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创伤愈合动物模型

创伤**,一直是医学研究中重要的课题之一。然而,其相关的研究进展却长期受限于以下两方面因素的影响:①缺乏合适的异常瘢痕形成的动物模型;②缺乏敏感的能定量反映创伤和创伤修复的方法。动物模型对于创伤**研究来说,其重要性不容置疑。就如同发生在人类的其他各系统**一样,要深刻认识它们的本质,了解其相应病理改变或测试某一种**或**方法对其是否有效和安全,都应该先在相应的动物实验模型上进行研究和验证,然后才能在临床上应用和推广。可以认为,现代医学的发展离不开动物实验模型的广泛应用。近年来,在创伤**领域,关于动物实验模型的研究有了一些新的进展和成果报道,如下。

 

1、动物模型的选择原则

一般动物模型的选择,应该注意以下几点基本原则:①能正确复制所要研究的损伤或病变;②可以多次或用多种方式进行实验;③实验可被别人重复;④在实验中可获取多个活检标本;⑤容易操作并与动物实验设备相适应;⑥有可供实验观察的足够时间。而在创伤**研究中,动物模型的选择需要更加精准和。对于不同的创伤**类型或是同一**类型中不同阶段某个具体问题的研究,应该由与之对应的或相似度高的不同实验动物模型来进行。例如:在研究**创面**的收缩增强过程时,选用小鼠**模型较佳。而在研究创伤修复的再上皮化过程时,刃厚皮片供区的创面**模型或点状植皮动物模型均被认为是合适的选择。

2、急性伤口**模型

急性伤口**模型(models of acute woundhealing),是指创伤发病急、致伤因素较为明确、病程相对较短,不伴有其他明显影响**的有害因素存在,创口以急性炎症反应为特征的一类创伤**模型。

2.1切开性伤口模型:通常是用剪刀或刀片切割动物皮肤,形成线形切口,可深至皮下。常用的动物有鼠、兔或猪等,切口常选在动物的背部或腹部。这一模型可用于观察伤口**过程以及各种全身或局部使用的**、敷料等对伤口**的影响作用。另外,此模型还常被用来研究**创面的抗张力强度(tensile strength),其传统方法是在伤口**过程中不同时间点上分别切取创面标本,再用表面张力计测量其张力强度,后作比较和分析。这种方法作为一种体外性测试,并且测量值是通过与切口垂直方向的单向拉力来获取,因而与切口实际的多轴向力学作用相比还存在着差异。Gingrass等设计了一种活体测量伤口张力强度的动物模型,其方法是通过真空负压装置作用于SD大鼠的线形切口区,依靠吸引作用产生多轴向拉力。其相关实验研究证实,这一模型的测量参数更接近临床实际,结果也更为确实可信。

 2.2切除性伤口模型:使用特制的打孔器或剪刀、刀片在动物体表(多在背部)切除面积的皮肤全层或断层组织而制备。人体开放性创伤**过程的各个阶段,包括肉芽形成、胶原沉积、再上皮化和收缩过程等,都可以在这一模型中进行模拟和观察研究。各种局部用药或敷料等的疗效测试以及一些影响**的外界因素的作用分析,也都可以利用此实验模型来进行。由于不同深度的开放性伤口有着不同类型的**方式,模拟制备的相应动物伤口模型,也就大致可分为两种:即部分厚度的切除伤口模型和全厚切除伤口模型。部分厚度(保留部分真皮层)的切除伤口模型,或称断层皮肤切除伤口模型,一般是用标准取皮刀在皮肤相对较厚的动物身上制备而成。与人类皮肤结构近似的小猪或小香猪,使用为广泛。这一模型特别适用于再上皮化过程的研究,其评价指标主要是创面的再上皮化率与创口的实际闭合时间。全层厚度的皮肤切除伤口模型,动物的选择和制作方法基本同上。它被广泛地用于衡量影响创伤修复的各种因素的作用,如不同类型的敷料、皮肤替代品及局部用药等都可以在此模型上进行观察和研究。另外,因伤口收缩的程度在动物皮肤和人体皮肤之间有较大的差异性,如啮齿类的小鼠,伤口的**90%依赖其伤口收缩作用,为了增加动物模型与人体创伤**过程的相似度,在制作模型时,就可以采取各种方法来尽量减低这一因素的差异。Carlson等在制作的小鼠切口模型两侧,用类似夹板样固定的处理方式,程度上有效地限制了其伤口收缩作用。而Mustoe等在1991年所报道的兔耳创伤模型的建立,也是利用兔耳腹侧皮肤下方软骨所产生的类夹板样作用对伤口收缩的限制,从而使对肉芽组织形成和再上皮化等**过程的研究更利于开展和深入。近年来,Falanga等在小鼠尾部制作的全层切除伤口模型,Mustoe等。在小鼠头顶部制作的切口模型,原理和方法大致如此。

