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许静茹1,2(
), 范思思1,2, 丘淑琪1, 闫娜娜1(
)(
), 范克伟1
出版日期:2026-09-07
通讯作者:
作者简介:许静茹(2002—),女,硕士,研究方向:动物病原学与免疫学。E-mail: 1620418006@qq.com
基金资助:
XU Jingru1,2(
), FAN Sisi1,2, QIU Shuqi1, YAN Nana1(
)(
), FAN Kewei1
Published:2026-09-07
Correspondence to:
摘要:
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, S. aureus)是一种临床高发的革兰氏阳性致病菌,可导致皮肤软组织感染、肺炎、败血症及心内膜炎等疾病。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)等耐药表型的出现与流行使临床治疗面临巨大挑战。动物模型是深入解析其致病机制、耐药机制与评估新型抗感染策略的重要工具。皮肤软组织感染模型、骨髓炎与植入物相关感染模型、肺炎模型以及心内膜炎模型作为金黄色葡萄球菌感染研究中四类成熟的常见模型,本文系统阐述了这四类模型的实验动物选择依据、主流建模方法、应用场景以及各自的优势与局限。模型常用动物包括小鼠、大鼠、兔、猪等;皮肤软组织感染模型造模快、成本低,但难以模拟复杂的慢性病灶;骨髓炎与内置物相关感染模型多用于模拟细菌生物膜形成及慢性感染,肺炎模型多用于研究急性肺损伤与药效评价;感染性心内膜炎模型多用于研究赘生物形成与深部感染药效。但这些现有模型普遍存在缺陷,实验动物与人类免疫系统存在固有差异,多数动物模型因采用高接种剂量和短周期,难以完全复现临床慢性感染过程等。未来可通过发展人源化及器官芯片等体外系统克服物种差异,整合共病因素以提升临床相关性,并采用多模态动态评估与伦理替代方案。本综述旨在为合理选择、优化和应用金黄色葡萄球菌感染动物模型提供系统的理论参考,以推动抗感染研究。
中图分类号:
许静茹,范思思,丘淑琪,等.金黄色葡萄球菌4种感染疾病动物模型的研究进展[J]. 实验动物与比较医学.. DOI: 10.12300/j.issn.1674-5817.2025.209.
XU Jingru,FAN Sisi,QIU Shuqi,et al. Research Progress on Animal Models of Four Staphylococcus aureus Infection[J]. Laboratory Animal and Comparative Medicine. DOI: 10.12300/j.issn.1674-5817.2025.209.
金黄色葡萄球菌感染研究中常用实验动物的易感性、特点与适用场景
Susceptibility, characteristics and applicable scenarios of commonly used experimental animals in Staphylococcus aureus infection research
| 物种 Specie | 主要品种/品系 Main breed/strain | 易感性与特点 Susceptibility and characteristic | 优势 Advantage | 局限性 Limitation | 典型应用场景 Typical application scenario | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 小鼠 Mouse | C57BL/6、BALB/c等 | 易感,是应用最广泛的模型动物。不同品系存在差异 | 成本低、繁殖快、遗传背景清晰、免疫学与基因编辑工具齐全 | 皮肤结构、免疫应答与人类存在物种差异;骨骼微小,限制复杂内固定模型应用 | 皮肤软组织感染;肺炎模型;基础免疫机制与药物初筛 | [ |
| 大鼠 Rat | SD、Wistar等 | 易感,骨骼尺寸适中,便于标准化手术操作 | 可进行更复杂的骨科手术;成本可控 | 心血管及免疫系统与人类的相似性不及兔等大型动物 | 骨髓炎与内置物感染模型;心内膜炎模型;中等通量药效评价 | [ |
