《Laboratory Animal Research》：Optimization of a fresh fecal intraperitoneal injection sepsis model and its divergent dynamics from cecal ligation and puncture in mice
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背景
脓毒症仍然是重症监护领域的一项关键挑战，因此亟需能够准确模拟人类病理生理反应的可靠动物模型。尽管盲肠结扎穿孔（CLP）被广泛认为是金标准，但其内在变异性常常限制结果的可重复性。本研究旨在通过评估粪便制备方式（新鲜与冻干）及剂量（0.5–1.0 g/k
背景
脓毒症仍然是重症监护领域的一项关键挑战，因此亟需能够准确模拟人类病理生理反应的可靠动物模型。尽管盲肠结扎穿孔（CLP）被广泛认为是金标准，但其内在变异性常常限制结果的可重复性。本研究旨在通过评估粪便制备方式（新鲜与冻干）及剂量（0.5–1.0 g/kg）对模型稳定性的影响，对小鼠粪便腹腔注射（FIP）模型进行优化。研究人员进一步在雄性BALB/c小鼠中，将优化后的FIP模型与传统CLP方法进行了系统比较，以界定二者各自的病理生理学特征及其在治疗筛选中的适用性。
结果
与干燥制备相比，新鲜粪便悬液显著提高了模型重复性，而后者表现出不一致的毒力。优化后的0.7 g/kg FIP剂量可诱导一种超急性脓毒症表型，其特征为细菌迅速全身播散，并在24 h内引发严重急性器官损伤。关键的是，半定量组织病理学评分证实，FIP可在肺、肾、肝和心脏中触发同步性的超急性损伤高峰；相比之下，CLP模型则在48 h内表现出更为迁延、进行性加重的器官功能障碍。血液学分析进一步显示，尽管两种模型均可诱导全身炎症，但FIP模型可提供更为尖锐且可预测的重度白细胞减少和多器官衰竭起始过程。
结论
优化后的FIP模型具有操作简便、可控性高和重复性优越等特征，可作为研究未干预脓毒症早期暴发性病理生理机制的稳健平台。相对而言，CLP模型仍然更适用于聚焦迁延性感染和慢性器官功能障碍的研究。这些发现为实验医学中依据特定研究目标选择适宜脓毒症模型提供了方法学框架。
该文发表于《Laboratory Animal Research》。研究聚焦于脓毒症前临床建模中的一个核心问题：现有经典模型虽具有较高应用价值，但在稳定性、标准化和病程动力学方面各有不足。脓毒症本质上是感染诱导的宿主失调性反应所致危及生命的器官功能障碍，涉及炎症反应、免疫失衡、循环紊乱以及多器官损伤等多重过程，因此动物模型是否能够稳定再现这些关键病理环节，直接关系到机制研究与干预筛选的可信度。当前常用模型包括脂多糖（LPS）诱导模型、外源活病原体接种模型和内源性屏障破坏模型。LPS模型可重复性较高，但难以充分模拟人类脓毒症的多菌种感染性质及完整病程；盲肠结扎穿孔（CLP）虽被普遍视为多菌种脓毒症金标准，但受结扎位置、穿刺次数、针径、术者熟练度以及局部解剖差异等多因素影响，往往存在较高个体差异和批间波动。相比之下，粪便腹腔注射（FIP）在操作简便性和标准化潜力上具有优势，但其长期缺乏统一的粪便处理和给药规范，限制了广泛应用。因此，该研究开展的直接原因在于建立一种更稳定、可控且具有高重复性的多菌种脓毒症模型，并进一步明确该模型与CLP模型在病理生理演变上的差异，以便根据不同研究目的进行更合理的模型选择。
