Dieses Protokoll beschreibt das Verfahren zur Induktion von Akneentzündungen in der Rattenhaut mit Ölsäure und Cutibacterium acnes.
Methodenartikel
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Dieses Protokoll beschreibt das Verfahren zur Induktion von Akneentzündungen in der Rattenhaut mit Ölsäure und Cutibacterium acnes.
Akne vulgaris ist eine weit verbreitete chronische Hauterkrankung, die durch das Vorhandensein von Komedonen, Papeln und Pusteln im Gesicht, am Hals und auf der Brust gekennzeichnet ist. Um die Entzündung von Akne vulgaris zu simulieren, beschreibt dieses Protokoll einen Ansatz zur Etablierung eines zusammengesetzten Akne-Nagetiermodells durch Induktion einer Akneentzündung in Rattenohren unter Verwendung von Ölsäure und Cutibacterium acnes (C. acnes). Die Ratten wurden nach dem Zufallsprinzip in vier Gruppen eingeteilt: die normale Kontrollgruppe (NC), die Ohren, die mit Ölsäure (OA) behandelt wurden, die Ohren, die mit der C. acnes-Gruppe (C. acnes) behandelt wurden, die Ohren, die mit Ölsäure und C. acnes (OA + C. acnes) behandelt wurden. Um eine übermäßige Talgproduktion nachzuahmen, wurde Ölsäure 25 Tage lang auf die Ohren von Ratten in den Gruppen OA und OA + C. acnes geschmiert .
Von den Tagen 21 bis 25 wurde C. acnes-Suspension intradermal in die Ohren von Ratten der Gruppen C. acnes und OA + C. acnes injiziert, um die Akneentzündung zu verschlimmern. Die Ohrdicke wurde wöchentlich gemessen, um den Schweregrad der Entzündung zu messen. Es wurden grobe Beobachtungen, Hämatoxylin- und Eosin-Färbungen und Immunhistochemie (IHC) durchgeführt und die Ergebnisse zeigten, dass die Ohren der OA-Gruppe und der OA + C. acnes-Gruppe verdickt und verhärtet waren, begleitet von Erythem und dem Vorhandensein von Komedonen. Zusätzlich wurden Papeln in den Gruppen C. acnes und OA + C. acnes beobachtet. Die Histopathologie zeigte eine Hyperkeratinisierung und ein erweitertes Infundibulum der Haarfollikel in den Gruppen OA und OA + C. acnes . Infiltrationen von Entzündungszellen und Abszessen wurden in der Dermis der Gruppen C. acnes und OA + C. acnes gefunden. Die IHC-Ergebnisse bestätigten erhöhte Spiegel des Tumornekrosefaktors (TNF)-α in der Dermis der Gruppen C. acnes und OA + C. acnes . Alle oben genannten Ergebnisse zeigten zusammen die erfolgreiche Etablierung des zusammengesetzten Akne-Nagetiermodells.
Akne vulgaris ist eine häufige chronische Hauterkrankung, die durch das Vorhandensein von Komedonen, Papeln und Pusteln im Gesicht, am Hals und an der Brust gekennzeichnet ist und in schweren Fällen zu Knötchen, Zysten und bleibenden Narben führen kann1. Epidemiologische Studien berichten, dass 9,4 % der Weltbevölkerung von Akne betroffen sind, während die daraus resultierenden Symptome schwerwiegende körperliche und psychosoziale Herausforderungen darstellen 2,3.
