楊 星 張海博 李惠斌

（1. 濰坊醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊 261053；2. 臨沂市人民醫(yī)院燒傷整形科，山東 臨沂 276000；3. 濱州醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東 濱州 264003）

燒傷泛指由熱力（熱液、蒸汽、高溫氣體、火焰、熾熱金屬等）、電流、化學(xué)物質(zhì)、放射線等因素導(dǎo)致的皮膚組織損傷。對燒傷病理生理變化及燒傷診療新方法的研究，燒傷治療新藥品、新材料、新設(shè)備的研發(fā)等都離不開燒傷動物模型實驗。研究燒傷的理想的模型動物，是在解剖結(jié)構(gòu)和生理功能上與人類接近的動物。目前用于燒傷研究的動物模型多種多樣，熱燒傷、化學(xué)燒傷、電燒傷以及放射性燒傷的動物模型的建立技術(shù)已較為成熟。為了得到較為精確的研究數(shù)據(jù)，了解燒傷動物模型的優(yōu)點和局限性至關(guān)重要。本文對燒傷動物模型建立方法及其特點綜述如下。

1 常用于制備燒傷模型的動物及其皮膚組織結(jié)構(gòu)特點

用于制備燒傷模型的動物主要有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、犬和豬等哺乳動物，其中小鼠、大鼠、兔最為常用[1]。靈長類動物的皮膚結(jié)構(gòu)、免疫系統(tǒng)與人類高度相似，可用來研究燒傷相關(guān)炎性細胞因子以及免疫反應(yīng)的變化，但因價格昂貴而且受到嚴(yán)格的倫理學(xué)制約，用于燒傷動物模型相對較少。

1.1 小鼠 雖然小鼠的皮膚包含了人類皮膚的主要結(jié)構(gòu)層次—表皮和真皮，但這些組織與人類的皮膚有顯著的組織學(xué)和生理學(xué)差異。例如，老鼠的表皮和真皮比人類更?。蝗祟惐砥ず驼嫫そ唤缣幊什ɡ藸?，在小鼠則呈扁平狀，兩層結(jié)構(gòu)相對平行排列；小鼠的皮膚具有特殊的肌纖膜(一種薄薄的骨骼肌層，人類只在頸闊肌中發(fā)現(xiàn)類似結(jié)構(gòu))[2]；小鼠主要通過傷口收縮促進創(chuàng)面愈合，其皮膚毛囊中富含祖細胞，可以促進上皮角質(zhì)化，有利于創(chuàng)面的快速愈合，一般無瘢痕形成[3]。有研究發(fā)現(xiàn)，小鼠皮膚組織受到深度創(chuàng)傷后2 ～3 d，在真皮深層就有新生毛囊出現(xiàn)[4]。因為小鼠皮膚結(jié)構(gòu)的特點，其模型適用于燒傷創(chuàng)面修復(fù)、瘢痕發(fā)生的機制與預(yù)防、治療方法的研究。

1.2 大鼠 大鼠的許多系統(tǒng)、器官與人類具有相似的生理和病理特征，如大鼠的皮膚同樣由表皮和真皮組成。然而，大鼠被歸為“皮膚松弛動物”，與人類相比，大鼠的皮膚具有彈性，且對皮下結(jié)構(gòu)沒有很強的依附性，使大鼠燒傷模型更適合應(yīng)用熱液/蒸汽致傷而非熱金屬固體誘導(dǎo)，以免造成燒傷深度的差異；大鼠的創(chuàng)面愈合方式與小鼠一致，具有相似的皮下肌纖膜，通過傷口收縮和膠原形成來促進皮膚愈合[5-6]。Zuo 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠背部皮膚缺乏汗腺，但是脂肪穹窿和皮膚圓錐都存在，利用此結(jié)構(gòu)特點可以研究燒傷增生性瘢痕。大鼠對炎癥反應(yīng)比較敏感，因此更多地被用于燒傷吸入性損傷、燒傷休克與燒傷感染的研究，而且大鼠成本較低，所以受到許多研究者的青睞。

