小鼠脓毒症模型是研究脓毒症（Sepsis）病理生理机制、评估潜在治疗手段（药物、抗体、细胞疗法等）和探索生物标志物的关键临床前体内平台。脓毒症被定义为宿主对感染的反应失调导致的危及生命的器官功能障碍，具有高发病率和高死亡率。小鼠模型因其遗传背景清晰、操作相对简便、成本可控等特点，成为该领域最常用的模型。
核心挑战： 人类脓毒症的异质性极高（病原体、感染灶、宿主因素差异巨大），单一小鼠模型难以完全模拟。模型选择需与研究目标高度匹配。
一、模型构建目标
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模拟核心病理过程： 再现脓毒症的全身炎症反应、免疫抑制/麻痹、凝血功能障碍、内皮损伤及最终的多器官功能障碍综合征（MODS）。
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机制研究： 解析特定信号通路（如TLR4, NLRP3炎性小体）、免疫细胞亚群（巨噬细胞、中性粒细胞、Treg、MDSC）、介质（细胞因子、HMGB1、补体）在脓毒症发生发展中的作用。
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药效学评价： 测试抗感染药物、免疫调节剂、抗凝剂、血管活性药物、支持疗法等在改善生存率、减轻器官损伤、调节免疫失衡等方面的效果。
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生物标志物发现与验证： 寻找能预测脓毒症发生、严重程度、预后或治疗反应的新型分子标志物。
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探索个体化治疗： 研究宿主遗传背景（如基因敲除/转基因小鼠）、基础疾病状态（如合并糖尿病、老龄）对脓毒症易感性和治疗反应的影响。
二、主要建模方法及特点
根据诱发方式，主要分为三类：
| 模型类型 | 原理 | 主要特点 | 优缺点 | 适用场景 |
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| 1. 内毒素模型 (LPS模型) | 腹腔或静脉注射细菌脂多糖 (LPS)，模拟革兰氏阴性菌感染引发的剧烈炎症风暴。 | * 操作最简便、重复性高、成本低。 * 主要体现脓毒症早期的全身炎症反应综合征。 * 高剂量LPS可导致休克和快速死亡。 |
优点： 简单、快速、可控性强；炎症反应剧烈且可量化。 缺点： 非感染性，缺乏活菌和清除过程；免疫抑制期不明显；病理生理与临床复杂脓毒症差异较大。 |
* 研究早期炎症风暴机制（如细胞因子释放、TLR4信号）。 * 急性肺/肝损伤模型基础。 * 抗炎药物初步筛选。 |
| 2. 细菌直接注射模型 | 腹腔或静脉注射活细菌或灭活细菌。 | * 能引起真正的感染。 * 可选用临床相关病原体（如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌）。 * 严重程度由菌种、菌量、毒力决定。 |
优点： 引入了感染因素；可研究宿主-病原体相互作用；模型相对灵活。 缺点： 感染灶弥散（腹腔注射）或全身化（静脉注射），缺乏明确局部感染灶；细菌清除动力学受宿主免疫和抗生素干预影响大。 |
* 研究特定病原体致病机制。 * 抗菌药物药效评价。 * 败血症模型（血行感染）。 |
| 3. 盲肠结扎穿孔模型 (Cecal Ligation and Puncture, CLP) | 手术暴露盲肠，结扎部分盲肠（造成缺血坏死），并用针穿刺造成穿孔，使肠内容物（含多种细菌）泄漏入腹腔。 | * 被广泛认为是最贴近临床复杂性腹膜炎来源脓毒症的“金标准”模型。 * 包含明确的局部感染灶、活菌持续释放、坏死组织。 * 病理生理过程完整：早期高炎症 → 后期免疫抑制/麻痹 → MODS。 * 死亡率可控（通过结扎长度、穿孔针大小/数量调节）。 |
优点： 临床相关性高；病理过程完整（炎症与免疫抑制兼备）；可模拟抗生素治疗和外科清创干预。 缺点： 手术操作复杂，需熟练技术保证一致性；变异性相对较大；手术创伤本身是混杂因素；成本较高、耗时长。 |
* 脓毒症病理生理全过程研究。 * 新型疗法（尤其针对免疫调节、器官保护）的严格评价。 * 长期预后和慢性后遗症研究。 * 满足监管要求的临床前关键研究。 |
三、模型选择与优化关键参数
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动物品系、年龄与性别：
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品系： C57BL/6最常用（遗传背景清晰，工具鼠多）；BALB/c对某些感染更敏感；选择需考虑研究目的（如用基因修饰鼠）。不同品系对脓毒症易感性和反应性差异显著。
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年龄： 通常使用成年小鼠（8-12周龄）。老龄鼠（>18月龄）可用于模拟临床老年脓毒症患者（免疫衰老、预后更差）。
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性别： 雌雄均可，但需注意性别对免疫反应和预后的潜在影响（常使用单一性别或雌雄分设）。需报告性别信息。
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模型严重程度调控：
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LPS模型： 剂量是关键（通常腹腔注射5-20 mg/kg，静脉注射更高）。高剂量导致高死亡率（24-48h内），低剂量诱发可逆性炎症。
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细菌注射模型： 菌种选择、菌量（CFU数）、毒力决定严重程度。
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CLP模型： 结扎盲肠的长度（决定坏死组织量，常用50-75%）、穿刺针的规格（Gauge，常用18-22G）、穿孔数量（1-2针）是核心调控参数。长度越长、针越粗、孔越多，模型越严重，死亡率越高。需预实验确定目标死亡率（如7天死亡率~50%用于治疗研究）。
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围手术期/操作期管理 (尤其CLP)：
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麻醉： 吸入（异氟烷）或注射麻醉（如氯胺酮/赛拉嗪组合）。
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镇痛： 术后必须给予有效镇痛（如布托啡诺、丁丙诺啡），减轻非脓毒症相关的痛苦，符合伦理要求。
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复苏： 术后立即皮下或腹腔注射预热无菌生理盐水（如1mL）进行液体复苏，模拟临床补液，显著影响生存率。
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抗生素： 在旨在模拟临床治疗的试验中，通常在CLP后特定时间点（如6-12小时）开始给予经验性广谱抗生素（如亚胺培南/西司他丁、美罗培南）以模拟标准临床处理，并评估新疗法在抗生素背景下的效果。不使用抗生素则死亡率极高。
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支持治疗： 可提供营养支持（如软食）、保温（脓毒症小鼠易低体温）。
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无菌操作： 严格无菌手术操作和术后护理，减少手术部位感染等混杂因素。
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四、核心观察指标与评价终点
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生存分析 (金标准)：
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终点： 评价任何干预措施效果的最关键指标。
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方法： 记录各组小鼠的死亡时间，绘制Kaplan-Meier生存曲线，使用Log-rank检验比较组间差异。通常观察7-10天甚至更长（CLP模型后期死亡与免疫抑制相关）。
