导语:
C57BL/6老年鼠与人类基因高度相似在生物医学研究中被广泛应用,本文将从其年龄、体重、毛发、听力、CDT8+T、性别差异等多角度介绍。
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伴随着全球人口老龄化的加剧,老年疾病患者在逐年增加,针对于各类老年疾病的预防与治疗已成为研究热点。
迄今已使用C57BL/6J发表了超过15799项研究,由于在遗传机理和生理表征上与人体具有一定相似性,已成为人类疾病研究的理想动物模型,也被广泛地应用于人类衰老医学研究。
C57BL/6老龄鼠的年龄
很多研究者在需要使用老龄鼠进行研究时,还会对老龄鼠的具体月龄产生困惑。按照人类年龄为参照,它们可以分为三个阶段:成年鼠、中年鼠、老龄鼠。
图片来源于艾菱菲
01 小鼠的3-6月龄对应成年人(20-30岁);发育完成尚未受到衰老影响。
02 小鼠的10-15月龄对应中年人(38-47岁);可以检测到部分衰老生物标志物(非全部)的衰老变化。
03 小鼠的18-24月龄对应老年人(56-69岁);可以检测到几乎全部衰老标志物的衰老变化。 有文献数据表明:在小鼠出生到1月龄之间,小鼠的生长速度是人类的150倍;在小鼠1-6月龄之间,小鼠的生长速度是人类的45倍;在小鼠6月龄以后,小鼠的生长速度是人类的25倍。
C57BL/6J小鼠的存活曲线;图片来源于【2】
C57BL/6老龄鼠的体重
体重变化:
10月龄后体重会增加到 32 克以上(小鼠来源、饲料也有可能造成小鼠体重增加),15 月龄以后常规体重都会达到 33 克以上,18 月龄老年雄鼠体重常规在 32 克到 38 克之间;雌鼠正常在八个月以后退役鼠合笼,正常雌鼠在体重在 23 克以上 ,雌鼠年龄超过 18 月~21 月龄以后体重常规都在 29 克以上,22 月龄雌鼠体重一般都会超过 30 克,最重可以达到 40 克左右。
雌、雄鼠各年龄段体重区间;图片来源于【2】
然而,老年鼠的体重随着年龄的增长而不断的增长后,个体之间的差异也在变大。一般超过15月龄容易出现打架、舔毛、脱肛、白内障、自发性肿瘤等。
左:生殖器附近自然成瘤;中:脱肛;右:打架受伤;图片来源于艾菱菲
C57BL/6老龄鼠的毛发
理毛是小鼠社交形式,用于显示自己的族群地位,地位低的小鼠因为经常被理毛会有掉毛或者秃毛的情况(胡须、后背是最容易秃毛的地方)雌性鼠理毛行为多余雄性鼠;随着年龄增长毛色亮度变暗变浅,出现一些白毛,变稀疏(从靠近臀部开始掉毛,逐步蔓延到背部)。
图片来源于艾菱菲
但随着年龄的增长,老年鼠身上的毛发稀疏,会出现大面积掉毛,甚至无毛的现象,很多研究者也会担忧鼠的生理健康,害怕会影响到实验进程。
老年小鼠和年轻小鼠毛发生长区别;图片来源于【9】
从上图可以看出:与青年鼠对比,老年小鼠毛发生长长度和速度都偏小,同时休止期格外漫长,这种无法重新进入生长期的现象叫做“休止期保留”。
作者J Invest Dermatol接着移植实验验证皮肤外环境对毛发生长是否有影响,随后在分子层面检测造成影响的因素。
移植C57老年小鼠毛发在SCID小鼠,进行皮肤环境对毛发生长的影响实验;图片来源于【9】
卵泡抑制素对老年小小鼠毛发生长影响实验
通过一系列实验,可以知道老年小鼠之所以会毛发稀疏,是因为它们的毛囊陷入了漫长的“休止期保留”,无法再次进入生长期。同时皮肤环境对小鼠的毛发生长起影响作用,检测发现老年小鼠皮肤中卵泡抑制素下调,Wnt通路抑制剂Dkk1和Sfrp4上调,这些促成了这一现象的发生。希望这一实验结果对同学老师们了解老年小鼠的毛发生长过程有所帮助。
C57BL/6J老龄鼠听力下降
在老年时听力(听觉)随年龄增加也逐渐下降,原因主要是由于Ahl基因缺失,表现为内层和外层毛细胞紊乱。因此,听阈(auditory-evokedbrainstem response,ABR)较高,不容易引起听源性惊厥。
不同月龄C57BL/6J小鼠听力比较(n=5);来源于【3】
老龄鼠CDT8+T增加
在老龄化的大脑组织中有明显增加的CD8+T细胞, CD8+T细胞会随衰老积累,损伤神经,导致认知和运动能力衰退。当CD8+T细胞数量减少、无法被激活或表达细胞毒性效应分子减少的时候,变老给大脑带来的损伤都明显地减小,衰老带来的运动能力减弱也有一定的恢复。
图片来源于【5】
