
一種常見的小鼠脾髒黑(hēi)色斑點現象及研究史
C57BL/6小鼠是(shì)使用最廣(guǎng)泛的近交係小(xiǎo)鼠,被應用於免疫學(xué)、神經生物學、腫(zhǒng)瘤學等生命科學研究,同時(shí)也是基因工程(chéng)小鼠的最主要背景(jǐng)品係(xì)。在免疫學研究中,從C57BL/6小鼠脾(pí)髒中獲取免疫細胞是一種常規(guī)操作。
請想象以下場景:正在取小鼠脾髒的學生發現脾髒出現(xiàn)了黑色斑(bān)點(圖1),“老師,大事不好,我們的(de)小鼠怕是被感染了。你看,小鼠的脾髒壞死了,一端已經變黑了。”估計很(hěn)多(duō)動物設施管理(lǐ)者都會被驚(jīng)出一身冷汗。
筆者查閱了相關(guān)文獻並做了初(chū)步實驗,確定該現(xiàn)象是非白化小(xiǎo)鼠自身的色素在脾髒沉積的自然現象且與毛發生(shēng)長周期性(xìng)有關,對基礎免疫(yì)學(xué)實(shí)驗沒有影響。
01、PART
C57BL/6小鼠脾(pí)髒出現黑色斑點的(de)現(xiàn)象,首次報道(dào)要追溯到1967年,Weissman等人在上(shàng)免疫學實驗課時發現C57BL/Ka和C57BL/6小(xiǎo)鼠的一些脾髒上有黑色的斑點。C57BL/Ka×Balb/c F1代小鼠的(de)脾髒上也(yě)發現了黑色(sè)斑點,但是Balb/c小(xiǎo)鼠(白化小鼠)脾髒無黑色斑點。初(chū)步研究發現(xiàn)該現象沒有明顯的孟德爾遺傳規律。隨後(hòu)的實(shí)驗發現(xiàn)脾髒中的黑色斑點不能被普魯氏藍染色,排除(chú)了含鐵的色素。
另外可以用DOPA氧化酶染色,可以被過氧化(huà)氫漂白,說明脾髒黑色斑點中含有真黑色素(melanin)[1]。該現(xiàn)象加幾個實驗(yàn)組成的文章發表在(zài)Nature(發頂刊這麽容(róng)易嗎?有沒有被驚到)。文中Weissman等人(rén)討論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(rén)在對C57BL/10接種支(zhī)原體的實驗中也發現了這種現象,並排除(chú)了支原體(tǐ)感(gǎn)染的影響[2]。1989年,Veninga, T.S等人(rén)動用了電鏡等多種觀察(chá)手段,發現是脾髒紅髓中的巨噬細胞吞噬了色素顆粒[5](圖2)。
1995年(nián),van der Heijden等人研究進一步認為脾髒黑色斑點主要是由真黑色素(melanin)造成的,脂褐質(zhì)(lipofuscin)或血鐵黃素(haemosiderin)不是造成(chéng)該現(xiàn)象的主要色素。
至此,對小鼠脾髒黑色斑點的(de)研(yán)究主要集中在切片鏡檢等光學(xué)形態(tài)學觀察手段(duàn)[4]。
03、PART
更深入的研究出現在2005年,從事色素研究的(de)Przemyslaw M. Plonka等人首次使(shǐ)用(yòng)電子順磁共振波譜(EPR)證明(míng)了C57BL/6脾髒黑斑含有真黑色素(melanin)。並且還發現脾髒黑斑(bān)現象與毛發周期之間的相關性(圖3),他們發現在小鼠毛發(fā)周期的退化期,存在多達50-80%的黑色素沉著脾髒,而在處於毛發周期(qī)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(lǜ)飽和(hé)度和(hé)線寬揭示了順磁性中心的異質性,這表明色素存在部分降(jiàng)解[6]。
04、PART
2009年Przemyslaw M. Plonka已經成為通訊作者,他們實驗室延續了前麵(miàn)的研究(jiū),發現(xiàn)與年輕C57BL/6小鼠(shǔ)相比,老年(nián)C57BL/6小鼠沒有表現(xiàn)出肉眼可見的脾髒黑斑。認為小鼠的脾髒黑色素沉著現象一定(dìng)程度上與(yǔ)毛發周期同步的皮膚黑色素沉著有關,並且脾髒黑色素(sù)在小鼠一生中逐(zhú)漸降解。因此小鼠脾髒黑色素沉著可能是(shì)一種研究體內衰老和黑(hēi)色素(sù)降解機製的獨特現象[7]。
2015年Przemyslaw M. Plonka實驗室繼(jì)續(xù)發現脾髒黑色斑點也(yě)出現在129/SvJ野鼠色(agouti)小鼠上(圖4)。由於野鼠色agouti(agouti)表型(xíng)是小(xiǎo)型野生哺乳動物(如齧齒動物)的基本表型,對它(tā)們來說是一(yī)種偽(wěi)裝色。這說(shuō)明與毛發色素沉著相關(guān)的脾髒黑色(sè)斑點現象並不是一種僅在實驗室近交係小鼠中觀(guān)察到的奇異現象。這一現(xiàn)象也可(kě)能出現在野外動物上[3]。
有關小鼠毛色更詳盡深入的內容可參閱(yuè)本公眾號前文《小(xiǎo)鼠的毛色是如何形成的?》及《小鼠(shǔ)毛色變化的分子成因》。
筆者實驗(yàn)室經常做小(xiǎo)鼠胚胎移植實驗,需要用到大量C57BL/6(黑色)小(xiǎo)鼠和ICR(白化)小鼠。經過一段時間的觀察(chá),發現不同批次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(lǜ)。ICR小鼠脾髒無黑斑現象。
筆者通過HE染色切片,發現與正常脾(pí)髒相比,黑斑脾髒的紅髓、白髓、生發中心等結構完(wán)整,數(shù)量正常,無(wú)炎症和壞(huài)死現象(圖5)。黑斑脾髒中紅髓部分散落著明顯的黑色細(xì)胞。六胺銀染色結果顯示黑色斑塊形狀、大小完全不一致,可以排除(chú)微生物(wù)感染(圖5),與Veninga, T.S等人(rén)的實驗結果(guǒ)類似[5]。
筆者還檢測了黑斑脾髒的C57BL/6小鼠(shǔ)的血常規數據,並使用流式細胞(bāo)術檢測CD4+和CD8+陽性T細胞(bāo)的比例,發現與無黑斑脾髒小鼠相比無顯著差別(結果不(bú)顯示)。
小鼠脾髒黑(hēi)色斑點這種現象貌(mào)似沒有太大用處,目前可以確定小鼠基礎生理指標和一些基礎免疫學指標正常,對免疫學研究應沒有影響。但是否可(kě)以作為人(rén)類色素沉著症(zhèng)的(de)模型需要進一步研(yán)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.