脓毒症动物模型的选择与评价_姚咏明

脓毒症（Ｓｅｐｓｉｓ）作为急危重症领域的棘手难题，日益引起临床医师及科研工作者的关注。近十年来，现代生物科技的飞速发展极大地促进了人们对脓毒症发病机制的认识，并推动了脓毒症治疗措施的改进和更新。其中，脓毒症动物模型的应用对此起到了十分重要的作用。脓毒症动物模型的不断发展也反映了人们对脓毒症本质的认识正在逐渐深入，总结和分析现有动物模型，对于如何建立更贴近临床实际的脓毒症动物模型、合理设计实验以及准确解释动物实验数据都具有重要意义。

１ 应用脓毒症动物模型的意义

在过去的几年中，人们对感染后炎症反应分子机制的研究已取得显著进展，其中很大部分是利用体外观察的方法对细胞生理学研究的成果。应明确的是，尽管体外实验的手段先进而且方便，但要更好地了解脓毒症时体内炎症反应的发生、发展过程和其他病理生理变化，还需采用临床相关的脓毒症或脓毒性休克动物模型进行深入的探讨。

一般认为，利用动物模型进行脓毒症研究具有以下优点。

１．１　在进行具有高度创伤性的操作或进行器官离体实验时只能使用动物模型。特别是在研究脓毒症的病理生理变化时通常需要采集组织标本（如肝、肺、肾等），而这些标本很难从临床获得。只有利用动物模型才可能方便地采取脓毒症各个阶段的组织标本。

１．２　临床脓毒症病因较复杂，难以判断其确切的发病时间。很多患者还伴有其他严重的非相关疾病。并且，临床的脓毒症患者通常接受多种支持治疗，这些治疗不可避免地会影响对脓毒症自然病程的观察。因此，直接探讨人类脓毒症的病理生理机制相当困难，而采用动物模型进行实验则可免受上述因素的干扰。

１．３　由于临床脓毒症患者的遗传学背景非常复杂，加之患者年龄、性别、同时存在的其他疾病以及支持治疗等因素均可导致临床资料的高度变异性。而要控制这种变异只能靠加大样本量，这无疑将会耗费更多的时间并给临床脓毒症试验带来很大的经济压力。由于动物模型的生物学差异较人类要小，因此所需的样本量也明显少于临床观察。

１．４　在探讨脓毒症的发病机制时经常要使用一些药物或试剂（如某种细胞因子的抗体或拮抗剂等），这些制剂可能具有毒性或未经过临床的安全性检验不能用于人体。因此，只有采用动物模型才能方便地利用这些制剂来了解脓毒症发病的分子机制。除此之外，应用脓毒症的动物实验模型还可对药物进行临床试验前的筛选。

由此可见，在探索脓毒症发生、发展机制的过程中，选择适宜的脓毒症或脓毒性休克动物模型进行体内研究仍具有不可替代的地位。

２ 脓毒症动物模型的选择及其局限性

大量的临床及实验研究资料表明，尽管在过去十几年中有关脓毒症发病机制的认识已取得较大进展，但对于脓毒症治疗和新药开发方面的研究却不容乐观。许多新的干预脓毒症制剂虽然在动物实验中表现出很好的应用前景，但其在临床ＩＩ期和ＩＩＩ期试验中均未取得显著的临床疗效，甚至反而加重疾病的程度。迄今为止，严重脓毒症或脓毒性休克的死亡率仍高达５０％左右。造成这一现象的重要原因之一即是在药物应用于临床前的动物实验观察中所

脓毒症动物模型的选择与评价

姚咏明（解放军总医院野战外科研究所 解放军总医院第一附属医院全军烧伤研究所，北京，１０００３７）

ＹＡＯ　Ｙｏｎｇ－ｍｉｎｇ

作者简介

姚咏明（１９６５－），男，湖

北人，医学博士后，教

授，博士生导师。主要从

事创伤休克、脓毒症和

多器官功能障碍综合征

发病机制及防治的研究。

现任解放军总医院野战

外科研究所副所长、中

国微生物学会微生物毒

素分会副主任委员、中

国中西医结合急救医学

分会常委、中国灾害防

御协会救援医学会常务

理事等职。

选择的动物模型不当。当然，许多脓毒症或脓毒性休克动物模型尽管不适于药物的临床前研究，但它们在探索疾病的发病机制和机体的病理生理反应方面发挥了重要作用。因此，在脓毒症或脓毒性休克研究中如何选择适宜的动物模型具有十分重要的意义。