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人道终点： 必须预先设定明确、可操作的人道终点标准（如：严重呼吸困难、抽搐、不能饮水、极度衰弱、体温<32℃、体重减轻>20%），并在动物达到任一标准时立即实施安乐死，避免不必要痛苦。被安乐死的小鼠在生存分析中按死亡时间计入。
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临床评分：
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目的： 量化疾病严重程度，进行早期评估和分层。
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常用系统 (示例)： 评估以下项目（每项0-2或0-3分）：
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精神状态/反应性 (警觉/正常；反应迟钝；无反应)
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活动度 (正常；减少；极少移动；不动)
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毛发状态 (光滑；轻度竖毛；严重竖毛)
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眼睛分泌物 (无；轻度；重度)
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呼吸 (正常；轻度困难；重度困难/喘息)
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记录： 定期（如每12或24小时）评估并记录总分。
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生理参数监测：
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体温： 脓毒症小鼠常出现低体温（核心体温<36℃），是疾病严重程度和预后的重要指标。使用直肠探头或植入式芯片连续/间断监测。
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体重： 定期称重，体重下降反映疾病消耗。
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血流动力学 (可选，技术难度高)： 通过导管或超声心动图评估平均动脉压（MAP）、心率（HR）、心输出量（CO）等，模拟脓毒症休克。
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炎症与免疫指标：
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细胞因子风暴： 在早期（如CLP后6-24小时）检测血清或组织匀浆中促炎因子水平：TNF-α， IL-1β， IL-6， HMGB1等（常用ELISA, Luminex）。
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免疫抑制/麻痹：
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检测后期（如CLP后48-72小时）血清中抗炎因子：IL-10, TGF-β。
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流式细胞术分析脾脏、外周血中免疫细胞变化：
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淋巴细胞凋亡增加（Annexin V/PI）。
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单核/巨噬细胞HLA-DR表达下调。
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髓系来源抑制细胞（MDSC）扩增。
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调节性T细胞（Treg）比例升高。
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免疫细胞耗竭/抑制性受体表达（如PD-1, Tim-3）。
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白细胞计数： 外周血涂片或全血细胞分析仪检测白细胞总数及分类（常先升高后降低，中性粒细胞减少提示预后不良）。
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器官功能障碍评估：
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生化指标：
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肝损伤： ALT, AST。
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肾损伤： BUN, Creatinine。
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心肌损伤： CK-MB, Troponin I (敏感性有限)。
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肺损伤： 血清Angiopoietin-2, RAGE (研究指标)。
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组织病理学（金标准）：
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取材： 心、肝、脾、肺、肾、小肠是必检器官。
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固定染色： 福尔马林固定，石蜡包埋，HE染色。
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评估： 由病理学家盲法评估器官特异性损伤：
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肺： 肺泡壁增厚、炎性浸润、出血、水肿、透明膜形成（ALI/ARDS）。
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肝： 肝细胞坏死/凋亡、脂肪变性、炎性浸润、淤血。
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肾： 肾小管上皮细胞变性/坏死、管型、间质水肿/炎症。
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心： 心肌纤维断裂、间质水肿/炎症、出血。
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小肠： 绒毛缩短/脱落、上皮坏死、炎性浸润、出血。
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半定量评分： 使用已发表的评分系统对每个器官的损伤程度进行量化评分（0-4分）。
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器官功能指标 (可选)：
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肾功能： FITC-菊粉清除率测量肾小球滤过率（GFR）。
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肺功能： 有创或无创肺功能仪测量气道阻力、肺顺应性等（技术复杂）。
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凝血功能 (脓毒症相关DIC)：
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检测血小板计数、血浆D-二聚体、纤维蛋白原水平、凝血酶原时间（PT）、活化部分凝血活酶时间（APTT）。
