小型猪烧伤与烫伤
烧烫伤是外科常见的创伤性疾病,大多数烧伤群体多为Ⅱ度以下的中小面积烧伤。建立符合临床发病过程和创面主要因素的动物模型,观察皮肤的修复情况,是研究创伤愈合机制与评价创伤修复药物的基础。研究烧烫伤动物模型应选用与人体结构、功能、代谢及疾病特征相似的动物,这是保证实验成功的关键。小型猪皮肤组织结构与人类很相似,是进行各种皮肤创伤动物模型制备的理想选择。
(一)烧伤
1.烧伤概述 烧伤(burn)是一种由热力所致的皮肤或其他组织的复杂性外伤性疾病。一般认为,造成人体正常皮肤烧伤的阈值为45℃。热能愈高,作用时间愈长,组织损伤愈重。细胞脂类在45℃有细胞物理性状的改变,高热可使细胞内蛋白质变性、凝固,导致细胞坏死、炭化,并抑制细胞内酶的活动而影响细胞的活力。烧伤发生后,由于热力、严重感染及脓毒血症的影响,红细胞可发生破裂、凝集、变形和形态异常等改变,同时机体红细胞生成被抑制。热能除对局部组织造成损伤外,还可引起全身性损伤,其变化幅度和持续时间与烧伤严重程度有密切关系,主要表现为心排出量下降,毛细血管通透性增加,外周血管阻力升高,红细胞减少,肾血流量和肾小球滤过率下降,肠动力抑制,肺通气量增加,应激激素变化明显,免疫功能紊乱等。
放射性烧伤主要是指皮肤的急性放射损伤,因为有许多方面与热力烧伤类同,故名放射性烧伤,也就是将射线-电离辐射作为引起烧伤的一种特殊原因。能够引起放射性烧伤的射线主要有X、β和γ射线。放射伤临床表现分为四期,第一期为早期反应期表现为受照射部位发生暂时性红斑,严重者可发生急性放射病时所出现的全身性早期反应(头痛、倦怠、恶心、呕吐等)。第二期为假愈期(又称潜伏期),主要表现为局部红斑消退,表面上看来无其他病变,但照射部位仍有功能障碍,出现温度变化,汗腺分泌失调等。此时如伴有全身性早期反应,也会消失。第三期为症状明显期,该期会出现症状不一的特定症状。第四期为恢复期,此期表现为皮肤损伤恢复痊愈或转为慢性病变(此时又称为晚期反应期)。
对烧伤程度的判定依据热力损伤的解剖层次,常采用三度四分法:I度烧伤伤及表皮,浅Ⅱ度为表皮和部分真皮,深Ⅱ度为真皮深层,Ⅲ度为全皮肤或深达肌肉、骨骼。依据烧伤的病理生理和临床特征可分为三期,即液体渗出期、感染期和创面修复期。液体渗出期为烧伤后立即发生体液渗出,一般持续36~48小时,严重烧伤可延至72小时,主要表现为血浆从创面大量渗出,血容量减少;一般烧伤水肿开始回收即进入感染期,常见于伤后1~2周,烧伤面积愈大,感染的概率越高;烧伤后创面一经出现炎症便开始修复,此为创面修复期。I度烧伤创面通常在1周内治愈,Ⅱ度创面大都在伤后2~3周内治愈,Ⅲ度创面需植皮治愈。
2.烧伤模型的制作 小型猪烧伤模型的制作一般采用火焰烧伤与闪光粉烧伤法制作,火焰烧伤一般采用体重22kg±2.5kg的小型猪,实验当天禁食,计算预计烧伤面积后,用3%凝固汽油(1ml/10cm2)涂抹在剃毛或脱毛后的猪皮肤,点火燃烧40秒可造成Ⅲ度烧伤;闪光粉烧伤一般是将小型猪麻醉与脱毛后,仰卧固定于特制的烧伤台面上,台底留有与所需烧伤面积相同大小的烧伤孔,正对孔下方为盛有闪光粉的火药槽,背部与闪光粉之间距离为46~52cm,槽底部装接一根保险丝,接通电源后,保险丝断裂发出电火花引燃的闪光粉,喷火造成动物背部烧伤。动物烧伤程度与闪光粉配制与用量相关。
常以溴钨灯作强光制作光辐射皮肤烧伤模型。5kW溴钨灯光谱能量最高峰在红外线(760~2500nm),约占能量的81.4%,预热钨灯20秒同时调节灯泡与反光镜之间的距离,使光辐射最强。致伤动物麻醉后将不烧伤部分用石棉布或湿布屏蔽。有研究应用犬制作光辐射皮肤烧伤模型,溴钨灯光源距犬背部皮肤70cm,光辐射强度171.628J/(cm2·min),光照时间3~5秒,光冲量为8.81~14.2J/cm2,造成I度烧伤;光照时间5~7秒,光冲量为14.21~20.1J/cm2,造成浅Ⅱ度烧伤;光照时间10~15秒,光冲量为28.5~43.17J/cm2,造成深Ⅱ度烧伤;光照时间15~30秒,光冲量为43.1~85.81J/cm2,造成Ⅲ度烧伤。
实验条件下溴钨灯光源照射造成的光辐射烧伤可模拟核爆炸光辐射烧伤,缺点是照射面积较局限,每次只能造成30~400cm2体表烧伤,无法模拟核爆炸光辐射的整体状态。
