Spontane granulozytäre Leukämie bei einer NOD/Shi-scid IL-2R null-Maus

Abstrakt:Hier berichten wir über einen Fall von spontaner granulozytärer Leukämie bei einem 51- Wochen alten männlichen NOD/Shi-scidIL-2R null (NOG) Maus. Die Maus zeigtefortschreitende AnämieUndraue Atembewegung. Makroskopisch war die Milz verfärbt und vergrößert. Histologisch ist das Knochenmark desSternumund der Femur war stark zellular und fast ausschließlich mit gefülltneoplastische Zellen. Die Kerne neoplastischer Zellen waren groß, oval bis leicht unregelmäßig geformt und hatten eine geringe Anzahl von ZellenNiere- oder ringförmige Kerne.Neoplastische ZellenDie Organe wurden weitgehend infiltriert, wobei besonders Milz und Leber betroffen waren. Immunhistochemisch war eine große Population neoplastischer Zellen in der roten Pulpa der Milz und im Sinusoid der Leber positivMyeloperoxidase. Aufgrund der histologischen Merkmale wurde dieser Fall diagnostiziertgranulozytäre Leukämie. Diese neuartigen Informationen überspontane Tumorenkann für die angemessene Verwendung dieses Mausstamms in der weiteren Forschung hilfreich sein. (DOI: 10.1293/tox.2020-0092; J Toxicol Pathol 2021; 34: 241–244)

Schlüsselwörter: granulozytäre Leukämie, NOG-Maus, spontaner Tumor

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Spontane granulozytäre Leukämiewird bei mehreren Mäusestämmen selten berichtet, obwohl chemische Wirkstoffe und ionisierende Strahlung die Inzidenz bei einigen Mäusestämmen erhöhen können1, 2. NOD/Shi-scid IL-2R null (NOG)-Mäuse sind schwerwiegendimmungeschwächte Tiereund weisen Defekte in T-, B- und natürlichen Killerzellen sowie schlecht funktionierenden Makrophagen und dendritischen Zellen durch den Knockout der IL-2-Rezeptorkette (IL2R c) in den NOD-scid-Stamm3 auf. Dieser Mausstamm wird für nichtklinische Tests wie den Tumorigenitätstest verwendet, um die Qualität und Sicherheit biologischer Produkte für die regenerative Medizin unter Verwendung menschlicher Zellen/Gewebe zu bewerten, da xenogene Zellen deutlich besser transplantiert werden können4–6. Obwohl der Immundefizienzzustand und seine Auswirkungen auf Xenotransplantate gut untersucht wurden, liegen nur wenige Informationen über spontane Tumoren vor, die bei diesem Mausstamm auftreten, wie z. B. Thymuslymphom.BrustDrüse Adenom/Adenokarzinom, bronchioloalveoläres Karzinom, Rhabdomyosarkomund Teratom7. Hier berichten wir über einen Fall von granulozytärer Leukämie bei einer 51- Wochen alten männlichen NOG-Maus.

Das Tier wurde im Alter von 6 Wochen von In-Vivo Science Inc. (Kanagawa, Japan) bezogen und unbehandelt gehalten. Das Tier wurde einzeln in einem Kunststoffkäfig mit einem individuell belüfteten Käfigsystem (Maxi Miser Caging System; Oriental Giken Inc., Tokio, Japan) in einem Raum mit kontrolliertem Barrieresystem untergebracht, der bei einer Temperatur von 22 ± 2 Grad gehalten wurde eine Luftfeuchtigkeit von 50 ± 20 % und ein 12-h Hell-Dunkel-Zyklus. Der Maus wurde eine autoklavierte pelletierte Diät (CRF-1; Charles River Japan, Inc., Tokio, Japan) mit autoklaviertem Leitungswasser und Libitum gefüttert. Das Tier wurde gemäß dem Protokoll behandelt, das vom Institutional Animal Care and Use Committee der CMIC Pharma Science Co., Ltd. genehmigt wurde, das von AAALAC International akkreditiert ist.

Diese Maus zeigte im Alter zwischen 49 und 51 Wochen klinische Anzeichen einer Schwächung, wie Anämie, raue Atembewegungen und eine Verringerung des Körpergewichts. Das Tier wurde im Alter von 51 Wochen eingeschläfert. Bei der Autopsie war die Milz verfärbt und vergrößert. In den anderen Organen wurden keine offensichtlichen abnormalen makroskopischen Befunde beobachtet. Der Thymus und die Lymphknoten waren atrophisch, ähnlich denen normaler NOG-Mäuse.