Die Pathogenese der Akne ist multifaktoriell und umfasst vier kritische Prozesse: übermäßige Talgproduktion, Komedonenbildung, follikuläre Besiedlung durch Hautmikrobiota und die Freisetzung von Entzündungsmediatoren um die Talgdrüseneinheit 4,5. Eine erhöhte Talgsekretion, die zur Ansammlung von überschüssigen ungesättigten freien Fettsäuren (UFFAs) führt, trägt zu einer abnormalen Reproduktion der Hautmikrobiota bei, zu der auch Cutibacterium acnes gehört, wie in genomischen Studiengezeigt wurde 6. In der Zwischenzeit zersetzt die Hautmikrobiota den Talg und erhöht die Konzentration von UFFAs, was zu einem Teufelskreis führt7. Darüber hinaus verursachen überschüssige UFFAs eine Hyperkeratinisierung in den Haarfollikeln, die wiederum Akne8 auslöst. Sowohl die Hautmikrobiota als auch der erhöhte Talg aktivieren Toll-like-Rezeptoren (TLRs), um mehrere proinflammatorische Zytokine wie Interleukin (IL)-1 und TNF-αzu produzieren 9,10. Diese Entzündungskaskade, gepaart mit vermehrtem Talg und mikrobieller Überwucherung, gipfelt in einer ausgeprägten Hyperkeratose des Haarfollikels und dem Auftreten von Akne11.
Die rasante Entwicklung auf dem Gebiet der Akneforschung und der damit verbundenen klinischen Anforderungen hat zur Erstellung einer Reihe von Tiermodellen für Akneentzündungen am Rattenohr, am Rücken von Ratten oder Mäusen und am Kaninchenohr geführt 12,13,14,15. Zu den Methoden gehört die intradermale Injektion von C. Akne, das Auftragen von Ölen auf die Haut, um die abnormale Sekretion der Talgdrüsen und die Hyperkeratinisierung zu simulieren, oder eine Kombination aus beidem, um die Hautentzündung zu beschleunigen und Akne zu bilden 16,17,18,19. Die Verwendung und Dosierung von chemischen und biologischen Wirkstoffen variiert jedoch zwischen früheren Studien, was Forscher verwirren kann, die beabsichtigen, ein geeignetes Aknemodell zu etablieren. Diese Studie zielte darauf ab, eine einfach zu bedienende und effektive Methode zur Bildung eines zusammengesetzten Akne-Nagetiermodells zu etablieren und eine Modellreferenz für Forscher zu liefern, die Akne vulgaris untersuchen.
Dieses Protokoll wurde von der Beijing University of Chinese Medicine ethisch genehmigt (Nr. 2023033103-1183). Zwölf männliche Sprague-Dawley-Ratten (Gewicht, 208 g ± 5 g) wurden in diesem Protokoll verwendet und in vier Gruppen eingeteilt: NC-Gruppe (n = 3), OA-Gruppe (n = 3), C. acnes-Gruppe (n = 3) und OA + C. acnes-Gruppe (n = 3).
1. Entwicklung des Akne-Modells
2. Gewebeentnahme und -analyse
3. Statistische Analyse
Dicke und Aussehen der Haut
Von Tag 7 bis Tag 21 waren die Ohren in der OA-Gruppe und der OA + C. acnes-Gruppe signifikant dicker als die der NC- und C. acnes-Gruppen . An Tag 25 waren die Ohren in der OA-Gruppe, der C. acnes-Gruppe und der OA + C. acnes-Gruppe signifikant dicker als die der NC-Gruppe (p < 0,05). Die durchschnittliche Dicke der Ohren während des Versuchs ist in Abbildung 2 und Tabelle 2 dargestellt.
Von Tag 7 bis Tag 25 waren die Ohren in der OA-Gruppe und der OA + C. acnes-Gruppe verdickt und induriert, begleitet von Erythem, Schuppen und Komedonen. Es wurde beobachtet, dass sich die Ratten von Zeit zu Zeit an den Ohren kratzten, was zu Blutungen führte. An Tag 25 wurden Papeln in den Ohren der C. acnes-Gruppe und der OA + C. acnes-Gruppe gefunden (Abbildung 3).
