大鼠皮肤缺损组织病理学变化与愈合评分相关性研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shancjb
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研究目的:皮肤全层缺损是常见的临床问题,缺损在一定范围内可以自行修复愈合,超过缺损“临界值”将无法实现自身修复。目前,大鼠皮肤缺损模型作为皮肤创面研究已经得到广泛认可。然而,研究人员制备大鼠皮肤全层缺损模型的面积大小不一,临界缺损值尚无定论,缺乏共识,且皮肤不同面积缺损下新生瘢痕组织的病理变化尚不清晰,使不同研究者的研究工作难以比较。因此,有必要探索界定皮肤临界缺损值的方法,研究皮肤不同缺损直径的组织愈合特点及愈合过程中的组织结构再生及修复的变化规律,为制备科学、规范、合理的大鼠皮肤缺损模型及方法提供科学的实验依据并为相关实验研究提供可复制的动物参考模型。为了解决以上问题,本研究通过制备皮肤不同直径缺损的SD大鼠圆形皮肤全层切除模型,对大鼠创面愈合效果进行评估:(1)探索皮肤缺损“临界”大小,确定符合临床较大创面案例的动物模型,表征皮肤愈合时间随着缺损直径大小变化的规律;(2)探索正常皮肤与瘢痕组织病理学差异及皮肤缺损直径对瘢痕组织病理学变化的影响;(3)对不同直径缺损下皮肤修复效果给予评分;(4)基于大鼠皮肤大面积缺损模型评价分析TegadermTM(3M)联合凡士林纱布的应用效果。研究方法:1.将130只180±10g的SD雄性大鼠随机分成13组(对照组和实验组),每组10只,制备皮肤圆形缺损,缺损直径分别为3、5、8、10、15、20、25、30、35、40、45、50 mm。通过大体观察皮肤是否实现创面闭合,即皮肤能够自然愈合的最大能力来确定能够实现创面闭合的皮肤缺损的最大直径,并以此认定为皮肤临界缺损值。记录不同缺损直径下的皮肤创面的闭合时间,研究皮肤不同缺损直径与愈合时间之间的变化规律,通过SPSS软件建立皮肤缺损直径与愈合时间的回归方程,再采用偏差因子和准确因子、均方根误差来检验、甄选模型,选择最优回归模型,另外再做一组皮肤直径缺损13 mm的大鼠模型,用来验证上述回归方程的合理性。2.通过化学染色及免疫组织化学及计算机技术来观察大鼠自身正常皮肤与新生瘢痕组织形态学和相关蛋白的表达差异,进一步研究皮肤不同直径缺损的大小对瘢痕组织的形态学和相关蛋白表达的影响。3.通过组织化学染色及免疫组织化学染色观察皮肤附属结构的再生与重建情况,皮肤附属结构的再生与重建属于大鼠皮肤功能性修复的范畴,依据皮肤附属结构的再生与重建情况建立功能性修复评分表,对皮肤功能性修复进行量化评分,比较不同缺损直径对皮肤修复结果的影响。4.建立大鼠皮肤缺损直径50 mm的损伤模型,依据修复材料及覆盖情况随机分成五组即空白组,模型组(术后不给予干预),TegadermTM膜处理组,凡士林纱布组和TegadermTM+凡士林纱布处理组。常规大体观察术后7天、14天、21天的创面愈合率、创面闭合情况和愈合时间。创面闭合后14天取材,通过HE染色评估创面上皮化情况及表皮厚度。通过免疫组化和免疫荧光技术检测皮肤新生组织表皮细胞、血管、弹力纤维、胶原等变化,评估创面愈合效果。研究结果:1.缺损直径≤45 mm的大鼠在18-62天内实现了创面结构性闭合。随着缺损直径的增加,死亡率增加。直径缺损50 mm的大鼠死亡率最高,有9只在术后1周内死亡,仅有1只观察到术后3个月,创面仍未闭合,因此,界定大鼠皮肤的临界缺损值范围是直径缺损45-50 mm。随着皮肤缺损直径的增加,自然愈合时间延长,瘢痕面积增加,伤口愈合的外观形态大致呈现出左右横轴比前后纵轴更大的收缩率,上皮化率呈现减小的趋势。皮肤愈合时间随着缺损直径的增加而延长,两者之间存在回归关系,缺损直径与愈合时间的变量间存在显著相关关系,具有统计学意义(P<0.01),回归方程为:y=9.835+1.818x-0.065x~2+0.001x~3。