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选题由来
在学校组织的一次“科学之谜”讲座中，一位专家介绍了一种终生不会长肿瘤的奇特动物——裸鼹鼠。日常生活中，我们经常能听到有人罹患肿瘤的不幸消息，而裸鼹鼠却能一辈子不长肿瘤，这极大地引发了我的好奇心和兴趣，假如能开展这方面的探究工作，将是一件十分有意义的事情。
我们知道，免疫器官的功能与机体肿瘤的发生与发展有着密不可分的联系。那么，裸鼹鼠不长肿瘤，是否和它的免疫器官有密切关系呢？通过资料我进一步了解到，动物的免疫器官包括脾脏、胸腺和淋巴结，其中胸腺的免疫能力会随着年龄的增长而退化，淋巴结对细菌的清除能力较强但是对病毒及癌细胞的清除能力很低；而脾脏是机体最大的免疫器官，可以对肿瘤细胞及侵入血液的细菌、病毒等有害因素进行有效的免疫反应从而发挥保护机体的功能。那么，裸鼹鼠对细菌、病毒引起的炎症，以及肿瘤具有强大的抵抗能力，是否由于其脾脏具有特殊的结构及强大的功能呢？
我把想法和疑惑告诉了指导教师，教师联系到一所专业研究机构帮助我从以下3个方面验证我的设想：首先比较观察裸鼹鼠和小鼠脾脏的解剖学和组织学特征；其次观察裸鼹鼠和小鼠感染外源病毒后的反应和症状表现；最后探讨在病毒感染过程中裸駿鼠和小鼠脾脏巨噬细胞的免疫功能。
实验研究
实验一：裸鼹鼠和小鼠脾脏解剖及组织形态结构特点的比较研究
分别取5只健康成年裸鼹鼠和小鼠，将动物麻醉后，打开腹腔取出脾脏，用直尺测量脾脏的长度，将其放在10%中性福尔马林中固定24h后，进行组织脱水、石蜡包埋、切片、HE染色，光学显微镜下观察、记录其形态结构特点。
经解剖观察发现，小鼠的脾脏位于左侧肋弓下，大部分藏于胃后方（图1A），外形呈边缘圆滑的扁椭圆形，其颜色呈紫红色，质地柔韧，长度约2.3cm；裸鼹鼠脾脏位于腹腔内胃后下方并与盲肠相邻，内侧向内凹陷（图1B），外形呈细长的不规则索状，其颜色呈浅紫红色，较小鼠略浅，质地柔软脆弱，较小鼠更稚嫩，长度约2.8cm。上述研究结果表明，裸鼹鼠和小鼠脾脏在体内所处的解剖位置和形态结构上都有较大差别。
经显微镜观察发现：小鼠脾脏中红髓分布面积小，脾小体面积较大且位置分布集中，脾小梁数量少且短而细；裸鼹鼠脾脏内红髓分布面积大，红髓之间的脾小体面积较小且位置分散，脾小梁数量多且粗而长，并且红髓及边缘区含有丰富的巨噬细胞。上述研究结果表明，与小鼠相比較，裸鼹鼠的红髓和脾小梁更为发达，并且红髓及边缘区含有更为丰富的红细胞和巨噬细胞，而巨噬细胞是机体发挥免疫功能的重要免疫细胞，高丰度的巨噬细胞有利于机体对外源有害因素的侵袭作出更为有效的应答反应，从而更好地保护机体。
实验二：裸鼹鼠和小鼠抗感染免疫功能的比较研究
在裸鼹鼠和小鼠腹腔注射Poly IC后，连续观察12h，发现裸鼹鼠实验组与各对照组在行为上没有差异，但是实验组小鼠出现不同程度的持续发抖、厌食、精神状态不佳等异常行为（见图2，其中A为裸鼹鼠对照组，B为裸鼹鼠实验组，C为小鼠对照组，D为小鼠实验组），其中有3只小鼠在给药后12h内发生死亡。同样的病毒感染，裸鼹鼠行为上没有表现出异常，而小鼠反应剧烈，这说明裸鼹鼠体内的病毒能够及时被机体免疫器官清除，而小鼠体内病毒会持续存在并大量侵染正常组织细胞，造成机体损伤。因此，这个病毒感染模拟实验表明，裸鼹鼠比小鼠具备更强的抗病毒感染能力。
