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增生性瘢痕動物模型
缺乏理想的、由動物身體產(chǎn)生的病理瘢痕實驗?zāi)P?,是?chuàng)傷修復(fù)、尤其是瘢痕研究的重大缺憾。“動物不能發(fā)生病理瘢痕”這一傳統(tǒng)概念一直為人們公認。1997年,美國學(xué)者Morris在兔耳創(chuàng)面上發(fā)現(xiàn)有與人類病理瘢痕近似的真皮增生。中國學(xué)者李薈元等通過兔耳實驗證實:兔耳創(chuàng)面可以引發(fā)與人類增生性瘢痕類似的病理改變,并于1998年在第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報上以“建立增生性瘢痕動物實驗模型”為題,發(fā)表了實驗的資料,這是繼Morris之后,**個、也是國內(nèi)發(fā)表的兔耳瘢痕實驗?zāi)P偷奈恼?。由于兔耳瘢痕出自動物自身,與諸如將人類瘢痕移植裸鼠等實驗?zāi)J较啾?,具有明顯的優(yōu)點。因此,兔耳瘢痕模型很快得到國內(nèi)外學(xué)者的認可,并且引用此模型進行瘢痕究者日益增多。
為了解當今國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用瘢痕動物實驗?zāi)P偷默F(xiàn)狀—包括兔耳模型之外的其它動物模型,于2013年6月,筆者在PubMed檢索中先后輸入關(guān)鍵詞“Hypertrophic scars animal model”;“rabbit ear model of hypertrophic scar”獲得英文資料;然后中文檢索“皮膚增生性瘢痕兔耳模型”,查出相關(guān)中文資料113篇。經(jīng)查核,排除無關(guān)及重復(fù)的資料,入選本文主題的“增生性瘢痕動物實驗?zāi)P?/span>”的中英文資料共231篇,其中兔耳模型180篇(外刊67篇,中文刊113篇);其他動物模型51篇(裸鼠16篇、雌紅Duroc豬14篇、還有鼠9篇、豬6篇、豚鼠5篇、無毛犬1篇),另有組織工程模型1篇?,F(xiàn)將所獲資料簡介如下。
1、兔耳瘢痕模型之外的瘢痕動物模型
1.1裸鼠模型:美國Shetlar(1985)、Robb(1987)將人瘢痕疙瘩(K)、增生性瘢痕(HS)移植裸鼠,60天移植體仍存活。Momtazi(2013)將人斷層皮移植裸鼠,180天仍有活力,并有與人類HS相似的形態(tài)、組織學(xué)改變。Wang(2011)分別將人全皮、斷層皮植于裸鼠,證實斷層皮引發(fā)的HS更明顯。Polo(1998)則證實,移植的人HS,12個月仍保持原有特性。Aarabis(2007)對裸鼠傷口外加張力,6個月出現(xiàn)與人相似的HS,機制是抑制了細胞凋亡。中國Yue(2006)向植入裸鼠的人HS注入靶向血管的VEGF單抗,可抑制血管增生并使膠原表達下降。臺灣Yang(2010)將人**HS植于裸鼠,查明應(yīng)用Verapamil+去炎松組抑瘢痕效果佳。
1.2鼠模型:Wu (2007)將明膠海綿置于S-D鼠皮膚切口下,可引發(fā)HS病變。Suzawa(1992)在鼠傷口模型上查明,抗過敏藥tranilast有抑制瘢痕作用。Zhang(2001)通過對鼠查明,異常**的瘢痕中有更多的神經(jīng)纖維長入,提示:神經(jīng)在HS形成中的促成作用。Okumura(1996)則用糖尿病鼠查明,bFGF通過促肉芽生長和促血管生成,能促傷口**。肖虎(2010)在腺苷A2A受體基因敲除的小鼠背作切口,外用張力促HS增生。發(fā)現(xiàn)基因敲除的小鼠HS較輕,羥脯氨酸含量低。Karakas(2012)在Wister鼠創(chuàng)面用含有n-butanol親水油膏可使創(chuàng)面無瘢痕**。Sahin(2012)在S-D鼠創(chuàng)面查明,應(yīng)用Contractubex膠有抗纖維化效應(yīng)。