1.3 豬 豬皮的解剖和生理結(jié)構(gòu)與人類相似。豬的表皮和真皮很厚，且皮膚更牢固地附著在皮下組織結(jié)構(gòu)上，皮膚組織中沒有肌纖膜結(jié)構(gòu)。豬真皮中血管的大小和分布與人皮膚組織中的血管相似，且豬的胃腸結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)代謝等與人的差異也不大，可以用來作為研究燒傷應(yīng)激導(dǎo)致體內(nèi)循環(huán)、消化等功能障礙的動物模型[8]。豬皮中提取的膠原蛋白較少引起人免疫排斥反應(yīng)。由于豬皮組織諸多生化特性和人類皮膚類似，所以豬皮及其相關(guān)產(chǎn)品常被作為異種敷料用于燒傷患者的創(chuàng)面治療。重要的是，豬和人的皮膚都是通過上皮化來修復(fù)創(chuàng)面[3]。這些特性使得豬非常適合用于燒傷動物模型的制作。但是相較于鼠和家兔等動物，豬的成本更高、體型較大、操作更困難，因而多數(shù)研究還是選擇低成本、易操作的鼠、家兔等動物。

1.4 兔 兔皮下組織較為疏松，皮膚松弛度較大。兔在能量代謝方面與人類具有一定的相似性，兔在熱損傷后會出現(xiàn)靜息能量消耗水平升高，這是燒傷患者的一個典型代謝特征。所以在早期兔作為動物模型可用來研究能量代謝及其病理改變[9]。由于兔眼睛接近人眼大小，便于操作、觀察，且兔性情溫順，模型成本低，近年來學(xué)者多采用兔動物模型研究角膜的化學(xué)燒傷[10]。

1.5 犬 犬的皮膚結(jié)構(gòu)與人類有相似之處，局部皮膚血管解剖也與人類相近，容易監(jiān)測血流動力學(xué)變化，犬動物模型適用于研究燒傷后機體內(nèi)血流動力學(xué)的變化[11]；但是犬類皮膚較人類偏薄，且汗腺結(jié)構(gòu)與人類有較大差異，比如犬汗腺不發(fā)達，且多分布于爪墊[12]。因為犬類容易馴服，20 世紀(jì)末和21 世紀(jì)初研究者們常應(yīng)用犬類（如比格犬）制備燒傷動物模型。近年來因為受倫理學(xué)制約，以及犬類成本昂貴，已逐漸摒棄犬類作為燒傷動物模型。

2 燒傷動物模型的制作方法及進展

2.1 麻醉 制備動物模型時一般選擇全身麻醉，包括吸入性麻醉和非吸入性麻醉。吸入性麻醉劑常用氟烷/醚類，小型動物多采用面罩吸入麻醉，體型較大的可以進行氣管插管吸入麻醉。非吸入性麻醉是用麻醉藥物腹腔注射（小型動物）或靜脈注射（兔、豬等大中型動物），鹽酸氯胺酮、異戊巴比妥鈉、丙泊酚等較為常用[13]。

2.2 致傷前準(zhǔn)備 動物根據(jù)實驗需要在制備模型前禁食、禁水。鼠、兔、犬等動物致傷前需要脫毛備皮，方法有化學(xué)脫毛和物理備皮?；瘜W(xué)脫毛是在剪刀剪去表皮長毛后在致傷區(qū)域涂抹硫化物制劑（如硫化鈉溶液）進行脫毛。其缺陷，一是由于脫毛劑對皮膚毛囊可能產(chǎn)生影響，所以需在脫毛24 h 觀察有無組織損傷，再進行致傷處理；二是含硫化物的脫毛劑多有刺激性氣味。采用電動剃毛刀進行物理備皮可避免皮膚損傷[14]。

2.3 致傷

2.3.1 熱力燒傷

2.3.1.1 熱水燙傷法 熱水燙傷法是使動物擬致傷區(qū)接觸恒溫?zé)崴ㄟ^控制誘導(dǎo)時間及水溫造成不同深度燒傷。Borman 等[15]將紗布浸入100 ℃沸水后貼于大鼠腹部4 s、8 s，可分別造成淺Ⅱ度和深Ⅱ度燒傷創(chuàng)面。由于紗布能隨著皮膚的弧度與其緊緊貼合，可使整個創(chuàng)面的燙傷程度相同。此方法操作簡便，但是隨著熱液流淌，燒傷面積易偏大，且熱水紗布降溫快，致傷溫度易偏低，現(xiàn)在使用較少。王年云等[16]研制了可控噴吸水燙傷裝置，熱水通過不同面積的噴吸水杯口裝置不斷流經(jīng)致傷部位并隨即被負壓吸走，不僅燒傷面積得到控制，還可以反復(fù)操作。中華中醫(yī)藥學(xué)會于2017 年提出《燒（燙）傷動物模型制備規(guī)范（草案）》[1]，指出將固定后的動物擬燙傷區(qū)域浸入恒溫水浴鍋熱水中可獲得不同燒傷深度動物模型（見表1）。此法水溫容易控制、致傷受熱均勻、燙傷深度受時間控制、可重復(fù)；缺點在于燒傷面積不好控制，麻醉效果要求較高。王曌華等[17]將方法改進，通過有孔木板，將小鼠背部脫毛區(qū)浸入100 ℃水浴鍋中8 s，致小鼠背部Ⅲ度燒傷，此方法可以通過改變木板洞口大小調(diào)整燒傷面積，又可避免致傷區(qū)周圍皮膚組織受到熱蒸汽損傷。