在通常的动物实验中，一般尽可能地选用健康的相同性别的同系动物，且严格控制实验条件以确保实验结果的稳定性。由于人类的遗传背景极为复杂，加之脓毒症的原发病因多样且辅助治疗手段多有不同。因此，将动物实验的结果推广到人类具有一定的困难。有学者根据多年的经验提出，在研究脓毒症的治疗手段特别是新药开发的过程中应联合使用几种不同的脓毒症动物模型。如果某种药物在几种脓毒症动物模型中均安全、有效，那么该药物的临床应用前景将更为可信。

由于种属间存在的固有差异，在脓毒症的实验中除了动物模型种类的选择外，对动物模型物种的选择也是一个值得注意的问题。多种因素影响着对实验动物种属的选择，从经济方面考虑，小动物（如大鼠、小鼠、豚鼠等）常适用于大批量动物实验或死亡率的观察；但有些实验只能采用大动物（如猪、羊等的慢性模型），主要用于了解脓毒症时动物的心血管及肺等器官的病理生理反应。

动物实验有可能得出与临床观察相矛盾或意料之外的结果，这些都促进研究者回过头来对动物模型进行严格的分析再评价，从而逐渐明确二者之间的关系与差别。实际上，无论过去还是将来，我们都应该知道动物模型和临床实际之间是存在明显差别的。基因多态性和性别差异对临床患者的病情有较大的影响，但这一点可能在动物实验中却没有得到充分体现。例如，内毒素（ＬＰＳ）耐受的Ｃ３Ｈ／ＨｅＪ小鼠在受到ＬＰＳ攻击时不能分泌肿瘤坏死因子－α（ＴＮＦ－α），因而可以耐受大剂量的ＬＰＳ攻击。但用有毒菌对其进行攻击时，其死亡率高于ＬＰＳ反应性的小鼠。大多数实验都采用年轻、健康且没有接受过打击的动物。而且，在进行数据分析时必须考虑人和实验动物的种属差异。在临床工作中，病人也不可能像实验动物一样在打击前后立即接受处理措施。因此，使用预处理的动物模型应慎重。基因敲除也可以看成是一种预处理手段，应用基因敲除，可以剔除或加强所研究的因素在实验中的影响，是一种有效的实验方法。

在许多动物试验，尤其是使用小动物的研究中，往往缺乏复苏支持治疗，这可能对实验结果产生较大影响。例如，不能给予脓毒症动物充分的液体复苏支持，可能影响其生存率；另一个重要的辅助治疗是抗生素。如果利用感染模型观察某一抗脓毒症药物（不具有对抗细菌作用）的疗效，应该同时使用抗生素，因为临床病人在发生严重感染所致脓毒症或休克时往往应用抗生素。实际上，如果这些新药的疗效不及抗生素的话，就没有研发的价值。并且，抗生素也可通过影响ＬＰＳ的释放而影响脓毒症的发展。因此，针对脓毒症或脓毒性休克的动物实验必须设立抗生素对照组。在进行临床试验之前，必须进行充分的动物试验，应用不同的感染模型、不同种类动物进行观察，明确所研究的药物在什么情况下最有效，或者为什么无效甚至有害。

另外，还要考虑到实验模型与人类疾病的相关性，例如感染方式、剂量、细菌的毒力等都需要考虑到。在休克模型中，使用控制性还是非控制性失血模型是考虑因素之一，此外还应考虑到对动物的打击方式是一致的还是不统一的，因为临床病人的致伤情况各不相同。最后，必须明确动物模型的发病过程与临床患者的病情发展是有差别的。在动物实验中，往往是在给予动物致命打击后数小时或几十小时就进行实验终点或存活情况观察；而在临床实际当中，病人的病情发展系一个渐进性、相对缓慢的过程，刺激因素持久存在，生理功能的失代偿、组织的损害及功能紊乱逐渐发展。因此，发展迅速而凶险的急性脓毒症动物模型与相对缓慢的临床相关性强的动物模型差别较大。不宜使用在６～１２小时内即出现大量死亡的急性动物模型来模拟临床脓毒症发展。在这种急性模型中，动物不可能有时间出现与临床脓毒症相似的全部特点，从而使实验结果的分析