Histopathologie
Parakeratose und Hyperkeratose wurden in den Haarfollikeln beobachtet, zusammen mit einer Hypertrophie der Körnerschicht und der Dornschicht sowie einer Erweiterung des Haarfollikel-Infundibulums in den Ohren der OA-Gruppe und der OA + C. acnes-Gruppe . Die Dermis der Gruppen C. acnes und OA + C. acnes zeigte eine gemischte Infiltration von Entzündungszellen, einschließlich Lymphozyten und Neutrophilen. Auch die Dermis wies ein signifikantes Vorhandensein von Erythrozytenextravasation und Abszessen bei C. acnes und OA + C. acnes auf (Abbildung 4). Wie in Abbildung 5 gezeigt, zeigte das pathologische Scoring einen Anstieg in der C. acnes-Gruppe und der OA-Gruppe im Vergleich zur NC-Gruppe, und der Score war in der OA + C. acnes-Gruppe signifikant höher als in der NC- und OA-Gruppe (p < 0,05).
IHC
Wie in Abbildung 6 gezeigt, wurde TNF-α in der Dermis der Gruppen C. acnes und OA + C. acnes stark exprimiert.

Abbildung 1: Beispielbilder von pathologischen Scores. Entzündungszellen sind mit roten Pfeilen markiert. In Tabelle 1 finden Sie die Bewertungszuweisung. (A) Punktzahl = 0, kein Horn im Infundibulum; (B) Score = 1, epitheliale Hyperplasie und eine dichte, konsistente Ansammlung von Horn, die den Follikelkanal erweitert, wenn auch nicht schwer; (C) Score = 1, eine kleine Anzahl von Entzündungszellen um die Follikel; (D) Score = 2, weit verbreitete Infiltration von Entzündungszellen in der Dermis; (E) Punktzahl = 3, Ansammlung eines dichten Horns, das das Infundibulum erweitert und sich in die Talggänge erstreckt, ähnlich den Komedonen klinischer Fälle; (F) Vorhandensein von Abszessen um das Infundibulum, die möglicherweise zu Papeln oder Pusteln führen können. Maßstabsbalken = 100 μm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Die sich ändernden Trends der Ährendicke von Tag 0 bis Tag 25. Die NC-Gruppe ist durch die rote Linie gekennzeichnet, die OA-Gruppe durch die blaue Linie, die C. acnes-Gruppe durch die grüne Linie und die OA- und C. acnes-Gruppe durch die gelbe Linie. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Grobes Erscheinungsbild der Ohren. Die Komedonen und Papeln sind durch rote Pfeile gekennzeichnet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Histologie der Rattenohren. (▲) Hyperkeratose; (■) Parakeratose; (•) erweitertes Infundibulum des Haarfollikels; (♦) Infiltration von Entzündungszellen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 5: Pathologischer Score. @ zeigt einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen der NC-Gruppe und der C. acnes-Gruppe ; # zeigt einen signifikanten Unterschied zwischen der NC-Gruppe und der OA + C. acnes-Gruppe ; * zeigt einen signifikanten Unterschied zwischen der OA + C. acnes-Gruppe und der OA-Gruppe (p < 0,05). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 6: IHC-Bilder der TNF-α Expression in Rattenohren. (♦) Infiltration von Entzündungszellen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
| Punktzahl | Charaktereigenschaften | ||
| 0 | Nicht komedogen. (siehe Abbildung 1 A) | ||
| 1 | Epithelhyperplasie und eine dichte, gleichmäßige Ansammlung von Horn, die beginnt, den Follikelkanal zu erweitern. (siehe Abbildung 1 B) | ||
| 1 | Das Vorhandensein einer kleinen Anzahl von Entzündungszellen, insbesondere um die Follikel oder Talggänge. (siehe Abbildung 1 C) | ||
| 2 | Weit verbreitete Infiltration einer großen Anzahl von Entzündungszellen. (siehe Abbildung 1 D) | ||
| 3 | Das Vorhandensein einer Ansammlung von dichtem Horn, das das Infundibulum erweitert und sich in die Talggänge erstreckt, zusammen mit einer bemerkenswerten Hyperplasie des Follikelepithels. (siehe Abbildung 1 E) | ||
| 3 | Das Vorhandensein von Abszessen. (siehe Abbildung 1 F) | ||
Tabelle 1: Pathologische Punktevergabe. Beispielbilder sind in Abbildung 1 dargestellt.