脾脏是机体抗病毒感染的主要器官，那么这2种动物抗病毒能力的差异是否与脾脏功能相关？因此，我们进一步针对裸鼹鼠脾脏中重要的免疫细胞——巨噬细胞，进行免疫功能研究。
将FITC-Dextran分别加至裸鼹鼠和小鼠脾脏巨噬细胞的培养基中进行吞噬实验，经流式细胞仪检测发现，裸鼹鼠有荧光信号的巨噬细胞占99%以上，远远超过小鼠。实验现象提示，在相同条件下裸鼹鼠巨噬细胞能够更快地吞噬异物。因而，从脾脏巨噬细胞吞噬外来物质的吞嗤能力来看，裸廳鼠比小鼠具备更强的能力，这可能是裸鼹鼠具备良好免疫能力的生物学基础。
本研究还利用PCR方法，检测了Poly IC刺激前后小鼠和裸鼹鼠脾脏巨噬细胞TLR-3和IFN-β的表达水平。研究结果显示，2种动物脾脏巨噬细胞中TLR-3的表达水平均明显上调，Real-time PCR定量分析更进一步证实了这一结果，并且可以看出小鼠巨嗤细胞中TLR-3表达水平增加得更多。2种动物脾脏巨噬细胞中IFN-P的表达水平都明显升高（图3A、B），但是裸鼹鼠巨噬细胞中IFN-β表达水平增加的倍数要高于小鼠巨噬细胞（图3C）。
结论
通过对裸鼹鼠进行动物整体水平、免疫器官水平及免疫细胞水平病毒模拟物的感染实验，以及解剖结构和组织形态学特征分析，我们得出了以下结论。
病毒模拟物Poly IC感染机体实验表明，裸鼹鼠比小鼠具有更强的免疫反应能力。
解剖和组织学水平观察结果说明裸鼹鼠脾脏的红髓中高丰度的巨噬细胞可能是裸鼹鼠执行良好免疫功能的形态结构基础。
细胞水平实验表明，裸鼹鼠巨噬细胞具有强于小鼠巨噬细胞的吞噬能力，并且在Poly IC刺激时，裸鼹鼠巨噬细胞TLR-3仅需适度活化就可以产生较高水平的IFN-β，从而能够迅速激发更多类型的免疫细胞共同参与抗病毒感染过程。
因此，裸鼹鼠脾脏独特的组织形态结构及其巨噬细胞高效的吞噬和强大的免疫应答能力是裸廳鼠对病毒、细菌及体内变异细胞（肿瘤细胞）等具有较强抵御能力的主要原因之一。
下一步打算
本项研究中我们从裸鼹鼠最大的免疫器官脾脏展开研究，探索它强大免疫功能背后可能的原因。但是，通过查阅文献了解到，机体免疫系统是一个非常复杂的系统，其对外源有害因素的免疫反应并非只靠脾脏这一种器官，而是需要多种免疫器官（如淋巴结、胸腺等）、多种免疫细胞（如T细胞、B细胞等）及多种细胞因子（如白介素、肿瘤坏死因子等）有机协作，从而最终实现整体的免疫功能。因此，下一步我们打算对免疫系统的其他免疫器官、免疫细胞或细胞因子开展研究，继续从不同的研究角度和方向了解裸鼹鼠的免疫功能。
该项目获得第31届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目中学组动物学一等奖。
专家评语
选题有新意，研究方法正确，结果富有新意，是一个有探究价值的研究工作。
