东方田鼠作为一种实验动物新资源的研究进展报告.pdf
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1、实验动物与比较医学 Laboratory Animal and Comparative MedicineOct.2023,43(5)DOI:10.12300/j.issn.1674-5817.2023.114谢建芸,硕士,研究员。主要从事实验动物病原体检测和遗传质量检测方法研究、野生动物的实验动物化(包括野生动物实验室培育、种群保持、生物净化、标准化研究等)以及新型实验动物资源的应用研究。主持国家科技支撑计划1项、国家重点研发计划1项、上海市科委科研项目5项;参加国家科技支撑计划1项、国家自然科学基金(面上项目)1项、上海市科委科研项目13项。以通信作者身份发表论文10篇,以第一作者身份发表论
2、文18篇,以其他参与作者发表论文46篇;参与实验动物学教程人类疾病动物模型复制方法学的编写工作;起草上海市地方标准1项、中国实验动物团体标准4项;获得发明专利授权1项;曾获上海市科技进步三等奖。东方田鼠作为一种实验动物新资源的研究进展报告谢建芸(上海实验动物研究中心,上海201203)摘要 东方田鼠是已知的唯一一种天然抗日本血吸虫病的哺乳动物。来源于血吸虫病疫区和非疫区以及实验室培育的东方田鼠对日本血吸虫有着相同的抗性。野生东方田鼠经过30多年的实验室培育,已经实现了实验动物化。同时,研究人员对东方田鼠的生长发育、生殖生理、血清生化、血液学指标、组织解剖等生物学性状进行了较详细的研究,并且进一
3、步深入探讨了东方田鼠的抗血吸虫病特性及机制。上海实验动物研究中心培育的洞庭湖东方田鼠封闭种群(S:DTMF)在2021年经中国实验动物学会实验动物资源与评价工作委员会认定为中国实验动物资源。本综述着重总结近10年,特别是国家科技支撑计划项目实施中在东方田鼠生物学特性、标准化、基因组以及抗血吸虫病机制等方面的研究进展。关键词 东方田鼠;实验动物化;抗血吸虫病中图分类号 R-332;Q95-33 文献标志码 A 文章编号 1674-5817(2023)05-0482-10Research Progress Report on Microtus fortis as a New Resource of
4、 Laboratory AnimalXIE Jianyun(Shanghai Laboratory Animal Research Center,Shanghai 201203,China)Correspondence to:XIE Jianyun(ORCID:0000-0001-5283-761X),E-mail:ABSTRACT Microtus fortis(reed vole)is the only mammal known to have natural resistance to Schistosomiasis japonica.Originating from schistoso
5、miasis endemic and non-endemic areas,as well as laboratory bred voles have the same resistance to Schistosoma japonicum.After more than 30 years of laboratory cultivation of wild reed vole,a series of progress have been made in laboratory animalization.A detailed study was conducted on biological tr
6、aits including growth and development,reproductive physiology,serum biochemistry,hematological indicators and tissue anatomy.At the same time,the anti-schistosomiasis characteristics and anti-schistosomiasis mechanisms of Microtus fortis were studied.The closed Dongtinghu population of Microtus fort
