豚鼠、大鼠和小鼠免疫器官的对比研究

宋春雷 俞磊 高文波 陈尚琛

摘要：基于选择实验动物时的差异性原则，对豚鼠、大鼠和小鼠的脾脏、胸腺、淋巴组织的形态以及其石蜡切片进行比较研究，探讨免疫器官的差异，为免疫相关实验中实验动物的选择提供参考。方法 分别采集豚鼠、大鼠和小鼠的血液进行血常规及血液生理生化检测，采集脾脏、胸腺进行形态和切片观察比较。观察血涂片可以看到豚鼠、大鼠和小鼠外周血液中免疫细胞有一定差别。根据血常规和血液生理生化检测可见在部分指标差异极显著，部分指标差异显著。器官外观以及石蜡切片分别有不同之处。

关键词：豚鼠；大鼠；小鼠；免疫器官；对比研究

现代生命科学领域的教学、生产、研究活动无法离开实验动物而展开，选择适当的实验动物对于实验来说至关重要。而实验动物的选择一般都要遵守差异性原则，挑选合适的实验动物，必须遵守差异性原则[1]。

基于此原则，对豚鼠和小鼠的免疫器官进行比较研究，以期为免疫相关的研究选择实验动物时提供参考。

豚鼠血清中含有丰富的补体，免疫学实验中补体来源大多为豚鼠，且豚鼠致敏反应非常迅速，适合用于过敏反应的研究。此外豚鼠相较于大鼠、小鼠最特殊的地方在于豚鼠和人类一样自身无法合成机体所需的维生素C，必须通过食物获得。大鼠的优点是便于获得也很容易获得杂交的亲代。而小鼠对外界环境变化及外来刺激敏感，被广泛用于各种实验。为探究三者之间的差异性，本研究采集豚鼠、大鼠与小鼠的脾脏、胸腺、淋巴结从形态特征等组织学特点入手进行比较。

1 材料和方法

1.1 实验动物

SPF级豚鼠10只，3～4月龄；SPF级大鼠10只，2～3月龄；SPF级小鼠10只，3～4周龄。购自上海杰思捷实验动物有限公司。

1.2 主要试剂和仪器

主要使用试剂：酒精，二甲苯，固体石蜡，苏木素染液，伊红染液，中性树胶，氨水。

主要仪器：生物组织包埋机（YD-6L，金华市益迪医疗有限公司），生物组织冷冻台（YD-6L，金华市益迪医疗有限公司），切片机（LeicaRM2235，徕卡测量系统有限公司），组织漂片机（LeicaHI1210，徕卡测量系统有限公司），烘片机（LeicaHT1220，徕卡测量系统有限公司），光学显微镜成像系统（BX43，Olympus），电子天平（FA1204B，上海天美天平仪器有限公司）。

1.3 實验方法

1）采血。首先让实验动物吸入少量乙醚进行麻醉。将动物固定于仰卧位置，消毒后将采集的血液分装入EDTA试管中以血常规分析血常规；血液生理生化检测所需血液量0.75 mL，将血液分装入试管后使用离心机，转速1 200 rpm，离心5 min，送检。

2）免疫器官采样。使用颈椎脱臼处死法，处死后的实验动物测量体重数据并记录。

将处死的实验动物固定于操作台，剃毛并消毒，沿腹中线剪开暴露腹腔。将脾脏完整取出并用生理盐水洗净后擦干，称量并记录。取一个肠系膜淋巴结用生理盐水洗净后擦干，装入无菌袋中。豚鼠的胸腺位于颈部两侧，大鼠小鼠的胸腺位于胸腔上方，找到胸腺后小心将其取下，生理盐水洗净擦干后，称重并记录，完成后放入无菌袋中。

3）制作石蜡切片及苏木精-伊红染色。组织固定时间在8～24 h以内；脱水需分别经过75%、85%、95%、100%浓度的酒精。组织切片4 μm，染色。

4）统计学分析。使用SPSS软件进行数据分析，血常规和血液生化检测数值采用平均数±标准差，组间比较采用t检验，当P＜0.05表示差异显著，当P＜0.01表示差异极显著。

2 结果

2.1 豚鼠、大鼠与小鼠血常规数值测定结果

血常规检测结果主要与免疫功能有关，进行免疫相关的实验时可参考血常规数值。送检后得到的血液常规数值测定结果如表1所示，差异不显著的项目血红蛋白、嗜酸性粒细胞数目、单核细胞百分比、嗜酸性粒细胞百分比未展示。