1.3豚鼠模型:Nedelec(1998)[18]在豚鼠皮膚缺損創(chuàng)面應(yīng)用IFN-2b后,證實有抑制傷口收縮作用,并查明是誘導(dǎo)了成纖維細胞凋亡,推論有抗瘢痕效應(yīng)。Aksoy(2002)在豚鼠制作切除肉膜、用煤焦油**、全層皮切除或去肉膜+煤焦油**等創(chuàng)面。發(fā)現(xiàn)去肉膜+煤焦油**組可誘發(fā)類似人類HS樣改變。
1.4雌紅Duroc豬模型:Zhu(2003)報道,早在1972年,Siverstein就描述雌紅Duroc豬可以產(chǎn)生類似人類HS樣改變。20世紀90年代證實,雌紅Duroc豬可以作為瘢痕研究模型。在HS組織中,早期有TGF-1、IGF-1mRNA和蛋白表達升高,與人類HS有相似性。Gallant-Behm(2005)在紅Duroc豬模型上,也檢測到生長因子、轉(zhuǎn)錄因子、RNA、DNA有與人類HS相應(yīng)的改變。美國Gurtner(2011)在紅Duroc豬模型上,采取減少傷口張力措施,可使瘢痕程度降低6~9倍。
1.5一般豬模型:Cuttle(2000)在豬皮深度**區(qū)查明,傷后99天,HS厚度為2.2倍。Ulrich(2007)查明,傷后8周,在人類HS中表現(xiàn)的、由賴氨酰基羥化酶-2b引起的膠原交聯(lián)增加現(xiàn)象,在豬傷區(qū)有同樣反應(yīng)。Wang(2011)則在豬**瘢痕研究中發(fā)現(xiàn),α-SMA與瘢痕厚度、傷口收縮與傷口**有相關(guān)性,反應(yīng)與人類HS相似。
1.6犬模型:日本Kimura(2011)[30]在無毛犬皮缺損傷口查明,有類似人HS樣改變,有增厚的膠原和精細的彈力纖維。
1.7人組織工程增生性瘢痕模型:Van den Braek (2012)提出:在含有脂肪源基質(zhì)干細胞的真皮上重構(gòu)上皮,形**組織工程增生性瘢痕模型,易于引發(fā)HS。能查明:真皮厚度、I型膠原的分泌、表皮增生和細胞因子等參數(shù)。還能查明對5FU、去炎松**的反應(yīng)。認為此種無動物的瘢痕模型可用于瘢痕研究。
2、免耳瘢痕實驗?zāi)P?
1997年,美國學(xué)者Morris[1]在PRS雜志上發(fā)表了在兔耳急性、慢性創(chuàng)面上,可以引發(fā)過度真皮瘢痕增生的研究資料。受此啟發(fā),第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院全軍整形外科研究所李薈元等在23只大耳白兔的46只兔耳,通過制作6mm直徑的圓形或1.5cm×1.5cm方形皮膚缺損等共148處創(chuàng)面,證實可以引發(fā)與人類病理瘢痕相似的病理改變,增生厚度為正常皮厚的3倍,組織學(xué)顯示有與人類增生瘢痕相似的結(jié)構(gòu),分別用抑制瘢痕的IFN-γ 和促瘢痕生長的TGF-β1進行干擾,其反應(yīng)與人類瘢痕一致。于1998年,在“第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報”上,以“建立性瘢痕動物實驗?zāi)P?/span>”為題,發(fā)表了研究資料。這是繼Morris 之后,次在中國發(fā)表的兔耳瘢痕模型的文章。接著,又在“中華整形外科雜志”(2001)報道了388處兔耳創(chuàng)面研究資料,指出:圓形創(chuàng)面HS發(fā)生率為70%,持續(xù)時間為150天;1.5cm×4.5cm創(chuàng)面,HS發(fā)生率為80%,持續(xù)時間可超過262天。查明其有內(nèi)源性TGF-β1 mRNA強陽性表達,并證實FB凋亡在HS發(fā)展中的調(diào)控作用。 兔耳瘢痕模型問世,由于它是動物自身產(chǎn)生的病理性瘢痕,在人體外可以觀察到病理性瘢痕的發(fā)生、發(fā)展、成熟到終轉(zhuǎn)歸的全程;不僅可以揭示瘢痕發(fā)生機制的奧秘,也可以利用影響瘢痕增生的相關(guān)因子進行干擾,尋找預(yù)防、**瘢痕的良策。