7、is(S:DTMF)cultivated by Shanghai Laboratory Animal Research Center was recognized as a Chinese laboratory animal resource by the Experimental Animal Resources and Evaluation Working Committee of the Chinese Association for Laboratory Animal Sciences 前沿综述 Frontier Reviews基金项目 国家重点研发计划项目“东方田鼠抗血吸虫病和大脑中
8、动脉缺血模型的创建及关键技术研究”(2021YFF0702403);国家科技支撑计划“东方田鼠种质资源库的建立及其抗血吸虫病机制的研究”(2015BAI09B04)第一作者 谢建芸(1968),女,硕士,研究员,研究方向:实验动物病原体检测,野生动物实验动物化。E-mail:。ORCID:0000-0001-5283-761Xin 2021.This review focuses on summarizing the research progress in the biological characteristics,standardization research,genome and a
9、nti-schistosomiasis mechanism of reed vole in the past decade,especially in the implementation of the key project in the National Science and Technology Pillar Program.Key words Microtus fortis;Laboratory animalization;Anti-schistosomiasis东方田鼠(reed vole,Microtus fortis),在分类学上属于啮齿目(Rodentia)仓鼠科(Crice
10、tidae)田鼠亚科(Microcinae)田 鼠 属(Microtus)东 方 田 鼠 种(Microtus fortis)1-3。我国是东方田鼠的主要分布区。国内分类明确的东方田鼠有指名亚种(Microtus fortis fortis Bchner,1889)、长 江 亚 种(Microtus fortis calamorum Thomas,1902)和福建亚种(Microtus fortis fujianensis洪震藩,1981),但目前对东北地区的东方田鼠分类意见尚不一致1-5。东方田鼠是国内已知的唯一一种天然抗日本血吸虫病的哺乳动物,是特殊的日本血吸虫(Schistosoma j
11、aponicum)非适宜宿主。血吸虫尾蚴能感染东方田鼠,但在感染后10 d左右,血吸虫停止生长和发育,无一虫体能发育成熟6-8。为了研究东方田鼠特殊的抗日本血吸虫病机制,国内研究者们开始了持续30多年的东方田鼠实验动物化研究,并获得国家和地方科技部门的基金资助。因东方田鼠的地理分布及日本血吸虫的流行区域限制,东方田鼠实验动物化和抗血吸虫病及其他应用等方面的研究仅限于国内,国外尚没有相关领域的研究报道。1980年代开始,湖南省寄生虫病研究所和中国农业科学院上海家畜血吸虫病研究所(中国农业科学院上海兽医研究所前身)分别开展实验室饲养东方田鼠和其天然抗血吸虫病特性的研究,包括东方田鼠在国内的分布情况
12、调查、实验室饲养特性探索9-13、人工感染血吸虫实验6-8、抗血吸虫病机制研究14-18等。1994年中国科学院长沙农业现代化研究所从湖南省洞庭湖区捕获40对左右的野生东方田鼠(长江亚种),进行实验室饲养繁殖10-11。上海实验动物研究中心分别在1998年和1999年开始对来自湖南洞庭湖(长江亚种)和宁夏青铜峡(指名亚种)的东方田鼠进行实验室饲养,建立了东方田鼠封闭种群9,13。经过20多年的培育,上海实验动物研究中心实验室内饲养的东方田鼠能全年繁殖,并用药物、生物净化等方法建立了净化的东方田鼠封闭种群19-20。何永康、倪丽菊、柴淑梅和 Shen等分别对东方田鼠的早期实验动物化研究、东方田鼠
