动物实验外包——皮肤光老化模型

一、模型简介

皮肤衰老是一个由基因和外界环境因素等共同作用下的结果。皮肤老化根据影响因素的不同分为内源性老化和外源性老化。内源性老化是指基因层面的随着时间推移产生的自然老化。外源性老化是指环境因素如紫外线辐射、吸烟、毒害化学品等影响下产生的皮肤损害积累，其中紫外线辐射是导致外源性老化最主要的因素[1]。因此，外源性老化又称为皮肤光老化[2]。建立有效的皮肤光老化动物模型，是研究及防治人体皮肤光老化的基础。

皮肤光老化动物模型的设计思路主要是模拟真实的紫外照射情况。日光中的紫外线（ultraviolet，UV）分为3个波段：短波紫外线（UVC，190～290 nm）、中波紫外线（UVB，290～320 nm）和长波紫外线（UVA，320～400 nm）[3]。其中 UVC 几乎全被臭氧层吸收，到达地面的主要为 UVA 和 UVB；UVA 的活性很低，而 UVB 活性是 UVA 活性的 1 000 倍[4]。UVB 主要导致皮肤表皮层和真皮浅层的损伤，可引起皮肤松弛、干燥、粗糙、皱纹加深、色素沉着等，甚至可以导致皮肤癌[5]。因此皮肤光老化模型一般使用采用窄谱 UVB（311～312 nm）作为紫外照射光源。

二、皮肤光老化动物模型构建方法：

1. 实验动物

10-12周雌性裸鼠

2. 实验设备

311nm的UVB紫外灯管（安装在自制紫外照射箱中，紫外灯距离小鼠背部约30cm）。紫外照度计用于监测 辐照度。

3.实验流程

造模时间共计八周，间隔一天进行紫外照射，流程如下表：

4.光老化模型鉴定

4.1 一般状态及皮肤宏观评价

隔日观察裸鼠的一般状态，如食量、精神状态等。同时，对裸鼠背部皮肤与光老化相关的宏观特征（如皱纹、增厚、粗糙、弹性、红斑等）进行观察评价，并对其背部皮肤进行拍照记录。根据下表所示皮肤光老化评分标准对其背部皮肤进行宏观评分[7]。

图2. 模型组与对照组皮肤特写

4.2 皮肤表观分析

检测设备：DermaLab® Combo多探头皮肤分析仪

4.2.1 皮肤水分散失

造模完成后，皮肤老化的一个主要特征是屏障损伤，锁水能力下降，水分散失增加。

4.2.2 皮肤水分含量

造模完成后，老化的皮肤表现为皮肤含水量下降。

4.2.3 皮肤弹性纤维超声

造模完成后，皮肤老化的一个主要特征为皮肤弹性纤维下降，超声信号减少。

4.3 皮肤组织学检测

4.3.1 HE 检测：表皮组织结构观察及厚度测量

皮肤组织经 HE 染色后，光学显微镜下观察皮肤组织角质层、表皮层和真皮层结构及细胞层数；观察毛囊、汗腺、皮脂腺等附属器官的形态；以及观察是否有出血现象及炎性细胞浸润等。

4.3.2 Masson 检测：胶原纤维的分布及形态观察

皮肤组织经 Masson 染色后，光学显微镜下观察显示胶原纤维呈蓝色，胞质、肌纤维和红细胞红色，胞核蓝褐色。观察胶原纤维的含量、形态及分布的变化情况。

三、皮肤光老化模型造模后的应用-皮肤注射类（以EGF为例）

1. 分组与给药

组一：对照组，10只，第0-56天，不做任何造模处理。第57、60、63、70、77天背部四个点皮内注射生理盐水。

组二：模型组，10只，第0-56天，皮肤光老化造模。第57、60、63、70、77天背部四个点皮内注射生理盐水。

组三：治疗组，10只，第0-56天，皮肤光老化造模。第57、60、63、70、77天背部四个点皮内注射EGF。注射剂量为20ng每个点。

2. 治疗结果

从统计数据上可以看出，EGF治疗组的表皮厚度较模型组显著降低。病理结果上看，EGF治疗组的表皮增厚程度较为轻微，表皮形态也更加完整。

从统计数据上可以看出，EGF治疗组的胶原纤维比例较模型组有所升高，但是没有显著差异。病理结果上看，EGF治疗组的胶原纤维较模型组的更加均匀，断裂减少。

五、小结：

选用311nm的UVB紫外线灯照射8周可以成功建立小鼠皮肤光老化模型。模型组小鼠的皮肤肉眼可见变红、松弛、粗糙、色素沉着、皱纹增加等； 病理观察可发现表皮增厚，胶原纤维含量减少， 排列紊乱等现象。

使用EGF对模型组动物进行治疗，可以显著降低模型组的表皮厚度。在改善胶原纤维比例上，尽管EGF组并没有能够显著增加胶原纤维的比重，但是相比于模型组，EGF组的胶原纤维排列更加均一，断裂减少。

参考文献：

[1]GARRE A, NARDA M, VALDERAS-MARTINEZ P, et al. Antiaging effects of a novel facial serum containing L-Ascorbic acid, proteoglycans, and proteoglycanstimulating tripeptide:ex vivo skin explant studies andin vivo clinical studies in women[J]. Clin Cosmet Investig Dermatol, 2018, 11:253-263.

[2]孔悦, 郭砚. 皮肤光老化小鼠模型的构建及效果评估[J]. 实验动物与比较医学, 2021, 41(2):6.

[3]吴斯敏, 杨慧龄. 紫外线引起皮肤光老化机制及防治的研究进展[J]. 医学综述, 2018, 24(2):341-346.

[4] OLIVEIRA M M, RATTI B A, DAR R G, et al. Dihydrocaffeic acid prevents UVB-induced oxidative stress leading to the inhibition of apoptosis and MMP-1 expression via p38 signaling pathway[J]. Oxid Med Cell Longev, 2019, 2019:2419096.

[5]龚婕, 马良娟. 皮肤光老化和抗氧化剂研究进展[J]. 中国麻风皮肤病杂志, 2019, 35(11):692-695.

[6]王秀芬. 广藿香酮,亚硫酸氢钠穿心莲内酯抗小鼠皮肤光老化作用[D]. 广州中医药大学, 2016.

[7]BISSETT D L, HANNON D P, ORR T V. An animal model of solar-aged skin: histological,

physical, and visible changes in UV-irradiated hairless mouse skin [J]. Photochemistry and

photobiology, 1987, 46(3): 367-78.

[8]王家琪. 光老化裸鼠模型的构建及脂肪干细胞对皮肤抗衰的实验研究[D]. 吉林大学.

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