抗痤瘡藥物模型研究進展

李 雪 丁 鑫 汪 奇 譚寧華

中國藥科大學中藥學院，南京，211198

痤瘡是由毛囊皮脂腺慢性炎癥主導，同時受多因素影響的皮膚疾病。現代醫學研究發現，痤瘡的發病機制主要與毛囊皮脂腺導管上皮的過度角化、毛囊口阻塞、皮脂腺分泌增多、皮膚微生態失衡以及炎癥反應等有關[1]，且這些機制存在一定的相關聯系。

為了探討痤瘡的發病機制以及治療藥物的篩選，研究人員建立了多種痤瘡藥理模型，這些模型的建立對痤瘡病理研究和新藥與化妝品研發具有重要意義。本文通過文獻調研，系統總結了包括兔、鼠、狗、豬、猴等的體內痤瘡藥理模型(表1)，以及人皮脂腺離體器官、人皮脂腺細胞、角質形成細胞、單核/巨噬細胞、全層人體皮膚、3D皮膚皮脂腺等的體外篩選模型(表2)，希望為痤瘡治療藥物及化妝品的開發應用提供參考依據。

1 體內痤瘡藥理模型

1.1 兔耳粉刺模型 兔內耳毛囊與人的毛囊相似，兩者均有細小毛發和粗大皮脂腺，且用藥兩周后易產生紅斑、脫屑等癥狀[2]。因此，兔耳粉刺模型是最常用的痤瘡藥物抗角化實驗模型。

兔耳粉刺模型造模常用Kligman法，于兔耳內側面2 cm×2 cm范圍涂2%煤焦油0.5 mL/d，連續2周[3]。潘學東等[4]基于Kligman法，隔日一次在兔耳皮下注射痤瘡丙酸桿菌50 μL/每單耳(濃度6×107CFU/mL)，直至造模結束。

造模多選用12周齡，體重2.0 kg左右的雄性家兔。造模后兔耳粉刺和丘疹明顯，并有表皮增厚、角化物堆積、炎性細胞浸潤等現象。

1.2 各類鼠模型

1.2.1 大鼠模型 大鼠在痤瘡模型中應用廣泛，常用于研究痤瘡丙酸桿菌所導致的皮膚炎癥，通過抗菌治療痤瘡的效果來篩選藥物。

He等[5]向大鼠耳廓注射痤瘡丙酸桿菌(6×107CFU/mL)，引起慢性炎癥并形成痤瘡樣病變。馬佳慧等[6]在大鼠右耳廓皮內注射50 μL痤瘡丙酸桿菌(6×107CFU/mL)3天的基礎上聯合腹腔注射1 mL痤瘡丙酸桿菌(6×107CFU/mL)7天進行造模。此造模時間僅為10天，成模后可以維持14天。除此之外還可以應用大鼠耳廓復合痤瘡模型，如郭斐斐等[7]采用涂抹100%油酸和注射1 mL痤瘡丙酸桿菌聯合使用的方法進行造模，直至肉眼可見囊腫時停止造模。應用表皮葡萄球菌也可以得到相似的結果[8]。