13、在医药生物学中的应用及抗日本血吸虫感染机制等进行了综述21-24。本文着重介绍近10年的东方田鼠研究进展,相关成果的主要产出机构包括笔者所在的上海实验动物研究中心,以及上海生物信息技术研究中心、中国农业科学院上海兽医研究所、中国科学院上海营养与健康研究所等。部分首次发表的数据来自国家科技支撑计划2015BAI09B04课题验收报告。1东方田鼠封闭群的生物学特性上海实验动物研究中心分别在1998年和1999年开始采用随机交配的方法建立了 2 个东方田鼠封闭种群9,13。柏熊等19-20分别在2006年和2011年用药物净化和生物净化、剖宫取胎、高等级小鼠和大鼠代乳等方法建立了净化的东方田鼠种群。
14、目前,上海实验动物研究中心现有湖南洞庭湖东方田鼠种群规模为400只,宁夏青铜峡东方田鼠种群规模为280只,其中繁殖群分别为80对和60对,能满足日常实验的需求。上海实验动物研究中心建立的洞庭湖东方田鼠封闭种群(S:DTMF)在2021年经中国实验动物学会实验动物资源与评价工作委员会认定为中国实验动物资源。在种群培育过程中,研究人员对洞庭湖封闭种群东方田鼠的生长发育、生殖生理、血液生化、解剖学特性等详尽数据进行采集,与宁夏青铜峡种群进行比较,并将数据上传到国家实验动物共享资源数据库,同时对其进行了全基因组测序25,为东方田鼠的研究提供了基础资料,同时开展东方田鼠抗血吸虫病机制的相关研究。1.1生
15、长发育东方田鼠刚出生时体重约为4 g,皮肤为肉红色,无被毛;2日龄时耳廓竖起,长出被毛;46日龄时长出下门齿,68日龄被毛基本长全,79日龄长出上门齿,912日龄睁眼,出生后14 d可以吃颗粒饲料,21 d离乳时体重可增至28 g左右。至98日龄,洞庭湖种群东方田鼠的体重可增至(66.703.01)g()和(85.382.28)g(),青铜峡种群东方田鼠的体重可增至(68.253.35)g()和(89.941.81)g()13。实验室饲养的东方田鼠寿命约30个月。482实验动物与比较医学 Laboratory Animal and Comparative MedicineOct.2023,43
16、(5)in 2021.This review focuses on summarizing the research progress in the biological characteristics,standardization research,genome and anti-schistosomiasis mechanism of reed vole in the past decade,especially in the implementation of the key project in the National Science and Technology Pillar P
17、rogram.Key words Microtus fortis;Laboratory animalization;Anti-schistosomiasis东方田鼠(reed vole,Microtus fortis),在分类学上属于啮齿目(Rodentia)仓鼠科(Cricetidae)田鼠亚科(Microcinae)田 鼠 属(Microtus)东 方 田 鼠 种(Microtus fortis)1-3。我国是东方田鼠的主要分布区。国内分类明确的东方田鼠有指名亚种(Microtus fortis fortis Bchner,1889)、长 江 亚 种(Microtus fortis cal
18、amorum Thomas,1902)和福建亚种(Microtus fortis fujianensis洪震藩,1981),但目前对东北地区的东方田鼠分类意见尚不一致1-5。东方田鼠是国内已知的唯一一种天然抗日本血吸虫病的哺乳动物,是特殊的日本血吸虫(Schistosoma japonicum)非适宜宿主。血吸虫尾蚴能感染东方田鼠,但在感染后10 d左右,血吸虫停止生长和发育,无一虫体能发育成熟6-8。为了研究东方田鼠特殊的抗日本血吸虫病机制,国内研究者们开始了持续30多年的东方田鼠实验动物化研究,并获得国家和地方科技部门的基金资助。因东方田鼠的地理分布及日本血吸虫的流行区域限制,东方田鼠实验
19、动物化和抗血吸虫病及其他应用等方面的研究仅限于国内,国外尚没有相关领域的研究报道。1980年代开始,湖南省寄生虫病研究所和中国农业科学院上海家畜血吸虫病研究所(中国农业科学院上海兽医研究所前身)分别开展实验室饲养东方田鼠和其天然抗血吸虫病特性的研究,包括东方田鼠在国内的分布情况调查、实验室饲养特性探索9-13、人工感染血吸虫实验6-8、抗血吸虫病机制研究14-18等。1994年中国科学院长沙农业现代化研究所从湖南省洞庭湖区捕获40对左右的野生东方田鼠(长江亚种),进行实验室饲养繁殖10-11。上海实验动物研究中心分别在1998年和1999年开始对来自湖南洞庭湖(长江亚种)和宁夏青铜峡(指名亚种
