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增生性瘢痕动物模型

缺乏理想的、由动物身体产生的病理瘢痕实验模型,是创伤修复、尤其是瘢痕研究的重大缺憾。动物不能发生病理瘢痕这一传统概念一直为人们公认。1997年,美国学者Morris在兔耳创面上发现有与人类病理瘢痕近似的真皮增生。中国学者李荟元等通过兔耳实验证实:兔耳创面可以引发与人类增生性瘢痕类似的病理改变,并于1998年在第四军医大学学报上以建立增生性瘢痕动物实验模型为题,发表了实验的资料,这是继Morris之后,**个、也是国内发表的兔耳瘢痕实验模型的文章。由于兔耳瘢痕出自动物自身,与诸如将人类瘢痕移植裸鼠等实验模式相比,具有明显的优点。因此,兔耳瘢痕模型很快得到国内外学者的认可,并且引用此模型进行瘢痕究者日益增多。

为了解当今国内外学者应用瘢痕动物实验模型的现状包括兔耳模型之外的其它动物模型,于20136月,笔者在PubMed检索中先后输入关键词“Hypertrophic scars animal model”“rabbit ear model of hypertrophic scar”获得英文资料;然后中文检索“皮肤增生性瘢痕兔耳模型”,查出相关中文资料113篇。经查核,排除无关及重复的资料,入选本文主题的增生性瘢痕动物实验模型的中英文资料共231篇,其中兔耳模型180篇(外刊67篇,中文刊113篇);其他动物模型51篇(裸鼠16篇、雌红Duroc14篇、还有鼠9篇、猪6篇、豚鼠5篇、无毛犬1篇),另有组织工程模型1篇。现将所获资料简介如下。

1、兔耳瘢痕模型之外的瘢痕动物模型

1.1裸鼠模型:美国Shetlar1985)、Robb1987)将人瘢痕疙瘩(K)、增生性瘢痕(HS)移植裸鼠,60天移植体仍存活。Momtazi2013)将人断层皮移植裸鼠,180天仍有活力,并有与人类HS相似的形态、组织学改变。Wang2011)分别将人全皮、断层皮植于裸鼠,证实断层皮引发的HS更明显。Polo1998)则证实,移植的人HS12个月仍保持原有特性。Aarabis2007)对裸鼠伤口外加张力,6个月出现与人相似的HS,机制是抑制了细胞凋亡。中国Yue2006)向植入裸鼠的人HS注入靶向血管的VEGF单抗,可抑制血管增生并使胶原表达下降。台湾Yang2010)将人**HS植于裸鼠,查明应用Verapamil+去炎松组抑瘢痕效果佳。

1.2鼠模型:Wu 2007)将明胶海绵置于S-D鼠皮肤切口下,可引发HS病变。Suzawa1992)在鼠伤口模型上查明,抗过敏药tranilast有抑制瘢痕作用。Zhang2001)通过对鼠查明,异常**的瘢痕中有更多的神经纤维长入,提示:神经在HS形成中的促成作用。Okumura1996)则用糖尿病鼠查明,bFGF通过促肉芽生长和促血管生成,能促伤口**。肖虎(2010)在腺苷A2A受体基因敲除的小鼠背作切口,外用张力促HS增生。发现基因敲除的小鼠HS较轻,羟脯氨酸含量低。Karakas2012)在Wister鼠创面用含有n-butanol亲水油膏可使创面无瘢痕**。Sahin2012)在S-D鼠创面查明,应用Contractubex胶有抗纤维化效应。

1.3豚鼠模型:Nedelec1998[18]在豚鼠皮肤缺损创面应用IFN-2b后,证实有抑制伤口收缩作用,并查明是诱导了成纤维细胞凋亡,推论有抗瘢痕效应。Aksoy2002)在豚鼠制作切除肉膜、用煤焦油**、全层皮切除或去肉膜+煤焦油**等创面。发现去肉膜+煤焦油**组可诱发类似人类HS样改变。

1.4雌红Duroc猪模型:Zhu2003)报道,早在1972年,Siverstein就描述雌红Duroc猪可以产生类似人类HS样改变。20世纪90年代证实,雌红Duroc猪可以作为瘢痕研究模型。在HS组织中,早期有TGF-1IGF-1mRNA和蛋白表达升高,与人类HS有相似性。Gallant-Behm2005)在红Duroc猪模型上,也检测到生长因子、转录因子、RNADNA有与人类HS相应的改变。美国Gurtner2011)在红Duroc猪模型上,采取减少伤口张力措施,可使瘢痕程度降低69倍。