2.2 豚鼠、大鼠与小鼠血液生理生化数值测定结果

送检后得到的血液生理生化数值测定结果如表2所示，差异不显著的项目钙、碱性磷酸酶、总蛋白、甘油三酯、肌酐、丙氨酸氨基转移酶、葡萄糖未展示。

血液生理生化检测的数值反映肝功能、肾功能等机体多方面的情况，不仅免疫相关的实验，许多实验都需要检测血液生理生化的数值，是重要的检测指标。

2.3 豚鼠、大鼠与小鼠脏器系数的比较

实验动物的脏器系数（脏器重量／体重×100％）是其主要的生物学特性之一，是实验动物选择的一个重要指标。统计结果显示豚鼠与小鼠脾的脏器系数有一定的差异，胸腺的脏器系数差异较大（表3）。

2.4 豚鼠、大鼠与小鼠脾脏比较

豚鼠、大鼠与小鼠的脾脏外观在形状、大小等差异较大。豚鼠的脾脏颜色为暗红色，质地柔软，呈扁椭圆形（图1A）；大鼠的脾脏颜色为暗红色，质地柔软，呈长条形（图1B）；小鼠的脾脏颜色为暗红色，质地柔软，呈长条形。通过图1D-F比较可见，豚鼠脾脏中白髓较大鼠、小鼠更少，红髓分布更广。

2.5 豚鼠、大鼠与小鼠胸腺比较

胸腺是中枢免疫器官，可分成两叶，表面被膜由结缔组织组成，并且结缔组织伸入胸腺实质将其分为一个个小叶，小叶分为皮质和髓质。皮质由于胸腺细胞密集，导致着色较深；髓质含较多上皮细胞，导致着色较浅。其中胸腺小体只分布在髓质，是胸腺髓质的特殊结构，直径30～150 μm，随机散在分布于胸腺髓质。豚鼠的胸腺呈长条状，位于颈部两侧，而大鼠小鼠胸腺呈不规则形，分为两叶，位于胸腔上方；两者都呈现脂肪组织的质地，易与脂肪混淆。

2.6 豚鼠、大鼠与小鼠淋巴结比较

淋巴结表面有薄层致密结缔组织构成的被膜，被膜和门部的结缔组织伸入淋巴结实质形成相互连接的小梁。在小梁之间为淋巴组织和淋巴窦。淋巴结实质分为皮质和髓质两部分，二者无截然的界限。

3 讨论与结论

3.1 讨论

免疫是机体重要的生理功能，同时也是现代生命科学研究的重要部分，而实验动物的选择很大程度上影响着研究的结果，根据项目研究的综合因素合理地选择实验动物，是一个必需的步骤。豚鼠、大鼠、小鼠的免疫器官在各个方面有着不同的差异性，而这些差异性正为实验动物的选择提供参考[2-4]。

胸腺是机体主要的初级淋巴器官，也是T淋巴细胞的生长、发育、成熟和分化的场所，是机体适应性免疫系统的重要组成部分。胸腺稳态对维持机体的免疫功能至关重要。胸腺小体是胸腺髓质的特征性结构，参与整个胸腺细胞发育、成熟过程和处理坏死细胞的场所，是胸腺正常免疫功能不可缺少的结构。在衰老的进程中，胸腺最先呈现出增龄性萎缩趋势许多研究表明胸腺的发育与演化与年龄相关[5-6]，随着年龄增大，皮质/髓质比随之增加，并且胸腺会慢慢变性，由脂肪细胞演化胸腺组织间的横隔，胸腺周围可能出现脂肪细胞。小鼠相较于豚鼠更适合作为胸腺发育相关的模型，据研究表明胸腺发育在小鼠模型中最为典型[7-8]，胸腺系数是同龄段大鼠之间互相比较的一个较理想的分析指标。

衰老是一个持续和缓慢的过程，影响了人类和动物中不同器官和系统的形态功能特征，也与免疫系统正常功能的下降有关。胸腺参与免疫衰老的确切机制还没有被完全理解，已有研究证明胸腺被另一种白色脂肪组织取代了它的免疫功能。此外，胸腺脂肪呈现出与在其他白色脂肪组织中，如皮下脂肪组织中相似的细胞特征。