表1 熱水燙傷法致傷各種動物模型比較

用熱水燙傷法制作不同深度燒傷模型的方法是通過控制液體溫度和作用時間實現(xiàn)的，因燒傷部位無焦痂形成，更方便觀察；但是熱液對致傷區(qū)無壓力作用，且液體誘導(dǎo)溫度多低于100 ℃，如需制作更高溫度的燒傷模型就需要采用蒸汽或固體誘導(dǎo)，影響因素除時間及溫度外還有壓力。

2.3.1.2 蒸汽燙傷法 王年云等[18]研制控溫控壓蒸汽燙傷儀，蒸汽壓力0.03 MPa，蒸汽溫度分別為106 ℃、107 ℃，致傷SD 大鼠5 s、8 s，造成大鼠背部深Ⅱ、Ⅲ度燙傷；致傷健康雜種犬3、6、10 s，可分別造成腹部淺Ⅱ、深Ⅱ、Ⅲ度燙傷。馮小艷等[19]將美容噴霧機改裝成蒸汽燙傷裝置，用90 ℃恒溫蒸汽分別誘導(dǎo)2、3、4、5 s，可以分別造成新西蘭白兔耳背淺Ⅱ度、深Ⅱ度、Ⅲ度、Ⅳ度燒傷。童亞林等[20-21]又將燙傷儀改進，研制出調(diào)壓調(diào)溫自動氣燙儀，設(shè)定不同壓力、溫度可造成不同燒傷深度創(chuàng)面，應(yīng)用較廣泛。楊子微等[22]將小鼠備皮區(qū)置于95 ℃恒溫水浴箱蒸汽口上端10 cm 處10 s 獲得深Ⅱ度燒傷模型。

蒸汽燙傷法一般裝置容易自制，簡單易操作，增大蒸汽壓力可以提高致傷溫度，制作深度創(chuàng)面更加快捷，但是致傷面積隨蒸汽漫延難以控制，一般偏大。此法多適用于高溫高壓蒸汽燒傷模型的建立。

2.3.1.3 熱金屬燙傷法 熱金屬燙傷法是使用熱金屬接觸致傷部位，通過控制金屬體溫度、金屬與皮膚接觸時間和壓力，造成不同深度的皮膚損傷。Sevitt[23]利用中空銅柱連接恒溫水浴鍋進行加熱，將熱銅柱貼于動物背部固定進行致傷。劉毅等[24]研制的恒溫恒壓電燙儀采用不同規(guī)格的黃銅作為燙頭，溫度80 ℃、以燙頭自身重量(0.5 kg)作為致傷壓力作用于小鼠致傷區(qū)5 s、8 s、12 s，可獲得不同面積的淺Ⅱ度、深Ⅱ度和Ⅲ度燒傷創(chuàng)面。許若山等[25]利用100 ℃銅錠垂直作用于小香豬背部60 s 導(dǎo)致Ⅲ度燒傷。應(yīng)用恒溫恒壓電燙儀以不同致熱溫度致傷各種動物模型10 s 可造成各種深度燒傷創(chuàng)面（見表2）[1]。Shukla 等[26]自制的可快速建立燒傷動物模型裝置，由不同表面積的可控溫金屬探針和溫度傳感器構(gòu)成，可以制作小鼠燒傷動物模型。

表2 恒溫恒壓電燙儀致傷各種動物模型10 s 時溫度與燒傷深度的關(guān)系(℃)

恒溫恒壓燙傷儀致傷溫度、燙頭壓力以及時間可控，不同大小燙頭造成不同燒傷面積，便于操作。缺點是小鼠體積較小，背部不平坦，金屬燙頭致傷容易導(dǎo)致局部壓力不均。兔類皮下組織較疏松、皮膚較松弛，使用此方法致傷兔時皮膚與皮下組織易產(chǎn)生滑動，容易出現(xiàn)受熱不均、燒傷面積及深度差異。此法適用于高溫?zé)齻?、熱壓傷等研究的模型制作?/p>