Alle Organe und Gewebeproben wurden routinemäßig entnommen, in 10 % neutral gepuffertem Formalin fixiert, in Paraffin eingebettet und bei etwa 3 μm geschnitten. Zur pathologischen Untersuchung wurden die Schnitte mit Hämatoxylin und Eosin (HE) gefärbt. Abschnitte der Milz und der Leber wurden immunhistochemisch auf polyklonalen Kaninchen-Anti-Human-Myeloperoxidase (MPO)-Antikörper (Dako Japan, Tokio, Japan) als Marker für myeloische Zellen und auf Kaninchen-Anti-Human-CD3-Monoklonal-Antikörper (Nichirei Biosciences Inc., Tokio, Japan) gefärbt ) als T-Zell-Marker und monoklonaler Kaninchen-Anti-Human-Pax-5-Antikörper (Abcam Inc., Cambridge, UK) als B-Zell-Marker8. Die Schnitte wurden mit den Antikörpern 1 Stunde lang bei Raumtemperatur inkubiert und die Immundetektion wurde unter Verwendung eines Histofine® MOUSESTAIN KIT (Nichirei Biosciences Inc.) mit 3,3′-Diaminobenzidin/H2O2 als Chromogen durchgeführt. Anschließend wurden immungefärbte Schnitte durchgeführtmit Hämatoxylin gegengefärbt.

Histopathologisch war das Knochenmark des Brustbeins und des Femurs stark zellular und fast ausschließlich mit neoplastischen Zellen gefüllt (Abb. 1A). Das Fettgewebe wurde vollständig verdrängt. Es gab gelegentlich Zellherde, die aus erythroiden und megakaryozytären Elementen im Knochenmark bestanden und als Überreste davon angesehen wurdennormale Hämatopoese. Die meisten neoplastischen Zellen zeigten ein Blastenbild, gekennzeichnet durch große, ovale bis leicht unregelmäßig geformte Kerne und ein retikuläres Chromatin, das einen oder mehrere hervorstehende Nukleolen enthielt. Es gab eine kleine Anzahl von Zellen mit nieren- oder ringförmigen Kernen und einige Zellen mit gelappten Kernen waren ebenfalls vorhanden (Abb. 1B). Granula im Zytoplasma neoplastischer Zellen waren in den mit HE gefärbten Schnitten nicht erkennbar. Im Knochenmark wurden zahlreiche mitotische Figuren gefunden, vereinzelt wurden auch apoptotische Körper beobachtet. Neoplastische Zellen drangen deutlich in das Periost und die umgebende Skelettmuskulatur ein. Es kam zu einer ausgedehnten Infiltration neoplastischer Zellen in andere Organe und Gewebe, wobei insbesondere Milz und Leber betroffen waren. In der Milz wurden überall in der roten Pulpa neoplastische Zellen beobachtet (Abb. 2). Es war eine Kapselinfiltration neoplastischer Zellen erkennbar. Es wurden einige sich entwickelnde Erythroidreihen und Megakaryozyten beobachtet. Gelegentlich wurden Megakaryozyten beobachtet, die eine oder mehrere myeloische Zellen im Zytoplasma enthielten, was auf eine Emperipolesis schließen lässt. In der Leber infiltrierten neoplastische Zellen diffus die Glisson-Kapsel und die Lebersinusoide (Abb. 3). In einigen Blutgefäßen waren auch neoplastische Zellen mit nieren- oder ringförmigen Kernen erkennbar. Einige Hepatozyten im periportalen Bereich mit ausgeprägter neoplastischer Zellinfiltration zeigten eine Degeneration oder Nekrose, während die normale Struktur des Leberläppchens intakt blieb. Eine neoplastische Zellinfiltration wurde auch in anderen Organen gefunden, einschließlich der Alveolarwand und der perivaskulären Region der Lunge, des Interstadiums in der Niere, des Sinusoids in den Nebennieren sowie der Schleimhaut und Submukosa im Magentrakt (Magen und Darm). Immunhistochemisch war eine große Population neoplastischer Zellen in der roten Pulpa der Milz (Abb. 4) und im Sinusoid der Leber positiv für MPO. CD3- und Pax-5-positive Zellen wurden nicht nachgewiesen. Die Ergebnisse der CD3- und Pax{11}}-Immunfärbung ähnelten denen der Milz normaler NOG-Mäuse, die histologisch hypoplastisch waren und keine CD3- oder Pax{13}}-positiven Zellen aufwiesen.