| 人源化小鼠 Humanized mouse | NOG、NSG | 通过移植人类细胞或组织,具备人类免疫系统或组织微环境,能响应人源特异性致病因子 | 为研究人类特异性宿主-病原体互作及评价人源化疗法提供独特方法 | 构建技术复杂;成本高;个体间可能存在差异 | 肺炎模型;研究人类免疫细胞对感染的应答;评价靶向人类特异靶点的疫苗或药物 | [ |
| 兔 Rabbit | 新西兰白兔、日本大耳白兔等 | 对金黄色葡萄球菌多种毒力因子高度敏感。感染后病理特征(如赘生物、死骨)与人类高度一致 | 心血管解剖、骨骼尺寸及生理功能更接近人类;便于进行精细手术、系列影像学评估及多次采样 | 饲养成本高,对麻醉药敏感,需要特殊设施;免疫工具少于小鼠 | 慢性骨髓炎模型;心内膜炎模型;需要高临床吻合度的机制与治疗研究 | [ |
| 小型猪 Miniature pig | 广西巴马小型猪、普通家猪的未成年个体(如长白猪、大白猪)、哥廷根小型猪 | 易感,皮肤与免疫系统与人类高度相似、骨骼尺寸和生理结构与儿童更为接近 | 在皮肤解剖、生理及免疫反应等方面与人类高度相似、模型稳定可控 | 成本高昂,饲养和实验操作复杂 | 皮肤及软组织感染模型、急性血源性骨髓炎模型 | [ |
| 犬 Dog | 比格犬 | 对骨感染的病理反应(骨坏死、死骨形成)与人类高度一致 | 能很好地模拟人类骨骼的力学环境与慢性感染进程 | 成本高昂,伦理审查严格,饲养和实验周期长 | 高阶的抗菌药或骨修复材料临床前疗效评价 | [ |
表1
金黄色葡萄球菌感染研究中常用实验动物的易感性、特点与适用场景
Table 1
Susceptibility, characteristics and applicable scenarios of commonly used experimental animals in Staphylococcus aureus infection research
| 物种 Specie | 主要品种/品系 Main breed/strain | 易感性与特点 Susceptibility and characteristic | 优势 Advantage | 局限性 Limitation | 典型应用场景 Typical application scenario | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 小鼠 Mouse | C57BL/6、BALB/c等 | 易感,是应用最广泛的模型动物。不同品系存在差异 | 成本低、繁殖快、遗传背景清晰、免疫学与基因编辑工具齐全 | 皮肤结构、免疫应答与人类存在物种差异;骨骼微小,限制复杂内固定模型应用 | 皮肤软组织感染;肺炎模型;基础免疫机制与药物初筛 | [ |
| 大鼠 Rat | SD、Wistar等 | 易感,骨骼尺寸适中,便于标准化手术操作 | 可进行更复杂的骨科手术;成本可控 | 心血管及免疫系统与人类的相似性不及兔等大型动物 | 骨髓炎与内置物感染模型;心内膜炎模型;中等通量药效评价 | [ |
| 人源化小鼠 Humanized mouse | NOG、NSG | 通过移植人类细胞或组织,具备人类免疫系统或组织微环境,能响应人源特异性致病因子 | 为研究人类特异性宿主-病原体互作及评价人源化疗法提供独特方法 | 构建技术复杂;成本高;个体间可能存在差异 | 肺炎模型;研究人类免疫细胞对感染的应答;评价靶向人类特异靶点的疫苗或药物 | [ |
| 兔 Rabbit | 新西兰白兔、日本大耳白兔等 | 对金黄色葡萄球菌多种毒力因子高度敏感。感染后病理特征(如赘生物、死骨)与人类高度一致 | 心血管解剖、骨骼尺寸及生理功能更接近人类;便于进行精细手术、系列影像学评估及多次采样 | 饲养成本高,对麻醉药敏感,需要特殊设施;免疫工具少于小鼠 | 慢性骨髓炎模型;心内膜炎模型;需要高临床吻合度的机制与治疗研究 | [ |
| 小型猪 Miniature pig | 广西巴马小型猪、普通家猪的未成年个体(如长白猪、大白猪)、哥廷根小型猪 | 易感,皮肤与免疫系统与人类高度相似、骨骼尺寸和生理结构与儿童更为接近 | 在皮肤解剖、生理及免疫反应等方面与人类高度相似、模型稳定可控 | 成本高昂,饲养和实验操作复杂 | 皮肤及软组织感染模型、急性血源性骨髓炎模型 | [ |
| 犬 Dog | 比格犬 | 对骨感染的病理反应(骨坏死、死骨形成)与人类高度一致 | 能很好地模拟人类骨骼的力学环境与慢性感染进程 | 成本高昂,伦理审查严格,饲养和实验周期长 | 高阶的抗菌药或骨修复材料临床前疗效评价 | [ |
金黄色葡萄球菌主要疾病模型的构建策略与特点比较
