創(chuàng)傷愈合動物模型的研究進展

創(chuàng)傷愈合，一直是醫(yī)學(xué)研究中最重要的課題之一。然而，其相關(guān)的研究進展卻長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。動物模型對于創(chuàng)傷愈合研究來說，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)識它們的本質(zhì)，了解其相應(yīng)病理改變或測試某一種藥物或治療方法對其是否有效和安全，都應(yīng)該先在相應(yīng)的動物實驗?zāi)Ｐ蜕线M行研究和驗證，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)展離不開動物實驗?zāi)Ｐ偷膹V泛應(yīng)用。近年來，在創(chuàng)傷愈合領(lǐng)域，關(guān)于動物實驗?zāi)Ｐ偷难芯坑辛艘恍┬碌倪M展和成果報道，本文在復(fù)習(xí)文獻的基礎(chǔ)上，綜述如下。

1動物模型的選擇原則

一般動物模型的選擇，應(yīng)該注意以下幾點基本原則：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行實驗；③實驗可被別人重復(fù)；④在實驗中可獲取多個活檢標(biāo)本；⑤容易操作并與動物實驗設(shè)備相適應(yīng)；⑥有可供實驗觀察的足夠時間。而在創(chuàng)傷愈合研究中，動物模型的選擇需要更加精準(zhǔn)和確切。對于不同的創(chuàng)傷愈合類型或是同一愈合類型中不同階段某個具體問題的研究，應(yīng)該由與之對應(yīng)的或相似度最高的不同實驗動物模型來進行。例如：在研究燒傷創(chuàng)面愈合的收縮增強過程時，選用小鼠燒傷模型較佳。而在研究創(chuàng)傷修復(fù)的再上皮化過程時，刃厚皮片供區(qū)的創(chuàng)面愈合模型或點狀植皮動物模型均被認(rèn)為是合適的選擇。

2急性傷口愈合模型

急性傷口愈合模型(models of acute woundhealing)，是指創(chuàng)傷發(fā)病急、致傷因素較為明確、病程相對較短，不伴有其他明顯影響愈合的有害因素存在，創(chuàng)口以急性炎癥反應(yīng)為特征的一類創(chuàng)傷愈合模型。

2．1切開性傷口模型：通常是用剪刀或刀片切割動物皮膚，形成線形切口，可深至皮下。常用的動物有鼠、兔或豬等，切口常選在動物的背部或腹部。這一模型可用于觀察傷口愈合過程以及各種全身或局部使用的藥物、敷料等對傷口愈合的影響作用。另外，此模型還常被用來研究愈合創(chuàng)面的抗張力強度(tensile strength)，其傳統(tǒng)方法是在傷口愈合過程中不同時間點上分別切取創(chuàng)面標(biāo)本，再用表面張力計測量其張力強度，后作比較和分析。這種方法作為一種體外性測試，并且測量值是通過與切口垂直方向的單向拉力來獲取，因而與切口實際的多軸向力學(xué)作用相比還存在著一定差異。Gingrass等設(shè)計了一種活體測量傷口張力強度的動物模型，其方法是通過真空負(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)實驗研究證實，這一模型的測量參數(shù)更接近臨床實際，結(jié)果也更為確實可信。

2．2切除性傷口模型：使用特制的打孔器或剪刀、刀片在動物體表(多在背部)切除一定面積的皮膚全層或斷層組織而制備。人體開放性創(chuàng)傷愈合過程的各個階段，包括肉芽形成、膠原沉積、再上皮化和收縮過程等，都可以在這一模型中進行模擬和觀察研究。各種局部用藥或敷料等的療效測試以及一些影響愈合的外界因素的作用分析，也都可以利用此實驗?zāi)Ｐ蛠磉M行。由于不同深度的開放性傷口有著不同類型的愈合方式，模擬制備的相應(yīng)動物傷口模型，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)取皮刀在皮膚相對較厚的動物身上制備而成。與人類皮膚結(jié)構(gòu)近似的小豬或小香豬，使用最為廣泛。這一模型特別適用于再上皮化過程的研究，其評價指標(biāo)主要是創(chuàng)面的再上皮化率與創(chuàng)口的實際閉合時間。全層厚度的皮膚切除傷口模型，動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行觀察和研究。另外，因傷口收縮的程度在動物皮膚和人體皮膚之間有較大的差異性，如嚙齒類的小鼠，傷口的愈合90％依賴其傷口收縮作用，為了增加動物模型與人體創(chuàng)傷愈合過程的相似度，在制作模型時，就可以采取各種方法來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，一定程度上有效地限制了其傷口收縮作用。而Mustoe等在1991年所報道的兔耳創(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傷口收縮的限制，從而使對肉芽組織形成和再上皮化等愈合過程的研究更利于開展和深入。近年來，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燒傷傷口模型：燒(燙)傷動物模型的研究進展較快，各種深度燒傷模型的制備，都有不少的方法可供選用。就創(chuàng)傷愈合研究而言，首先，動物的選擇應(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，建立燒傷模型的方法可選用火焰燒傷(凝固汽油、酒精等)和輻射燒傷(溴鎢燈、閃光粉等)這兩大類，具體可根據(jù)實際研究需要而定。而燙傷模型還可選用熱金屬燙灼法、點狀溫?zé)釥C傷法和熱水(蒸汽)燙傷法等。相對來說，燙傷的溫度容易控制，作用均勻、面積也易掌握，一般比燒傷模型穩(wěn)定、準(zhǔn)確、重復(fù)性好。在制作模型時還應(yīng)研究和關(guān)注的是：①動物體表燒傷面積的準(zhǔn)確估計，往往容易將其數(shù)值估計過高；②一定體表面積燒傷的動物，是否能引起與人體相似的全身性系統(tǒng)反應(yīng)。此外，由于人體深度燒傷在臨床上通常采用局部切除加皮瓣(片)移植的治療方式，其相關(guān)的動物模型研究也在逐步開展中。

