一、小鼠与人类生命周期的对应关系
与人类相比,小鼠生命周期的早期阶段是十分短暂且发育非常迅速的。刚出生的小鼠在2周时就已经长的有模有样了!小鼠的平均寿命约为24个月,而全球人类的预期平均寿命约为80岁。因此,考虑到两者的寿命,其相关性可计算如下:
(80×365)÷(2×365)=40 human days=1 mice day
也就是,小鼠生活1天,相当于人类的40天,人类的1年相当于小鼠的9.125天(365÷40)。如此推测,就可以简单地得到小鼠所对应的人类年龄。然而,研究表明人类年龄与小鼠的年龄并不能直接换算,简单来说是因为小鼠和人类的成熟和衰老的速率并不一样。
1.小鼠和人类的离乳期
小鼠的平均离乳时间是3-4周,大约是在出生后的第28天。在离乳后,幼崽将变得更加活跃,眼睛睁开,牙齿和皮毛发育良好,能够跳跃,独立进食和饮水。人类的平均断奶年龄约为6个月(180天)。因此在这个发育阶段:
180÷28=6.34 human days=1 mice day
365÷6.34=56.77 mice days=1 human year
2.小鼠和人类的青春期
青春期是下丘脑-垂体-性腺轴成熟的高峰阶段,其特征是促性腺激素水平的改变和性类固醇水平的升高。小鼠青春期开始最常见的标志是雌性小鼠阴道角化和发情周期的开始以及雄性小鼠龟头包皮分离。小鼠青春期开始的平均年龄为出生后42天,人类的青春期开始的平均年龄为11.5年(11.5×365=4189天)。因此,在青春期前的阶段:
4198÷42=99.95 human days=1 mice day
365÷99:95=3.65 mice days =1 human year
3.小鼠和人类成年期
在生物学上,成年期被定义为小鼠或其他动物达到性成熟的年龄,但是人类的成年期还涉及一些心理学和社会学方面的概念。小鼠在8-12周龄达到性成熟,平均为10周龄。人类的生长板闭合情况被用于区分青春期和成年期。肩胛骨的生长板在20周岁左右的时候最后完成闭合。因此在此阶段中:
365×20÷70=104.3 human days=1 mice day
365÷104.3=2.60 mice days =1 human year
4.小鼠和人类的生殖衰老
小鼠的衰老变化开始于中年期(10-15月龄),生殖功能在中年末期停止。小鼠中年期的上限被认为是15月龄。在人类中,女性的更年期是生殖衰老的标志,这与生育周期的终止有关。根据美国医学协会的数据,妇女绝经的平均年龄为51岁(51 × 365 = 18615天)。
18615÷450=41.37 human days=1 mice day
365÷41.37=8.82 mice days=1 human year
5. 小鼠和人类的衰老后阶段
在小鼠中,衰老被定义为出生后至少18个月的年龄,这时老年的生物标志物被显著检测到。因此,小鼠的衰老后期约为2个月(60天),而在人类中女性在衰老阶段可存活约10585天。因此在衰老阶段:
10585÷60=176.4 human days=1 mice day
365÷176.4=2.069 mice days=1 human year
二、影响实验小鼠寿命的因素
对近交系小鼠的死亡年龄分布和不同条件下小鼠平均存活率的研究表明,环境因素对寿命有显著影响。同时感染、寄生和打斗可导致不可预知的死亡。在对照调查中确定了三个特定的非遗传因素(乳腺肿瘤病毒、繁殖史和饮食)影响寿命。这些因素的改变可能导致特定品系小鼠的寿命差异。其他可察觉的生活史变量,如出生季节、父母出生时的年龄或父母的寿命,对小鼠寿命没有显著的影响。同时,品系之间的差异也证明了遗传因素对寿命的重要性。
三、实验小鼠周龄的选择
小鼠生长发育很快,当小鼠在4-6周时,身体各个器官已逐渐成熟;6-8周就可到达性成熟;3-6月小鼠即步入成年期。在一般的实验研究中,会选择6-8周小鼠,此时小鼠身体各个器官发育成熟,生命健康指数良好,并且在之后的2-3个月的实验周期中,小鼠各个方面都处于很健康的状态。
通常在订购小鼠时会填写4-6周,而不是6-8周,并非实验需要选择4-6周的小鼠进行实验,而是小鼠进入实验室需要一段时间的适应期才可以进行实验。
当然,并非所有的实验都要选择6-8周小鼠,应因实验目的而异。比如:
1. 免疫系统相关实验:如构建荷瘤小鼠模型时,虽然一般也选择6-8周的小鼠,但是如果人源细胞系难以成瘤,可以适当降低周龄,如4-6周,此时小鼠的免疫系统尚不太完善,更易于成瘤,实验成功率也会更高。在2020版《中国药典》中,就规定了成瘤性检查法使用的裸鼠为4-7周龄。
2.用于繁殖用途:按小鼠发育特点,小鼠6-8周就已经性成熟,便可进行交配,但是在饲养实践中,一般选择周龄更大一点的小鼠,最好为9-10周。
3. 老年疾病或者老年阶段机体性能相关研究:应选择年纪大的小鼠。2017年的一篇《Nature Medicine》曾报道老年小鼠使用了大麻的活性成分四氢大麻酚(THC)后认知能力提高,达到与年轻小鼠表现相似的水平;文中作者选择的是2月龄(成年组)、12月龄(中老年组)和18月龄(老年组)小鼠为实验对象。除此之外,在PNAS杂志发表的一篇文章中,作者用到3月龄、15月龄及20月龄的老年小鼠作为研究对象,研究不同生长阶段的小鼠对于CMV的抵抗能力。
参考文献:
Dutta S, Sengupta P. Men and mice: Relating their ages. Life Sci. 2016 May 1;152:244-8.
Bilkei-Gorzo A, Albayram O, Draffehn A, et al. A chronic low dose of Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) restores cognitive function in old mice. Nat Med. 2017 Jun;23(6):782-787.
Smithey MJ, Venturi V, Davenport MP, et al. Lifelong CMV infection improves immune defense in old mice by broadening the mobilized TCR repertoire against third-party infection. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 Jul 17;115(29):E6817-E6825.