优化小鼠肺纤维化模型：低剂量博来霉素经鼻给药实现高效诱导与动物痛苦最小化

《BMC Pulmonary Medicine》：Optimization of intranasal bleomycin dose for effective pulmonary fibrosis induction in mice with minimal animal distress

本研究针对传统气管内注射博来霉素(BLM)诱导小鼠肺纤维化(PF)模型侵入性强、动物痛苦大的问题，开展了经鼻给药(IN)方式的优化研究。通过系统比较不同BLM剂量(1,3,5 mg/kg)的诱导效果，结合MALDI-TOF MS药物分布分析、无创体描计肺功能监测和组织病理学评估，发现3 mg/kg BLM经鼻给药可在保证纤维化有效诱导的同时显著减轻动物痛苦，为肺纤维化发病机制研究和药物筛选提供了更符合动物福利原则的标准化模型。

　　

在肺部疾病研究领域，特发性肺纤维化(IPF)作为一种进行性间质性肺病，其发病机制复杂且治疗手段有限。科学家们长期依赖动物模型来探索这一疾病的奥秘，其中最经典的就是博来霉素(BLM)诱导的小鼠肺纤维化模型。然而，传统的建模方法存在明显缺陷——通过气管内注射(IT)方式给药不仅技术要求高，还会对动物造成较大创伤，导致显著的痛苦和较高的死亡率。更令人困扰的是，不同实验室使用的BLM剂量差异很大，缺乏统一标准，这直接影响了研究结果的可靠性和可比性。

面对这些挑战，Anita Salmaso团队在《BMC Pulmonary Medicine》上发表了一项创新性研究，他们提出一个关键问题：能否找到一种更温和、更标准的建模方法，在保证科学价值的同时减轻动物痛苦？这项研究不仅关乎科学进步，更体现了对实验动物福利的尊重和"3R原则"（减少、优化、替代）的实践。

研究人员设计了一套系统的实验方案，重点考察了经鼻给药(IN)这种相对温和的给药途径。他们首先通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术直观地展示了BLM在肺组织中的分布情况，证实了经鼻给药的有效性。随后，团队比较了三种不同BLM剂量(1,3,5 mg/kg)的诱导效果，并采用无创体描计技术连续监测小鼠的呼吸功能变化，结合组织病理学分析全面评估纤维化进程。

关键技术方法包括：利用MALDI-TOF MS进行药物空间分布分析；无创体描计监测呼吸参数（呼吸频率、潮气量等）；组织学染色（H&E、天狼星红、Masson三色）评估炎症和纤维化；免疫组化检测α-SMA、Iba1、CD68等标志物；qPCR和Western blot分析纤维化相关基因和蛋白表达。实验使用12周龄雄性C57BL/6J小鼠，所有操作均符合动物伦理规范。

MALDI-TOF MS分析显示IN给药后BLM在肺部的沉积和分布

研究人员通过MALDI-TOF MS技术证实，经鼻给予的BLM能够有效到达肺部并扩散至整个肺实质。给药30分钟后，药物信号已出现在肺外周区域，2小时后扩散至全肺，6小时内仍可检测到明显信号。这种分布模式为经鼻给药的有效性提供了直接证据。

微创经鼻BLM给药在C57BL/6J小鼠中可靠诱导IPF

5 mg/kg剂量BLM引起了明显的急性肺损伤，小鼠体重下降达30%，并伴随呼吸功能显著改变。体描计数据显示，吸气时间(Ti)延长、呼吸频率(RR)降低、潮气量(Vt)初期增加，这些变化符合急性呼吸窘迫的特征。组织学分析显示典型的炎症细胞浸润和胶原沉积过程，纤维化相关标志物COL1a1和FN1的表达在14天达到峰值。

降低BLM剂量不改变IPF诱导但减轻动物痛苦

3 mg/kg剂量产生了与高剂量相似的纤维化诱导效果，但动物痛苦显著减轻。体重下降幅度较小(25%)，行为异常更轻微。呼吸功能改变模式与高剂量组相似，但恢复更快。组织学分析显示同等程度的炎症浸润和胶原沉积，纤维化相关标志物表达模式高度一致。

进一步降低BLM剂量以改善动物福利但未能诱导IPF

1 mg/kg剂量仅引起轻微短暂的呼吸参数变化，未能建立显著的纤维化模型。动物体重快速恢复，组织学检查未见明显病理改变，因此该剂量被排除在进一步分析之外。

研究结论明确显示，单次经鼻给予3 mg/kg BLM能够在C57BL/6J小鼠中有效诱导肺纤维化，其病理特征和功能改变与传统的5 mg/kg剂量相当，但显著减轻了动物痛苦。这种优化模型不仅符合"3R原则"中的优化(Refinement)要求，还提高了实验的可重复性和标准化程度。特别值得关注的是，经鼻给药方式更接近人类实际的环境暴露途径，增强了模型的临床相关性。

该研究的创新之处在于将先进的药物分布分析技术与多维度评估指标相结合，为肺纤维化研究提供了更可靠、更人道的实验平台。值得注意的是，虽然动物模型不能完全模拟人类IPF的所有特征，但这一优化模型为未来治疗策略的临床前评价奠定了坚实基础，有望加速肺纤维化治疗药物的研发进程。