智啟醫(yī)學(xué)新維度
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建立創(chuàng)傷**動(dòng)物模型
創(chuàng)傷**,一直是醫(yī)學(xué)研究中重要的課題之一。然而,其相關(guān)的研究進(jìn)展卻長(zhǎng)期受限于以下兩方面因素的影響:①缺乏合適的異常瘢痕形成的動(dòng)物模型;②缺乏敏感的能定量反映創(chuàng)傷和創(chuàng)傷修復(fù)的方法。動(dòng)物模型對(duì)于創(chuàng)傷**研究來(lái)說(shuō),其重要性不容置疑。就如同發(fā)生在人類的其他各系統(tǒng)疾病一樣,要深刻認(rèn)識(shí)它們的本質(zhì),了解其相應(yīng)病理改變或測(cè)試某一種藥物或**方法對(duì)其是否有效和**,都應(yīng)該先在相應(yīng)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)模型上進(jìn)行研究和驗(yàn)證,然后才能在臨床上應(yīng)用和推廣??梢哉J(rèn)為,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷膹V泛應(yīng)用。近年來(lái),在創(chuàng)傷**領(lǐng)域,關(guān)于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷难芯坑辛艘恍┬碌倪M(jìn)展和成果報(bào)道,本文在復(fù)習(xí)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,綜述如下。
1、動(dòng)物模型的選擇原則
一般動(dòng)物模型的選擇,應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)基本原則:①能正確復(fù)制所要研究的損傷或病變;②可以多次或用多種方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn);③實(shí)驗(yàn)可被別人重復(fù);④在實(shí)驗(yàn)中可獲取多個(gè)活檢標(biāo)本;⑤容易操作并與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)備相適應(yīng);⑥有可供實(shí)驗(yàn)觀察的足夠時(shí)間。而在創(chuàng)傷**研究中,動(dòng)物模型的選擇需要更加精準(zhǔn)和。對(duì)于不同的創(chuàng)傷**類型或是同一**類型中不同階段某個(gè)具體問(wèn)題的研究,應(yīng)該由與之對(duì)應(yīng)的或相似度高的不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型來(lái)進(jìn)行。例如:在研究**創(chuàng)面**的收縮增強(qiáng)過(guò)程時(shí),選用小鼠**模型較佳。而在研究創(chuàng)傷修復(fù)的再上皮化過(guò)程時(shí),刃厚皮片供區(qū)的創(chuàng)面**模型或點(diǎn)狀植皮動(dòng)物模型均被認(rèn)為是合適的選擇。
2、急性傷口**模型
急性傷口**模型(models of acute woundhealing),是指創(chuàng)傷發(fā)病急、致傷因素較為明確、病程相對(duì)較短,不伴有其他明顯影響**的有害因素存在,創(chuàng)口以急性炎癥反應(yīng)為特征的一類創(chuàng)傷**模型。