3損傷傷口愈合模型

損傷傷口愈合模型(models of impaired wound healing)，是指在創(chuàng)傷愈合過程中，由于受到或合并存在影響愈合的各種體內(nèi)外因素的制約，如營養(yǎng)不良、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愈合創(chuàng)面為基本表現(xiàn)的一類動物模型。下面，我們將其中幾種較為常用、研究也相對較多的模型及其進展介紹如下：

3．1感染傷口模型：這一模型的制作過程并不復(fù)雜，只需將一定量已知濃度的某種致病菌加到動物的傷口創(chuàng)面，再定時檢測傷口組織的病理學(xué)改變并進行創(chuàng)面細(xì)菌計數(shù)。由于傷口細(xì)菌感染對組織修復(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愈合，少量輕度感染常能加快愈合，故細(xì)菌的局部作用濃度是一個關(guān)鍵性要素。付小兵等認(rèn)為，一般細(xì)菌計數(shù)超過lOs個／g組織創(chuàng)面愈合將發(fā)生困難，而在動物細(xì)菌計數(shù)還需要更高一些。Kendra等在小鼠燙傷感染模型的相關(guān)研究中，將200～300 CFU的綠膿桿菌注射接種于5mm×5mm的燙傷創(chuàng)面皮下，獲得了較理想的模型效果和可重復(fù)性的實驗結(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：一類是通過血管結(jié)扎方式來制備，Mustoe等將兔耳腹側(cè)面的三條供血動脈其中兩條結(jié)扎而制成的兔耳局部缺血模型，對于研究慢性創(chuàng)傷愈合過程中各種治療手段或處理因素的作用和意義可算是一種上佳的動物模型；另一類方法則是運用皮瓣形成的原理來制備，即通過增加其長寬比例來使皮瓣遠(yuǎn)端形成缺血性改變。許多研究者設(shè)計了如雙蒂皮瓣或單蒂肌皮瓣等各式各樣的皮瓣模型，為不同實驗的實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物模型，首先需要獲得患糖尿病的實驗動物。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)破壞正常動物胰腺B細(xì)胞來獲取，如人工糖尿病大鼠等。此方法有其缺點，一是不同動物之間的血糖難以確保處于同一水平，需經(jīng)常檢查血糖；化學(xué)藥物對T細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞功能產(chǎn)生的影響，會不可避免地在一定程度上干擾創(chuàng)傷愈合的過程。②直接選用基因突變型的遺傳性糖尿病大、小鼠或靈長類動物，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。目前，這一模型的相關(guān)研究已證實，其創(chuàng)傷愈合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，愈合更多地依賴于膠原沉積和再上皮化過程；同時，伴隨著各種生長因子釋放減少出現(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，在臨床上最常見的為褥瘡，褥瘡作為住院患者最常見的并發(fā)癥之一，其動物模型的研究已有不少的報道。過去常用于此模型的動物有大鼠、豚鼠、兔子、狗和豬等。而近年來，用小鼠建立這一實驗?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，通過調(diào)控磁性壓力的方法來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壓力性傷口的動物模型，其方法是將一個短肢用的石膏管放置于狗一側(cè)下肢的內(nèi)踝部位，再往石膏管中加入一定量填塞材料。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。對于這一模型的實用性和效果評價，尚有待進一步的相關(guān)后續(xù)報道。

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)傷愈合研究一直以來面臨著的一個難題，就是缺乏理想的病理性瘢痕的動物模型。這些年來關(guān)于瘢痕動物模型的研究報道也有很多，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：這一模型最早是在1985年由shetlar等首先報道，其方法是將人的瘢痕疙瘩組織移植到無胸腺裸鼠的背部皮下袋內(nèi)，對處于寄生狀態(tài)下的瘢痕組織進行觀察。發(fā)現(xiàn)在移植后較長一段時間內(nèi)，植入瘢痕能保持其原有的活性和組織學(xué)特性。這一開創(chuàng)性的設(shè)計為瘢痕的實驗研究開辟了一條新途徑。同時，這一模型也有其自身局限性。首先它并不是動物自身產(chǎn)生的瘢痕組織，且裸鼠缺乏胸腺和T淋巴細(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)歸的演變過程；其次，在維持一定的生長期后，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等首先建立并報道的，他們認(rèn)為在兔耳腹側(cè)創(chuàng)面的愈合過程中，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，國內(nèi)由李薈元等于1998年首先開展了兔耳瘢痕模型的相關(guān)實驗研究，認(rèn)為免耳腹側(cè)創(chuàng)面愈合后確實可產(chǎn)生增生性瘢痕，并報道其發(fā)生率可高達83％，時間能持續(xù)超過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。目前，此模型已越來越多地用于增生性瘢痕的發(fā)病機制和治療學(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一步提高。

5現(xiàn)狀與展望

由于動物與人類皮膚結(jié)構(gòu)的顯著差異性，想要復(fù)制出與人體創(chuàng)傷愈合完全相似的動物模型，除了解決傷口收縮性的問題外，還存在其他不少的困難。此外，目前我們對創(chuàng)傷愈合或瘢痕生成的程度判定與衡量，還停滯在依靠主觀性標(biāo)準(zhǔn)去評價的階段，如溫哥華評分量表等，尚缺乏更為科學(xué)和客觀的評量體系。這些都需要我們在將來的工作和研究中不斷地去完善和提高。

編輯／李陽利

(注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。)