编辑推荐:
研究人员为解决术后粘连(PA)研究难题,建立新型食蟹猴 PA 模型,该模型可靠、可重复,对 PA 研究意义重大。
术后粘连研究的新突破:新型食蟹猴模型的诞生
在外科手术的世界里,术后粘连(Postoperative adhesions,PA)就像一个隐藏的 “麻烦制造者”。它是指在手术干预后,腹膜与内脏器官之间或内脏器官自身之间形成的异常纤维带。超过半数接受开腹手术的患者都会受到它的困扰,进而引发诸如小肠梗阻、慢性疼痛和女性不孕等严重问题。在美国,每年因 PA 产生的医疗费用高达 13 亿美元,这无疑给患者和医疗系统都带来了沉重的负担。
尽管人们研发了各种屏障材料来预防 PA 的形成,部分材料也获得了临床使用批准,但由于制备和应用困难等各种缺陷,至今没有一种材料能在临床上广泛应用。目前,PA 的形成机制被认为与过度的伤口愈合过程有关,手术创伤会引发炎症反应,吸引免疫细胞聚集,导致纤维蛋白沉积,最终促使 PA 形成。在 PA 的研究中,常用的啮齿动物模型虽然成熟,但由于啮齿动物和人类在基因和解剖结构上存在差异,使得研究成果难以直接应用于人类。
为了填补这一研究空白,来自日本中外制药株式会社(Chugai Pharmaceutical Co. Ltd.)、日本国立生物医学创新、健康与营养研究所筑波灵长类研究中心(Tsukuba Primate Research Center, National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition)等机构的研究人员 Kenji Nakagawa、Masaki Yamazaki 等人开展了一项极具意义的研究。他们成功建立了一种新型的食蟹猴术后粘连诱导模型,该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究方法:多技术结合构建模型
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先,选用了 6 - 19 岁的食蟹猴作为实验动物,这些猴子来自日本筑波灵长类研究中心的繁殖群体。实验过程严格遵循动物伦理规范,经相关机构批准后开展。
在构建模型方面,研究人员采用了常见的手术操作,如在食蟹猴的腹壁和子宫上进行切口、擦伤和缝合,以此诱导 PA 形成。同时,通过腹腔镜观察来评估 PA 的形成情况。为了深入了解模型的病理变化和基因表达情况,研究人员还进行了组织病理学评估和 RNA 测序分析。组织病理学评估包括对样本进行苏木精 - 伊红(HE)染色、免疫组织化学(IHC)染色和原位杂交(ISH);RNA 测序分析则用于确定受伤腹壁在 PA 诱导手术前后的基因表达谱。
研究结果:模型高度可靠且反映人类 PA 特征
- 剖宫产术后组织病理变化:研究人员对接受剖宫产手术的食蟹猴腹壁进行组织病理学分析,结果显示,术后 6 小时,腹壁出现出血和大量中性粒细胞浸润;术后 7 天,成纤维细胞样纺锤形细胞增多;术后 30 天,伴随着胶原纤维增加,纺锤形细胞变得更薄。
- 术后粘连模型评估:在诱导 PA 形成的手术中,无论是雌性还是雄性食蟹猴,都成功形成了 PA。通过腹腔镜观察发现,术后 26 - 28 天,大网膜与受伤的腹壁或子宫之间出现了 PA。
- PA 诱导术后组织病理变化:对 PA 诱导手术后的食蟹猴腹壁进行时间进程的组织病理学分析,结果表明,术后 6 小时,受伤腹壁出现大量中性粒细胞浸润和出血;术后 7 天,纺锤形细胞占主导;术后 28 天,纺锤形细胞伴随胶原纤维增多。这些变化与剖宫产术后的变化相似。进一步的 IHC 染色显示,术后 7 天,腹壁的纺锤形细胞主要为 α - 平滑肌肌动蛋白(α - SMA)阳性的成纤维细胞,还有一些 CD31 阳性的小血管和 CD68 阳性的巨噬细胞。术后 28 天,对粘连区域的组织病理学评估发现,粘连区域由纺锤形细胞、胶原纤维、血管、脂肪组织等组成,并且检测到间皮素阳性细胞。
- PA 诱导术后转录组分析:通过 RNA - seq 分析,研究人员发现,术后 6 小时,有 704 个基因显著上调,其中包括炎症细胞因子、趋化因子以及参与纤维蛋白溶解系统的基因,值得注意的是,在啮齿动物中不存在但在人类炎症反应中至关重要的趋化因子 CXCL8(IL - 8)也显著上调。术后 7 天,有 734 个基因显著上调。GO 和 Hallmark 基因集富集分析显示,术后 6 小时,与炎症相关的基因集富集;术后 7 天,细胞外基质组织和上皮 - 间质转化相关的基因集富集。
研究结论与意义:开启 PA 研究新篇章
这项研究成功建立了一种具有高可靠性和可重复性的新型食蟹猴术后粘连模型。该模型在组织病理学变化和基因表达谱方面与传统开腹手术(剖宫产)相似,并且能很好地重现 PA 的进展级联反应,反映人类 PA 的病理生理学特征。
通过这个模型,研究人员能够研究一些在啮齿动物模型中无法评估的靶点,比如 IL - 8。这为深入了解 PA 的详细生物学机制提供了有力工具,也为评估具有更高临床转化可能性的新治疗方法奠定了基础,有望推动术后粘连预防和治疗领域的新突破,为广大患者带来新的希望。同时,该研究也为生命科学和健康医学领域在术后粘连研究方向提供了重要的参考依据,促进相关领域进一步探索和发展。