3.猪在烧伤研究中的应用 宋国栋等应用小型猪经100℃烫65秒,制成全层皮肤Ⅲ度烧伤动物模型,探讨了Ⅲ度烧伤后肉芽切除断层皮下组织创面,采用自体皮移植修复的机制,并与Ⅲ度烧伤后传统的肉芽刮除纤维板创面自体植皮术进行比较,实验结果证实Ⅲ度烧伤后肉芽切除断层皮下组织创面自体皮移植术的疗效优于传统手术。中草药治疗烧伤外用药物繁多,许多具有抗感染、收敛结痂、减少创面渗出、促进坏死物质脱落、促进上皮生长、减轻瘢痕组织增生等作用。冯玉柱等应用中国实验用小型猪制作成深Ⅱ度烧伤动物模型,应用该模型探讨了复方五味大黄酊剂对小型猪烧伤创面愈合的作用,取得了良好的效果。皮肤移植是挽救大面积烧、创伤患者的重要手段,但是由于自体及异体皮源的严重短缺,临床迫切需要寻求新的皮源。成年异种皮是较为理想的替代品,但因其免疫原性强,虽经免疫调节手段能延长其存活,但最终不能摆脱被排斥的命运,且遗留较多瘢痕影响患者的生活质量。胚胎前体组织的免疫原性低,异种移植后在适当条件下能继续生长发育。Eventov-Friedma及Dekel等研究发现猪胚胎的肝、肾、胰等前体组织异种移植后在适当的微环境下能够生长发育成为相应的成熟组织或器官,且具有一定生理功能。这提示胎猪皮肤前体组织移植后也可能具有这种生长发育能力。黄正根等将56日龄胎猪皮肤前体组织,分组移植于BALB/c小鼠,实验结果证实背部创面移植模型适合于胎猪皮肤前体组织异种移植及移植后发育的研究。
(二)烫伤
1.烫伤概述 烫伤(scald)是由高温液体(沸水、热油)、高温固体(烧热的金属等)或高温蒸气等所致的损伤。烫伤一般分为I度烫伤,Ⅱ度烫伤,Ⅲ度烫伤。I度烫伤表现为:红、肿、热、痛,感觉敏感,表面干燥无水泡,不破皮。浅Ⅱ度烫伤表现为:剧痛,感觉敏感,有水泡,泡皮脱落后可见创面均匀发红、水肿明显;深Ⅱ度烫伤表现为:感觉迟钝,有或无水泡,基底苍白,间有红色斑点,创面潮湿,拔毛时痛,毛根有正常解剖结构。数日后,若无感染,可出现网状栓塞血管。Ⅲ度烫伤表现为:皮肤痛感消失,无弹性,干燥,无水泡,如皮革状,蜡白、焦黄或碳化;拔毛不痛,无正常毛根解剖结构。数日后,可出现粗大树枝状栓塞血管。
2.烫伤模型的制作 小型猪标准的烫伤模型制作需要标准的烫伤致伤仪,目前还缺少专用于小面积的烫伤致伤仪。这对研究烫(烧)伤创面而修复和药效评价带来不便,甚至造成严重错误的结果。Grant介绍了一种利用自行研制的烫伤仪进行电热烫伤的方法,烫伤仪被通电加热到120℃,一次可烫创面(15秒)成两个5cm×5cm大小的部分或全层皮肤烫伤创面,但在使用该设备时一定要控制好平衡,否则会烫成两个大小不一和深度不同的创面。
3.猪在烫伤研究中的应用 钟志勇等制备了五指山小型猪的深Ⅱ度皮肤损伤模型,并比较烫伤和烧伤两种不同途径所致五指山小型猪的深Ⅱ度皮肤损伤的差异。通过对烧烫伤部位的临床观察、愈合率和病理变化等方面的动态变化研究,认为五指山小型猪是制备皮肤烧烫伤模型的理想动物。赵李平等在猪背部两侧以98℃热水浸烫12秒,造成直径8cm的圆形Ⅱ度皮肤烫伤模型,应用该模型探讨了解毒烧伤膏对烫伤创面愈合中自细胞介素8(IL-8)和白细胞介素10(IL-10)表达的影响,结果证实解毒烧伤膏能有效促进炎性反应后期IL-10的表达,IL-10能够抑制IL-8的表达,从而缩短炎性反应进程,加快伤后创面的愈合。细胞角蛋白(cytokeratin,CK)是上皮细胞的特异性标志,能够从一定程度上反映创面再上皮化的程度,表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)在细胞膜上的密度可间接反映表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)及转化生长因子A(transforming growth factor-alpha,TCF-A)促进皮肤细胞生长增殖的重要作用。李学川等应用8头农大小型猪建立Ⅱ度烫伤动物模型,探讨了早期磨痂术创面的组织学改变及CK和EGFR的表达,结果证实深Ⅱ度烫伤创面实施早期磨痂术可保留较多皮肤附件,通过提高局部CK和EGFR释放而使创面上皮化提前,加速创面愈合并改善愈合质量。
皮肤烧、烫伤感染的治疗历来为医学领域所重视,除严重感染需用抗菌药物全身治疗外,创面局部用药仍是目前烧伤、创伤临床控制感染的主要方式。国内、外流行病学资料显示,在皮肤烧伤、创伤科感染患者中,金葡菌引起的感染率逐年上升,尤其随着医院中耐甲氧西林金葡菌(MRSA)的不断流行,许多抗生素已不能有效治疗金葡菌引起的烧伤、烫伤感染。因此,不断开发能有效控制金葡菌尤其MRSA感染的新型外用药物具有重要意义。杨信怡等应用小型猪建立实验性皮肤烫伤MRSA感染模型,应用该模型评价重组溶葡球菌酶的抗感染作用,实验结果证实重组溶葡球菌酶对MRSA引起的实验性皮肤烫伤感染有良好的抗感染作用。