建议：①采用脾脏指数比较更为客观；②脾脏是动物的外周组织，如能结合胸腺、骨髓进行研究，则更有说服力。
在学校组织的一次“科学之谜”讲座中，一位专家介绍了一种终生不会长肿瘤的奇特动物——裸鼹鼠。日常生活中，我们经常能听到有人罹患肿瘤的不幸消息，而裸鼹鼠却能一辈子不长肿瘤，这极大地引发了我的好奇心和兴趣，假如能开展这方面的探究工作，将是一件十分有意义的事情。
我们知道，免疫器官的功能与机体肿瘤的发生与发展有着密不可分的联系。那么，裸鼹鼠不长肿瘤，是否和它的免疫器官有密切关系呢？通过资料我进一步了解到，动物的免疫器官包括脾脏、胸腺和淋巴结，其中胸腺的免疫能力会随着年龄的增长而退化，淋巴结对细菌的清除能力较强但是对病毒及癌细胞的清除能力很低；而脾脏是机体最大的免疫器官，可以对肿瘤细胞及侵入血液的细菌、病毒等有害因素进行有效的免疫反应从而发挥保护机体的功能。那么，裸鼹鼠对细菌、病毒引起的炎症，以及肿瘤具有强大的抵抗能力，是否由于其脾脏具有特殊的结构及强大的功能呢？
我把想法和疑惑告诉了指导教师，教师联系到一所专业研究机构帮助我从以下3个方面验证我的设想：首先比较观察裸鼹鼠和小鼠脾脏的解剖学和组织学特征；其次观察裸鼹鼠和小鼠感染外源病毒后的反应和症状表现；最后探讨在病毒感染过程中裸駿鼠和小鼠脾脏巨噬细胞的免疫功能。
实验研究
实验一：裸鼹鼠和小鼠脾脏解剖及组织形态结构特点的比较研究
分别取5只健康成年裸鼹鼠和小鼠，将动物麻醉后，打开腹腔取出脾脏，用直尺测量脾脏的长度，将其放在10%中性福尔马林中固定24h后，进行组织脱水、石蜡包埋、切片、HE染色，光学显微镜下观察、记录其形态结构特点。
经解剖观察发现，小鼠的脾脏位于左侧肋弓下，大部分藏于胃后方（图1A），外形呈边缘圆滑的扁椭圆形，其颜色呈紫红色，质地柔韧，长度约2.3cm；裸鼹鼠脾脏位于腹腔内胃后下方并与盲肠相邻，内侧向内凹陷（图1B），外形呈细长的不规则索状，其颜色呈浅紫红色，较小鼠略浅，质地柔软脆弱，较小鼠更稚嫩，长度约2.8cm。上述研究结果表明，裸鼹鼠和小鼠脾脏在体内所处的解剖位置和形态结构上都有较大差别。
经显微镜观察发现：小鼠脾脏中红髓分布面积小，脾小体面积较大且位置分布集中，脾小梁数量少且短而细；裸鼹鼠脾脏内红髓分布面积大，红髓之间的脾小体面积较小且位置分散，脾小梁数量多且粗而长，并且红髓及边缘区含有丰富的巨噬细胞。上述研究结果表明，与小鼠相比較，裸鼹鼠的红髓和脾小梁更为发达，并且红髓及边缘区含有更为丰富的红细胞和巨噬细胞，而巨噬细胞是机体发挥免疫功能的重要免疫细胞，高丰度的巨噬细胞有利于机体对外源有害因素的侵袭作出更为有效的应答反应，从而更好地保护机体。
实验二：裸鼹鼠和小鼠抗感染免疫功能的比较研究
在裸鼹鼠和小鼠腹腔注射Poly IC后，连续观察12h，发现裸鼹鼠实验组与各对照组在行为上没有差异，但是实验组小鼠出现不同程度的持续发抖、厌食、精神状态不佳等异常行为（见图2，其中A为裸鼹鼠对照组，B为裸鼹鼠实验组，C为小鼠对照组，D为小鼠实验组），其中有3只小鼠在给药后12h内发生死亡。同样的病毒感染，裸鼹鼠行为上没有表现出异常，而小鼠反应剧烈，这说明裸鼹鼠体内的病毒能够及时被机体免疫器官清除，而小鼠体内病毒会持续存在并大量侵染正常组织细胞，造成机体损伤。因此，这个病毒感染模拟实验表明，裸鼹鼠比小鼠具备更强的抗病毒感染能力。