2.3**伤口模型:烧()伤动物模型的研究进展较快,各种深度**模型的制备,都有不少的方法可供选用。就创伤**研究而言,,动物的选择应该是与人皮肤组织结构相似的猪、狗和大小鼠、豚鼠等较好;其次,建立**模型的方法可选用火焰**(凝固汽油、酒精等)和辐射**(溴钨灯、闪光粉等)这两大类,具体可根据实际研究需要而定。而**模型还可选用热金属烫灼法、点状温热**法和热水(蒸汽)**法等。相对来说,**的温度容易控制,作用均匀、面积也易掌握,一般比**模型稳定、准确、重复性好。在制作模型时还应研究和关注的是:①动物体表**面积的准确估计,往往容易将其数值估计过高;②体表面积**的动物,是否能引起与人体相似的全身性系统反应。此外,由于人体深度**在临床上通常采用局部切除加皮瓣()移植的**方式,其相关的动物模型研究也在逐步开展中。

3、损伤伤口**模型

损伤伤口**模型(models of impaired wound healing),是指在创伤**过程中,由于受到或合并存在影响**的各种体内外因素的制约,如营养不佳、感染、局部缺血、糖尿病、静脉瘀滞不畅、压力相关因素以及辐射损伤等所造成的以慢性难**创面为基本表现的一类动物模型。下面,我们将其中几种较为常用、研究也相对较多的模型及其进展介绍如下:

3.1感染伤口模型:这一模型的制作过程并不复杂,只需将量已知浓度的某种致病菌加到动物的伤口创面,再定时检测伤口组织的病理学改变并进行创面**计数。由于伤口**感染对组织修复的影响,也有其双重性的作用存在,即大量重度的感染明显延迟**,少量轻度感染常能加快**,故**的局部作用浓度是一个关键性要素。付小兵等认为,一般**计数超过lOs个/g组织创面**将发生困难,而在动物**计数还需要更高一些。Kendra等在小鼠**感染模型的相关研究中,将200300 CFU的绿脓杆菌注射接种于5mm×5mm的**创面皮下,获得了较理想的模型效果和可重复性的实验结论。

3.2局部缺血伤口模型:局部缺血伤口模型的制作

方法,大致可以分为两类:一类是通过血管结扎方式来制备,Mustoe等将兔耳腹侧面的三条供血动脉其中两条结扎而制成的兔耳局部缺血模型,对于研究慢性创伤**过程中各种**手段或处理因素的作用和意义可算是一种上佳的动物模型;另一类方法则是运用皮瓣形成的原理来制备,即通过增加其长宽比例来使皮瓣远端形成缺血性改变。许多研究者设计了如双蒂皮瓣或单蒂肌皮瓣等各式各样的皮瓣模型,为不同实验的实际需要提供了多种选择和参考。