研究人员首先围绕FIP模型的关键前处理步骤展开系统优化，包括供体粪便的采集时间、供体来源一致性、新鲜与干燥粪便状态比较、悬液均质化与双重过滤流程，以及不同剂量范围内的致病效应评估。结果显示，干燥粪便悬液即便在相同剂量条件下也会产生明显不同的生存曲线，提示其毒力稳定性不足；同时在操作层面还伴随颗粒聚集和注射器堵塞，降低了模型一致性。与之相对，新鲜粪便悬液在独立重复实验中表现出高度一致的生存结局，因此被确定为后续标准化FIP建模的基础。进一步的剂量探索证实，0.7 g/kg为较理想诱导剂量，其生存轨迹与CLP组最为接近，同时仍保留一定干预窗口，适合用于比较研究和治疗筛选。
方法概括：研究采用SPF级雄性BALB/c小鼠作为实验对象。CLP组依据标准外科流程建立模型；FIP组使用同批次、同性别、同年龄健康供体小鼠的新鲜粪便，经统一时段采集、混匀，并通过0.5 mm与70 μm双重过滤后按固定体积腹腔注射。研究在24、48、72 h进行生存、Murine Sepsis Score（MSS，小鼠脓毒症评分）、体重、血液及腹腔灌洗液细菌负荷（CFU）、血常规、肝肾功能生化指标及心、肝、肺、肾等组织H&E染色分析，并应用半定量组织学评分体系评估多器官损伤。样本来源明确为广东实验动物中心提供的雄性BALB/c小鼠及同条件供体小鼠。
研究结果
Impact of fecal state on model reproducibility
该部分比较了干燥粪便与新鲜粪便作为FIP接种基质时对模型重复性的影响。研究显示，干燥粪便悬液在0.5–0.8 g/kg相同剂量下，不同批次实验之间生存结局波动较大，提示其毒力不稳定。相反，新鲜粪便悬液在独立实验中的生存曲线高度一致，说明其在菌群活性保留、悬液均一性和接种稳定性方面明显优于干燥制备。基于这一结果，研究人员确定后续FIP标准流程采用新鲜粪便悬液。
Identification of an optimal FIP dose and comparison with CLP
该部分通过剂量-反应关系确定最优FIP剂量，并与CLP模型进行初步疾病严重度比较。研究发现，新鲜粪便悬液在0.5–1.0 g/kg范围内呈现清晰的剂量依赖关系：0.5 g/kg时全部存活，而≥0.8 g/kg时24 h内全部死亡。0.7 g/kg组的生存轨迹与CLP组最接近，因此被选为标准比较剂量。MSS动态监测进一步显示，在12、24和36 h时，FIP组疾病严重度均高于CLP组，提示FIP可在早期迅速诱导更剧烈的全身病理反应。体重变化也证实两模型均可导致显著消耗，但FIP组下降更早、更集中，符合其超急性病程特征。
Comparison of bacterial loads in blood and peritoneal lavage fluid
该部分以全血和腹腔灌洗液中的菌落形成单位（CFU）定量比较两模型的感染扩散动力学。结果表明，两模型均形成显著细菌播散，且腹腔菌负荷总体高于血液菌负荷。24 h与48 h时，FIP组血液细菌负荷均高于CLP组，说明FIP的高密度细菌一次性注入更易导致快速菌血症和全身播散。腹腔灌洗液中，FIP组在24 h时菌负荷高于CLP组，但48 h时反而低于CLP组。这一交叉变化提示，FIP所致初始细菌冲击虽强，但后续可能出现一定程度清除；而CLP由于存在持续性盲肠渗漏，腹腔内感染源不断补充，因此后期细菌负荷进一步上升。由此可见，FIP更适于模拟暴发性急性感染，而CLP更接近持续性感染状态。
Systemic inflammatory response and organ dysfunction
