近交系侏儒大鼠的培育及其主要生物學特性測定

姚菊芳， 華征宇， 王 斌， 孫志鍇， 戴慧莉（上海交通大學附屬仁濟醫院， 上海 200127）

近交系侏儒大鼠的培育及其主要生物學特性測定

姚菊芳， 華征宇， 王 斌， 孫志鍇， 戴慧莉
（上海交通大學附屬仁濟醫院， 上海 200127）

目的 建立侏儒大鼠近交系 。 方法 選擇Wistar大鼠群中出現的疑似侏儒癥突變動物，采用“全同胞兄妹交配”培育和維持，測定分析其各年齡段生長發育、繁殖性能、臟器重量、血液生理（12項）生化（12項）等主要指標，作為品系參考值，并與原種Wistar大鼠進行比較。 結果 至2016年2月， 侏儒大鼠實現連續近交達22～23代，品系暫時命名為“侏儒大鼠”（SDWR）。SDWR幼年、青年及成年體質量分別僅為相應年齡段Wistar的45.7%， 37.5%， 36.2%（♂）和49.7%， 41.7%，40.3%（♀）（P＜0.01）； SDWR青年期體長、尾長分別僅為Wistar大鼠的77.5%、72.3%（♂）和73.8%、68.9%（♀）（P＜0.01），即隨年齡增長SDWR與原種Wistar體質量和體尺差異顯著增加。SDWR青年及成年期主要臟器（心、肝、脾、肺、腎、睪丸/輸卵管）重量顯著低于同年齡Wistar大鼠（P＜0.01）。SDWR主要繁殖性能（產仔數、窩重、離乳率）均顯著低于原種Wistar大鼠（P＜0.01）。血液生理生化主要指標SDWR與Wistar差異不明顯。 結論 通過長期近交培育成的SDWR在生長發育、體尺、繁殖性能、臟器重量等方面均明顯體現侏儒癥狀，并能穩定遺傳。

侏儒癥； 近交系； 侏儒大鼠（SDWR）； 體質量； 體尺； 臟器重； 血液生理生化

人類侏儒癥（Dwarfism）主要是由基因引起的疾病，會導致身材矮小和骨骼不成比例生長。盡管任何一對夫妻都有可能生下一個侏儒的孩子，但侏儒夫妻有80%的機會生下與他們一樣癥狀的后代。除了侏儒癥狀，一些患者還伴有心臟和呼吸系統疾病，這會顯著縮短他們的壽命；還有一些患者有異?；蛱〉膬扰K器官，會使長期生存變得困難。

侏儒癥的常見病因包括： ①骨胳系統疾病如軟骨營養不良和抗維生素D性佝僂病； ②先天性酶的代謝缺陷如粘多糖病和肝糖原累積癥； ③內分泌障礙如垂體性侏儒癥，甲狀腺功能減退（克汀病）； ④家族性矮小癥和原發性侏儒癥； ⑤長期大劑量腎上腺皮質激素的應用等等。絕大多數的病因都與基因缺陷有關。近交系侏儒癥動物模型的建立將為侏儒癥病因、診斷、干預、預后、預防和優生優育等的研究提供有力的實驗手段。

多種方法可以制作出垂體性侏儒動物模型［1，2］，并用于模擬“垂體性侏儒癥”，進行相關的病因、診斷、干預的研究。然而，自發性侏儒動物模型更有利于從基因突變方式、分布及基因定位的角度對侏儒癥及其相關疾病進行系統研究。陳芷沅教授于1982年在津白3（TA3） 小鼠群體中發現侏儒小鼠［3］，經十多年的繁殖與選種培育成近交系。這種侏儒小鼠是由一個基因缺陷決定的垂體性缺陷模型。研究表明，侏儒鼠與多個系統的功能改變和疾病有關［4-9］，包括內分泌系統、代謝系統、消化系統、心血管系統、神經系統、運動系統、免疫系統和應激系統等。更為突出的是與長壽、睡眠、智力和抗腫瘤密切相關［10-14］，從而進一步拓展了侏儒鼠的研究應用范圍。目前國內外自發性侏儒鼠模型大多集中在小鼠，尤其是國內尚無自主繁育的自發性侏儒大鼠的相關報道。