脾脏是机体抗病毒感染的主要器官，那么这2种动物抗病毒能力的差异是否与脾脏功能相关？因此，我们进一步针对裸鼹鼠脾脏中重要的免疫细胞——巨噬细胞，进行免疫功能研究。
将FITC-Dextran分别加至裸鼹鼠和小鼠脾脏巨噬细胞的培养基中进行吞噬实验，经流式细胞仪检测发现，裸鼹鼠有荧光信号的巨噬细胞占99%以上，远远超过小鼠。实验现象提示，在相同条件下裸鼹鼠巨噬细胞能够更快地吞噬异物。因而，从脾脏巨噬细胞吞噬外来物质的吞嗤能力来看，裸廳鼠比小鼠具备更强的能力，这可能是裸鼹鼠具备良好免疫能力的生物学基础。
本研究还利用PCR方法，检测了Poly IC刺激前后小鼠和裸鼹鼠脾脏巨噬细胞TLR-3和IFN-β的表达水平。研究结果显示，2种动物脾脏巨噬细胞中TLR-3的表达水平均明显上调，Real-time PCR定量分析更进一步证实了这一结果，并且可以看出小鼠巨嗤细胞中TLR-3表达水平增加得更多。2种动物脾脏巨噬细胞中IFN-P的表达水平都明显升高（图3A、B），但是裸鼹鼠巨噬细胞中IFN-β表达水平增加的倍数要高于小鼠巨噬细胞（图3C）。
结论
通过对裸鼹鼠进行动物整体水平、免疫器官水平及免疫细胞水平病毒模拟物的感染实验，以及解剖结构和组织形态学特征分析，我们得出了以下结论。
病毒模拟物Poly IC感染机体实验表明，裸鼹鼠比小鼠具有更强的免疫反应能力。
解剖和组织学水平观察结果说明裸鼹鼠脾脏的红髓中高丰度的巨噬细胞可能是裸鼹鼠执行良好免疫功能的形态结构基础。
细胞水平实验表明，裸鼹鼠巨噬细胞具有强于小鼠巨噬细胞的吞噬能力，并且在Poly IC刺激时，裸鼹鼠巨噬细胞TLR-3仅需适度活化就可以产生较高水平的IFN-β，从而能够迅速激发更多类型的免疫细胞共同参与抗病毒感染过程。
因此，裸鼹鼠脾脏独特的组织形态结构及其巨噬细胞高效的吞噬和强大的免疫应答能力是裸廳鼠对病毒、细菌及体内变异细胞（肿瘤细胞）等具有较强抵御能力的主要原因之一。
下一步打算
本项研究中我们从裸鼹鼠最大的免疫器官脾脏展开研究，探索它强大免疫功能背后可能的原因。但是，通过查阅文献了解到，机体免疫系统是一个非常复杂的系统，其对外源有害因素的免疫反应并非只靠脾脏这一种器官，而是需要多种免疫器官（如淋巴结、胸腺等）、多种免疫细胞（如T细胞、B细胞等）及多种细胞因子（如白介素、肿瘤坏死因子等）有机协作，从而最终实现整体的免疫功能。因此，下一步我们打算对免疫系统的其他免疫器官、免疫细胞或细胞因子开展研究，继续从不同的研究角度和方向了解裸鼹鼠的免疫功能。
该项目获得第31届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目中学组动物学一等奖。
专家评语
选题有新意，研究方法正确，结果富有新意，是一个有探究价值的研究工作。
建议：①采用脾脏指数比较更为客观；②脾脏是动物的外周组织，如能结合胸腺、骨髓进行研究，则更有说服力。