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第二节 突变品系的模型性状

一、模型动物

遗传突变的动物,如果能留种育成突变品系供某项特殊研究之用,这就成为很有科学价值的“模型动物”。本世纪最先而且最广泛突破的是培养了多种肿瘤的模型动物,为研究人类肿瘤的科学工作者提供了极为方便而有效的研究手段。因为很多研究工作不能在人体身上进行,而且不仅肿瘤是这样,其它疾病也是这样。有的突变品系动物与人的疾病一样或近似,则更是最好的动物模型。如肥胖小鼠,它与人类有相似的肥胖病和糖尿病;肌肉萎缩症小鼠,它与人类有相似的肌肉萎缩症,自身免疫小鼠;则与人类的自身免疫性溶血症和红斑狼疮相似。因此,对突变品系模型性状的研究对解决人类的疾病将起到重要作用,特别是对研究人类疾病的发病机制更有用处。

根据《小鼠通讯》(《Mouse News Letter》No.58,1978)公布的材料,在小鼠中已发现的突变基因648个(其中有毛色突变基因130个,神经系统113个,蛋白质44个,皮肤与毛发82个,内分泌27个,红细胞生成24个,淋巴细胞同种抗原19个,免疫缺陷15个,肌肉9个,血红蛋白5个,补体5个等)。并且培育出了许许多多具有模型性状的突变品系动物,已知的的小鼠突变品系就有146个。

二、疾病种类

许多突变品系动物具有与人类相似的疾病或缺损,各种突变品系动物(即各种动物模型)是研究人类疾病,尤其是研究遗传性疾病、免疫性疫病和肿瘤性疾病的主要试验材料。突变系动物的遗传性疾病主要有代谢病和分子病两在类。

(一)代谢病

代谢病是特异代谢过程的改变,导致正常代谢的生化过程被阻断。如α酶缺乏,则由A→B的生化过程被阻断。此种代谢病表现α酶下降,使A部分的新陈代谢产生堆集,或B部分的代谢物减少。

A→ |B→ |C

α酶 β酶

如苯丙氨酸代谢障碍时出现以下代谢病。

1.苯酮尿症(Phenylketonuria)

2.白化症(Albinism)

3.呆小症(Cretinism)

4.酪氨酸代谢症(Tyrosinosis)

5.黑酸尿症(Alkaptonuria)

(二)分子病

直接作用于分子,多数与酶关系不大。

1.血红蛋白病(Hemoglobinpathy):遗传学上测定由于血红蛋白分子结构改变而引起血液学的异常,致有临床上的特殊症状和血液化学上的异常,常出现明显的贫血。这种血红蛋白异常的特殊表现为球蛋白多肽链组成关系的改变。即α、β、γ、δ改变或这些链的氨基酸组成的排列顺序被改变,或者把它们从分子中适宜的位置上被去掉了。例如正常情况下:

Hb-s代表镰刀细胞血红蛋白,此种血红蛋白出现时发生镰刀状红细胞性贫血。

Hb-1,α正常16位置上赖氨酸,如被天门冬氨酸所代替,则变为Hb-1不正常的血红蛋白;141位置上的为精氨酸,如为116位置上的赖氨酸所代替则变为Hb-D不正常的血红蛋白。

Hb-s,β上的第6位为谷氨酸,如为缬氨酸所代替,则变为Hb-s,即镰刀细胞血红蛋白。

2.特种蛋白合成异常性疾病:此种疾病常因各系统异常而发生,在人体上研究有困难,需要制造动物模型。

糖尿病较为常见,人类中占5%,为研究此病,必须手术切除动物的胰腺,或用四氧嘧啶(Alloxan)破坏其胰岛细胞。10年前发现糖尿病的动物模型。此种小鼠常与肥胖同时存在。NZO、KK品系出现糖尿病,其基因控制尚不清楚。近年来发现有些动物隐性基因下降,此基因促使糖尿病出现。

3.神经性疾病:人类的神经性疾病多因神经脱髓鞘引起。Jimpy、Quaking两种突变小鼠有神经脱髓鞘性疾病,用这两种小鼠研究神经脱髓鞘过程,发现其实质为复杂的酶改变过程。神经系统疾病的实验动物有200多个模型。

4.自身免疫性疾病:机体不能识别自身抗原而产生抗体,来消灭自身抗原。如红斑狼疮(Lupus Erythematosus)、多发性硬化(Multiple Sclerosis)。有些病找不出明确原因,就可能与自身免疫有关。现在,这类疾病正在不断增加。NZB(新西兰黑)小鼠可作为研究自身免疫病的模型。此种小鼠有自身抗原。如肾小球肾炎就有大量的动物模型。裸鼠是研究自身抗原的天然模型。