2019年9月25日
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在糖尿病小鼠模型中,通过在全层皮肤伤口后诱导高水平的氧化应激,使急性伤口发展为慢性伤口。通过使用过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶抑制剂处理伤口,导致皮肤微生物组中存在的细菌愈合受损并形成生物膜。
该小鼠模型有助于解答伤口慢性化医学领域的相关问题。此模型的主要优势在于,小鼠的慢性伤口在多个方面模拟了人类慢性伤口的特征。首先,将小鼠置于清洁的表面上,并通过捏住其尾根部固定小鼠位置。
然后准备好毛发剪刀,并在小鼠出现任何突然动作时迅速将其移开。从颈部到尾部剃除整个背部的毛发,包括尾部周围的毛发。为达到最高效的剃除效果,轻轻逆着毛发生长的方向移动刀头。
不要将修毛器用力压入皮肤,以免造成瘀伤或割伤。接下来,准备皮肤以涂抹脱毛乳液。用浸湿的纸巾润湿皮肤,以防止化学灼伤。
轻轻按压,力度以足以将剪短的毛发湿润并贴附于皮肤为宜。然后在皮肤湿润时,将少量脱毛乳液揉搓于剃毛区域,持续15至20秒。涂抹后,让乳液与皮肤作用20至45秒。
在冲洗乳膏前,轻轻擦拭不同部位以观察反应。若皮肤呈粉红色且无毛,则反应已完成。随后抓握小鼠进行冲洗。
用非优势手将小鼠尾部基端按压在手掌上,并用拇指固定,其余手指握紧。然后使小鼠鼻部朝上并远离水面,让水流过动物背部。随后迅速而轻柔地用另一只手擦拭小鼠背部,以洗去乳液。
彻底清除脱毛膏后,用纸巾将皮肤擦干。切勿在耳朵、尾巴或面部附近涂抹润肤露。如果意外涂抹,应立即用湿毛巾擦去润肤露,然后用水冲洗小鼠身体,以防止这些部位受到损伤。
如果使用乳膏后发现任何暗斑区域,请重新在这些区域涂抹乳膏。在实验期间,皮肤的暗斑区域毛发生长速度会更快,因此必要时每三到五天应将毛发剪短一次。
少量未覆盖伤口部位的斑块可以接受,但如果小鼠背部存在较多深色斑块,则不应将其用于慢性伤口模型。脱毛后,应将小鼠单独饲养至少一天,再进行造伤,因为脱毛剂会导致皮肤过于敏感。手术前30分钟,向小鼠腹腔注射120 µL用无菌PBS配制的丁丙诺啡。
本方案中的所有体积均基于一只60克的小鼠。手术前20分钟,将480 µL的ATZ溶于无菌PBS中,通过腹腔注射给药,注射体积平均分配至腹部两侧。
给予ATZ后,将小鼠置于一个小型塑料容器中,并放在预热的加热垫上,直至手术开始。用纸巾覆盖该小容器以帮助保温。随着温度升高,小鼠应逐渐安静下来。
确认动物处于麻醉状态后,开始进行造伤。开始造伤操作时,用70%乙醇喷湿一张化学擦拭巾,轻轻擦拭小鼠背部,以清洁伤口部位及皮肤表面。切勿过度擦拭,以免杀死皮肤上存在的细菌。
慢性伤口模型的成功依赖于非无菌条件。这些小鼠并非无菌动物,饲养于常规动物房中。皮肤上定植的细菌微生物组在使用抗氧化酶抑制剂处理后,对慢性伤口的后续启动和发展至关重要。
现在考虑伤口的位置。理想情况下,应选择小鼠背部中央且远离皮肤深色斑块的区域。现在在30至45秒内完成从造伤到包扎的整个操作过程。
首先,将一个7毫米的皮肤活检穿孔器轻轻按压在目标伤口部位,旋转穿孔器至刚好能够留下穿孔轮廓的深度。然后用镊子提起穿孔器中心部分,沿轮廓线用手术剪剪下划定的皮肤组织。操作完成后,用半片透明薄膜敷料牢固覆盖伤口。
在损伤后10分钟内,将60微升溶于无菌PBS中的MSA等分试样局部施加于伤口。术后6小时,给予另一剂布托啡诺。必要时可追加给药。
慢性伤口的形成在六小时内即开始,伤口边缘因氧化应激而出现明显改变。慢性伤口是指与初始伤口相比仍保持开放、扩大的状态,并含有生物膜的伤口。经过20天后,伤口达到完全慢性化状态。
在伤口部位占主导地位的成膜细菌包括铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)以及多种葡萄球菌属和棒状杆菌属细菌。这些细菌也存在于人体慢性伤口中。观看本视频后,您应能够充分理解如何在小鼠中建立慢性伤口模型。
一旦建立了这些慢性伤口,就可以利用它们来研究参与伤口慢性化启动过程的多种细胞和分子机制。
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本文介绍了一种在 db/db-/- 小鼠中建立慢性伤口的详细方案,该模型高度模拟人类糖尿病慢性伤口的特征。该模型通过诱导氧化应激并抑制关键抗氧化酶的活性,形成持续开放、产生生物膜并具有慢性特征的伤口,为研究慢性伤口形成与持续存在的机制提供了有价值的工具。
该糖尿病小鼠模型通过模拟人类糖尿病慢性伤口的关键病理生理特征,填补了临床前伤口愈合研究中的重要空白,这些特征包括由氧化应激驱动的生物膜形成以及长期不愈合的表型。该模型可用于针对伤口慢性化通路的治疗候选物的机制性风险评估,支持在靶点验证和先导化合物筛选中的预测可靠性。该模型与美国每年约400亿美元疾病负担的相关性,凸显了其在皮肤科和再生医学项目组合筛选中的战略价值。
该模型适用于从靶点验证到先导化合物优化的整个发现过程,尤其适用于旨在调节糖尿病伤口中氧化应激、微生物持续存在或宿主-病原体相互作用的治疗方式。