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研究文章

模拟高海拔缺氧条件延缓大鼠伤口愈合

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DOI:

10.3791/71250

2026年6月5日

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本研究建立并初步验证了在高海拔低压低氧条件下大鼠延迟性伤口愈合的动物模型。

摘要

高海拔低压环境可能导致伤口长期缺氧并影响愈合,但目前仍缺乏标准化的动物模型。本研究建立了一种伤口延迟愈合模型,并通过可控的低压系统模拟高海拔缺氧环境对其进行初步验证。将大鼠置于模拟海拔3000米(大气压:70.1 kPa,氧分压:14.7 kPa)至8000米(大气压:35.6 kPa,氧分压:7.5 kPa)的环境中,以确定安全阈值,并评估氧化应激和皮肤缺氧情况。结果显示,在模拟海拔6000米时大鼠死亡风险增加,而海拔5000米以下则可耐受。随着海拔升高,氧化应激加重,皮肤缺氧加剧;伤口愈合呈现海拔依赖性延迟,组织灌注减少,胶原重塑受抑制,炎症反应加剧。尽管血管再生相关因子表达上调,但微血管密度仍下降。总体而言,本研究建立并初步验证了一种适用于研究高海拔缺氧所致慢性伤口机制及干预措施的大鼠模型。

引言

皮肤伤口修复是一个普遍且重要的临床难题。从急性创伤到各种类型的难愈合伤口,这些状况给医疗系统和患者的生活质量带来了持续的负担1,2,3,4,5,6。伤口愈合并非单一事件,而是一个高度协调、多阶段重叠的过程:炎症细胞、间质细胞、角质形成细胞以及微血管系统在细胞外基质和多种信号网络的共同调控下,协同重建屏障并重塑组织7,8,9,10。鉴于修复过程能量消耗高且对内环境极度敏感,全身代谢和生理状态的改变——如氧化应激增强、免疫失调以及微循环灌注受损——可在多个环节破坏正常的修复级联反应,导致炎症持续延长、再生不足以及异常重塑9,11,

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方案

所有涉及动物的实验程序均经过中国电子科技大学伦理委员会(编号:106142025091534170)和陆军军医大学伦理委员会(编号:AMUWEC20265509)的审查和批准。本研究中实验设计与分析的图形化工作流程见图1。此外,本研究中使用的试剂和设备列于材料表中。

实验动物与伦理声明
本研究采用雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠,购自中国成都达硕实验动物有限公司。所有动物在标准条件下适应性饲养7天后开始实验。

纳入与排除标准
动物纳入标准如下:雄性SD大鼠,6至8周龄,体重200–250 g,外观健康,行为正常,无皮肤损伤或感染。

动物排除标准如下:造模后伤口出现明显感染;伤口愈合异常或存在撕裂伤;实验期间死亡或因麻醉导致的意外死亡。

数据点排除标准如下:伤口图像存在广泛结痂、毛发遮挡或照明不均;激光散斑对比成像(LSCI)图像显示运动伪影;组织切片出现明显皱褶、碎裂或缺失目标区域;血清样本出现明显溶血;免疫荧光(IF)或免疫组织化学(IHC)图像存在过度曝光或抗体定位错误

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结果

低气压诱导持续性缺氧的安全边界验证
Kaplan–Meier 生存分析显示,随着模拟海拔升高,生存曲线呈逐渐下降趋势,死亡事件首次出现在 6000 m 组(图 2B)。经 Bonferroni 校正的两两比较结果显示,对照组与 6000 m 至 8000 m 各组之间的生存率差异无统计学意义。至第 30 天时,对照组、3000 m 组、4000 m 组、5000 m 组、6000 m 组、7000 m 组和 8000 m 组的最终生存率分别为 100%、100%、100%、100%、83.33%、75.00% 和 58.33%。在持续 30 天暴露期间,暴露于 ≤5000 m 模拟海拔的大鼠未观察到生存风险显著增加。基于上述生存数据,确定了后续研究的最高实验海拔限值。选择 5000 m 作为相对安全的阈值,因为在该海拔及以下未发生死亡,而更高海拔(≥6000 m)存在显著的死亡风险,可能干扰后续的伤口愈合研究。从生物学角度来看,5000 m(氧分压 ≈ 11.3 kPa)代表了一种可靠且持续的低氧环境,足以诱导伤口愈合延迟,但不会导致严.......

