抗痤疮药物模型研究进展

李 雪 丁 鑫 汪 奇 谭宁华

中国药科大学中药学院，南京，211198

痤疮是由毛囊皮脂腺慢性炎症主导，同时受多因素影响的皮肤疾病。现代医学研究发现，痤疮的发病机制主要与毛囊皮脂腺导管上皮的过度角化、毛囊口阻塞、皮脂腺分泌增多、皮肤微生态失衡以及炎症反应等有关[1]，且这些机制存在一定的相关联系。

为了探讨痤疮的发病机制以及治疗药物的筛选，研究人员建立了多种痤疮药理模型，这些模型的建立对痤疮病理研究和新药与化妆品研发具有重要意义。本文通过文献调研，系统总结了包括兔、鼠、狗、猪、猴等的体内痤疮药理模型(表1)，以及人皮脂腺离体器官、人皮脂腺细胞、角质形成细胞、单核/巨噬细胞、全层人体皮肤、3D皮肤皮脂腺等的体外筛选模型(表2)，希望为痤疮治疗药物及化妆品的开发应用提供参考依据。

1 体内痤疮药理模型

1.1 兔耳粉刺模型 兔内耳毛囊与人的毛囊相似，两者均有细小毛发和粗大皮脂腺，且用药两周后易产生红斑、脱屑等症状[2]。因此，兔耳粉刺模型是最常用的痤疮药物抗角化实验模型。

兔耳粉刺模型造模常用Kligman法，于兔耳内侧面2 cm×2 cm范围涂2%煤焦油0.5 mL/d，连续2周[3]。潘学东等[4]基于Kligman法，隔日一次在兔耳皮下注射痤疮丙酸杆菌50 μL/每单耳(浓度6×107CFU/mL)，直至造模结束。

造模多选用12周龄，体重2.0 kg左右的雄性家兔。造模后兔耳粉刺和丘疹明显，并有表皮增厚、角化物堆积、炎性细胞浸润等现象。

1.2 各类鼠模型

1.2.1 大鼠模型 大鼠在痤疮模型中应用广泛，常用于研究痤疮丙酸杆菌所导致的皮肤炎症，通过抗菌治疗痤疮的效果来筛选药物。

He等[5]向大鼠耳廓注射痤疮丙酸杆菌(6×107CFU/mL)，引起慢性炎症并形成痤疮样病变。马佳慧等[6]在大鼠右耳廓皮内注射50 μL痤疮丙酸杆菌(6×107CFU/mL)3天的基础上联合腹腔注射1 mL痤疮丙酸杆菌(6×107CFU/mL)7天进行造模。此造模时间仅为10天，成模后可以维持14天。除此之外还可以应用大鼠耳廓复合痤疮模型，如郭斐斐等[7]采用涂抹100%油酸和注射1 mL痤疮丙酸杆菌联合使用的方法进行造模，直至肉眼可见囊肿时停止造模。应用表皮葡萄球菌也可以得到相似的结果[8]。

表1 体内痤疮药理模型的应用范围及优缺点比较

表2 体外痤疮药理模型的应用范围及优缺点比较

实验动物一般选用Wistar大鼠，体重200 g左右。造模后表观会出现耳肿胀、表皮粗糙干燥、角质层增厚、毛囊孔增大、炎性丘疹结节及囊肿等痤疮病理现象。

1.2.2 小鼠模型 小鼠因其体积小、成本低、数量大、易操作而被广泛应用于痤疮炎症发生机制的研究。

目前，小鼠痤疮模型已较为成熟，主要是通过化学物质诱导，例如二甲苯、角叉菜胶、2，4-二硝基氯苯等；还可以向小鼠耳皮内注射痤疮丙酸杆菌(107～109CFU/mL)致其感染，会引起严重的肉芽肿反应；亦有研究人员连续7天给小鼠皮内注射50 μL痤疮丙酸杆菌(107CFU/mL)并涂抹20 μL新鲜合成的皮脂，此方法可促进皮肤病理学的重现性和显著性[9]；此外，已有研究报道一种生物工程的方法，将真皮细胞捕获系统作为支架与含有人皮脂细胞的组织腔结合使用。将组织腔植入ICR小鼠腹部皮肤，在组织腔注入20 mL痤疮丙酸杆菌(107CFU/mL)诱导宿主免疫应答，测定组织腔液中菌落数和炎症因子的水平。该模型提供了体内微环境，为筛选新型抗痤疮药物和疫苗提供了独特的条件[10]。

实验动物一般选用ICR小鼠。造模后，鼠耳会产生明显的肉芽肿反应和红斑，皮肤病变中浸润的炎性细胞的数量显著增加；背部脓肿形成、红斑、硬结、皮肤坏死和鳞屑等。

1.2.3 金黄地鼠模型 金黄地鼠侧腹皮脂腺斑是雄激素依赖性器官，在解剖学特征上以及对激素刺激的反应上与人相似，因此金黄地鼠被应用于研究药物抗雄激素及抗皮脂腺增生活性的实验[11]。