2.3.1.4 電光源燒傷法 利用溴鎢燈、電爐等電光源照射可致燒傷。利用電影回光燈具配合鹵鎢燈泡或利用2 kW 溴鎢燈照射大鼠或犬背部不同時間，可致不同程度燒傷[27-28]。電光源燒傷法操作簡便，經(jīng)濟衛(wèi)生，可重復(fù)，可利用屏蔽擋板控制致傷面積，缺點是燒傷深度不易把握，電壓波動、致傷區(qū)平坦與否等因素都會影響創(chuàng)面深淺，所以逐漸被放棄。

2.3.1.5 火焰燒傷法 火焰燒傷法是將凝固汽油、磷粉、閃光粉等可燃物質(zhì)涂抹在動物擬致傷區(qū)皮膚上直接燃燒來制備燒傷創(chuàng)面。利用閃光粉（硝酸鉀20.25 g、硝酸鉬60.75 g、鎂粉28.5 g、鋁粉40.5 g 混合制成）誘導(dǎo)致傷健康成年犬，100、150、300、400 g 閃光粉可分別導(dǎo)致犬15%總體表面積（total body surface area，TBSA）淺Ⅱ度燒傷、20%TBSA 深Ⅱ燒傷、25% TBSA Ⅲ度燒傷、30% TBSA Ⅲ度燒傷[1]。唐顏蘋等[29]用3%凝固汽油涂抹在小型豬背部點燃，燃燒15 ～20 s 就可以造成淺Ⅱ度～ 深Ⅱ燒傷，燃燒大于25 s 造成深Ⅱ～Ⅲ度燒傷。張文華等[30]將凝固汽油涂抹在比格犬背部備皮區(qū)，燃燒30 s 可導(dǎo)致犬全層皮膚燒傷?；鹧鏌齻ǖ臒齻潭瘸Ｓ扇紵龝r間控制，一般燃燒10 s 引起淺Ⅱ度燒傷、15 s 導(dǎo)致深Ⅱ度燒傷、30 ～40 s 造成Ⅲ度燒傷。此方法具有易操作、燒傷深度與燃燒時間成正比的優(yōu)點；缺點與電光源燒傷法類似，致傷過程中需要防火材料覆蓋保護其他部位，以此控制燒傷面積，而且燃燒溫度和均勻程度不好控制，存在安全隱患[3]，另外，燃料會污染燒傷創(chuàng)面。此法現(xiàn)在多適用于豬、犬等大型動物模型研究火焰燒傷導(dǎo)致的創(chuàng)面及臟器功能病理生理改變。

2.3.2 電燒傷 譚紅等[31]自制電燒傷裝置，以500 V、50 Hz 交流電對大鼠小腿皮膚電擊1 s，造成Ⅲ～Ⅳ度燒傷創(chuàng)面。蔣南紅等[32]將兩電極分別置于大鼠踝部、臀肌處，以1 000 V 電壓電擊0.2 s，造成電極板連接處皮膚Ⅲ～Ⅳ度電燒傷創(chuàng)面。將家兔一側(cè)小腿和臀部剃毛后各放置一塊1.5 cm×3.0 cm 鉛電板，將2 個電極用導(dǎo)線連接于2 A 熔絲及雙聯(lián)閘刀開關(guān)，接220 V 電源，通過控制合閘時間長短可造成下肢和臀部不同程度電燒傷[1]。張慶富等[33]在研究電燒傷后大鼠微循環(huán)及炎癥反應(yīng)變化時，采用2 kV 高壓電誘導(dǎo)大鼠3 s 制備電燒傷動物模型。

因為機體各組織電阻不同（骨、肌腱電阻較高，神經(jīng)、血管電阻較低），電燒傷后組織損傷程度和損傷平面存在較大差異，呈現(xiàn)“外淺、內(nèi)深”的特點，所以其嚴(yán)重程度的評價除了依據(jù)皮膚、肌肉及其他軟組織的損傷外，還需要其他輔助檢查措施如彩超、血管造影等對血管損傷進行評價[31]。