1.5一般猪模型:Cuttle2000)在猪皮深度**区查明,伤后99天,HS厚度为2.2倍。Ulrich2007)查明,伤后8周,在人类HS中表现的、由赖氨酰基羟化酶-2b引起的胶原交联增加现象,在猪伤区有同样反应。Wang2011)则在猪**瘢痕研究中发现,α-SMA与瘢痕厚度、伤口收缩与伤口**有相关性,反应与人类HS相似。

1.6犬模型:日本Kimura2011[30]在无毛犬皮缺损伤口查明,有类似人HS样改变,有增厚的胶原和精细的弹力纤维。

1.7人组织工程增生性瘢痕模型:Van den Braek 2012)提出:在含有脂肪源基质干细胞的真皮上重构上皮,形**组织工程增生性瘢痕模型,易于引发HS。能查明:真皮厚度、I型胶原的分泌、表皮增生和细胞因子等参数。还能查明对5FU、去炎松**的反应。认为此种无动物的瘢痕模型可用于瘢痕研究。

2、免耳瘢痕实验模型

1997年,美国学者Morris[1]PRS杂志上发表了在兔耳急性、慢性创面上,可以引发过度真皮瘢痕增生的研究资料。受此启发,第四军医大学西京医院全军整形外科研究所李荟元等在23只大耳白兔的46只兔耳,通过制作6mm直径的圆形或1.5cm×1.5cm方形皮肤缺损等共148处创面,证实可以引发与人类病理瘢痕相似的病理改变,增生厚度为正常皮厚的3倍,组织学显示有与人类增生瘢痕相似的结构,分别用抑制瘢痕的IFN-γ 和促瘢痕生长的TGF-β1进行干扰,其反应与人类瘢痕一致。于1998年,在第四军医大学学报上,以建立性瘢痕动物实验模型为题,发表了研究资料。这是继Morris 之后,次在中国发表的兔耳瘢痕模型的文章。接着,又在中华整形外科杂志2001)报道了388处兔耳创面研究资料,指出:圆形创面HS发生率为70%,持续时间为150天;1.5cm×4.5cm创面,HS发生率为80%,持续时间可超过262天。查明其有内源性TGF-β1 mRNA强阳性表达,并证实FB凋亡在HS发展中的调控作用。   兔耳瘢痕模型问世,由于它是动物自身产生的病理性瘢痕,在人体外可以观察到病理性瘢痕的发生、发展、成熟到终转归的全程;不仅可以揭示瘢痕发生机制的奥秘,也可以利用影响瘢痕增生的相关因子进行干扰,寻找预防、**瘢痕的良策。由于没有像裸鼠那样-缺乏正常**反应-的弱点,研究结果更接近人类瘢痕实际。因此,它的应用有日益普及的势头。这种趋势从目前收集到的兔耳模型资料的分布势态分析中可见一斑:67篇刊出于外文期刊的兔耳模型文章,出自7个的17种刊物,主要有:Plast Reconstr SurgWound Repair RegenJ Plast Reconstr Aesthest SurgAesther Surg J等。中文检索的兔耳瘢痕模型资料共113篇,出自包括中华整形外科杂志、中华医学美学美容杂志、中华**杂志、中华创伤杂志等67刊物,兔耳瘢痕模型已成为国内外学者乐于选用的动物模型。

2.1用兔耳模型进行防治瘢痕**效果的探索

2.1.1 经口服用**抑制瘢痕增生:邵家松等(2011)给兔饲服环磷酰胺,抑止了T**细胞介导的急性**反应,瘢痕增生指数下降、成纤维细胞和胶原纤维面密度降低。冯登超(2008)证实,二氢青蒿素灌胃组,瘢痕增生指数明显低于生理盐水组;成纤维细胞凋亡增加、胶原纤维含量降低。

2.1.2局部**抑制瘢痕增生:Ju-Lin 2009在兔耳创面应用积雪草甙,能减少TGF-β1Smad7抑制剂的表达。Wu 2011)、Zhang H 2012)等用脂质体包裹的根茎香油LEO,发现:瘢痕增生指数明显降低,TGF- 1IIII型胶原减少,而细胞凋亡数则明显升高。赵京玉等(2011)应用三苯氧胺雌**受体竞争性抑制剂-他莫昔芬后,兔耳瘢痕组织中TGF-β2、成纤维细胞数都明显下降。Wei等(2011)证实,用鱼肝油醇酸,可使瘢痕中的TGF-β1IIII型胶原下降,瘢痕增生指数降低。Rahmani-Neishaboor 2012)应用抗纤维/**因子-stratifinacetylsalicylic,兔耳瘢痕容量比对照组分别下降82%73%;而使用stratifinMMP-1表达上升2.8倍,胶原密度则下降48%Lee2005年将脂质体包裹的IFN- 2b用于兔耳创面,瘢痕厚度明显小于对照组。Kiml2003)在兔耳用FG-1648-邻二氮杂菲-一种脯氨酰4羟化酶抑制剂,证实,用1%浓度者使瘢痕增生指数下降至对照组的26%Aksoy2010)证实,兔耳创面用氧化锌软膏可抑瘢痕。