表1 體內痤瘡藥理模型的應用范圍及優缺點比較

表2 體外痤瘡藥理模型的應用范圍及優缺點比較

實驗動物一般選用Wistar大鼠，體重200 g左右。造模后表觀會出現耳腫脹、表皮粗糙干燥、角質層增厚、毛囊孔增大、炎性丘疹結節及囊腫等痤瘡病理現象。

1.2.2 小鼠模型 小鼠因其體積小、成本低、數量大、易操作而被廣泛應用于痤瘡炎癥發生機制的研究。

目前，小鼠痤瘡模型已較為成熟，主要是通過化學物質誘導，例如二甲苯、角叉菜膠、2，4-二硝基氯苯等；還可以向小鼠耳皮內注射痤瘡丙酸桿菌(107～109CFU/mL)致其感染，會引起嚴重的肉芽腫反應；亦有研究人員連續7天給小鼠皮內注射50 μL痤瘡丙酸桿菌(107CFU/mL)并涂抹20 μL新鮮合成的皮脂，此方法可促進皮膚病理學的重現性和顯著性[9]；此外，已有研究報道一種生物工程的方法，將真皮細胞捕獲系統作為支架與含有人皮脂細胞的組織腔結合使用。將組織腔植入ICR小鼠腹部皮膚，在組織腔注入20 mL痤瘡丙酸桿菌(107CFU/mL)誘導宿主免疫應答，測定組織腔液中菌落數和炎癥因子的水平。該模型提供了體內微環境，為篩選新型抗痤瘡藥物和疫苗提供了獨特的條件[10]。

實驗動物一般選用ICR小鼠。造模后，鼠耳會產生明顯的肉芽腫反應和紅斑，皮膚病變中浸潤的炎性細胞的數量顯著增加；背部膿腫形成、紅斑、硬結、皮膚壞死和鱗屑等。

1.2.3 金黃地鼠模型 金黃地鼠側腹皮脂腺斑是雄激素依賴性器官，在解剖學特征上以及對激素刺激的反應上與人相似，因此金黃地鼠被應用于研究藥物抗雄激素及抗皮脂腺增生活性的實驗[11]。

造模方法是通過在金黃地鼠局部應用痤瘡丙酸桿菌，處理4周，然后用油紅O染色，半定量分析顯示皮脂腺和導管中皮脂積聚增加。魏鳳等[12]應用痤瘡丙酸桿菌(107CFU/mL)感染金黃地鼠皮脂腺斑產生局部炎癥反應，觀察光動力療法對痤瘡丙酸桿菌感染炎癥的抑制效果。

實驗動物多選用雄性金黃地鼠，體重100～120 g左右，實驗中需測量皮脂腺斑的大小、皮脂腺斑重疊葉數，并進行切片染色觀察，或檢測睪酮、雌二醇等水平。

1.2.4 豚鼠模型 于豚鼠腹部皮內注射人的角質細胞，可模擬痤瘡炎癥的發病過程，常用于臨床痤瘡藥物療效的評估及其作用機制的研究。

造模方法是將人的足部角質混懸液0.1 mL注射到豚鼠的側腹，每天1次，連續7天，可制備豚鼠痤瘡模型。本模型持續不少于14天[13]。

實驗動物一般選用成年豚鼠，雌雄各半，體重230～270 g。造模后，豚鼠的側腹可產生炎性丘疹，組織學觀察其特征是早期聚集多形核白細胞，后期表現為肉芽腫。

1.2.5 犀牛鼠粉刺模型 成年犀牛鼠屬于無毛突變體，其皮膚毛囊漏斗部擴張，角蛋白積聚，形成類似于人的非發炎微粉刺結構。因此，犀牛鼠模型多用于評估藥物對粉刺的溶解作用。

犀牛鼠模型主要用于評估影響上皮分化(維生素A)或促進角質細胞間凝聚力喪失(除垢劑)藥物的效果。Veit等[14]應用犀牛鼠模型證實DX314降低了粉刺密度，并誘導了表皮增厚。

實驗動物一般選擇成年犀牛鼠，其真皮中含有囊腫，毛囊管形成一壺腹樣腔，腔內充滿了潴留的角化細胞。

1.2.6 裸鼠模型 裸鼠是一種表現為無毛、無胸腺的免疫缺陷動物[15]，可以接受來自多種異種皮膚移植，且移植物存活時間長。常用于研究各種局部應用的抗痤瘡活性化合物的治療效果。