由于沒有像裸鼠那樣-缺乏正常免疫反應(yīng)-的弱點,研究結(jié)果更接近人類瘢痕實際。因此,它的應(yīng)用有日益普及的勢頭。這種趨勢從收集到的兔耳模型資料的分布勢態(tài)分析中可見一斑:67篇刊出于外文期刊的兔耳模型文章,出自7個的17種刊物,主要有:Plast Reconstr Surg,Wound Repair Regen,J Plast Reconstr Aesthest Surg,Aesther Surg J等。中文檢索的兔耳瘢痕模型資料共113篇,出自包括中華整形外科雜志、中華醫(yī)學(xué)美學(xué)美容雜志、中華**雜志、中華創(chuàng)傷雜志等67刊物,兔耳瘢痕模型已成為國內(nèi)外學(xué)者樂于選用的動物模型。
2.1用兔耳模型進行防治瘢痕藥物效果的探索
2.1.1 經(jīng)口服用藥物抑制瘢痕增生:邵家松等(2011)給兔飼服環(huán)磷酰胺,抑止了T**細胞介導(dǎo)的急性免疫反應(yīng),瘢痕增生指數(shù)下降、成纖維細胞和膠原纖維面密度降低。馮登超(2008)證實,二氫青蒿素灌胃組,瘢痕增生指數(shù)明顯低于生理鹽水組;成纖維細胞凋亡增加、膠原纖維含量降低。
2.1.2局部藥物抑制瘢痕增生:Ju-Lin 2009在兔耳創(chuàng)面應(yīng)用積雪草甙,能減少TGF-β1和Smad7抑制劑的表達。Wu (2011)、Zhang H (2012)等用脂質(zhì)體包裹的根莖香油LEO,發(fā)現(xiàn):瘢痕增生指數(shù)明顯降低,TGF- 1、I、III型膠原減少,而細胞凋亡數(shù)則明顯升高。趙京玉等(2011)應(yīng)用三苯氧胺雌**受體競爭性抑制劑-他莫昔芬后,兔耳瘢痕組織中TGF-β2、成纖維細胞數(shù)都明顯下降。Wei等(2011)證實,用魚肝油醇酸,可使瘢痕中的TGF-β1和I、III型膠原下降,瘢痕增生指數(shù)降低。Rahmani-Neishaboor (2012)應(yīng)用抗纖維/**因子-stratifin、acetylsalicylic,兔耳瘢痕容量比對照組分別下降82%、73%;而使用stratifin者MMP-1表達上升2.8倍,膠原密度則下降48%。Lee等2005年將脂質(zhì)體包裹的IFN- 2b用于兔耳創(chuàng)面,瘢痕厚度明顯小于對照組。Kiml(2003)在兔耳用FG-1648-鄰二氮雜菲-一種脯氨酰4羥化酶抑制劑,證實,用1%濃度者使瘢痕增生指數(shù)下降至對照組的26%。Aksoy(2010)證實,兔耳創(chuàng)面用氧化鋅軟膏可抑瘢痕。
此外,還有紫草素、仙人掌提取物、白黎蘆醇、半邊旗5F、丹參酮ⅠA、川芎嗪等多種制劑的資料(略)。
2.1.3 兔耳創(chuàng)面注射藥物抑制瘢痕的觀察:Ko等(2012)在兔耳用3羥-3甲基戊輔酶A還原酶抑制劑-Simvastain、Lovastain、Pravastatin ,查明低劑量的3種藥物應(yīng)用后,瘢痕增生指數(shù)比對照組分別下降21.9%、25.8%和22.8%。Zhiyong (2012)將Endostar 注于兔耳創(chuàng)面,查明膠原密度下降,微血管生成減少、凋亡細胞增多。Gisquet(2011)在兔耳注射tacrolimus后,瘢痕增生指數(shù)只有對照組的1/2,真皮厚度減少,細胞數(shù)目下降。Xiao(2013)在兔耳創(chuàng)面注射肝細胞生長因子(HGF),證實能抑制瘢痕增生。Reid(2006)將前膠原C-蛋白酶抑制劑注入兔耳,查明早期用有抑瘢痕效力。Henry(2007)將米諾環(huán)素注于兔耳,瘢痕增生指數(shù)下降,瘢痕面積減少85%。Xiao(2012)則證實,肉毒**注射兔耳,有抑制瘢痕增生作用。孫靜(臨床與實驗病理學(xué)雜志,2012年2期)研究表明,Tumstatin能夠較曲安奈德更明顯地抑制瘢痕生長。張艷(重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2010年6期)認為,黃芪注射液能減少TGF-β1 mRNA和TGF-β1蛋白的表達。段紅梅(中國實用醫(yī)藥, 2010年18期)實驗證明,紫杉醇可抑制兔耳增生性瘢痕組織增生。
