）含有小淋巴细胞胸腺依赖区含有后毛细菌小静脉、滤泡。他认为圆体可能相当于囊淋巴器官，能产生B淋巴细胞。滤泡是一种非特异性的B细胞大量增殖（扩大）的器官。集合淋巴小结、圆囊和阑尾都含有T细胞，T细胞经过后毛细胞管静脉到达阑尾。集合淋巴结和阑尾内还同时存在着B细胞，但没有抗体形成细胞。这种界线分明的T、B淋巴细胞系统及B细胞迅速地增殖和迁移（肠道淋巴器官中，B细胞参加免疫反应，但不长久停留）可能使肠道局部缺乏免疫反应。集合淋巴小结是产生IgA细胞的重要来源。兔的IgA大量存在于肠粘膜和初乳中，这种分泌型抗体的合成是在肠、乳房和支气管腺体间质的浆细胞以及脾和淋巴结中。兔的反应素抗体相当于人的IgE。兔的IgM能增强反应素的形成，而IgG能抑制反应素抗体的生成。兔被用来作过敏反应的研究。IgG和IgE引起的过敏反应，临床症状相似，机理都是抗原-抗体结合和血小板-白细胞凝集形成沉淀物，释放药理活性物质（组织胺和5-羟色胺）进入肺循环，在右心的出道中产生一种机械和药理的联合作用，导至循环性虚脱。IgG诱发血小板或嗜碱性的细胞释放影响血管的胺要依赖补体的作用，而IgE诱发释放的胺不依赖补体。

四、豚鼠


豚鼠中已确定的免疫球蛋白有：IgG(IgG1、IgG2)、IgA和IgE。IgG1是变态反应的媒介，IgG2与小鼠的IgG1和IgG2相似，在抗原一抗体作用中起结合补体的作用。豚鼠除作为补体的来源外，已广泛用于免疫的发生和迟发型变态反应的研究。近新繁殖的豚鼠2系和13系常被用于免疫学研究。这两个品系对特异性抗原产生的免疫反应有显著不同。例如，当给豚鼠2系和13系注射含有相同抗原的福氏（Freund）完全佐剂时，豚鼠2系（和一些Hartley系豚鼠）表现明显的迟发型变态反应，对DNP-PLL（二硝基苯－多－L－溶解素）产生高浓度的抗体，而豚鼠13系不出现免疫学反应。另一方面，豚鼠13系和Hartley系豚鼠对联胺嗪（Hydralazine）都能产生抗体和迟发型变态反应。豚鼠2系仅呈现弱反应或无反应。



豚鼠的皮肤已被用已结核菌素的皮内试验和接触过敏物质的迟发型变态反应的研究。豚鼠和人的结核菌素反应差别是有无细胞浸润，另外豚鼠的迟发型变态反应在24-48小时达到高峰，人在48-96小时达到高峰；人和豚鼠接触敏感的化学物质引起的变态反应，细胞反应非常相似，而对皮内接种抗原的反应却有明显的不同，豚鼠比人有更多的白细胞和巨噬细胞对抗原起反应。当进行免疫学研究选择豚鼠时，应特别注意机体本身的因素，如：年龄、体重、饮食和遗传因素。Baer氏等认为2-3月龄或体重为350～400克的豚鼠作迟发型变态反应最合适。豚鼠13系对结核菌素型变态反应比豚鼠2系敏感。相反，豚鼠2系对接触性过敏反应比豚鼠13系敏感。Hartley系豚鼠对结核菌素型变态反应和接触反应皆敏感。这些现象说明抗体发生迟发型变态反应的能力同样也处于基因的控制之下。



最近，一些学者以豚鼠作为研究过敏或速发型过敏反应的实验模型。在全身变态反应中，肺是休克器官，肥大细胞是靶细胞，组织胺是主要的药理价质。在豚鼠在两种类型的变态反应抗体，即IgG1和IgG2。Recently　Arko报导，在进行淋病研究中使用的实验动物，豚鼠是最令人满意的免疫学模型。豚鼠象人一样具有延长和限制迟发型真皮变态反应显现的能力，这种现象常作为肿瘤免疫的指标之一。

