動(dòng)物瘢痕模型及其在激光治療實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

王競(jìng)顏 綜述 章一新 審校

【提要】 瘢痕是臨床的一大難題，近年來激光治療瘢痕逐漸成為臨床的熱點(diǎn)。動(dòng)物模型能夠幫助闡明瘢痕的潛在機(jī)制，探究激光治療瘢痕的更多可能方法。本文就常用的動(dòng)物瘢痕模型及其在激光治療實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

瘢痕是皮膚創(chuàng)傷修復(fù)的必然產(chǎn)物，但是瘢痕的病理性愈合難以避免[1-2]。目前，瘢痕依舊缺乏有效的、統(tǒng)一的治療措施。傳統(tǒng)的手術(shù)治療、藥物治療、壓力治療、放射治療、微創(chuàng)治療等應(yīng)用廣泛。激光就是微創(chuàng)治療的代表方式之一，是一種新型的治療手段，已被廣泛應(yīng)用于治療和預(yù)防瘢痕的產(chǎn)生。

1963 年，皮膚病學(xué)專家、激光醫(yī)學(xué)奠基人Goldman 首次將激光應(yīng)用于皮膚科領(lǐng)域。1983 年，Anderson 在《科學(xué)》雜志發(fā)表文章并提出了選擇性光熱作用（Selective photothermolysis，SPTL）理論[3]。選擇性光熱效應(yīng)是選擇性應(yīng)用不同波長(zhǎng)的光或非選擇性的強(qiáng)脈沖光作用于皮膚組織中的水，血管中的血紅蛋白、黑色素等，使之受到破壞，并且通過熱作用促進(jìn)膠原質(zhì)及彈力纖維的形成。迄今為止，激光對(duì)瘢痕的療效已經(jīng)過了廣泛的臨床驗(yàn)證[4-7]，但其作用原理還未被完全闡明。要對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步研究，合適的動(dòng)物模型是不可或缺的。

1 增生性瘢痕動(dòng)物模型

增生性瘢痕是病理性瘢痕的一種，在組織學(xué)上有兩項(xiàng)主要的特征：血管過度增殖和膠原沉積[8]。在激光治療增生性瘢痕的過程中，以靶基為血紅蛋白（破壞血管）與水（破壞含水的膠原）的激光為主。所以，其動(dòng)物模型必須滿足這兩個(gè)條件，以下是目前常用的幾種增生性瘢痕動(dòng)物模型。

1.1 鼠類瘢痕模型

最常見的被應(yīng)用于建立瘢痕模型的是無胸腺小鼠，先天性胸腺缺陷使其在一定情況下不排斥來自異種動(dòng)物的組織移植，被廣泛用于人類組織的移植與培養(yǎng)。多個(gè)研究證明，將瘢痕組織移植到裸鼠皮下能夠保持一定的組織學(xué)特性和細(xì)胞學(xué)特性，并且其留存時(shí)間能夠滿足大多數(shù)治療性實(shí)驗(yàn)的要求[9-11]。但這種建模方法無法模擬瘢痕的發(fā)生發(fā)展過程。楊東運(yùn)等[12]用全厚人體正常皮膚覆蓋裸鼠背部缺損，燙傷后同樣能夠產(chǎn)生與人體增生性瘢痕相似的瘢痕。此外，還有研究嘗試在小鼠身上直接制造創(chuàng)面，添加外部張力或藥物，同樣可成功建立增生性瘢痕模型[13-14]。

1.2 兔耳瘢痕模型

兔耳瘢痕模型是目前最常用的增生性瘢痕模型，形成過程與人類增生性瘢痕相似，持續(xù)時(shí)間與兔平均壽命的比例也與人類相同，目前兔耳瘢痕模型因其易操作性與接近人類瘢痕形成過程的生長(zhǎng)特性而被廣泛應(yīng)用。1997 年，Morris 等[15]發(fā)現(xiàn)在兔耳部位建立創(chuàng)傷模型后，兔耳真皮會(huì)過度增生。對(duì)此模型進(jìn)行的系統(tǒng)研究確認(rèn)，兔耳腹側(cè)全層皮膚缺損后其瘢痕發(fā)生率約為70%，以兔耳腹側(cè)面中部為著，增生組織最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間超過傷口愈合后150 d。在機(jī)械創(chuàng)傷建模過程中，保留軟骨，切除皮膚和軟骨膜能得到較厚的、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的瘢痕模型[16-18]。2017 年，Kloeters 等[19]證明兔耳上的燒傷后瘢痕比機(jī)械創(chuàng)傷瘢痕的瘢痕面積更大，增生指數(shù)更高。