2.1切開(kāi)性傷口模型:通常是用剪刀或刀片切割動(dòng)物皮膚,形成線形切口,可深至皮下。常用的動(dòng)物有鼠、兔或豬等,切口常選在動(dòng)物的背部或腹部。這一模型可用于觀察傷口**過(guò)程以及各種全身或局部使用的藥物、敷料等對(duì)傷口**的影響作用。另外,此模型還常被用來(lái)研究**創(chuàng)面的抗張力強(qiáng)度(tensile strength),其傳統(tǒng)方法是在傷口**過(guò)程中不同時(shí)間點(diǎn)上分別切取創(chuàng)面標(biāo)本,再用表面張力計(jì)測(cè)量其張力強(qiáng)度,后作比較和分析。這種方法作為一種體外性測(cè)試,并且測(cè)量值是通過(guò)與切口垂直方向的單向拉力來(lái)獲取,因而與切口實(shí)際的多軸向力學(xué)作用相比還存在著差異。Gingrass等設(shè)計(jì)了一種活體測(cè)量傷口張力強(qiáng)度的動(dòng)物模型,其方法是通過(guò)真空負(fù)壓裝置作用于SD大鼠的線形切口區(qū),依靠吸引作用產(chǎn)生多軸向拉力。其相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí),這一模型的測(cè)量參數(shù)更接近臨床實(shí)際,結(jié)果也更為確實(shí)可信。
2.2切除性傷口模型:使用特制的打孔器或剪刀、刀片在動(dòng)物體表(多在背部)切除面積的皮膚全層或斷層組織而制備。人體開(kāi)放性創(chuàng)傷**過(guò)程的各個(gè)階段,包括肉芽形成、膠原沉積、再上皮化和收縮過(guò)程等,都可以在這一模型中進(jìn)行模擬和觀察研究。各種局部用藥或敷料等的療效測(cè)試以及一些影響**的外界因素的作用分析,也都可以利用此實(shí)驗(yàn)?zāi)P蛠?lái)進(jìn)行。由于不同深度的開(kāi)放性傷口有著不同類型的**方式,模擬制備的相應(yīng)動(dòng)物傷口模型,也就大致可分為兩種:即部分厚度的切除傷口模型和全厚切除傷口模型。部分厚度(保留部分真皮層)的切除傷口模型,或稱斷層皮膚切除傷口模型,一般是用標(biāo)準(zhǔn)取皮刀在皮膚相對(duì)較厚的動(dòng)物身上制備而成。與人類皮膚結(jié)構(gòu)近似的小豬或小香豬,使用為廣泛。這一模型特別適用于再上皮化過(guò)程的研究,其評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是創(chuàng)面的再上皮化率與創(chuàng)口的實(shí)際閉合時(shí)間。全層厚度的皮膚切除傷口模型,動(dòng)物的選擇和制作方法基本同上。它被廣泛地用于衡量影響創(chuàng)傷修復(fù)的各種因素的作用,如不同類型的敷料、皮膚替代品及局部用藥等都可以在此模型上進(jìn)行觀察和研究。另外,因傷口收縮的程度在動(dòng)物皮膚和人體皮膚之間有較大的差異性,如嚙齒類的小鼠,傷口的**90%依賴其傷口收縮作用,為了增加動(dòng)物模型與人體創(chuàng)傷**過(guò)程的相似度,在制作模型時(shí),就可以采取各種方法來(lái)盡量減低這一因素的差異。Carlson等在制作的小鼠切口模型兩側(cè),用類似夾板樣固定的處理方式,程度上有效地限制了其傷口收縮作用。而Mustoe等在1991年所報(bào)道的兔耳創(chuàng)傷模型的建立,也是利用兔耳腹側(cè)皮膚下方軟骨所產(chǎn)生的類夾板樣作用對(duì)傷口收縮的限制,從而使對(duì)肉芽組織形成和再上皮化等**過(guò)程的研究更利于開(kāi)展和深入。近年來(lái),F(xiàn)alanga等在小鼠尾部制作的全層切除傷口模型,Mustoe等。在小鼠頭頂部制作的切口模型,原理和方法大致如此。
2.3**傷口模型:燒(燙)傷動(dòng)物模型的研究進(jìn)展較快,各種深度**模型的制備,都有不少的方法可供選用。就創(chuàng)傷**研究而言,,動(dòng)物的選擇應(yīng)該是與人皮膚組織結(jié)構(gòu)相似的豬、狗和大小鼠、豚鼠等較好;其次,建立**模型的方法可選用火焰**(凝固汽油、酒精等)和輻射**(溴鎢燈、閃光粉等)這兩大類,具體可根據(jù)實(shí)際研究需要而定。而**模型還可選用熱金屬燙灼法、點(diǎn)狀溫?zé)?*法和熱水(蒸汽)**法等。相對(duì)來(lái)說(shuō),**的溫度容易控制,作用均勻、面積也易掌握,一般比**模型穩(wěn)定、準(zhǔn)確、重復(fù)性好。在制作模型時(shí)還應(yīng)研究和關(guān)注的是:①動(dòng)物體表**面積的準(zhǔn)確估計(jì),往往容易將其數(shù)值估計(jì)過(guò)高;②體表面積**的動(dòng)物,是否能引起與人體相似的全身性系統(tǒng)反應(yīng)。此外,由于人體深度**在臨床上通常采用局部切除加皮瓣(片)移植的**方式,其相關(guān)的動(dòng)物模型研究也在逐步開(kāi)展中。