Die immunhistochemische Untersuchung ergab, dass die neoplastischen Zellen aus myeloischen Zelllinien stammten. In einigen der betroffenen Bereiche, insbesondere in Milz und Leber, hatte eine kleine Anzahl von Zellen Nieren-, Ring- oder Lappenformen, die auf differenzierende myeloische Serien hinweisen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass neoplastische Zellen aus unreifen Granulozyten stammen. Der Fall einer schweren Myelopoese kann durch das Vorhandensein aller Arten sich entwickelnder myeloischer Serien erkennbar sein, im Gegensatz zur Dominanz unreifer Zellen bei Leukämie. Darüber hinaus ist eine fortschreitende Anämie ein häufiges klinisches Zeichen einer granulozytären Leukämie, und die Zunahme erythroider und megakaryozytischer Zellen ist gering1. Die geringe Population von Granulozyten mit gelappten Kernen im betroffenen Bereich ohne offensichtliche Entzündung weist darauf hin, dass es sich im vorliegenden Fall um eine neoplastische und nicht um eine reaktive Myelopoese handelt.

Bei der granulozytären Leukämie kann das Knochenmark durch unreife und reife myeloische Zellen ersetzt werden. In einem früheren Bericht über andere Mäusestämme wurde festgestellt, dass diese neoplastischen Zellen Leber, Milz, Lymphknoten usw. vollständig infiltrierten2, und diese Zellen in Milz und Leber befanden sich hauptsächlich in der roten Pulpa und um die Glisson-Kapsel herum1. Somit war die Verteilung der Leukämiezellen im vorliegenden Fall identisch mit der im vorherigen Fall. Basierend auf der Morphologie der Zellen wird die granulozytäre Leukämie bei Mäusen in zwei Typen eingeteilt: den juvenilen Typ, der mit der akuten myeloischen Leukämie beim Menschen vergleichbar ist, und den reifen Typ mit der chronischen myeloischen Leukämie beim Menschen1. Im jugendlichen Fall wurden neoplastische Zellen im Knochenmark, in der Milz und in der Leber von schlecht differenzierten Zellen dominiert, wohingegen myeloische Elemente mit unterschiedlichen Reifegraden zu sehen sind und der Prozentsatz an Myeloblasten in einigen erwachsenen Fällen niedrig war2, 9. Im Im vorliegenden Fall wurden die Leukämiezellen von einer unreifen Form mit großen, ovalen bis leicht unregelmäßig geformten Kernen dominiert. Angesichts der klinischen Befunde, dass sich eine allgemeine Verschlechterung des Gesundheitszustands, einschließlich fortschreitender Anämie und unregelmäßiger Atembewegungen, akut entwickelte; Daher wird davon ausgegangen, dass es sich im vorliegenden Fall um einen Jugendfall handelt.

Abb. 1. Histologische Bilder des Knochenmarks des Femurs. A: Neoplastische Zellen vermehren sich diffus und ersetzen dadurch das Knochenmark. B: Die Kerne sind groß, oval bis leicht unregelmäßig geformt. Eine kleine Anzahl von Zellen hat nierenförmige (gelbe Pfeilspitze), ringförmige (grüne Pfeilspitze) oder lappenförmige (weiße Pfeilspitze) Kerne. Die mitotische Figur wird durch den weißen Pfeil angezeigt. ER färbt. Schwarzer Balken=50 μm (A), 10 μm (B).

In einer früheren Veröffentlichung über NOG-Mäuse waren neoplastische Läsionen im Allgemeinen selten; In der Altersgruppe von 16 bis 40 Wochen wurde jedoch mit 0,82 % von Thymuslymphomen berichtet7, 10. Nach unserem Kenntnisstand wurde bei NOG-Mäusen bisher keine spontane granulozytäre Leukämie gemeldet. Bei mehreren Mäusestämmen, darunter B6C3F1 und BALB/c, trat granulozytäre Leukämie selten2, 11 auf und wurde bei diesen Mäusen im Alter von 12 Monaten oder jünger nicht berichtet. Der vorliegende Fall entwickelte im Alter von 51 Wochen, also einem relativ jungen Alter, eine granulozytäre Leukämie. Diese neuartigen Informationen zu spontanen Tumoren können für die angemessene Verwendung dieses Mausstamms in der weiteren Forschung hilfreich sein.