作為增生性瘢痕模型，兔耳瘢痕模型在激光治療實(shí)驗(yàn)中也有應(yīng)用。2012 年，譚軍等觀察了點(diǎn)陣CO2激光治療兔耳增生性瘢痕后治療組與對(duì)照組成纖維細(xì)胞凋亡及VEGF 表達(dá)情況的變化。結(jié)果顯示，點(diǎn)陣CO2激光治療可促進(jìn)兔耳增生性瘢痕軟化、變平，瘢痕組織中成纖維細(xì)胞凋亡增加、VEGF的表達(dá)降低[20]。2017 年，Zhang 等[21]應(yīng)用兔耳瘢痕模型探究了剝脫性點(diǎn)陣激光聯(lián)合5-氟尿嘧啶對(duì)兔耳增生型瘢痕的治療和持續(xù)效果，發(fā)現(xiàn)CO2激光與5-氟尿嘧啶的聯(lián)合使用能夠顯著降低增生性瘢痕的厚度。

1.3 豬瘢痕模型

豬瘢痕模型是近年來得到普遍認(rèn)可和研究的一種模型。豬的皮膚結(jié)構(gòu)與人體皮膚十分相似[22-23]。2003 年，Zhu 等[24]證明了豬在深部皮膚創(chuàng)傷后出現(xiàn)皮膚內(nèi)的椎體結(jié)構(gòu)受損，并產(chǎn)生增生性瘢痕，且其病變組織與人類增生性瘢痕結(jié)構(gòu)相似；其深層傷口愈合后瘢痕處收縮隆起、質(zhì)硬且伴有色素沉著，類似于人類增生性瘢痕。其他很多實(shí)驗(yàn)都證明了豬機(jī)械創(chuàng)傷后瘢痕，在分子生物學(xué)與組織學(xué)層面，與人體瘢痕類似[25-28]。但相比于人類增生性瘢痕，杜洛克豬瘢痕模型的瘢痕不像人增生性瘢痕有明顯的充血變紅以及顯著突出于皮膚表面的特點(diǎn)，其機(jī)械創(chuàng)傷淺層傷口基本能夠正常愈合，深層傷口又會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的攣縮和傷口面積縮小，這或許和豬的自身修復(fù)能力較強(qiáng)及炎癥反應(yīng)較弱有關(guān)[25]。2006 年，Cuttle 等[29]建立了豬燙傷后增生性瘢痕模型，觀察了組織中多種細(xì)胞因子的產(chǎn)生情況后，認(rèn)為豬增生性瘢痕與人體相似。

利用這個(gè)模型，Rodriguez-Menocal 等研究了CO2點(diǎn)陣激光和鉺激光在豬增生性瘢痕模型上的作用。他們使用烙鐵建模，在建模后第70 天分別使用CO2點(diǎn)陣激光和鉺點(diǎn)陣激光進(jìn)行治療。結(jié)果顯示，CO2點(diǎn)陣激光治療的瘢痕有深而廣的皮膚重塑區(qū)域，而鉺激光治療過的瘢痕皮膚重塑更加徹底。認(rèn)為可能是因?yàn)镃O2激光比鉺激光有更強(qiáng)的熱彌散作用[30]。

2 攣縮性瘢痕動(dòng)物模型

攣縮性瘢痕是以其引起的功能障礙特征命名的瘢痕。多見于深度燒傷愈合后，由于瘢痕收縮導(dǎo)致外形改變和功能障礙。長(zhǎng)期的瘢痕攣縮可影響骨骼、肌肉、血管、神經(jīng)等組織的發(fā)育[31-32]。攣縮性瘢痕往往伴隨著大量的無序膠原沉積與瘢痕的形狀變化，目前只有豬模型能產(chǎn)生類似的瘢痕。