2007年作者在 Wistar大鼠繁育群中意外發現一窩體型與同齡、同性別個體相比顯著矮小的大鼠，自離乳至成年，體質量和體尺的差異越加明顯，疑似突變引起的自發侏儒癥。經22～23代全同胞親兄妹近交（B×S）培育， 目前已形成一定的規模和種群數量，種群的生物學特征逐漸穩定，具有符合自發性侏儒癥動物品系評價標準的趨勢，又呈現出獨有的不同于自發性侏儒小鼠的生物學和遺傳學特點。對這種大鼠種群和品系的深入研究與培育， 可能為人類遺傳性侏儒癥研究提供良好的動物模型。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及其設施

清潔級突變-近交系侏儒大鼠及其對照封閉群Wistar大鼠。飼育環境為本院屏障設施+IVC［SYXK（滬）2011-0121］。

1.2 主要儀器

TP2101電子天平（中國上海興澄衡器有限公司）； IVC-Ⅱ（中國江蘇省蘇州市馮氏實驗動物設備郵箱公司）； 游標卡尺（中國上海量具刃具廠）； HITACHI 7600 series Automatic Analyzer （日本株式會社日立制作所）； HEMAVET 950（美國Drew公司）； Thermo Fisher（美國Thermo公司）

1.3 培育方法和命名

采用“全同胞兄妹（B×S）交配”方法培育和維持突變-近交系侏儒大鼠品系。當出現不孕或性別比例嚴重失衡時以“親子交配方式”作為B×S交配的補充。以“修飾平行線法”建立各世代譜系。一般以第2、3胎動物作為近交傳代親本。按照近交系培育管理規范，對核心群每只大鼠均實行譜系登記。主要內容有： 自身編號（世代數，胎次、序號等信息）； 雙親編號； 出生、初配、生產、離乳、淘汰日期等等。按照國際標準命名法則實施品系命名。

1.4 主要測定內容

自出生（初生）至16周齡（成年）， 對侏儒大鼠進行各周齡體質量測定， 以侏儒大鼠4周齡（幼年）至16月齡（成年）體質量與原種Wistar大鼠相應年齡、性別體質量作差異顯著性檢驗。統計侏儒大鼠主要繁殖性能指標（初生窩重、胎產仔數、胎間隔、離乳率）， 觀察其遺傳穩定性， 并與原種Wistar大鼠作差異顯著性檢驗。測定幼年期（4周齡）侏儒大鼠主要臟器（心、肝、脾、肺、腎、睪丸/輸卵管）重量， 作為品系參考值； 測定成年期（16周齡）侏儒大鼠和Wistar大鼠主要臟器重量， 進行差異顯著性檢驗。測定幼年期（4周齡）侏儒大鼠血清總蛋白（ALB）、堿性磷酸酶（ALP）、丙氨酸轉氨酶（ALT）等12項生化指標，作為品系參考值； 比較測定、分析青年期（8周齡）和成年期（16周齡）侏儒大鼠和Wistar大鼠主要生化指標。測定幼年期（4周齡）侏儒大鼠血液白細胞總數（WBC）、紅細胞總數（RBC）； 血紅蛋白（HB）等12項血液學指標， 作為品系參考值； 比較青年期（10周齡）侏儒大鼠和Wistar大鼠主要血液學指標。

1.5 統計學處理

各測定組值以x- ± s表示。侏儒大鼠與Wistar大鼠組間比較采用獨立t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 突變近交系建立

2.1.1 建立近交系 自體成熟起，對疑似自發性侏儒大鼠采取全同胞兄妹交配（B×S）方法建立近交系核心群， 用“修飾平行線法”保種傳代，以第2、第3胎同代同兄妹作為傳代親本。目前近交保持已經達到22～23代，第23代近交系數F23=99.21%。