20、)的东方田鼠进行实验室饲养,建立了东方田鼠封闭种群9,13。经过20多年的培育,上海实验动物研究中心实验室内饲养的东方田鼠能全年繁殖,并用药物、生物净化等方法建立了净化的东方田鼠封闭种群19-20。何永康、倪丽菊、柴淑梅和 Shen等分别对东方田鼠的早期实验动物化研究、东方田鼠在医药生物学中的应用及抗日本血吸虫感染机制等进行了综述21-24。本文着重介绍近10年的东方田鼠研究进展,相关成果的主要产出机构包括笔者所在的上海实验动物研究中心,以及上海生物信息技术研究中心、中国农业科学院上海兽医研究所、中国科学院上海营养与健康研究所等。部分首次发表的数据来自国家科技支撑计划2015BAI09B04课
21、题验收报告。1东方田鼠封闭群的生物学特性上海实验动物研究中心分别在1998年和1999年开始采用随机交配的方法建立了 2 个东方田鼠封闭种群9,13。柏熊等19-20分别在2006年和2011年用药物净化和生物净化、剖宫取胎、高等级小鼠和大鼠代乳等方法建立了净化的东方田鼠种群。目前,上海实验动物研究中心现有湖南洞庭湖东方田鼠种群规模为400只,宁夏青铜峡东方田鼠种群规模为280只,其中繁殖群分别为80对和60对,能满足日常实验的需求。上海实验动物研究中心建立的洞庭湖东方田鼠封闭种群(S:DTMF)在2021年经中国实验动物学会实验动物资源与评价工作委员会认定为中国实验动物资源。在种群培育过程中
22、,研究人员对洞庭湖封闭种群东方田鼠的生长发育、生殖生理、血液生化、解剖学特性等详尽数据进行采集,与宁夏青铜峡种群进行比较,并将数据上传到国家实验动物共享资源数据库,同时对其进行了全基因组测序25,为东方田鼠的研究提供了基础资料,同时开展东方田鼠抗血吸虫病机制的相关研究。1.1生长发育东方田鼠刚出生时体重约为4 g,皮肤为肉红色,无被毛;2日龄时耳廓竖起,长出被毛;46日龄时长出下门齿,68日龄被毛基本长全,79日龄长出上门齿,912日龄睁眼,出生后14 d可以吃颗粒饲料,21 d离乳时体重可增至28 g左右。至98日龄,洞庭湖种群东方田鼠的体重可增至(66.703.01)g()和(85.382
23、.28)g(),青铜峡种群东方田鼠的体重可增至(68.253.35)g()和(89.941.81)g()13。实验室饲养的东方田鼠寿命约30个月。483实验动物与比较医学 Laboratory Animal and Comparative MedicineOct.2023,43(5)1.2生殖生理洞庭湖种群东方田鼠雌性性成熟时间为3440 d;雄性性成熟时间比雌性晚,为4249 d。青铜峡种群东方田鼠雌性和雄性的性成熟时间分别为4250 d和4458 d。洞庭湖种群雌鼠的发情周期为(7.391.54)d;发情前期和发情间期较短,分别为(1.110.68)d和(1.110.83)d;发情期和发情
24、后期分别为(2.941.63)d和(2.221.06)d。青铜峡种群雌鼠的发情周期比洞庭湖种群稍短,为(6.931.03)d;发情前期和发情间期与洞庭湖种群相似;发情期和发情后期比洞庭湖种群稍短,分别为(2.271.44)d和(1.401.03)d13。2个种群东方田鼠在实验室饲养的条件下全年均可繁殖。洞庭湖种群田鼠的受孕率为 63.83%(n=47),青铜峡种群田鼠的受孕率为48.39%(n=62)。洞庭湖种群田鼠的窝产仔数为28只,以46只居多,平均(4.701.15)只;青铜峡种群田鼠每胎窝产仔数为16只,以35只居多,平均(3.591.00)只。2个种群东方田鼠的妊娠期均为2021 d
25、,哺乳期为21 d13。需要指出,实验动物的生殖生理涉及种质资源的保存,因此应该开展系统而全面的基础研究,并与其他啮齿类动物进行比较,如不同阶段的精子、卵子、合子、胚胎的冷冻复苏、超排、体外受精等,相关研究还有待进行。1.3解剖学特点东方田鼠的门齿发达,上、下门齿各有1对,无犬齿及前臼齿,臼齿上、下各3对,齿式为(1、0、0、3/1、0、0、3)2=16。脊柱由颈椎7块、胸椎13块、腰椎6块、荐椎4块、尾椎18块,共48块脊椎骨组成,椎式如下:C7T13L6S4Cy18。胃属于单室胃,呈长形袋状,以中央部分的峡部为界,可将其分为前胃和后胃,前胃胃壁薄,几乎透明,后胃不透明,富有肌肉和血管,在后
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