杜洛克豬模型與人體病理性瘢痕具有同樣的病理特點(diǎn)：過度色素沉著，傷口邊緣伴有明顯的病理性收縮和紊亂的膠原沉積。杜洛克豬創(chuàng)傷后瘢痕模型的皮膚同樣表現(xiàn)為強(qiáng)烈的瘢痕攣縮和面積減小，即使大面積的創(chuàng)面，也能夠收縮至近似線性，這能夠部分模擬人體瘢痕攣縮的情況[24，26－27]。此外，在臨床上面積較大的燒傷創(chuàng)面常需采用植皮治療以減少暴露面積，植皮后的皮片往往伴隨著面積的攣縮，豬身上也能夠建立相應(yīng)的模型。Branski 等[33]在大白豬身上建立了相應(yīng)的模型，并觀察到與人體相似的植皮后常見的瘢痕攣縮，證明了這個(gè)模型的可行性。

2017 年，Bailey 等[34]在杜洛克豬背上用烙鐵建模后，進(jìn)行網(wǎng)狀植皮，發(fā)現(xiàn)CO2點(diǎn)陣激光治療能夠明顯抑制瘢痕攣縮，而PDL 有輕度的抑制瘢痕攣縮的作用。DeBruler 等[35]在雌性杜洛克豬身上制造了全層皮膚的熱損傷，并在清創(chuàng)后植皮，驗(yàn)證了脈沖疊加不能明顯增加點(diǎn)陣激光的作用深度；此外，激光會(huì)上調(diào)部分炎性因子的基因表達(dá)，并在1 周后恢復(fù)正常。

3 其他類型瘢痕動(dòng)物瘢痕

臨床上常見的瘢痕種類還有早期瘢痕與線性瘢痕。線性瘢痕常見于外傷與外科手術(shù)縫合后，探究激光干預(yù)是否會(huì)影響早期線性瘢痕的預(yù)后也是目前研究的熱點(diǎn)。Baca 等[36]在尤卡坦小型豬身上建立了早期線性瘢痕模型，并在早期進(jìn)行CO2點(diǎn)陣激光治療。結(jié)果顯示，CO2激光治療早期手術(shù)切口并不能顯著減少瘢痕形成。此外，目前尚有一些其他動(dòng)物模型被應(yīng)用于激光治療的研究，這類模型不能稱為瘢痕模型，但通常具有比較明顯的某一類特征性結(jié)構(gòu)，比如活體雞絨毛尿囊膜（CAM）模型、小鼠頰囊模型等。這兩個(gè)模型均不屬于瘢痕，但具有部分瘢痕的特征結(jié)構(gòu)，都有明顯的血管結(jié)構(gòu)和相對(duì)透明的視野，可以較好地觀察血管的收縮情況，能夠應(yīng)用于以血管特征為主的早期瘢痕的研究[37-38]。

4 小結(jié)

經(jīng)過廣泛的文獻(xiàn)對(duì)比能夠得出以下結(jié)論：如果所設(shè)計(jì)的激光實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證激光對(duì)增生性瘢痕的治療效果，兔耳模型是一個(gè)較好的選擇。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)兔價(jià)格低廉，繁殖和生長(zhǎng)快速，兔耳瘢痕模型制備難度較小，材料易得，并且外觀、生理特征都與人體增生性瘢痕類似；如果實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證激光治療攣縮性瘢痕、線性瘢痕等的治療效果，豬瘢痕模型實(shí)用性較高，因?yàn)樨i模型最接近人體，有構(gòu)建多種瘢痕模型的潛力，并且最為穩(wěn)定。動(dòng)物模型有助于進(jìn)一步研究激光對(duì)瘢痕的治療原理，為激光在瘢痕治療上的進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)研究的項(xiàng)目和現(xiàn)有條件綜合對(duì)比，以選擇最為合適的動(dòng)物模型。