3、損傷傷口**模型
損傷傷口**模型(models of impaired wound healing),是指在創(chuàng)傷**過(guò)程中,由于受到或合并存在影響**的各種體內(nèi)外因素的制約,如營(yíng)養(yǎng)**、感染、局部缺血、糖尿病、靜脈瘀滯不暢、壓力相關(guān)因素以及輻射損傷等所造成的以慢性難**創(chuàng)面為基本表現(xiàn)的一類動(dòng)物模型。下面,我們將其中幾種較為常用、研究也相對(duì)較多的模型及其進(jìn)展介紹如下:
3.1感染傷口模型:這一模型的制作過(guò)程并不復(fù)雜,只需將量已知濃度的某種致病菌加到動(dòng)物的傷口創(chuàng)面,再定時(shí)檢測(cè)傷口組織的病理學(xué)改變并進(jìn)行創(chuàng)面**計(jì)數(shù)。由于傷口**感染對(duì)組織修復(fù)的影響,也有其雙重性的作用存在,即大量重度的感染明顯延遲**,少量輕度感染常能加快**,故**的局部作用濃度是一個(gè)關(guān)鍵性要素。付小兵等認(rèn)為,一般**計(jì)數(shù)超過(guò)lOs個(gè)/g組織創(chuàng)面**將發(fā)生困難,而在動(dòng)物**計(jì)數(shù)還需要更高一些。Kendra等在小鼠**感染模型的相關(guān)研究中,將200~300
CFU的綠膿桿菌注射接種于5mm×5mm的**創(chuàng)面皮下,獲得了較理想的模型效果和可重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
3.2局部缺血傷口模型:局部缺血傷口模型的制作
方法,大致可以分為兩類:一類是通過(guò)血管結(jié)扎方式來(lái)制備,Mustoe等將兔耳腹側(cè)面的三條供血?jiǎng)用}其中兩條結(jié)扎而制成的兔耳局部缺血模型,對(duì)于研究慢性創(chuàng)傷**過(guò)程中各種**手段或處理因素的作用和意義可算是一種上佳的動(dòng)物模型;另一類方法則是運(yùn)用皮瓣形成的原理來(lái)制備,即通過(guò)增加其長(zhǎng)寬比例來(lái)使皮瓣遠(yuǎn)端形成缺血性改變。許多研究者設(shè)計(jì)了如雙蒂皮瓣或單蒂肌皮瓣等各式各樣的皮瓣模型,為不同實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需要提供了多種選擇和參考。
3.3糖尿病潰瘍模型:欲制備糖尿病潰瘍的動(dòng)物模型,需要獲得患糖尿病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。而這就有兩種方法可供選擇:①用化學(xué)藥物(如四氧嘧啶等)破壞正常動(dòng)物胰腺B細(xì)胞來(lái)獲取,如人工糖尿病大鼠等。此方法有其缺點(diǎn),一是不同動(dòng)物之間的血糖難以處于同一水平,需經(jīng)常檢查血糖;化學(xué)藥物對(duì)T細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞功能產(chǎn)生的影響,會(huì)不可避免地在程度上干擾創(chuàng)傷**的過(guò)程。②直接選用基因突變型的遺傳性糖尿病大、小鼠或靈長(zhǎng)類動(dòng)物,這其中使用較多的是純合突變的db/db小鼠,它由于缺乏leptin受體而致肥胖,隨即成為胰島素抵抗型的糖尿病小鼠。在此小鼠身上人為造成創(chuàng)傷,即可建立起糖尿病潰瘍的研究模型。,這一模型的相關(guān)研究已證實(shí),其創(chuàng)傷**困難的原因之一是炎癥細(xì)胞的遷徙受阻,所致炎癥反應(yīng)延遲,從而使得創(chuàng)口的收縮作用明顯下降,**更多地依賴于膠原沉積和再上皮化過(guò)程;同時(shí),伴隨著各種生長(zhǎng)因子釋放減少出現(xiàn)了基質(zhì)金屬蛋白酶的生成增多,而后者對(duì)組織修復(fù)有明顯的制約作用。除了db/db小鼠以外,另還有非肥胖型糖尿病小鼠和ob/0b小鼠、LA-cp大鼠等也都可用于此模型的建立和研究。