2.1.2 品系命名 根據侏儒癥特點，參照國際命名法則，將疑似侏儒癥突變-近交系大鼠暫時命名為“侏儒大鼠”（SDWR）。

2.1.3 正反交試驗 在近交過程中，嘗試以SDWR ♂×Wistar♀及SDWR♀×Wistar♂正、反交方式，觀察后代體質量和體尺， 均未表現出明顯侏儒癥狀。表明SDWR可能是由多基因隱性遺傳造成。

2.2 SDWR大鼠主要繁殖性能

SDWR大鼠與原種Wistar大鼠主要繁殖性能比較見表1。SDWR大鼠產仔數、窩重、離乳率均顯著低于Wistar （P＜0.01），胎間隔無顯著性差異（P＞0.05）。

2.3 SDWR體質量

從表2可見， SDWR大鼠從幼年期（4～5周齡）至成年期（16周），其各周齡體質量均顯著小于同年齡、同性別Wistar大鼠（P＜0.01）。幼年（4周齡）、青年（10周齡）和成年（16周齡） SDWR體質量僅為Wistar大鼠相應年齡段的45.7%， 37.5%， 36.2%（♂）和49.7%，41.7%，40.3%（♀），即各年齡階段SDWR體質量均不到Wistar的一半，且隨著年齡增長，這種體質量弱小的差異程度更加明顯，是侏儒癥的典型表現。從建立近交系至今，SDWR生長緩慢、體質量低的特性保持不變，并能穩定遺傳。

表1 SDWR與Wistar大鼠主要繁殖性能比較

2.4 SDWR大鼠主要體尺指標

SDWR大鼠體長、尾長增長緩慢， 1歲以后基本停止增長或逐漸縮減（表3）。10周齡SDWR大鼠體長、尾長（表3）與Wistar大鼠體長（36.4±1.8 cm♂，34.3±1.4 cm♀）、尾長（15.4±1.2 cm♂， 14.8± 0.9 cm♀）比較，分別僅為Wistar大鼠的77.5%、 72.3%（♂）和73.8%、68.9%（♀）， 均有極顯著差異（P＜0.01）， 明顯體現侏儒癥狀。10周齡SDWR及Wistar大鼠體型比較見圖1、圖2。

2.5 SDWR大鼠主要臟器重量

4 周齡SDWR大鼠臟器重量測定結果見表4。成年期（16周齡）臟器絕對重量SDWR均顯著低于Wistar大鼠（P＜0.01，表5），也是矮小、侏儒特征的重要體現。

2.6 SDWR主要血液生化指標

4 周齡SDWR大鼠12項生化指標： 白蛋白（ALB）；堿性磷酸酶（ALP）； 丙氨酸轉氨酶（ALT）； 天冬氨酸轉氨酶（AST）； 尿素氮（BUN）； 肌酐（CREA）； 葡萄糖（GLU）；高密度脂蛋白（HDL）； 低密度脂蛋白（LDL）； 總膽固醇（TCH）； 甘油三酯（TG）； 總蛋白（TP）測定結果見表6。

表2 SDWR和Wistar大鼠體質量比較 g

表3 不同年齡段SDWR大鼠體長、尾長測定結果 cm

圖1 10周齡SDWR與Wistar體型比較（♂）

圖2 10周齡SDWR與Wistar體型比較（♀）

16周齡SDWR大鼠兩性別部分生化測定值（AST、BUN、CREA、TG、TP等）與Wistar有顯著差異（表7）。

2.7 主要血液生理指標

4 周齡SDWR大鼠12項血液學指標：白細胞總數（WBC）、紅細胞總數（RBC）、血紅蛋白（HB）、紅細胞比容（HCT）、平均血紅蛋白含量（MCH）、平均血紅蛋白濃度（MCHC）、血小板計數（PLT）、中性粒細胞比率（NE%）、淋巴細胞比率（LY%）、嗜酸性粒細胞比率（EO%）、單核細胞比率（MO%）、嗜堿性粒細胞比率（BA%）測定結果見表8。

