脓毒症模型

脓毒症是指由感染因素引起的全身炎症反应综合征。严重者可导致器官功能障碍和（或）循环障碍，是严重创伤、烧伤、休克、感染和外科大手术等常见的并发症。按脓毒症严重程度可分脓毒症、严重脓毒症和脓毒性休克，进一步发展可导致多器官功能障碍综合征等。

脓毒症是宿主对感染反应失调引发的致命性器官功能障碍，其病理生理机制复杂，涉及炎症、凝血、免疫抑制等多通路交互作用。动物模型是研究脓毒症机制及治疗策略的重要工具，不同造模方法模拟的临床场景和机制侧重不同。以下从造模方法、机制通路、关键蛋白及临床研究关联四方面系统阐述。

一、常见脓毒症动物模型造模方法及特点

1. 盲肠结扎穿孔（CLP模型）

• 方法：结扎盲肠远端并穿刺，导致肠道菌群移位和腹腔感染。

• 特点：最接近临床继发性腹膜炎脓毒症，包含感染源控制延迟和全身炎症反应，适用于研究感染性休克和多器官功能障碍（MODS）。

• 关键机制：细菌内毒素（LPS）和外毒素释放，激活Toll样受体（TLR4）和NLRP3炎症小体。

2. 脂多糖（LPS）注射模型

• 方法：静脉或腹腔注射LPS（革兰氏阴性菌外膜成分）。

• 特点：快速诱导全身炎症反应综合征（SIRS），操作简便但缺乏感染源，适用于急性炎症机制研究。

• 关键机制：TLR4-MyD88-NF-κB通路激活，促炎因子（TNF-α、IL-6）爆发性释放。

3. 细菌直接灌注模型

• 方法：静脉注射活菌（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌）或灭活菌。

• 特点：模拟菌血症，可通过调整菌种/剂量控制感染严重程度，适用于抗生素或免疫调节剂研究。

• 关键机制：病原体相关分子模式（PAMPs）激活模式识别受体（PRRs），如TLR2（革兰氏阳性菌）、TLR5（鞭毛蛋白）。

4. 结肠支架植入模型（CASPI模型）

• 方法：结肠内置入支架诱导细菌过度生长和肠屏障破坏。

• 特点：模拟肠道菌群失调导致的脓毒症，适用于研究肠源性脓毒症及微生态干预。

5. 内毒素血症+二次打击模型

• 方法：LPS预处理后叠加手术创伤或出血，模拟临床脓毒症合并创伤。

• 特点：研究脓毒症后免疫抑制及继发感染机制。

二、脓毒症病理机制通路及关键蛋白

1. 先天免疫激活与炎症风暴

• TLR4/NF-κB通路：LPS结合TLR4，通过MyD88和TRIF接头蛋白激活NF-κB，诱导TNF-α、IL-1β、IL-6表达。

• NLRP3炎症小体：胞内危险信号（如ATP、K+外流）激活NLRP3，促进caspase-1切割IL-1β/IL-18前体，释放成熟炎性因子。

• 关键蛋白：TLR4、MyD88、NF-κB p65、NLRP3、ASC、caspase-1。

2. 炎症反应失衡与免疫抑制

• 促炎-抗炎平衡破坏：早期过度炎症（HMGB1、S100A8/A9）与后期免疫麻痹（IL-10↑、PD-1/PD-L1↑）并存。

• 关键蛋白：HMGB1（晚期炎症介质）、PD-1（T细胞耗竭标记）、IL-10（免疫抑制因子）。

3. 凝血系统异常与微血栓形成

• 血栓调节蛋白（TM）-蛋白C（PC）通路抑制：内皮损伤导致TM表达下调，PC活化受阻，促凝状态（凝血酶↑、纤维蛋白沉积）。

• 中性粒细胞胞外陷阱（NETs）：NETs释放促进血栓形成和组织损伤。

• 关键蛋白：TM、PC、凝血酶、组织因子（TF）、组蛋白H3（NETs成分）。

4. 线粒体功能障碍与细胞死亡

• 线粒体损伤：ROS过量生成导致氧化应激，细胞色素C释放激活caspase依赖性凋亡。

• 焦亡（Pyroptosis）：Gasdermin D孔道形成，IL-1β释放。

• 关键蛋白：细胞色素C、caspase-3/8/9、gasdermin D、Bcl-2家族蛋白。

三、关键蛋白的临床研究关联

1. 抗炎靶点

• TNF-α/IL-1β抑制剂：临床试验（如重组人TNF-α受体融合蛋白、IL-1RA）未能改善脓毒症生存率，提示单一抗炎策略局限性。

• HMGB1抑制剂：丙酮酸乙酯（Ethyl pyruvate）在动物模型中减少器官损伤，临床试验（NCT04013906）进行中。

2. 免疫调节靶点

• PD-1/PD-L1阻断剂：动物模型中逆转T细胞耗竭，临床试验（如nivolumab用于脓毒症相关免疫抑制，NCT02960854）显示部分患者免疫功能恢复。

3. 抗凝治疗

• 活化蛋白C（APC）：重组人APC（drotrecogin alfa）因出血风险及疗效争议退市，但TM-PC通路仍是研究热点。

4. 线粒体保护剂

• ROS清除剂（如NAC）：临床效果有限，可能与干预时机相关。

四、动物模型与临床研究的转化挑战

模型局限性

CLP模型虽接近临床，但无法完全模拟人类脓毒症异质性（如年龄、基础疾病）。

LPS模型过度简化感染过程，忽略病原体-宿主动态交互。

时间窗差异

动物干预多在造模后立即进行，而临床患者常错过早期治疗窗口。

多靶点干预需求

单一通路抑制剂疗效有限，联合疗法（如抗炎+免疫增强+抗凝）或为方向。

模型总结与未来研究方向

脓毒症动物模型的选择需结合研究目标：CLP适用于多器官衰竭机制，LPS模型适合急性炎症通路解析，细菌灌注模型用于抗生素评价。机制研究需整合炎症、凝血、免疫抑制网络，关键蛋白（如HMGB1、PD-1、gasdermin D）的临床转化需考虑多靶点协同及干预时机。未来方向包括个体化模型构建（如老龄、共病动物）和基于多组学的机制解析。