Otulakowski等[16]分別在裸鼠背部和尾巴底部移植痤瘡患者皮膚，移植成功率超過70%。1984年，Petersen等[17]移植人面部全層皮膚到成年雄性CD-1裸鼠皮膚上。移植4周后，通過植入充滿T或DHT的導管給裸鼠注射雄激素，建立人皮脂腺的裸鼠痤瘡模型。該模型對人類皮脂腺生理學和病理學的研究具有重要的應用價值，可以用來研究雄激素導致痤瘡的機制及抗痤瘡藥物的療效[18]。此外，裸鼠還可用于研究氯、溴等取代的芳香族化合物引起的痤瘡。Puhvel[19]用3，4，3’，4’-四氯二苯刺激皮膚產生氯痤瘡的全部病理組織學改變。實驗動物一般選用成年裸鼠雄性或雌雄各半，在移植前至少1周去勢。造模后，會出現皮脂腺體積增大、表皮增生、毛囊和真皮囊腫過度角化、真皮內可見炎性細胞浸潤。

1.2.7 無皮脂腺鼠模型 無皮脂腺鼠是由于基因突變導致皮脂腺發育缺陷的一類鼠，不能進行皮脂腺分泌，因此，可用于研究皮脂腺的作用。

Fluhr等[20]使用此模型評估了皮脂是否會影響皮脂腺嚴重發育不全的asebia J1和2J小鼠的角質層水合或滲透屏障功能，結果發現皮脂腺來源的甘油是角質層水化的主要貢獻者。

1.2.8 細毛鼠模型 細毛鼠是由于基因突變形成的雄激素依賴、皮脂分泌過多、皮脂腺過度增生的一類鼠。

Ye等[21]以其為痤瘡模型動物，進行皮脂腺腺體和導管增生的退行性研究，證實此模型可用于研究化合物的經皮吸收率、對靶器官的穩定性和親和力以及對局部外用藥物載體的篩選。

1.3 其它動物模型

1.3.1 墨西哥無毛犬模型 墨西哥無毛犬是由于常染色體半致死突變導致的復雜產物[22]。不同于大多數痤瘡模型動物，它能像人類一樣自發產生粉刺，皮損類似于人的黑頭粉刺，且有相似的病理改變[23]，這些粉刺幾乎是開放的，在面、頸、大腿均有散在分布。墨西哥無毛犬主要用于篩選溶解粉刺的藥物。

Kimura等[24]以墨西哥無毛犬為對象進行自發形成粉刺的研究，證實其是評估抗痤瘡藥物有效性的理想模型。

1.3.2 豬耳模型 豬耳前部皮脂腺與人面部皮脂腺相似，所以豬耳可作為皮脂腺皮膚的模型。

臨床上常用氨基酮戊酸光動力療法(ALA-PDT)治療痤瘡。Sakamoto等[25]對豬耳前部進行ALA-PDT后，觀察到卟啉類的積累，說明豬耳對ALA的代謝與人一致，這表明豬耳前部皮膚是合適的痤瘡動物模型。

1.3.3 恒河猴模型 恒河猴模型可作為藥物經皮吸收的監測模型。作為靈長類動物，恒河猴與人類存在近親關系，相似度達到94%。Wester等[26]建立了恒河猴痤瘡模型，利用該模型確定了潛在的抗粉刺劑的局部生物利用度。

2 體外痤瘡篩選模型

2.1 人皮脂腺離體器官培養模型 人類皮脂腺(SG)是一種微小的、分枝型的多腺體，幾乎存在于人體所有皮膚上。SG原位培養模型對于探索人類一些皮膚病如脂質沉積、脂溢性皮炎和痤瘡的病理生理學非常重要。其優勢是潛在的皮脂抑制化合物不會阻礙向腺體輸送，因此可以評估絕對的生物學效果，是開發和評價藥品和化妝品的有效方法。

Guy等[27]采用顯微解剖方法分離人皮脂腺漏斗部器官，與角質形成細胞共培養，加入IL-1α、EGF以及TGF-α引起漏斗部的過度角化、角質形成細胞的紊亂和破裂，類似于更嚴重的膿性痤瘡。