该部分结合血液学和生化学指标评估脓毒症所致全身炎症反应及器官功能障碍。研究显示，两模型均可引起显著白细胞（WBC）变化，包括白细胞总数下降、中性粒细胞（NEU）升高、淋巴细胞（LYM）抑制、单核细胞（MON）升高以及血小板（PLT）减少，但FIP组在所有观察时间点均出现更迅速而显著的白细胞减少，提示其引发的免疫细胞消耗和外周血池耗竭更为急剧。单核细胞计数在FIP组24 h和48 h均高于CLP组，进一步支持其早期炎症激活更强。生化方面，两模型均导致丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、血尿素氮（BUN）和血清肌酐（Scr）升高，提示肝肾功能均受损。然而，48 h时CLP组ALT和AST升高更明显，Scr也在部分时间点高于FIP组，说明CLP导致的肝肾损伤具有更强的持续进展性，而FIP则以早期集中性损伤为主。
Multi-organ histopathological injury
该部分通过心、肝、脾、肺、肾和肠组织的H&E染色以及半定量评分，直接比较两模型多器官损伤形态学特征。显微镜下，FIP组24 h已表现出明显心肌纤维断裂、间质水肿、肝细胞肿胀与空泡变性、肺泡隔增厚及炎性浸润、肾小球皱缩和急性肾小管坏死，提示其在短时间内触发广泛器官损伤。相比之下，CLP组同类损伤在48 h表现得更明显，显示损害随持续感染逐步加重。肠道方面，CLP组黏膜水肿、绒毛变钝和上皮坏死更重且更持久，与其腹腔感染源持续泄漏相一致。
进一步的半定量组织学评分对上述现象进行了更精确验证。24 h时，FIP组在心、肝、肺、肾四个器官中的损伤评分均高于CLP组，表明其具有“同步性、超急性器官损伤高峰”的典型特征；到48 h时，CLP组肝、肺、肾损伤评分反超FIP组，提示其组织损害继续进展，而FIP组则更多呈现早期峰值后相对趋缓的动力学模式。心脏损伤在后期虽仍较重，但两模型间差异不再显著。
讨论总结
讨论部分围绕模型标准化、病程差异及应用场景进行了归纳。研究人员认为，本研究最重要的贡献在于证实了新鲜粪便悬液较干燥制备具有更高重复性，并通过统一供体条件、严格采样时段、混匀及双重过滤等措施显著降低了FIP模型的操作波动。0.7 g/kg新鲜粪便悬液能够在死亡率、细菌播散及多器官损伤方面形成与CLP大体可比的严重脓毒症表型，同时具备更高可控性和更低技术门槛。
从病理机制层面，FIP与CLP并非简单替代关系，而是代表两种不同的脓毒症进程：FIP模拟的是一次性高负荷多菌种冲击引发的超急性全身感染，适于研究早期炎症风暴、先天免疫快速激活及暴发性器官损伤；CLP则形成持续性腹腔感染灶，更适于研究感染源未控制状态下的迁延性感染、持续器官功能障碍及可能的免疫抑制阶段。研究还指出，MSS可用于疾病严重度动态监测，但单独预测死亡存在局限，应结合实验室指标综合判断。
同时，论文也审慎指出若干局限：本研究为突出诱导方式本身的差异，未给予液体复苏、抗生素和镇痛等治疗，因此更接近“未干预暴发性脓毒症”；未直接测定各批次粪便悬液的基础菌量和微生物组成；亦未检测TNF-α、IL-6等中间免疫动力学指标；实验动物仅限年轻雄性小鼠。上述限制并不削弱本文关于模型选择的核心结论，但提示后续研究仍需在菌群组成、炎症因子谱以及不同性别、年龄背景中继续验证。
研究结论翻译
总体而言，本研究成功建立并验证了一种高度标准化且可重复的新鲜FIP小鼠多菌种脓毒症模型。该模型以操作简便和严重程度可调为特征，为研究中等严重度脓毒症的复杂病理生理机制提供了稳健且具成本效益的平台。此外，通过阐明FIP与CLP模型在时间演变和病理表现上的根本差异，研究结果为依据具体研究目标选择最合适的实验框架提供了关键的实践指导。