2.3.3 放射性燒傷 曹衛(wèi)紅等[34]采用60Coγ 射線照射Wistar 大鼠皮膚50 Gy 來制備放射性燒傷動物模型。冉新澤等[35]利用60Coγ 射線對Wistar 大鼠照射12 Gy 后用5 kW 溴鎢燈在距離鼠背70 cm 處輻射大鼠25 s，獲得30%TBSA Ⅲ度放射燒傷復(fù)合創(chuàng)面。在放射、燒（燙）傷復(fù)合實驗研究中常選大鼠、犬而不選小鼠、家兔制作動物模型，因為小鼠、家兔在射線照射后常引起休克、多器官功能衰竭而死亡[1]。李曉明等[36]用X 線直線加速器產(chǎn)生的X射線對小香豬背部照射不同劑量，發(fā)現(xiàn)20 Gy 射線制備的皮膚全層損傷更能真實模擬放射性損傷創(chuàng)面。目前放射性損傷動物模型多采用60Coγ 射線致傷，但因γ 射線強大的穿透力會誘導(dǎo)小鼠多器官衰竭而死亡，因此小鼠放射性損傷模型照射劑量要少。王慕等[37]用60Coγ 射線6 Gy 小劑量全身輻射建立了小鼠放射性損傷動物模型。此法動物無需接觸致傷源，在麻醉或清醒狀態(tài)下均可操作。不足之處是難以保持動物擬燒傷區(qū)的平坦，而且需要嚴(yán)格的安全防護。

2.3.4 化學(xué)燒傷 化學(xué)燒傷的致傷機制比較特殊，臨床上常用的燒傷深度判斷標(biāo)準(zhǔn)并不適用。將浸入過6 mol/L 鹽酸溶液的紗布貼敷于動物脫毛區(qū)40 s 可造成深Ⅱ度酸燒傷創(chuàng)面；同樣將紗布浸潤于2.5 mol/L 氫氧化鈉溶液后致傷60 s 可致皮膚深Ⅱ度堿燒傷[38]。此方法優(yōu)劣類似火焰燃燒法。動物角膜化學(xué)燒傷模型的制備多采用濾紙片浸潤酸性/堿性溶液后放于動物角膜處致傷。白軍強等[39]分別用1 mol/L 硫酸和0.15 mol/L 氫氧化鈉濾紙貼附于小鼠中央角膜來制備急性角膜酸、堿燒傷動物模型。王健等[40]將浸潤有1.0 mol/L 氫氧化鈉溶液的濾紙覆于兔角膜處1 min致傷制備兔角膜堿燒傷動物模型。

2.3.5 吸入性損傷 吸入性損傷模型通常是利用發(fā)煙材料燃燒產(chǎn)生煙霧，由實驗動物經(jīng)口鼻吸入致傷。國外多采用呼吸機輔助將煙霧灌入兔肺內(nèi)制作兔煙霧吸入性損傷模型，動物吸入煙霧的成分及劑量精確易控制，對肺的損害評估較為合理。但是致傷時如果煙霧的量過大或經(jīng)過呼吸機進煙過快會誘發(fā)動物呼吸道難以耐受而死亡，而且動物需要麻醉、氣管插管或切開。馬彥波等[41]自制煙霧吸入性損傷裝置，以橡塑材料為發(fā)煙物質(zhì)制作了新西蘭大白兔吸入性損傷動物模型。崔正軍等[42]自制發(fā)煙室與致傷室一體的簡易致傷設(shè)備，適用于中、小規(guī)模的實驗。李佳等[43]利用發(fā)煙罐和自制煙霧致傷實驗設(shè)備成功制備了大鼠吸入致肺損傷的動物模型，用于觀察大鼠吸入性損傷后肺功能和肺組織病理改變。劉欣健等[44]利用松木屑發(fā)煙，以55 ～70 ℃溫度煙霧持續(xù)致傷大鼠7 min 成功制備吸入性損傷動物模型。這些制備方法均不需要麻醉、氣管切開等傷前處置，省力省時、簡便實用。

2.4 燒傷休克、感染/膿毒癥動物模型 燒傷休克、膿毒癥乃至多器官功能衰竭多見于重度燒傷。對于此類動物模型，小鼠因體型太小、死亡率偏高較為少用，多選用大鼠、兔、犬、豬等體型較大動物。一般采用上述致傷方法造成動物30%～40% TBSA Ⅲ燒傷，傷后延遲補液制備燒傷休克動物模型[45-46]。燒傷感染膿毒癥動物模型目前多采用動物燒傷創(chuàng)面涂抹或腹膜內(nèi)注射銅綠假單胞菌、盲腸結(jié)扎穿孔誘導(dǎo)方式建立[47-48]。

總之，選擇合適的燒傷動物模型主要取決于實驗?zāi)康摹嶒灄l件和實驗成本等實際問題。模型建立沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，動物體型差異容易導(dǎo)致致傷面積不夠精確，燒傷深度也根據(jù)動物品種差異無法達成一致，需要“個體化致傷”，結(jié)合創(chuàng)面情況、病理檢查等明確燒傷深度?，F(xiàn)有的制備燒傷膿毒癥動物模型方法較少，模型難以符合人體燒傷膿毒癥病因及機體炎癥反應(yīng)表現(xiàn)，需要進一步研究探索。