造模方法是通过在金黄地鼠局部应用痤疮丙酸杆菌，处理4周，然后用油红O染色，半定量分析显示皮脂腺和导管中皮脂积聚增加。魏凤等[12]应用痤疮丙酸杆菌(107CFU/mL)感染金黄地鼠皮脂腺斑产生局部炎症反应，观察光动力疗法对痤疮丙酸杆菌感染炎症的抑制效果。

实验动物多选用雄性金黄地鼠，体重100～120 g左右，实验中需测量皮脂腺斑的大小、皮脂腺斑重叠叶数，并进行切片染色观察，或检测睾酮、雌二醇等水平。

1.2.4 豚鼠模型 于豚鼠腹部皮内注射人的角质细胞，可模拟痤疮炎症的发病过程，常用于临床痤疮药物疗效的评估及其作用机制的研究。

造模方法是将人的足部角质混悬液0.1 mL注射到豚鼠的侧腹，每天1次，连续7天，可制备豚鼠痤疮模型。本模型持续不少于14天[13]。

实验动物一般选用成年豚鼠，雌雄各半，体重230～270 g。造模后，豚鼠的侧腹可产生炎性丘疹，组织学观察其特征是早期聚集多形核白细胞，后期表现为肉芽肿。

1.2.5 犀牛鼠粉刺模型 成年犀牛鼠属于无毛突变体，其皮肤毛囊漏斗部扩张，角蛋白积聚，形成类似于人的非发炎微粉刺结构。因此，犀牛鼠模型多用于评估药物对粉刺的溶解作用。

犀牛鼠模型主要用于评估影响上皮分化(维生素A)或促进角质细胞间凝聚力丧失(除垢剂)药物的效果。Veit等[14]应用犀牛鼠模型证实DX314降低了粉刺密度，并诱导了表皮增厚。

实验动物一般选择成年犀牛鼠，其真皮中含有囊肿，毛囊管形成一壶腹样腔，腔内充满了潴留的角化细胞。

1.2.6 裸鼠模型 裸鼠是一种表现为无毛、无胸腺的免疫缺陷动物[15]，可以接受来自多种异种皮肤移植，且移植物存活时间长。常用于研究各种局部应用的抗痤疮活性化合物的治疗效果。

Otulakowski等[16]分别在裸鼠背部和尾巴底部移植痤疮患者皮肤，移植成功率超过70%。1984年，Petersen等[17]移植人面部全层皮肤到成年雄性CD-1裸鼠皮肤上。移植4周后，通过植入充满T或DHT的导管给裸鼠注射雄激素，建立人皮脂腺的裸鼠痤疮模型。该模型对人类皮脂腺生理学和病理学的研究具有重要的应用价值，可以用来研究雄激素导致痤疮的机制及抗痤疮药物的疗效[18]。此外，裸鼠还可用于研究氯、溴等取代的芳香族化合物引起的痤疮。Puhvel[19]用3，4，3’，4’-四氯二苯刺激皮肤产生氯痤疮的全部病理组织学改变。实验动物一般选用成年裸鼠雄性或雌雄各半，在移植前至少1周去势。造模后，会出现皮脂腺体积增大、表皮增生、毛囊和真皮囊肿过度角化、真皮内可见炎性细胞浸润。

1.2.7 无皮脂腺鼠模型 无皮脂腺鼠是由于基因突变导致皮脂腺发育缺陷的一类鼠，不能进行皮脂腺分泌，因此，可用于研究皮脂腺的作用。

Fluhr等[20]使用此模型评估了皮脂是否会影响皮脂腺严重发育不全的asebia J1和2J小鼠的角质层水合或渗透屏障功能，结果发现皮脂腺来源的甘油是角质层水化的主要贡献者。

1.2.8 细毛鼠模型 细毛鼠是由于基因突变形成的雄激素依赖、皮脂分泌过多、皮脂腺过度增生的一类鼠。

Ye等[21]以其为痤疮模型动物，进行皮脂腺腺体和导管增生的退行性研究，证实此模型可用于研究化合物的经皮吸收率、对靶器官的稳定性和亲和力以及对局部外用药物载体的筛选。

1.3 其它动物模型

1.3.1 墨西哥无毛犬模型 墨西哥无毛犬是由于常染色体半致死突变导致的复杂产物[22]。不同于大多数痤疮模型动物，它能像人类一样自发产生粉刺，皮损类似于人的黑头粉刺，且有相似的病理改变[23]，这些粉刺几乎是开放的，在面、颈、大腿均有散在分布。墨西哥无毛犬主要用于筛选溶解粉刺的药物。

Kimura等[24]以墨西哥无毛犬为对象进行自发形成粉刺的研究，证实其是评估抗痤疮药物有效性的理想模型。

1.3.2 猪耳模型 猪耳前部皮脂腺与人面部皮脂腺相似，所以猪耳可作为皮脂腺皮肤的模型。

临床上常用氨基酮戊酸光动力疗法(ALA-PDT)治疗痤疮。Sakamoto等[25]对猪耳前部进行ALA-PDT后，观察到卟啉类的积累，说明猪耳对ALA的代谢与人一致，这表明猪耳前部皮肤是合适的痤疮动物模型。