Construction strategies and characteristics comparison of the main disease models of Staphylococcus aureus
| 疾病模型 Disease model | 主流建模方法 Key modeling method | 针对的核心科学问题 Core targeted scientific issue | 主要局限 Main limitation |
|---|---|---|---|
| 皮肤软组织感染 Skin and soft tissue infection | 皮下脓肿模型:10⁶~10⁸ CFU,封闭腔室;划伤/破损接种法模型:破坏屏障后接种;烫伤感染模型:可控深度烫伤后接种 | 细菌初始定植与侵袭机制;局部抗菌/抗生物膜药物疗效初筛;局部天然免疫应答动态 | 对慢性复杂创面(如糖尿病足溃疡)模拟能力差;皮肤免疫存在物种差异 |
| 骨髓炎与植入物相关感染 Osteomyelitis and implant-related infection | 内置物预先污染法:带生物膜植入物,≥107 CFU;开放性骨折污染法:骨折内固定+同期接种;骨缺损感染法:临界尺寸骨缺损+细菌接种 | 生物膜形成、持留及治疗;细菌感染与复发机制;抗生物膜涂层或材料功效评价 | 接种菌量高,与临床低生物负载不符;难以复现人类疾病的慢性进程;技术门槛高,手术结果变异性大 |
| 肺炎 Pneumonia | 鼻滴入法:自主吸入,分布不均;气管滴注法:直接肺内递送,均一性高;气溶胶肺递送法:雾化吸入,分布均匀 | 急性肺损伤与免疫细胞募集机制;流感后继发感染研究;肺泡区病原体-宿主互作 | 多为急性致死性模型,非慢性/持续性感染;不能完全模拟自然气溶胶获得途径 |
| 感染性心内膜炎 Infective endocarditis | 导管诱导损伤法(啮齿类):非瓣膜导管,静脉注射; 超声引导瓣膜损伤法(兔):直接瓣膜损伤,临床相关性高 | 赘生物形成机制与病理研究;深部、生物膜相关感染的抗生素疗效评价 | 需要高超的外科技术;大鼠模型生理结构与人类有差异;兔模型成本高昂 |
表2
金黄色葡萄球菌主要疾病模型的构建策略与特点比较
Table 2
Construction strategies and characteristics comparison of the main disease models of Staphylococcus aureus
| 疾病模型 Disease model | 主流建模方法 Key modeling method | 针对的核心科学问题 Core targeted scientific issue | 主要局限 Main limitation |
|---|---|---|---|
| 皮肤软组织感染 Skin and soft tissue infection | 皮下脓肿模型:10⁶~10⁸ CFU,封闭腔室;划伤/破损接种法模型:破坏屏障后接种;烫伤感染模型:可控深度烫伤后接种 | 细菌初始定植与侵袭机制;局部抗菌/抗生物膜药物疗效初筛;局部天然免疫应答动态 | 对慢性复杂创面(如糖尿病足溃疡)模拟能力差;皮肤免疫存在物种差异 |
| 骨髓炎与植入物相关感染 Osteomyelitis and implant-related infection | 内置物预先污染法:带生物膜植入物,≥107 CFU;开放性骨折污染法:骨折内固定+同期接种;骨缺损感染法:临界尺寸骨缺损+细菌接种 | 生物膜形成、持留及治疗;细菌感染与复发机制;抗生物膜涂层或材料功效评价 | 接种菌量高,与临床低生物负载不符;难以复现人类疾病的慢性进程;技术门槛高,手术结果变异性大 |
| 肺炎 Pneumonia | 鼻滴入法:自主吸入,分布不均;气管滴注法:直接肺内递送,均一性高;气溶胶肺递送法:雾化吸入,分布均匀 | 急性肺损伤与免疫细胞募集机制;流感后继发感染研究;肺泡区病原体-宿主互作 | 多为急性致死性模型,非慢性/持续性感染;不能完全模拟自然气溶胶获得途径 |
| 感染性心内膜炎 Infective endocarditis | 导管诱导损伤法(啮齿类):非瓣膜导管,静脉注射; 超声引导瓣膜损伤法(兔):直接瓣膜损伤,临床相关性高 | 赘生物形成机制与病理研究;深部、生物膜相关感染的抗生素疗效评价 | 需要高超的外科技术;大鼠模型生理结构与人类有差异;兔模型成本高昂 |
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