表4 4周齡SDWR大鼠主要臟器重量 g

表5 16周齡SDWR與Wistar大鼠主要臟器重量比較 g

表6 4周齡SDWR大鼠生化指標

16周齡SDWR大鼠兩性別血液測定值中白細胞總數（WBC）、血小板計數（PLT）和單核細胞比率（MO%）均顯著低于Wistar（表9）。

3 討論

至2016年2月，侏儒大鼠實現連續近交達22～23代。品系暫時命名為SDWR。SDWR幼年、青年及成年體質量分別僅為Wistar的45.7%， 37.5%，36.2%（♂）和49.7%，41.7%，40.3%（♀）（P＜0.01）；SDWR青年期體長、尾長分別僅為Wistar的77.5%、72.3%（♂）和73.8%、68.9%（♀）（P＜0.01）； SDWR青年及成年期主要臟器（心、肝、脾、肺、腎、睪丸/輸卵管）重量顯著低于同年齡Wistar大鼠（P＜0.01）。除部分指標外，SDWR大鼠主要生化、血液學測定值與Wistar相比差異不大。

表7 16周齡SDWR與Wistar大鼠生化指標

表8 4周齡SDWR大鼠血液學指標測定

表9 16周齡SDWR與Wistar大鼠血液學指標測定

人類侏儒癥主要表現是生長緩慢，具體體現在體質量、體尺比同年齡、同性別個體顯著低下。作者通過對原種Wistar繁殖群中出現的疑似侏儒癥狀突變動物，通過長期近交培育，表明其在在生長發育、體尺、繁殖性能、臟器重等方面體現明顯的侏儒特征，并能穩定遺傳，其遺傳機制有待進一步研究。

（鳴謝：本課題實施和完成階段，得到上海斯萊克實驗動物有限公司徐平研究員的指導和支持，謹致謝意。）

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Breeding of Inbred Dwarf Rats and its Main Biological Characteristics

YAO Ju-fang， HUA Zheng-yu， WANG Bin， SUN Zhi-kai， DAI Hui-li
（Renji Hospital， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200127， China）

Objective To breed the inbred strain of dwarf rat and determine the main biological characteristics.Methods The spontaneous mutant litters looks like dwarfism from the Wistar conlony was bred and maintained by brother×sister （B×S） mating system for 22-23 progenies and nominatured as spontaneous dwarfism rat （SDWR） according the standard.As reference of strain， indexes of growth and development， body measurements， reproductive performance， organ weight， serum biochemical （12 items） and hematology （12 items） about dwarf rat at different age stages were measured， and be compared with background Wistar rat.Results Up to February 2016， the dwarf rat was inbreded continuously for 22-23 generations， and named as SDWR temporarily.The weight of weanling， youth and adult individuals in SDWR was respectively only about 45.7%， 37.5%， 36.2%（♂） and 49.7%，41.7%， 40.3%（♀） of the same age Wistar rats （P＜0.01）.The body and tail length of youth and adult individuals in SDWR is respectively 77.5%， 72.3% （♂） and 73.8%， 68.9%（♀） of Wistar rats （P＜0.01）.The weights of major organs （heart， liver， spleen， lung， kidney， testis or oviduct tubes） in youth and adult SDWR are significantly lower than that of the same ages Wistar rats （P＜0.01）.Conclusions Through 22-23 progenies inbreeding， the established inbreeding strain of SDWR exhibited obvious dwarfism symptoms in growth， body measurements， reproductive performance and organs weight， and has stable heredity.The rat may be useful as animal models for the study of inherited dwarfism in human.

Dwarfism； Inbred strain； Spontaneous dwarfism rat （SDWR）； Body mass； Body size； Organ weight； Physiological and biochemical indexes of blood

Q95-33

A

1674-5817（2016）04-0295-06

10.3969/j.issn.1674-5817.2016.04.010

·經驗交流·

2016-03-25

上海市科委課題［13140900100］

姚菊芳（1964-）， 女， 主管技師，E-mail： yaoshirley@163.com