3.4壓力相關(guān)性傷口模型:壓力相關(guān)性傷口,在臨床上常見(jiàn)的為褥瘡,褥瘡作為住院患者常見(jiàn)的并發(fā)癥之一,其動(dòng)物模型的研究已有不少的報(bào)道。過(guò)去常用于此模型的動(dòng)物有大鼠、豚鼠、兔子、狗和豬等。而近年來(lái),用小鼠建立這一實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷难芯恳仓饾u增多,曾有研究者在小鼠皮下埋置一不銹鋼片,再于皮膚表面用磁鐵產(chǎn)生吸引壓力來(lái)制備該模型。在此基礎(chǔ)上,還有人嘗試將金屬片埋置于肌肉下方,通過(guò)調(diào)控磁性壓力的方法來(lái)制作模擬患者深部褥瘡的傷口模型,但效果不甚理想。而Kemp-painen等用灰獵犬制作了一個(gè)壓力性傷口的動(dòng)物模型,其方法是將一個(gè)短肢用的石膏管放置于狗一側(cè)下肢的內(nèi)踝部位,再往石膏管中加入量填塞材料。石膏管內(nèi)填塞的量和程度以及其持續(xù)放置的時(shí)間,被認(rèn)為可以決定狗內(nèi)踝部皮膚所受壓力損害的嚴(yán)重程度。對(duì)于這一模型的實(shí)用性和效果評(píng)價(jià),尚有待進(jìn)一步的相關(guān)后續(xù)報(bào)道。
4、病理性瘢痕模型
病理性瘢痕(又稱異常瘢痕,abnormal scar),包括增生性瘢痕和瘢痕疙瘩兩種。如前所述,創(chuàng)傷**研究一直以來(lái)面臨著的一個(gè)難題,就是缺乏理想的病理性瘢痕的動(dòng)物模型。這些年來(lái)關(guān)于瘢痕動(dòng)物模型的研究報(bào)道也有很多,但影響較廣泛、應(yīng)用較多的仍然是以下兩類。
4.1裸鼠瘢痕移植模型:這一模型早是在1985年由shetlar等報(bào)道,其方法是將人的瘢痕疙瘩組織移植到無(wú)胸腺裸鼠的背部皮下袋內(nèi),對(duì)處于寄生狀態(tài)下的瘢痕組織進(jìn)行觀察。發(fā)現(xiàn)在移植后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),植入瘢痕能保持其原有的活性和組織學(xué)特性。這一開(kāi)創(chuàng)性的設(shè)計(jì)為瘢痕的實(shí)驗(yàn)研究開(kāi)辟了一條新途徑。同時(shí),這一模型也有其自身局限性。它并不是動(dòng)物自身產(chǎn)生的瘢痕組織,且裸鼠缺乏胸腺和T**細(xì)胞,故不能模擬出生理環(huán)境下自體瘢痕發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸的演變過(guò)程;其次,在維持的生長(zhǎng)期后,這類瘢痕還是均以吸收消失而告終,這與人體瘢痕疙瘩的持續(xù)增生是明顯不同的。
4.2兔耳增生性瘢痕模型:兔耳增生性瘢痕模型,是在1997年由Morris等建立并報(bào)道的,他們認(rèn)為在兔耳腹側(cè)創(chuàng)面的**過(guò)程中,傷口可以出現(xiàn)類似于人體增生性瘢痕的組織增生塊。此后,國(guó)內(nèi)由李薈元等于1998年開(kāi)展了兔耳瘢痕模型的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,認(rèn)為免耳腹側(cè)創(chuàng)面**后確實(shí)可產(chǎn)生增生性瘢痕,并報(bào)道其發(fā)生率可高達(dá)83%,時(shí)間能持續(xù)超過(guò)100天,組織學(xué)檢查也顯示其結(jié)構(gòu)與人增生性瘢痕相似。,此模型已越來(lái)越多地用于增生性瘢痕的發(fā)病機(jī)制和**學(xué)的各種研究中,然而其產(chǎn)生的瘢痕塊的增生程度和持續(xù)時(shí)間與人體相比,仍存在著不小的差距。并且,模型制作的成功率也還有待進(jìn)一步提高。
5、現(xiàn)狀與展望