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讨论

高海拔环境通过诱导组织缺氧、血流灌注减少和炎症反应,损害伤口愈合过程,进而促进活性氧的过度产生、蛋白酶激活、细胞衰老以及间充质干细胞功能障碍27,28,29,30。鉴于目前关于高海拔影响的人体研究仍存在局限性,建立模拟高海拔缺氧的标准化动物模型具有重要意义。

生存分析表明,持续暴露于海拔5000米高度30天并未显著增加死亡风险,而更高海拔则产生累积的生存危害。在模拟海拔≥6000米组中,死亡事件主要集中于最初几天。这可能与高原病相关23,37,38,高原病通常在抵达高海拔地区后的数天内发生38

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披露

作者声明无竞争利益。

致谢

本研究由中央高校基本科研业务费专项资金(电子科技大学,ZYGX2025YGLH006);四川省卫生健康科研项目(2025-205);中国西藏日喀则市自然科学基金(RKZ2024ZR-003)资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
全自动切片扫描仪OlympusVS200组织切片扫描
牛血清白蛋白(BSA)ServicebioGC305010免疫组化/免疫荧光封闭试剂
CD206 抗体Proteintech18704-1-APM2 巨噬细胞检测(稀释比例 1:200)
CD31 抗体Abcamab182981微血管密度检测(稀释比例 1:800)
CD86 抗体HuaBioER1906-01M1 巨噬细胞检测(稀释比例 1:200)
CK19 抗体HuaBioET1601-6再上皮化评估(稀释比例 1:200)
DAB 底物试剂盒ZSGB-BIOZLI-9018免疫组化染色用显色底物
FITC 标记的山羊抗兔 IgGServicebioGB22303免疫荧光用荧光二抗(稀释比例 1:100)
G*Power德国杜伊斯堡-埃森大学www.gpower.hhu.de统计功效计算
GraphPad Prism 软件GraphPad Softwarehttps://www.graphpad.com/统计分析与图表生成
苏木精染色液J&K ScientificLM10N13苏木精-伊红(H&E)染色
HIF-1α 抗体BiossBS-0737R缺氧相关信号检测(稀释比例 1:100)
HRP 标记的山羊抗兔 IgGServicebioGB23303免疫组化二抗(稀释比例 1:100)
低压控制系统 上海玉研仪器有限公司LP-1500用于模拟梯度高海拔低压缺氧环境
Hypoxyprobe-1 试剂盒Hypoxyprobe Inc.HP1-100用于活体缺氧检测
IF555 酪胺信号放大试剂盒ServicebioG1233用于增强荧光信号放大
IL-10 抗体HuaBioHA722032抗炎细胞因子检测(稀释比例 1:100)
IL-1β 抗体HuaBioHA723965促炎细胞因子检测(稀释比例 1:100)
ImageJ 软件美国国立卫生研究院(NIH)https://imagej.net/ij/download.html图像定量分析
异氟烷RWD 生命科学有限公司R510-22-16
Ki-67 抗体HuaBioHA721115角质形成细胞增殖检测(稀释比例 1:400)
激光散斑血流成像系统 RWD 生命科学有限公司RFLSI ZW血流灌注评估 
LDH 检测试剂盒南京建成生物工程研究所A005-1-2血清 LDH 测定
Masson’s 三色染色试剂盒ServicebioG1006-100ML胶原沉积分析
MDA 检测试剂盒南京建成生物工程研究所A003-1-1脂质过氧化评估
天狼星红染色试剂盒ServicebioG1078-100MLⅠ型/Ⅲ型胶原区分
SOD 检测试剂盒南京建成生物工程研究所A001-1-1血清 SOD 活性测定
TNF-α 抗体HuaBioER65189促炎细胞因子检测(稀释比例 1:200)
VEGF-A 抗体HuaBioET1604-28血管生成相关信号检测(稀释比例 1:200)

重印与许可

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