1.3.3 恒河猴模型 恒河猴模型可作为药物经皮吸收的监测模型。作为灵长类动物，恒河猴与人类存在近亲关系，相似度达到94%。Wester等[26]建立了恒河猴痤疮模型，利用该模型确定了潜在的抗粉刺剂的局部生物利用度。

2 体外痤疮筛选模型

2.1 人皮脂腺离体器官培养模型 人类皮脂腺(SG)是一种微小的、分枝型的多腺体，几乎存在于人体所有皮肤上。SG原位培养模型对于探索人类一些皮肤病如脂质沉积、脂溢性皮炎和痤疮的病理生理学非常重要。其优势是潜在的皮脂抑制化合物不会阻碍向腺体输送，因此可以评估绝对的生物学效果，是开发和评价药品和化妆品的有效方法。

Guy等[27]采用显微解剖方法分离人皮脂腺漏斗部器官，与角质形成细胞共培养，加入IL-1α、EGF以及TGF-α引起漏斗部的过度角化、角质形成细胞的紊乱和破裂，类似于更严重的脓性痤疮。

2.2 人皮脂腺细胞培养模型 SG器官培养的优势是显而易见的，但细胞培养提供了器官培养维护的另一种选择，大量的细胞可以被反复传代和冻存，允许在类似的细胞谱系上进行多次实验[28]。

Xia等[29]最早建立了人类皮脂腺细胞培养模型，能阐明皮脂腺的作用以及对细胞水平的调节。Wei等[30]用此模型研究发现白藜芦醇能在体外通过AMPK途径抑制SZ95皮脂细胞的脂质合成和炎症反应。

2.3 角质形成细胞培养模型 体外培养角质形成细胞多用于筛选抗炎药物和研究炎症发生机制。将人角质形成细胞与痤疮丙酸杆菌共培养，测定上清液中细胞因子的浓度，证明痤疮丙酸杆菌刺激炎症因子的产生。

Geyfman等[31]在角质形成细胞中添加未灭活的痤疮丙酸杆菌，结果显示痤疮丙酸杆菌能显著诱导IL-1α和IL-8的产生，而氨苯砜能显著降低这两种细胞因子的水平。体外角质形成细胞不易获得，因此也有人使用永生化角质形成细胞(HaCaT)进行研究。用热灭活的痤疮丙酸杆菌与HaCaT细胞共培养，发现何首乌I通过下调CD36/NOX1/ROS/NLRP3/IL-1β通路来抑制痤疮丙酸杆菌诱导HaCaT细胞分泌IL-8[32]。

2.4 单核/巨噬细胞培养模型 单核/巨噬细胞是人体重要的免疫细胞，对于机体的免疫、代谢和维持内环境平衡具有重要作用。利用人急性单核细胞THP-1或小鼠巨噬细胞RAW264.7作为模型，和痤疮丙酸杆菌共培养，或用LPS诱导，研究其相关炎症因子，评价抗痤疮药物抗炎的效果。

Lim等[33]在体外评价了槲皮素对痤疮丙酸杆菌刺激THP-1和RAW 264.7细胞产生炎性细胞因子的影响，发现槲皮素能显著抑制IL-1β和TNF-α的产生。

2.5 全层人体皮肤培养模型 全层人体皮肤培养模型具有生理复杂性，与细胞培养模型相比，具有完全功能的屏障功能，可以作为评估局部应用药物效果的体外模型。

Gillbro等[34]用0.05%维A酸乳膏(RA)处理全层人体皮肤组织24 h，采用基因芯片技术研究RA治疗后的完整基因表达，建立了一种体外全层人体皮肤组织培养的模型。这一模型允许直接定量和定性评估皮肤活性成分的局部治疗作用，是研究RA对皮肤影响的一个有价值的临床前模型。

2.6 3D皮肤皮脂腺模型 3D皮肤皮脂腺模型是用于皮肤生理病理及药物评价的体外模型[35]，能更好地维持表皮的完整性和生物学活性[36]。

李昕等[37]应用人皮肤和SZ95皮脂腺细胞共培养的3D离体皮肤模型，加入PAMPs共培养7天，发现PAMPs具有体外促进表皮细胞的增殖与分化的作用。

3 小结

痤疮作为常见的皮肤病，发病率高，影响人们正常生活。而痤疮模型在探讨其发病机制和药物与化妆品研发方面有着重要的作用。现有的痤疮模型涉及抗炎、免疫、雄激素分泌、抗菌等多方面机制，选择合适的痤疮模型有助于推动痤疮治疗药物与化妆品的研发。因此对现有痤疮模型进行分析，根据研究需要将体内外药理模型相互配合，使其更接近临床痤疮患者的真实情况，建立完善的痤疮模型，并应用于活性筛选，将为治疗痤疮的药物和化妆品研发提供更好的服务。