此外,还有紫草素、仙人掌提取物、白黎芦醇、半边旗5F、丹参酮ⅠA、川芎嗪等多种制剂的资料(略)。

2.1.3 兔耳创面注射**抑制瘢痕的观察:Ko等(2012)在兔耳用3-3甲基戊辅酶A还原酶抑制剂-SimvastainLovastainPravastatin ,查明低剂量的3种**应用后,瘢痕增生指数比对照组分别下降21.9%25.8%22.8%Zhiyong 2012)将Endostar 注于兔耳创面,查明胶原密度下降,微血管生成减少、凋亡细胞增多。Gisquet2011)在兔耳注射tacrolimus后,瘢痕增生指数只有对照组的1/2,真皮厚度减少,细胞数目下降。Xiao2013)在兔耳创面注射肝细胞生长因子(HGF),证实能抑制瘢痕增生。Reid2006)将前胶原C-蛋白酶抑制剂注入兔耳,查明早期用有抑瘢痕效力。Henry2007)将米诺环素注于兔耳,瘢痕增生指数下降,瘢痕面积减少85%Xiao2012)则证实,肉毒**注射兔耳,有抑制瘢痕增生作用。孙静(临床与实验病理学杂志,20122期)研究表明,Tumstatin能够较曲安奈德更明显地抑制瘢痕生长。张艳(重庆医科大学学报,20106期)认为,黄芪注射液能减少TGF-β1 mRNATGF-β1蛋白的表达。段红梅(中国实用医药, 201018期)实验证明,紫杉醇可抑制兔耳增生性瘢痕组织增生。

此外,还有红花、反应停、隐丹参酮、马兜铃酸、己基可可碱、粉防己碱、苦参碱等报道(略)。

2.1.4在兔耳模型上检验硅胶制品的抗瘢痕效果:Jia2011)证明硅胶、含银硅胶都有抑瘢痕效应,但含银硅胶效果更明显。Tollefson2012)对比硅胶膜与微孔纸(microporous paper tape)在兔耳创面应用的效果。两组抑瘢痕效果都明显,且无明显差异。不过O'shaughnessy 2009)在兔耳上发现,纸条不仅无抑瘢痕作用,反而使瘢痕增生指数升高、角质形成细胞受损。认为一般封闭伤口的措施不能抑制瘢痕,反而引发病变加重。Saulis2002)也证实,非硅胶制品并不能使瘢痕增生指数降低。Lee2012)在兔耳用含有尿囊素、右旋泛酰醇和肝素的硅胶制品NoscamaTM 证实抑制瘢痕效果明显,而且强于一般硅胶制品ContractubexRGallant-Behm[56]在兔耳证实,硅胶能使角质形成细胞的角蛋白升高,使上皮纤维化因子IL-1 表达下降。

2.2在兔耳模型上检验某些物理因素的影响:谭军(中国组织工程研究, 20132期) 报道,超脉冲CO2点阵激光结合湿润暴露疗法**兔耳浅表性瘢痕,能更好地启动和保护表皮干细胞,促进创面原位再生修复。促进兔耳增生性瘢痕软化、变平,这与瘢痕组织中成纤维细胞凋亡增加、VEGF的表达降低有关。而可调脉宽倍频NdYAG激光,可能通过损伤瘢痕组织内的微血管促使兔耳瘢痕萎缩。王星武(中国美容医学,20092期)证实:Vp532nm激光可明显抑制兔耳瘢痕。蔡宏(中国激光医学杂志,20083期)查明,在瘢痕形成早期, 血卟啉单甲醚-光动力学疗法HMME-PDT能够抑制兔耳瘢痕成纤维细胞的增殖能力,减少胶原蛋白的合成与分泌,并能诱导成纤维细胞凋亡。肖燕(中国美容医学,20108期)认为,光动力学**能有效预防并**增生性瘢痕。肇阅(2012)在兔耳实验证明,医用6Mev高能电子线照射**是一种有效的**增生性瘢痕的方法。Brown等(2008)在兔耳模型上查明:经过紫外线-B每日1次照射,兔耳增生块组织中胶原产生量明显减少,胶原的分解量则明显增加,产生抑制瘢痕增生的效果。

