Posted in基础研究

重建猫毛囊间表皮模型在抗真菌药物筛选中的应用:以 Microsporum canis 为例

猫和狗的皮肤真菌病(皮癣菌病),尤其是由 Microsporum canis 引起的感染,是常见的动物皮肤病。治疗通常依赖局部与全身抗真菌药物的联合使用,包括灰黄霉素、伊曲康唑等。然而,这些治疗方案存在显著的局限性,例如药物种类有限、潜在毒性(特别是灰黄霉素)、价格昂贵(如伊曲康唑)、用药不便以及抗药性问题日益突出。因此,开发新型抗皮癣菌药物成为临床和科研的迫切需求。

目前,体外筛选抗真菌药物的方法主要包括微量稀释法和纸片扩散法,但这些方法的实验结果与体内实际疗效往往不一致。原因在于传统方法无法真实模拟真菌与角化组织的相互作用。为克服这一不足,已有研究利用重建的人类表皮模型用于抗真菌药物的体外筛选,并取得了良好的效果。本研究提出了一种新型模型:重建的猫毛囊间表皮(Reconstructed Feline Epidermis, RFE),用于研究 M. canis 与表皮的相互作用,并评估其作为抗真菌药物筛选工具的可行性。


研究方法

1. RFE的构建与培养
  • 细胞来源:从已死亡的猫胎儿(经宠物主人许可)分离角质形成细胞和成纤维细胞。
  • 构建过程
    1. 成纤维细胞与胶原混合,制成真皮等效层,并置于特殊培养插入物上培养24小时。
    2. 在真皮层表面播种角质形成细胞,并提升培养插入物至气-液界面,模拟表皮的自然生长环境。
    3. 为促进角化过程,培养插入物在RFE专用培养基中培养14天,期间每两天更换培养基。最终形成了多层角质形成细胞,具有分化的角质层,类似于天然猫表皮。
2. 实验设计与药物测试
  • 真菌接种:从标准化培养中提取 M. canis 孢子(IHEM 21239株),调整浓度为1×10⁷个孢子/mL,用于感染RFE。
  • 药物筛选
    1. 选择咪康唑作为抗真菌测试药物,其最低抑菌浓度(MIC)已知为0.3 µg/mL(通过以往实验确认)。
    2. 在RFE培养基中添加不同浓度的咪康唑(0.1–1 µg/mL)或溶剂(DMSO),模拟药物治疗环境。
    3. 每组实验设置三个重复样本,同时设立阳性对照组(不添加药物)。
    4. 在接种 M. canis 孢子后,将RFE继续培养5天,每天更换培养基。实验结束后,用固定和切片技术评估真菌生长情况。
3. 数据分析与评价
  • 病理学检测:通过周期酸-希夫(PAS)染色对RFE样本进行显微观察,记录表皮结构是否被真菌侵染以及真菌生长情况。
  • MIC评估:比较不同药物浓度下RFE的感染程度,验证RFE模型在筛选抗真菌药物中的有效性。

研究结果

  1. RFE的结构与功能
    成功构建的RFE表现出与天然猫表皮相似的多层结构,角质层完整且分化良好。在培养过程中,RFE表现出良好的机械稳定性,可承受药物或真菌接种的操作压力,为后续实验提供了可靠的模型基础。
  2. 咪康唑的抗真菌活性
  • 在咪康唑浓度≥0.3 µg/mL时,未观察到 M. canis 侵染RFE或其表面生长,仅偶见非发芽孢子存在。这表明,咪康唑在此浓度下完全抑制了真菌的生长。
  • 当咪康唑浓度低于MIC(0.1或0.2 µg/mL)时,仅观察到少量孢子萌发,部分形成短菌丝,提示低浓度咪康唑具有部分抑菌活性。
  • 在未添加咪康唑的对照组中,真菌菌丝明显侵入角质层,表现出典型的感染模式。
  1. 模型的药物筛选潜力
    实验结果显示,RFE对咪康唑的渗透性良好,能够真实反映药物在角化组织中的作用效果。模型在检测药物对感染阶段(如孢子和菌丝)的抑制效果方面表现出显著优势。

结论

本研究首次建立了一种重建猫毛囊间表皮的体外模型(RFE),并验证其在筛选抗 M. canis 药物中的有效性。RFE成功模拟了真菌感染与表皮的相互作用,为抗真菌药物的筛选和机制研究提供了一种精准而高效的工具。

参考文献:

Reconstructed interfollicular feline epidermis as a model for the screening of antifungal drugs against Microsporum canis