四个不同物种IVPT常用皮肤模型生理参数表征及比较评价

引言：

匈牙利帕兹马尼·彼得天主教大学Kocsis D团队联合奥地利维也纳大学、匈牙利布达佩斯兽医大学等机构，在《Skin Research and Technology》（Wiley旗下期刊，2022年卷28：664-676，DOI:10.1111/srt.13165）发表原创研究，为药物学与皮肤病学中“离体皮肤替代人体皮肤屏障”提供重要实验依据。

 

摘要（Abstract）

背景：离体动物及人体皮肤常被用于药物学研究中的渗透性测试，存在多种可能影响实验结果的因素。本研究针对人、小鼠、大鼠和猪皮肤，分析了部分可能影响药物渗透性的皮肤参数。​

材料与方法：检测经典皮肤生物物理参数（如pH值、含水量、介电常数、经皮水分流失量），并通过共聚焦拉曼光谱法、扫描电子显微镜和双光子显微镜分析皮肤的生理特征。​

结果：生物物理测试显示，银屑病小鼠皮肤和市售猪皮的皮肤屏障功能受损；不同物种间皮肤含水量和pH值相近，但冻融处理会降低皮肤含水量并使表面pH值向酸性偏移；衰老会降低皮肤含水量和介电常数，导致屏障功能受损；渗透性研究中采用的机械敏感化处理会使死亡表皮成比例变薄。​

讨论：研究结果表明，应根据研究问题考虑使用新鲜或冷冻组织，且啮齿动物皮肤可满足特定研究需求。大鼠和小鼠皮肤的组织成分（神经酰胺、胆固醇、角蛋白、天然保湿因子、尿素）相似，但猪皮因厚度较大，脂质分布存在差异；银屑病会导致皮肤化学成分异常。​

结论：本研究对四种物种的皮肤样本进行了综合评价，选择药物渗透模型和实验条件时，应考虑生物物理检测结果和显微镜观察结果。

 

相关实验：

 

本研究旨在深入了解离体动物组织（小鼠、大鼠、猪）的生理特性，并与人体皮肤进行比较；同时以易获取的大鼠皮肤样本为研究对象，探究年轻与衰老组织在成分上的差异。为实现上述目标，本研究进行了以下对比分析：（1）冷冻与新鲜皮肤样本；（2）年轻与衰老皮肤样本；（3）不同物种的腹部皮肤；（4）来自当地市场和兽医农场的猪皮肤；此外，（5）还测试了常用机械皮肤预处理方法（胶带剥离法）对皮肤表面形态特征的渐进式影响。为解答研究问题，本研究采用经典皮肤生物物理参数检测方法¹⁸：通过Epsilon 皮肤水分成像测试仪检测皮肤角质含水量、通过角质层表面pH值检测、通过经皮水分流失量（TEWL，Aquaflux经皮水分流失测量仪）评估皮肤屏障功能；为表征皮肤成分，采用共聚焦拉曼光谱法（CRS）观察皮肤中6种重要成分（神经酰胺、角蛋白、胆固醇、天然保湿因子、尿素、水分）；为进行光学分析，采用显微镜成像技术（扫描电子显微镜[SEM]和双光子显微镜）开展相关实验。

 

（Epsilon皮肤水分成像仪）

 

 

 

经皮水分流失量（TEWL）是反映在体皮肤屏障功能的重要参数，在离体实验中可作为皮肤屏障功能完整性的指标。本研究采用Biox AquaFlux经皮水分流失测量仪进行经皮水分流失值TEWL检测。该仪器基于封闭室原理，能在检测腔内构建微环境，使检测结果不受外部气流干扰，以g/（m²·h）为单位测定皮肤的水分蒸发量。TEWL值升高提示皮肤屏障受损²³⁻²⁵，每项检测均重复3次，以获取平均值±标准差（SD）。

 

 

结论：

总之，本研究对四种不同物种的离体皮肤样本进行了多参数比较。结果显示，小鼠和大鼠皮肤具有相似的生物物理特性和化学成分，且变异性极低；在银屑病小鼠皮肤的慢性炎症状态下，这些参数发生了显著变化。啮齿动物与猪皮肤的结构成分存在差异，冻融过程对生物物理参数有显著影响，衰老则大幅降低了皮肤的含水量和介电常数。

 

 

本研究通过扫描电子显微镜（SEM）和双光子显微镜对常用的机械预处理方法进行了评估，两种技术均显示，对大鼠皮肤进行20次胶带剥离处理后，不宜用于局部制剂的相关药物递送研究，因为这会导致表皮几乎完全缺失。

研究结果表明，在选择皮肤模型和储存条件前，务必查阅皮肤特性相关文献，评估所选物种、组织制备方法及实验条件是否适用于解答研究问题。结合本研究及既往研究结果，新鲜且未处理的皮肤样本；若无法获取人体皮肤，未处理的猪皮肤和啮齿动物皮肤均可使用。此外：（1）渗透性研究中可使用新鲜或冷冻组织；（2）功能研究（如跨膜转运体相关研究）建议仅使用新鲜组织（Bajza等人，2020）；（3）皮肤刺激性和炎症标志物检测可使用冷冻组织；（4）化妆品测试中，猪皮肤优于啮齿动物皮肤（其毛囊密度、角质层厚度、天然保湿因子、尿素、含水量及弹性更接近人体组织）。