通过三次模型方程,我们得到缺损直径13 mm大鼠的结构性愈合预测的天数为24.68天,实际愈合天数均值为25.50±1.04天,结构性愈合天数与结构性闭合预测天数的相对误差为3.07%,绝对误差为0.82,以上数值均位于三次模型预测值与样本实际值的相对误差(0.27%-9.11%)与绝对误差(0.27-4.61)区间范围内,证明了应用此优选的三次模型预测不同皮肤直径缺损下的结构性愈合时间具有合理性与可行性。2.皮肤不同缺损直径组的自身正常皮肤与自身修复后的瘢痕组织的CK10在表皮的分布不同。不同缺损直径组的瘢痕组织表皮CK10表达的比较结果显示皮肤不同缺损大小对创面愈合的瘢痕表皮中的总体CK10的表达量有显著影响(P<0.01)。皮肤缺损直径3 mm、5 mm、8 mm组CK10的表达量低于皮肤缺损直径30 mm组(P<0.05)、35 mm-45 mm组(P<0.01)。皮肤缺损直径15 mm组的CK10的表达量低于皮肤缺损直径40 mm-45 mm组(P<0.01)。皮肤不同缺损直径组的自身正常皮肤CK10与自身修复后的瘢痕组织的CK10的表达比较表明,皮肤缺损直径10 mm-25 mm组的自身正常表皮与瘢痕组织表皮CK10的表达差异有统计学意义(P<0.05),皮肤缺损直径30 mm-45 mm组的自身正常表皮与自身瘢痕组织表皮CK10的比较差异有显著统计学意义(P<0.01)。新生瘢痕组织中的Ⅰ型胶原的免疫组化分析结果表明皮肤不同直径缺损大小对创面愈合的新生组织中的总体Ⅰ型胶原表达量有显著影响(P<0.01)。皮肤缺损直径3 mm和5 mm组Ⅰ型胶原表达量低于25 mm-30 mm组(P<0.05)和40 mm-45mm(P<0.01)。皮肤缺损直径8 mm组Ⅰ型胶原表达量低于35 mm(P<0.05)、40 mm(P<0.05)、45 mm(P<0.01)。皮肤缺损直径15 mm组、20 mm组Ⅰ型胶原表达量低于35 mm-45 mm组(P<0.05)。皮肤不同缺损直径组的自身正常皮肤与自身瘢痕组织的比较结果表明皮肤缺损直径40 mm-45 mm组与自身正常皮肤组织中的Ⅰ型胶原表达量比较,差异有显著统计学意义(P<0.01)。Ⅲ型胶原的免疫组化分析结果表明不同直径缺损大小对各组创面愈合的新生瘢痕组织中的总体Ⅲ型胶原表达量无统计学意义(P>0.05)。皮肤不同缺损大小对创面愈合的新生瘢痕组织中的总体Ⅳ型胶原表达量有显著影响(P<0.01)。皮肤缺损直径3 mm-10 mm组的Ⅳ型胶原表达量高于皮肤缺损直径15 mm-20 mm组(P<0.05)和25 mm-45 mm组(P<0.01);皮肤缺损直径15 mm-20 mm组Ⅳ型胶原表达量高于皮肤缺损直径30 mm-45 mm组(P<0.01);皮肤缺损直径25 mm组Ⅳ型胶原表达量高于35 mm-45 mm组(P<0.01);皮肤缺损直径30 mm组Ⅳ型胶原表达量高于皮肤缺损直径35 mm(P<0.05)、40 mm-45 mm组(P<0.01);皮肤缺损直径35 mm与皮肤缺损直径45 mm比较差异有统计学意义(P<0.05)。不同皮肤缺损直径组的Ⅳ型胶原在自身正常皮肤与自身修复后瘢痕组织的Ⅳ型胶原的表达结果表明皮肤缺损直径15 mm-45 mm组的自身正常皮肤与自身修复后的瘢痕组织Ⅳ型胶原的表达差异有显著统计学意义(P<0.01)。弹力蛋白的表达结果表明皮肤不同缺损大小对创面愈合的新生瘢痕组织中的总体弹力蛋白表达量有显著影响(P<0.05)。皮肤不同的直径缺损大小的新生瘢痕组织中弹力蛋白结果表明3 mm组瘢痕组织中弹力蛋白表达高于30mm-45 mm组(P<0.01)。皮肤缺损直径5 mm-25 mm组瘢痕组织中弹力蛋白的表达量高于35 mm-45 mm组(P<0.01)。不同皮肤缺损直径组的自身正常皮肤与自身修复后瘢痕组织的弹力蛋白表达的比较结果表明皮肤缺损各直径组的自身修复后瘢痕组织中的弹力蛋白表达量低于自身正常皮肤,差异有显著统计学意义(P<0.01)。3.