2.3应用兔耳瘢痕模型深入探索病理性瘢痕发生的机制:第四军医大学西京医院全军整形外科研究所进行了瘢痕发生机制的相关研究:①在IFN-γTGF-β1干预下成纤维细胞凋亡的动态改变;②血管增生与增生性瘢痕发生的关系,以及血管形成抑制剂对瘢痕的抑制效应;③肌成纤维细胞与创面收缩及瘢痕挛缩的关系;④内源性TGF-β1与瘢痕增生的关系;⑤信号转导系统在瘢痕发生中的改变及影响;⑥多种**在瘢痕防治中的效果及作用机制;⑦基因**在瘢痕防治中的应用等。与此同时,国内外学者也发表了相关的研究资料:中国学者Shi HX2013)在兔耳模型上查明,bFGF有促进创面**、但抑制瘢痕增生。其机制是:调控细胞外基质的合成与降解和影响fibronectinFN)及TGF-β1表达,抑制TGF-β1/SMAD通路,并促细胞凋亡。Xiao2013)免耳创面注入肝细胞生长因子(HGF)可以抑制兔耳瘢痕增生。Yagmur 2011)先将兔耳两条主要感觉神经切断,14天后再制作兔耳模型。证实切神经后的兔耳创面瘢痕增生明显轻于对照组。认为除神经有抑瘢痕增生作用。杜娟(中国医药指南,20133期)研究发现,铜绿假单胞菌感染增加了兔耳创面**后增生瘢痕块发生率。卞媛媛(实用皮肤病学杂志,20131期)查明,兔自体脂肪来源干细胞对兔耳增生性瘢痕有抑制作用。

2.4兔耳瘢痕模型上的基因**:陈煜华等(2013)在兔耳创面,注入携带目的基因LV-SiVEGF的重组慢病毒,血管靶向基因**后,瘢痕中微血管生成明显减少,胶原合成和细胞增殖均明显受抑。认为基因LV-SiVEGF**有明显抑瘢痕作用。宋宝强等(2008)在兔耳模型上证实,基因重组腺病毒血管抑制剂-1Ad-METH1)通过抑制增生块中的血管生成,发挥抑制瘢痕增生的效能。此前曾在兔耳模型上观察了血管内皮抑制素(YH-16)抑制瘢痕增生的效果。证实YH-16通过抑制血管生成,产生抗瘢痕效果。张华彬等 (2007)同样在兔耳模型上证实了Ad-METHI的抑制瘢痕效应。认为Ad-HGF可用于瘢痕的**。Reid等(2007)在兔耳模型上观察Ketrovial 基因**,通过阻抑TGF- 产生的抗瘢痕增生效应。邱林等(2008)进行了基因修饰BMSCs抑制增生性瘢痕的实验研究。任丽虹(2008)研究结缔组织生长因子(CTGF)反义寡核苷酸(ASODN)对兔耳增生性瘢痕模型的作用,探讨增生性瘢痕的基因**。结论:CTGFASODN能够有效抑制CTGF蛋白的表达和细胞增殖,并且加快了细胞的凋亡,从而抑制瘢痕增生。

2.5改进和提高模型质量上进行了探索:朱桂英等(2008)认定:在制作兔耳瘢痕模型时,宜选择兔耳腹面的中、下部,以距离耳尖36cm、距耳内、外侧缘1.5cm处为佳部位。将耳软骨膜切除可提高瘢痕增生率至95%,瘢痕增生指数高,持续时间也长。Kryger2007)查明,7mm创面瘢痕增生度比5mm者明显,TGF-β1I型胶原 2mRNA表达强于5mm创面。张彤(中国皮肤性病学杂志,2008 03期)作2cm×5cm全层皮肤缺损伤,创面用1%磺胺嘧啶银冷霜外敷包扎至**。可出现与人体相似的增生性瘢痕。游玉芳(中国医学影像技术,201212期)认为高频超声生物显微镜(HFB)不仅能动态观测兔耳瘢痕的全貌,还可观察其内部细微结构并进行定量分析,可为研究增生性瘢痕提供一种有效的观测手段。熊舒原(中国激光医学杂志,20131期)证实,二次谐波成像技术可以定量表征创伤**不同阶段的形态特征,有望用于在体监测活体生物组织创伤**及瘢痕形成过程。

3、小结

在多种瘢痕动物模型中,兔耳模型具有明显的优势,其被引用的程度,远远超过其他模型。兔耳模型是研究瘢痕比较好的模型,但还不是理想的模型。作为病理性瘢痕的重头戏,瘢痕疙瘩的研究,兔耳模型是无能为力的,如果能有产生瘢痕疙瘩的动物模型问世,那才是更高的动物瘢痕模型!在非兔耳瘢痕模型中,裸鼠模型和雌红Duroc猪这两种模型仍然是在某些情况下可以采用的模型。希望有更为理想的瘢痕动物实验模型早日问世!

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