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细菌负荷：
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在细菌注射或CLP模型中，采集血液、腹腔灌洗液、脾脏、肝脏等组织。
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进行匀浆、系列稀释、平板培养计数，计算菌落形成单位（CFU/mL或CFU/g组织）。评估抗菌药物效果或宿主清除能力。
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五、模型优缺点总结
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优点：
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不可或缺的体内平台： 提供细胞和分子实验无法模拟的整体复杂环境（神经-内分泌-免疫-凝血网络）。
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机制研究基石： 通过基因修饰小鼠（KO, Tg）深入解析特定分子/通路在脓毒症中的作用。
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疗效评价关键： 是新疗法（药物、生物制剂、细胞疗法）进入临床试验前的必经之路。
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标准化潜力： 通过严格操作规范（尤其CLP）提高可重复性。
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模型多样性： 多种方法可选，适应不同研究需求。
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缺点/挑战：
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种属差异： 小鼠与人类在免疫系统（如TLR表达、NK细胞功能、补体系统）、代谢、凝血、对病原体反应性等方面存在显著差异，限制结果外推。
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异质性模拟不足： 单一模型难以涵盖临床脓毒症患者巨大的异质性（年龄、基础病、病原体、感染灶）。
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CLP变异性： 手术操作者技术差异可影响模型一致性，需严格培训和标准化操作流程（SOP）。
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手术创伤混杂： CLP模型中的手术创伤本身会诱导炎症反应。
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抗生素干扰： 治疗性研究中抗生素的使用会显著改变疾病进程，增加结果复杂性。
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伦理与成本： 脓毒症模型可导致动物严重痛苦甚至死亡，需严格伦理审查和精心护理，成本较高（动物、手术、监测、检测）。
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终点选择： 生存率是金标准但耗时长；替代终点（如细胞因子）与生存率相关性需验证。
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六、应用领域
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基础研究： 脓毒症病理生理机制（炎症风暴、免疫麻痹、内皮损伤、线粒体功能障碍、凝血异常、器官损伤机制）。
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药物研发：
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抗感染药物（新型抗生素、抗内毒素/抗毒力因子制剂）。
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免疫调节剂（拮抗促炎因子、增强免疫功能、调节免疫检查点）。
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抗凝药物（抗凝、抗血小板）。
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血管活性药物/内皮保护剂。
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器官保护剂（抗氧化、抗凋亡、改善线粒体功能）。
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支持治疗策略（不同液体复苏方案、血糖控制）。
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生物标志物研究： 发现和验证用于脓毒症早期诊断、分型、预后评估及治疗反应预测的新型标志物（分子、细胞、组学特征）。
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宿主易感性研究： 利用基因工程小鼠研究特定基因多态性对脓毒症易感性和预后的影响。
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合并症研究： 模拟糖尿病、肥胖、肿瘤、创伤后等基础状态下的脓毒症。
七、未来方向与改进
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提高临床相关性：
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老龄/合并症模型： 更广泛使用老龄鼠或诱导基础疾病（糖尿病、慢性肾病、肥胖）模型。
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病原体特异性模型： 增加使用临床常见/耐药病原体（如耐碳青霉烯肠杆菌CRE， 耐甲氧西林金葡菌MRSA）构建模型。
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“二次打击”模型： 在脓毒症基础上叠加其他损伤（如缺血再灌注、机械通气）模拟ICU复杂场景。
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标准化与报告规范：
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推广CLP等复杂模型的标准化操作流程（SOP）和培训。
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遵循动物实验报告指南（如ARRIVE 2.0），详细报告动物信息、模型参数、干预细节、终点指标、统计分析等，提高透明度和可重复性。
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先进技术应用：
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多组学整合： 结合转录组、蛋白组、代谢组学等，全面解析脓毒症分子网络和寻找新靶点/标志物。
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活体成像： 利用生物发光/荧光成像技术实时监测炎症、细胞迁移、细菌分布、器官功能等。
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微生理系统（器官芯片）： 用于机制研究和初步药物筛选，作为体内研究的补充。
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关注长期预后： 建立能模拟脓毒症幸存者长期免疫抑制、认知功能障碍、肌肉消耗等后遗症的模型。
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人源化模型探索： 将人源免疫细胞或组织植入免疫缺陷小鼠，尝试构建更贴近人类免疫反应的模型（技术挑战大）。