病理组织学显示皮肤缺损直径≤15 mm的大鼠在创面闭合后2周时,新生组织中央20%区域可以见到基底膜、毛囊及皮脂腺等结构的再生。皮肤缺损直径≤45 mm的大鼠在术后8周内完成了创面的闭合,观察到有不同程度的皮肤附属结构的再生。大鼠新生表皮的厚度分析表明随着皮肤缺损直径的增加,新生表皮厚度逐渐增厚,当皮肤缺损直径≤8 mm组新生表皮厚度略厚于自身正常的表皮厚度(P>0.05)。在皮肤缺损直径≥10 mm组,新生的表皮厚度较自身的正常表皮厚度有显著增高(P<0.05)。皮肤功能性修复损伤评分的结果表明正常皮肤的总分为16分,随着皮肤缺损直径的增加,各组得分呈现出逐渐降低的趋势,评分越高,皮肤组织修复越好。4.在修复大鼠皮肤大面积缺损的体内实验中,观察到模型组的大鼠在术后7天内全部死亡,TegadermTM膜覆盖组,凡士林纱布组,TegadermTM+凡士林纱布处理组均可以实现大鼠创面的闭合。术后21天,所有处理组均有肉芽组织形成,创面均已结痂,TegadermTM+凡士林纱布组的创面愈合率大于TegadermTM膜组和凡士林纱布组(P<0.001)。HE染色结果表明覆盖材料的三个处理组均实现了创面的上皮化,表皮厚度均有不同程度的增厚。闭合后的瘢痕面积评估结果表明TegadermTM+凡士林纱布处理组的瘢痕面积小于TegadermTM膜覆盖组(P<0.001)和凡士林纱布组(P<0.001)。通过Masson、弹力纤维、PAS和LYVE-1的病理学染色观察到三个处理组在胶原容积率、弹力纤维长度、基底膜和淋巴管的新生这几个方面差异无统计学意义(P>0.05)。CD31免疫组化染色显示TegadermTM+凡士林纱布组的微血管密度高于凡士林纱布组(P<0.001)和TegadermTM膜组(P<0.001)。VEGF的免疫荧光检测结果表明TegadermTM膜+凡士林纱布组的新生组织中VEGF阳性面积比大于凡士林纱布组(P<0.05)和TegadermTM膜组(P<0.001)。在关于CK19荧光检测中,结果表明了正常皮肤表皮中CK19的阳性面积小于TegadermTM膜组(P<0.001),凡士林纱布组(P<0.001)和TegadermTM+凡士林纱布组(P>0.05)。在关于CK19荧光检测中,结果表明了正常皮肤表皮中CK19的阳性面积小于TegadermTM膜组(P<0.001),凡士林纱布组(P<0.001)和TegadermTM+凡士林纱布组(P>0.05)。TegadermTM+凡士林纱布组CK19的表达量低于TegadermTM膜组(P<0.001)与凡士林纱布组(P<0.05)。整合素β1的检测结果表明TegadermTM+凡士林纱布组的整合素β1阳性面积低于TegadermTM组(P<0.001)和凡士林纱布组(P<0.05)。研究结论:1.SD大鼠的皮肤临界缺损值直径可能在45 mm到50 mm之间。建立了皮肤缺损直径与愈合时间的回归模型,用来预测不同缺损直径的皮肤愈合时间。通过此模型,降低了实验初期筛选动物的使用量,但模型预测的准确性仍需进一步研究校正,进而缩小误差率,推动部分替代动物实验在创面愈合模型范围内的使用。2.瘢痕组织与自身正常皮肤在组织形态结构、角蛋白、胶原等方面存在差异,瘢痕表皮终末细胞表达较高。随着缺损直径的增加,瘢痕组织表皮的终末分化细胞呈现增加的趋势,这可能是创面愈合能力下降的原因。3.基于皮肤结构修复,如果皮肤附属结构有不同程度的再生,则属于皮肤功能修复范畴。直径缺损15 mm以下的大鼠在愈合后14天可以实现功能性修复。根据皮肤附件结构的再生和重建,定量地评价了皮肤功能修复,丰富了功能修复定量评价的方法,为科学评价皮肤修复提供了实验和理论依据。4.TegadermTM+凡士林纱布促进了大鼠创面的愈合,愈合后瘢痕面积较小,促进了新生组织中CD31、VEGF的表达,对血管生成有促进作用。TegadermTM+凡士林纱布联合治疗皮肤创面具有临床应用前景。
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