五、仓鼠


Coe氏等研究了Syrian仓鼠的免疫反应，发现有电泳快的（IgG1）和慢的（IgG2）两种TS亚类免疫球蛋白。当以鸡蛋白盐水作为抗原，接种仓鼠，仓鼠产生IgG1；若将鸡蛋白与福氏佐剂一起接种仓鼠，则能产生IgG1和IgG2。仓鼠的IgG1能诱发PCA反应，不能产生全身过敏反应。Coe氏等认为这可能是由仓鼠在变态反应中缺乏必要的影响血管的胺的缘故。仓鼠的IgG2能固定补体，并在豚鼠中诱发PCA反应，IgG1不能固定补体。

六、小鼠


小鼠的免疫球蛋白有IgM、IgA、IgE、IgG1、IgG2a和IgG2b。近交系小鼠对不同抗原的免疫反应是在常染色体的遗传控制之下，这种常染色体上有支配免疫反应的基因（Ir），基因连接在主要组织相容位点（H-2）上。基因Ir好象同T细胞的机能有关系，与B细胞的关系不大。小鼠虽然能产生迟发型变态反应，但很少见到典型的表皮反应，也不象其他动物那样有规律。小鼠能被诱发产生速发型变态反应，它的全身性过敏反应的特点是循环不畅，循环性虚脱，常在几小时甚至10到20分钟死亡。在体外过敏反应实验中，只有小鼠子宫能用来作Schultz-Bale反应。小鼠的IgG和IgE能使皮肤致敏，引起被动真皮过敏反应。诱发小鼠的Arthus反应比较困难，既使发生，与其他实验动物（如兔）相比也不那么激烈。小鼠不象大鼠和豚鼠那样，以福氏完全佐剂接种不小鼠的脊髓或脑内很难诱发实验性变态反应脑脊髓炎（EAE），用主要组织相容性综合体不能控制小鼠对实验性变态反应脑脊髓炎的感受性。

七、大鼠


在大鼠中，连接在主要组织相容综合体（H）上的免疫反应基因（Ir）控制着对GT（L-谷氨酸和L-酪氨酸）和GA（L-谷氨酰胺和L-氨基丙酸）的免疫反应，豚鼠与其相似。大鼠和豚鼠的免疫反应基因lr控制着体液抗体反应和细胞免疫。已经证明，大鼠对绵羊细胞（SRBC）和牛r球蛋白（BGG）的免疫反应有品系的差异。大鼠有反应素抗体IgE，蠕虫感染常能诱发大量的IgE抗体，它们存在于血液循环之中。常规的免疫法只能使大鼠产生少量反应素，在体内存在的时间较短。有些品系大鼠，如Hooded　Lister和Spragus-Dawley，能产生较多的IgE，再次注射抗原，IgE也随之上升。百日咳菌免疫大鼠主要产生IgE，如在此抗原中加入福氏完全佐剂，免疫大鼠则产生IgGa。

八、猪


已经知道猪有三种免疫球蛋白，即IgG（IgG1和IgG2）、IgM和IgA。猪初乳中的免疫球蛋白主要是IgG（其中IgG1为主），其次是IgA。泌乳2-3天后，乳中IgG和IgM迅速下降，但IgA的量仍保持相对稳定。猪的IgA同人的IgA有交叉反应。IgA有单体和存在于分泌中的双体两种，它们分别为7s和10s。肠道固有层中包含着多量分泌IgA的浆细胞。

九、反应动物（牛、绵羊、山羊）


反刍动物已经确定的免疫球蛋白有IgG（IgG1和IgG2）、IgA、IgM和类似IgE。同其它动物一样，IgG是主要的免疫球蛋白，IgG1能固定补体（IgG2不能），并能选择性从血清到乳汁中去，所以初乳和常乳中IgG1是主要的免疫球蛋白（75%），而IgA和IgM仅占初乳抗体的20%。这些初乳中的免疫球蛋白对于幼畜的存活是非常重要的，它们能协助胃肠道预防感染。Silverstein氏等研究了羊免疫反应的个体发生，发现不同日龄的胎儿对抗原的反应有显著差别。41天的胎儿对细菌噬菌体×174能产生抗体，56天的胎儿对铁蛋白能产生抗体，80天的胎儿对血清蛋白能产生抗体，120天的抬儿对卯清蛋白能产生抗体。胎儿对卡价苗、伤寒沙门氏菌或白喉杆菌病毒没有反应，羊胎儿对抗原同样会产生典型的初次抗体反应。