2.2 人皮脂腺細胞培養模型 SG器官培養的優勢是顯而易見的，但細胞培養提供了器官培養維護的另一種選擇，大量的細胞可以被反復傳代和凍存，允許在類似的細胞譜系上進行多次實驗[28]。

Xia等[29]最早建立了人類皮脂腺細胞培養模型，能闡明皮脂腺的作用以及對細胞水平的調節。Wei等[30]用此模型研究發現白藜蘆醇能在體外通過AMPK途徑抑制SZ95皮脂細胞的脂質合成和炎癥反應。

2.3 角質形成細胞培養模型 體外培養角質形成細胞多用于篩選抗炎藥物和研究炎癥發生機制。將人角質形成細胞與痤瘡丙酸桿菌共培養，測定上清液中細胞因子的濃度，證明痤瘡丙酸桿菌刺激炎癥因子的產生。

Geyfman等[31]在角質形成細胞中添加未滅活的痤瘡丙酸桿菌，結果顯示痤瘡丙酸桿菌能顯著誘導IL-1α和IL-8的產生，而氨苯砜能顯著降低這兩種細胞因子的水平。體外角質形成細胞不易獲得，因此也有人使用永生化角質形成細胞(HaCaT)進行研究。用熱滅活的痤瘡丙酸桿菌與HaCaT細胞共培養，發現何首烏I通過下調CD36/NOX1/ROS/NLRP3/IL-1β通路來抑制痤瘡丙酸桿菌誘導HaCaT細胞分泌IL-8[32]。

2.4 單核/巨噬細胞培養模型 單核/巨噬細胞是人體重要的免疫細胞，對于機體的免疫、代謝和維持內環境平衡具有重要作用。利用人急性單核細胞THP-1或小鼠巨噬細胞RAW264.7作為模型，和痤瘡丙酸桿菌共培養，或用LPS誘導，研究其相關炎癥因子，評價抗痤瘡藥物抗炎的效果。

Lim等[33]在體外評價了槲皮素對痤瘡丙酸桿菌刺激THP-1和RAW 264.7細胞產生炎性細胞因子的影響，發現槲皮素能顯著抑制IL-1β和TNF-α的產生。

2.5 全層人體皮膚培養模型 全層人體皮膚培養模型具有生理復雜性，與細胞培養模型相比，具有完全功能的屏障功能，可以作為評估局部應用藥物效果的體外模型。

Gillbro等[34]用0.05%維A酸乳膏(RA)處理全層人體皮膚組織24 h，采用基因芯片技術研究RA治療后的完整基因表達，建立了一種體外全層人體皮膚組織培養的模型。這一模型允許直接定量和定性評估皮膚活性成分的局部治療作用，是研究RA對皮膚影響的一個有價值的臨床前模型。

2.6 3D皮膚皮脂腺模型 3D皮膚皮脂腺模型是用于皮膚生理病理及藥物評價的體外模型[35]，能更好地維持表皮的完整性和生物學活性[36]。

李昕等[37]應用人皮膚和SZ95皮脂腺細胞共培養的3D離體皮膚模型，加入PAMPs共培養7天，發現PAMPs具有體外促進表皮細胞的增殖與分化的作用。

3 小結

痤瘡作為常見的皮膚病，發病率高，影響人們正常生活。而痤瘡模型在探討其發病機制和藥物與化妝品研發方面有著重要的作用。現有的痤瘡模型涉及抗炎、免疫、雄激素分泌、抗菌等多方面機制，選擇合適的痤瘡模型有助于推動痤瘡治療藥物與化妝品的研發。因此對現有痤瘡模型進行分析，根據研究需要將體內外藥理模型相互配合，使其更接近臨床痤瘡患者的真實情況，建立完善的痤瘡模型，并應用于活性篩選，將為治療痤瘡的藥物和化妝品研發提供更好的服務。