老年鼠和小鼠全组织驻留区室的光谱流式细胞术T细胞的表型变化;图片来源于【1】
C57BL/6J老龄鼠疾病表现
随衰老产生的除了一些我们所说的正常的表型,也会发生一些和疾病相关的表型。
01 直肠脱出
小鼠由于直肠比较短,在衰老的过程中,因盆腔肌肉组织的萎缩,会导致直肠相对来说更容易脱出。
02 眼部病变
相对来说,小鼠它的角膜面积更大,所以也更容易接触到一些异物,导致发炎。另外伴随着衰老的过程,泪腺萎缩,还有一些慢性炎症都会导致泪液的减少,角膜的过度损伤,最终就会呈现出眼球浑浊等病变的表型。
03 可触及的肿块
这种皮下或者是体内可触及的肿块,可能是伴随着是衰老过程中有肿瘤的,或者是一个囊肿的。产生过大的肿块最直接的影响就是会影响到小鼠的活动能力,进而也可能会对它的健康状况产生一些影响。
图片来源于艾菱菲
04 认知功能衰退、抑郁和焦虑样行为改变
实验表明对比2月龄、12月龄小鼠和24月龄小鼠的识别记忆、工作记忆和空间记忆都出现了不同程度的损伤。在强迫游泳实验和悬尾实验中,老年小鼠不动时间显著延长,这表明老年小鼠出现了抑郁样行为。旷场实验和高架十字迷宫实验都表明老年小鼠出现了明显焦虑样行为。
老龄小鼠识别记忆和工作记忆的改变;图片来源于【6】
水迷宫实验评价不同年龄小鼠的空间记忆变化;图片来源于【6】
老年小鼠抑郁样行为改变;图片来源于【6】
小鼠焦虑样行为改变;图片来源于【6】
C57BL/6J在疾病研究中应用
C57BL/6J用于广泛的研究领域,包括心血管生物学、发育生物学、糖尿病和肥胖症、遗传学、免疫学、神经生物学和感觉神经研究。
其乳腺肿瘤自然发生率低,化学物质难以诱发乳腺和卵巢肿瘤。对放射物质耐受力中等,补体活性高,较易诱发免疫耐受性;对结核杆菌敏感;对鼠痘病毒有一定抵抗力。干扰素产量较高,对百日咳组织胺易感因子敏感,嗜酒精性高;肾/上/腺/素类脂质浓度低。常被认作“标准”的近交系,为许多基因编辑小鼠提供遗传背景。
除此之外,C57BL/6J 对听力源性癫痫发作具有抗性,骨密度相对较低,并发展为与年龄相关的听力损失,它们还容易患上饮食引起的肥胖、二型糖尿病和动脉粥样硬化,还经常被用于与神经退行性疾病和骨密度相关的研究。
雌雄性老年鼠的差异
最后值得注意的是,C57老年鼠的雌雄差异会影响实验结果,因此在使用老年鼠进行实验时,还需要提前了解并采取相应的措施,以确保实验结果的准确性和可靠性。
01 学习能力
雄性C57老年鼠,通常具有更高的活动水平和更强的学习能力,这使得它们相比较雌性老年鼠更适合用于研究神经科学和行为学等领域。
不同年龄的C57BL/6小鼠在作窝任务中得分;图片来源于【7】
不同年龄和性别的C57BL /6小鼠挖掘的重量;图片来源于【7】
02 药物反应
在药物研究中,雌性老年鼠通常对药物的反应更为明显,因此使用雌性可以更好地观察药物对生物体的影响。
03 下丘脑防御系统细胞特异性神经元性别差异
荧光原位杂交技术分别标记Ⅱ型囊泡膜谷氨酸转运体( Vglut2) 以及谷氨酸脱羧酶 2( Gad2) ,从而实现特异性标记下丘脑多个防御相关亚区的谷氨酸能与 γ-氨基丁/酸( GABA) 能神经元:
雌鼠中AHC的Vglut2 mRNA 阳性神经元绝对数高于 AHP (P<0.05) ,在靠尾部AHC的腹侧有较密集的Vglut2 mRNA 阳性信号,但雄鼠中没有观察到统计学差异。
在不同性别小鼠中,DMHv与DMHc均主要表达Gad2 mRNA(P< 0.05) 。DMHd 的神经元相对比例表现出性别差异,表现为雌鼠的DMHd 表达更高的Gad2 mRNA( P < 0.05) ,而雄鼠的Vglut2 与Gad2阳性神经元的表达水平趋于一致。
饲养技巧
1)分笼时,尽量不要将不同笼盒的小鼠装在一盒里,建议每笼饲养2-3只;动物打架严重时,采取单笼单只饲养;
2)更换垫料时,留取一点原来的垫料放在新换垫料的表面,以保留原有的气味。
3)将饲养笼盒放在安静的环境中,笼子和墙壁之间保持一定距离,以减少多余的噪音、振动和其他干扰;
4)每天观察实验鼠,如果发现笼中有打斗现象,请将最强者(身体无伤、胡须完整)挑出单笼饲养;同时对受伤的个体,每日用75%的酒精或碘酒消毒,一般5-7天可以痊愈;
5)在垫料中增加筑巢材料(例如纸屑、纸板隧道和棚屋),小鼠笼内放置拧干的碘伏棉球可以减少理毛和打斗行为;
6)建议适应性饲养一周以后再开展实验。