此外,還有紅花、反應(yīng)停、隱丹參酮、馬兜鈴酸、己基可可堿、粉防己堿、苦參堿等報道(略)。
2.1.4在兔耳模型上檢驗硅膠制品的抗瘢痕效果:Jia(2011)證明硅膠、含銀硅膠都有抑瘢痕效應(yīng),但含銀硅膠效果更明顯。Tollefson(2012)對比硅膠膜與微孔紙(microporous paper tape)在兔耳創(chuàng)面應(yīng)用的效果。兩組抑瘢痕效果都明顯,且無明顯差異。不過O'shaughnessy (2009)在兔耳上發(fā)現(xiàn),紙條不僅無抑瘢痕作用,反而使瘢痕增生指數(shù)升高、角質(zhì)形成細胞受損。認為一般封閉傷口的措施不能抑制瘢痕,反而引發(fā)病變加重。Saulis(2002)也證實,非硅膠制品并不能使瘢痕增生指數(shù)降低。Lee(2012)在兔耳用含有尿囊素、右旋泛酰醇和肝素的硅膠制品NoscamaTM 證實抑制瘢痕效果明顯,而且強于一般硅膠制品ContractubexR。Gallant-Behm[56]在兔耳證實,硅膠能使角質(zhì)形成細胞的角蛋白升高,使上皮纖維化因子IL-1 表達下降。
2.2在兔耳模型上檢驗?zāi)承┪锢硪蛩氐挠绊懀鹤T軍(中國組織工程研究, 2013年2期) 報道,超脈沖CO2點陣激光結(jié)合濕潤暴露療法**兔耳淺表性瘢痕,能更好地啟動和保護表皮干細胞,促進創(chuàng)面原位再生修復(fù)。促進兔耳增生性瘢痕軟化、變平,這與瘢痕組織中成纖維細胞凋亡增加、VEGF的表達降低有關(guān)。而可調(diào)脈寬倍頻Nd:YAG激光,可能通過損傷瘢痕組織內(nèi)的微血管促使兔耳瘢痕萎縮。王星武(中國美容醫(yī)學(xué),2009年2期)證實:Vp532nm激光可明顯抑制兔耳瘢痕。蔡宏(中國激光醫(yī)學(xué)雜志,2008年3期)查明,在瘢痕形成早期, 血卟啉單甲醚-光動力學(xué)療法HMME-PDT能夠抑制兔耳瘢痕成纖維細胞的增殖能力,減少膠原蛋白的合成與分泌,并能誘導(dǎo)成纖維細胞凋亡。肖燕(中國美容醫(yī)學(xué),2010年8期)認為,光動力學(xué)**能有效預(yù)防并**增生性瘢痕。肇閱(2012)在兔耳實驗證明,醫(yī)用6Mev高能電子線照射**是一種有效的**增生性瘢痕的方法。Brown等(2008)在兔耳模型上查明:經(jīng)過紫外線-B每日1次照射,兔耳增生塊組織中膠原產(chǎn)生量明顯減少,膠原的分解量則明顯增加,產(chǎn)生抑制瘢痕增生的效果。
2.3應(yīng)用兔耳瘢痕模型深入探索病理性瘢痕發(fā)生的機制:第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院全軍整形外科研究所進行了瘢痕發(fā)生機制的相關(guān)研究:①在IFN-γ和TGF-β1干預(yù)下成纖維細胞凋亡的動態(tài)改變;②血管增生與增生性瘢痕發(fā)生的關(guān)系,以及血管形成抑制劑對瘢痕的抑制效應(yīng);③肌成纖維細胞與創(chuàng)面收縮及瘢痕攣縮的關(guān)系;④內(nèi)源性TGF-β1與瘢痕增生的關(guān)系;⑤信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)在瘢痕發(fā)生中的改變及影響;⑥多種藥物在瘢痕防治中的效果及作用機制;⑦基因**在瘢痕防治中的應(yīng)用等。與此同時,國內(nèi)外學(xué)者也發(fā)表了相關(guān)的研究資料:中國學(xué)者Shi HX(2013)在兔耳模型上查明,bFGF有促進創(chuàng)面**、但抑制瘢痕增生。