氙弧灯诱导闪灼伤大鼠模型的建立与评价

《Burns》：Establishment and Evaluation of a Xenon Arc Lamp-Induced Flash Burn Rat Model

摘要

背景

核爆炸发出的强烈热辐射可导致人体严重闪烧伤。然而，由于核试验的罕见性、破坏性和伦理限制，必须建立可靠的动物模型来开发预防和治疗策略。现有烧伤模型无法复制核闪烧伤的关键特征。本研究旨在建立氙灯诱导的闪烧伤模型，以促进对该损伤机制的研究。

材料与方法

选择2.25 kW氙灯作为光源，因其与核爆炸闪烧伤的光源相似。大鼠背部剃毛后的皮肤暴露于距灯5 cm处。暴露区域为2 cm × 2 cm。在暴露后24、48、72小时，通过苏木精-伊红（H&E）和Masson染色评估烧伤深度。在暴露后24小时测量创面面积。

结果

暴露3分钟造成一度烧伤。暴露4分钟导致浅层部分厚度烧伤，伴有表皮全层坏死和深层皮附属结构存活。暴露6分钟导致深层部分厚度烧伤，特征为网状真皮破坏，深层毛囊结构部分保留。暴露8分钟导致全厚度烧伤，涉及所有皮肤层和附属结构的完全坏死。

暴露后48和72小时的时间过程分析显示，所有烧伤深度的损伤均进行性加深。在浅层和深层部分厚度烧伤中，坏死区延伸至更深的真皮层，并在72小时时在部分标本中延伸至皮下肌肉。在全厚度烧伤中，观察到一种独特的模式：在24小时时，皮肤附属结构保留了大体形态，尽管细胞核完全丢失；到48-72小时时，这些结构发生完全崩解，证实了不可逆的损伤。

24小时的平均创面面积为：浅层部分厚度烧伤2.9 cm2；深层部分厚度烧伤5.3 cm2；全厚度烧伤9.1 cm2。创面面积随烧伤深度显著增加（p < 0.05）。

结论

成功建立了闪烧伤大鼠模型，重现了核闪烧伤的关键特征，为研究闪烧伤的病理生理机制和评估后续治疗建议提供了有价值的实验平台。

引言

核能虽然有益，但在军事冲突中具有重要风险[1]。核武器或放射性装置的使用可导致大规模伤亡，包括辐射损伤、烧伤和多种复合损伤，构成重大公共卫生威胁[2]、[3]。在广岛原子弹爆炸期间，热辐射引起的闪烧伤是主要损伤原因，对约10万例即时死亡和8万例伤员贡献显著，据估计70%的幸存者遭受了不同程度的烧伤[4]。幸存者的长期后遗症包括癌症和遗传性疾病风险增加。因此，了解闪烧伤的机制并开发有效的预防和治疗策略对于减轻潜在核事件的影响至关重要。

区分核爆炸的三种主要能量输出很重要：电离辐射、热辐射和冲击波。本模型专门针对热辐射成分，该成分负责瞬间闪烧伤。本研究旨在模拟电离辐射（α、β、γ射线）及其相关的生物学效应。

热辐射占核爆炸释放总能量的30-40%，包括可见光和红外光[5]、[6]。Dicarlo等[7]提出，弧灯适用于模拟核武器闪烧伤，为各种复合损伤建模提供了依据。Yuan等[8]也利用高能氙灯在材料科学研究中模拟核爆炸光辐射。基于这一原理，我们选择氙灯建立标准化的、可重复的动物核闪烧伤模型，促进对其病理生理学的深入研究，并为后续治疗相关研究提供标准化平台。

选择合适的物种至关重要。本研究选择Wistar大鼠，因为它们适用于标准化烧伤建模，包括易于操作、体型适中，且皮肤附着松散，便于非接触暴露[9]、[10]、[11]。

章节片段

实验动物与伦理

无特定病原体（SPF）雄性Wistar大鼠购自北京科宇动物繁育中心。在标准实验室条件下（26 ± 1°C，相对湿度50 ± 10%，12/12小时光照/黑暗周期）适应一周后，对8周龄（250 ± 20 g）大鼠禁食12小时，自由饮水以标准化麻醉前的代谢状态。此禁食方案已在我们的先前研究中采用，并统一应用于所有动物[12]。所有动物

麻醉与准备

称重大鼠后，通过腹腔注射50 mg/kg的3%戊巴比妥钠（永信惠达有限公司）进行麻醉。然后将大鼠俯卧固定在手术板上，剃除背部毛发。沿从两耳中点到尾部基底的纵轴定义一条轴。在该轴上，从颅端向后约9 cm处标记中心点。围绕该点对称勾画出四个独立的2 cm × 2 cm正方形区域。所有

H&E和Masson染色

染色试剂购自武汉塞维利亚生物科技有限公司。

烧伤深度的组织病理学评估

H&E和Masson染色显示，损伤深度与照射时间呈清晰的梯度关系。图2展示了1-8分钟暴露的代表性H&E染色结果。图3（24小时）、图4（48小时）和图5（72小时）展示了0、3、4、6和8分钟暴露的代表性H&E和Masson染色图像。

0分钟

所有层的皮肤结构保持完整，细胞形态正常。在研究过程中未检测到显著变化。

3分钟（一度烧伤）

损伤涉及角质层、颗粒

讨论

为了探索核爆炸引起的闪烧伤。我们的研究成功建立了可重复的氙灯诱导闪烧伤大鼠模型。系统的组织病理学评估证实，该设置可诱导从一度烧伤到全厚度烧伤的梯度烧伤损伤，为研究热辐射烧伤的预防和治疗策略提供了有价值的工具。

核爆炸引起的闪烧伤与……存在根本差异

结论

总之，本研究成功建立了稳定的氘灯诱导闪烧伤大鼠模型，产生了从浅表到全厚度烧伤的损伤深度梯度。系统的组织病理学和创面面积分析显示，闪烧伤与传统接触烧伤存在根本差异，特别是在穿透皮肤导致组织损伤方面。这个可重复的模型为研究病理生理机制提供了标准化平台

伦理

本研究经解放军总医院第四医学中心伦理委员会批准。所有动物实验均按照机构和国家关于实验动物饲养和使用的指南和法规进行。

参与知情同意

不适用（本研究不涉及人类参与者）。

图像使用知情同意

不适用（本手稿不包含人类受试者的图像）。

临床试验编号

不适用（本研究不是临床试验）。

资金

本研究未获得公共、商业或非营利部门资助机构的具体拨款。

CRediT作者贡献声明

张倩茜：概念化、验证、撰写初稿。邹晓芳：资源、撰写-编辑。张正：项目管理、撰写-编辑。张玉方：项目管理、撰写-编辑。高山：项目管理、撰写-编辑。曹卫华：撰写-编辑。云慧婷：撰写-编辑。白海亮：概念化。陈玉飞：资源。段红杰：概念化、撰写-编辑、资金获取

关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

本手稿的撰写过程中未使用生成式AI或AI辅助技术。

利益冲突声明

作者声明他们不存在可能影响本文所述工作的已知经济利益或个人关系冲突。

张倩茜|邹晓芳|张正|张玉方|高山|曹卫华|云慧婷|白海亮|陈玉飞|段红杰

河北北方大学研究生院，075000，中国张家口，