脾脏是机体最大的外周免疫器官，占全身淋巴细胞总量的25%。脾脏在胚胎时期具有造血功能、滤血功能、储血功能，还是重要的抗感染免疫和抗肿瘤免疫器官。研究表明，若脾脏切除会增加多种免疫相关疾病的发病风险[9]。

小鼠淋巴结的组织结构清晰，生发中心、皮质、髓质结构明显，与人类的淋巴结类似。小鼠局部淋巴结试验是皮肤致敏性多种替代方法中应用最广全球标准方法， 但不同小鼠品系致敏反应程度存在差异[10]。研究发现，给予小鼠极低蛋白质的日粮会不断减轻身体和脾脏重量，并使胸腺组织萎缩，从而对小鼠胸腺细胞分化、成熟产生负面影响，进而使外周血中T淋巴细胞总数显著减少，机体免疫功能下降。改为高蛋白日粮后，免疫活性可缓慢恢复，高蛋白日粮能从一定程度上改善低蛋白日粮对机体能量和物质代谢的平衡损伤，减轻对小鼠和大鼠免疫器官的损伤，从而改善机体的体液免疫功能[11]。但另有研究证明，长期的高蛋白日粮饲喂在某些情况下对免疫功能会产生不利影响，从而抑制宿主抵抗力[12]。

3.2 结论

血涂片中可以看到豚鼠与小鼠之间白细胞形态和数量上有显著的差异，可根据这些差异判断应选择哪种实验动物。豚鼠外周血液中白细胞含量较多，推测是豚鼠致敏反应速度较快的原因。

在血常规和血液生理生化检测中，两两比较可见豚鼠和小鼠外周血液成分具有差异性；脾脏切片的对比可以看见两者红髓白髓分布具有差异性；胸腺切片的对比可以看见两者胸腺虽然外形不一样，但具有类似的结构；对淋巴结切片的对比可以看见不仅是淋巴小结的数量，还有免疫细胞的数量和密度都存在差异性。

大鼠和豚鼠的血常规检测中在噬碱性粒细胞和单核细胞差异极显著；脾脏切片的观察，发现大鼠脾脏的白髓区域明显大于红髓且形态完整，大鼠拥有更多的淋巴小结，豚鼠脾脏的红髓白髓分界则不太明显，红髓明显多于白髓；通过胸腺切片的比较可以看到豚鼠胸腺的胸腺细胞很密集，豚鼠胸腺中的胸腺小体数量更多结构更加完整。

参考文献：

[1] 张永江，陈洪岩，夏长友.实验研究中实验动物的选择及其相关干扰因素[J].中国比较医学杂志，2002，12（5）：316-319.

[2] 邝少松，严家荣，刘盛来，等.SPF级与普通级Hartley豚鼠血液学参数比较[J].实验动物科学，2012.29（4）：33-36

[3] 洪雅青，黃雅丽，陈琼姜，等.SD大鼠鼠龄和体重与胸腺质量、胸腺系数的相关分析[J].预防医学，2020，32（1）：105-107.

[4] 张毓.胸腺起源、发生、维持和退化研究进展[J].中国基础科学，2015，17（5）：15-19..

[5] 谭巧燕，钟海潮，刘盛来，等.SPF级与普通级Hartley豚鼠主要脏器系数的比较[J].实验动物科学，2013，30（6）：31-33+44.

[6] 郑国强，刘安军，滕安国，等.雌雄小鼠胸腺和脾脏的免疫比较[J].安徽农业科学，2011，39（16）：9743-9745.

[7] 张龙，杨明亮，刘燕群，等.三氯生对昆明小鼠胸腺及脾脏等免疫器官的影响[J].公共卫生与预防医学，2021，32（05）：48-51.

[8] 张丽.小鼠胸腺和脾脏增龄性变化的转录组和蛋白组学研究[D].重庆医科大学，2021.DOI：10.27674/d.cnki.gcyku.2021.000007.

[9] 赵奕威，冉轩，朱佳真，等.脾切除小鼠肝脏和外周血免疫细胞的动态变化[J].山西医科大学学报，2020，51（7）：654-659.DOI：10.13753/j.issn.1007-6611.2020.07.008.

[11] 胡培丽，张露勇，李波，等.两品系小鼠局部淋巴结试验结果比较[J].中国比较医学杂志，2015，25（5）：54-57.

[12] 吴柳亭.高蛋白质饲粮对SD大鼠物质代谢、肠道微生物区系以及肠道免疫功能的影响[D].西南大学，2021.DOI：10.27684/d.cnki.gxndx.2020.003236.