其機制是:調(diào)控細胞外基質(zhì)的合成與降解和影響fibronectin(FN)及TGF-β1表達,抑制TGF-β1/SMAD通路,并促細胞凋亡。Xiao(2013)免耳創(chuàng)面注入肝細胞生長因子(HGF)可以抑制兔耳瘢痕增生。Yagmur (2011)先將兔耳兩條主要感覺神經(jīng)切斷,14天后再制作兔耳模型。證實切神經(jīng)后的兔耳創(chuàng)面瘢痕增生明顯輕于對照組。認為除神經(jīng)有抑瘢痕增生作用。杜娟(中國醫(yī)藥指南,2013年3期)研究發(fā)現(xiàn),銅綠假單胞菌感染增加了兔耳創(chuàng)面**后增生瘢痕塊發(fā)生率。卞媛媛(實用皮膚病學(xué)雜志,2013年1期)查明,兔自體脂肪來源干細胞對兔耳增生性瘢痕有抑制作用。
2.4兔耳瘢痕模型上的基因**:陳煜華等(2013)在兔耳創(chuàng)面,注入攜帶目的基因LV-SiVEGF的重組慢病毒,血管靶向基因**后,瘢痕中微血管生成明顯減少,膠原合成和細胞增殖均明顯受抑。認為基因LV-SiVEGF**有明顯抑瘢痕作用。宋寶強等(2008)在兔耳模型上證實,基因重組腺病毒血管抑制劑-1(Ad-METH1)通過抑制增生塊中的血管生成,發(fā)揮抑制瘢痕增生的效能。此前曾在兔耳模型上觀察了血管內(nèi)皮抑制素(YH-16)抑制瘢痕增生的效果。證實YH-16通過抑制血管生成,產(chǎn)生抗瘢痕效果。張華彬等 (2007)同樣在兔耳模型上證實了Ad-METHI的抑制瘢痕效應(yīng)。認為Ad-HGF可用于瘢痕的**。Reid等(2007)在兔耳模型上觀察Ketrovial 基因**,通過阻抑TGF- 產(chǎn)生的抗瘢痕增生效應(yīng)。邱林等(2008)進行了基因修飾BMSCs抑制增生性瘢痕的實驗研究。任麗虹(2008)研究結(jié)締組織生長因子(CTGF)反義寡核苷酸(ASODN)對兔耳增生性瘢痕模型的作用,探討增生性瘢痕的基因**。結(jié)論:CTGFASODN能夠有效抑制CTGF蛋白的表達和細胞增殖,并且加快了細胞的凋亡,從而抑制瘢痕增生。
2.5改進和提高模型質(zhì)量上進行了探索:朱桂英等(2008)認定:在制作兔耳瘢痕模型時,宜選擇兔耳腹面的中、下部,以距離耳尖3~6cm、距耳內(nèi)、外側(cè)緣1.5cm處為佳部位。將耳軟骨膜切除可提高瘢痕增生率至95%,瘢痕增生指數(shù)高,持續(xù)時間也長。Kryger(2007)查明,7mm創(chuàng)面瘢痕增生度比5mm者明顯,TGF-β1和I型膠原 2mRNA表達強于5mm創(chuàng)面。張彤(中國皮膚性病學(xué)雜志,2008年 03期)作2cm×5cm全層皮膚缺損傷,創(chuàng)面用1%磺胺嘧啶銀冷霜外敷包扎至**??沙霈F(xiàn)與人體相似的增生性瘢痕。游玉芳(中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2012年12期)認為高頻超聲生物顯微鏡(HFB)不僅能動態(tài)觀測兔耳瘢痕的全貌,還可觀察其內(nèi)部細微結(jié)構(gòu)并進行定量分析,可為研究增生性瘢痕提供一種有效的觀測手段。熊舒原(中國激光醫(yī)學(xué)雜志,2013年1期)證實,二次諧波成像技術(shù)可以定量表征創(chuàng)傷**不同階段的形態(tài)特征,有望用于在體監(jiān)測活體生物組織創(chuàng)傷**及瘢痕形成過程。
3、小結(jié)
在多種瘢痕動物模型中,兔耳模型具有明顯的優(yōu)勢,其被引用的程度,遠遠超過其他模型。兔耳模型是研究瘢痕比較好的模型,但還不是理想的模型。作為病理性瘢痕的重頭戲,瘢痕疙瘩的研究,兔耳模型是無能為力的,如果能有產(chǎn)生瘢痕疙瘩的動物模型問世,那才是更高的動物瘢痕模型!在非兔耳瘢痕模型中,裸鼠模型和雌紅Duroc豬這兩種模型仍然是在某些情況下可以采用的模型。希望有更為理想的瘢痕動物實驗?zāi)P驮缛諉柺溃?/span>