3.3糖尿病溃疡模型:欲制备糖尿病溃疡的动物模型,需要获得患糖尿病的实验动物。而这就有两种方法可供选择:①用化学**(如四氧嘧啶等)破坏正常动物胰腺B细胞来获取,如人工糖尿病大鼠等。此方法有其缺点,一是不同动物之间的血糖难以处于同一水平,需经常检查血糖;化学**对T细胞和单核巨噬细胞功能产生的影响,会不可避免地在程度上干扰创伤**的过程。②直接选用基因突变型的遗传性糖尿病大、小鼠或灵长类动物,这其中使用较多的是纯合突变的dbdb小鼠,它由于缺乏leptin受体而致肥胖,随即成为胰岛素抵抗型的糖尿病小鼠。在此小鼠身上人为造成创伤,即可建立起糖尿病溃疡的研究模型。目前,这一模型的相关研究已证实,其创伤**困难的原因之一是炎症细胞的迁徙受阻,所致炎症反应延迟,从而使得创口的收缩作用明显下降,**更多地依赖于胶原沉积和再上皮化过程;同时,伴随着各种生长因子释放减少出现了基质金属蛋白酶的生成增多,而后者对组织修复有明显的制约作用。除了dbdb小鼠以外,另还有非肥胖型糖尿病小鼠和ob0b小鼠、LA-cp大鼠等也都可用于此模型的建立和研究。

3.4压力相关性伤口模型:压力相关性伤口,在临床上常见的为褥疮,褥疮作为住院患者常见的并发症之一,其动物模型的研究已有不少的报道。过去常用于此模型的动物有大鼠、豚鼠、兔子、狗和猪等。而近年来,用小鼠建立这一实验模型的研究也逐渐增多,曾有研究者在小鼠皮下埋置一不锈钢片,再于皮肤表面用磁铁产生吸引压力来制备该模型。在此基础上,还有人尝试将金属片埋置于肌肉下方,通过调控磁性压力的方法来制作模拟患者深部褥疮的伤口模型,但效果不甚理想。而Kemp-painen等用灰猎犬制作了一个压力性伤口的动物模型,其方法是将一个短肢用的石膏管放置于狗一侧下肢的内踝部位,再往石膏管中加入量填塞材料。石膏管内填塞的量和程度以及其持续放置的时间,被认为可以决定狗内踝部皮肤所受压力损害的严重程度。对于这一模型的实用性和效果评价,尚有待进一步的相关后续报道。

4、病理性瘢痕模型

病理性瘢痕(又称异常瘢痕,abnormal scar),包括增生性瘢痕和瘢痕疙瘩两种。如前所述,创伤**研究一直以来面临着的一个难题,就是缺乏理想的病理性瘢痕的动物模型。这些年来关于瘢痕动物模型的研究报道也有很多,但影响较广泛、应用较多的仍然是以下两类。

4.1裸鼠瘢痕移植模型:这一模型早是在1985年由shetlar等报道,其方法是将人的瘢痕疙瘩组织移植到无胸腺裸鼠的背部皮下袋内,对处于寄生状态下的瘢痕组织进行观察。发现在移植后较长一段时间内,植入瘢痕能保持其原有的活性和组织学特性。这一开创性的设计为瘢痕的实验研究开辟了一条新途径。同时,这一模型也有其自身局限性。它并不是动物自身产生的瘢痕组织,且裸鼠缺乏胸腺和T**细胞,故不能模拟出生理环境下自体瘢痕发生、发展和转归的演变过程;其次,在维持的生长期后,这类瘢痕还是均以吸收消失而告终,这与人体瘢痕疙瘩的持续增生是明显不同的。

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等建立并报道的,他们认为在兔耳腹侧创面的**过程中,伤口可以出现类似于人体增生性瘢痕的组织增生块。此后,国内由李荟元等于1998年开展了兔耳瘢痕模型的相关实验研究,认为免耳腹侧创面**后确实可产生增生性瘢痕,并报道其发生率可高达83%,时间能持续超过100天,组织学检查也显示其结构与人增生性瘢痕相似。目前,此模型已越来越多地用于增生性瘢痕的发病机制和**学的各种研究中,然而其产生的瘢痕块的增生程度和持续时间与人体相比,仍存在着不小的差距。并且,模型制作的成功率也还有待进一步提高。

5、现状与展望

由于动物与人类皮肤结构的显著差异性,想要复制出与人体创伤**相似的动物模型,除了解决伤口收缩性的问题外,还存在其他不少的困难。此外,目前我们对创伤**或瘢痕生成的程度判定与衡量,还停滞在依靠主观性标准去评价的阶段,如温哥华评分量表等,尚缺乏更为科学和客观的评量体系。这些都需要我们在将来的工作和研究中不断地去完善和提高。
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