| Zeit | NC-Gruppe (mm) | OA-Gruppe (mm) | C. acnes-Gruppe (mm) | OA + C. acnes Gruppe (mm) |
| Tag 0 | 0,4000±0,0250 | 0,4167±0,0144 | 0,4500±0,0000 | 0,4667±0,0382 |
| Tag 7 | 0,5250±0,0661 | 0,7667±0,0878*▲ | 0,4500±0,0000 | 0,7917±0,0764*▲ |
| Tag 14 | 0,5083±0,0289 | 0,8167±0,1233*▲ | 0,6083±0,0382 | 0,9333±0,0804*▲ |
| Tag 21 | 0,5250±0,0433 | 1,0667±0,2241*▲ | 0,5583±0,0144 | 0,9417±0,0722*▲ |
| Tag 25 | 0,5750±0,0500 | 0,8250±0,1392* | 0,9500±0,1639* | 1,0583±0,0804* |
Tabelle 2: Dicke der Ohren. Die Daten werden als Mittelwert ± Standardabweichung angezeigt. Das Symbol "*" zeigt einen statistisch signifikanten Unterschied zur NC-Gruppe an; Das Symbol "▲" zeigt einen statistisch signifikanten Unterschied zur C. acnes-Gruppe an (p < 0,05).
Da die Methodik und die Bewertungskriterien für ein Aknemodell nicht klar waren, zielte dieses Protokoll darauf ab, Forschern, die Akne untersuchen, eine Referenz zu bieten. Aufgrund der geringen Größe des Mausohrs und der Interferenz, die durch wachsende Haare auf dem Rücken, die Verwendung von Enthaarungscreme und einem Rasierer verursacht wird, kann das Ohr der Ratte eine bessere Alternative sein, um ein Nagetiermodell für Akne zu etablieren. Wir hatten versucht, das Akne-Modell auf der Rückenhaut von Ratten zu erstellen, aber die Wirkung war nicht so gut wie die am Rattenohr.
Einige Forscher wenden nur eine einzige Methode an, um Akneentzündungen zu verursachen, wie z. B. das Auftragen von Ölen oder das Injizieren von Mikroben14,16. Studien haben jedoch gezeigt, dass eine erhöhte Talgsekretion die übermäßige Vermehrung von C. acnes in verstopften Follikeln fördert, während C. acnes wiederum die abnormale Sekretion der Talgdrüsen stimuliert; Das Zusammenspiel zwischen beiden kann die Akneentzündung verschlimmern. Daher könnte das durch Öle und C. acnes induzierte Verbindungsmodell konsistenter mit den klinischen Läsionen von Aknesein 10,21,22. Um die pathologischen Veränderungen über verschiedene Versuchsgruppen hinweg objektiv zu bewerten, haben wir ein Bewertungssystem entwickelt, das von früheren Forschungen inspiriert ist und die Keratinakkumulation und die daraus resultierende Vergrößerung der Haarfollikelkanäle und die Epithelproliferation, die Infiltration von Entzündungszellen in der Dermis und sogar die weitere Entwicklung des Abszesses umfasst (Tabelle 1 und Abbildung 1)16, 23. Urheberrecht Unter Verwendung dieser Scoring-Methode zusammen mit histopathologischen und immunhistochemischen (IHC) Analysen fanden wir heraus, dass die Anwendung von C. acnes und Ölsäure auf die Ohren zu einer signifikanteren Hauterkrankung und Entzündung führte. Diese Ergebnisse spiegeln die Symptome wider, die bei moderaten Fällen von Akne beim Menschen beobachtet werden, und unterstreichen den Wert dieses zusammengesetzten Modells bei der Nachahmung der Entwicklung von Akne (Abbildung 4 und Abbildung 5)24.
Um das Modell besser beurteilen zu können, ist es notwendig, die Dicke der Ohren vor dem Auftragen von Öl und C. acnes aufzuzeichnen. In Anbetracht der Tatsache, dass die äußere und innere Dicke des Ohrs unterschiedlich sind, haben wir zwei spezifische Punkte aufgezeichnet, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse die Dicke der Ohren besser darstellen, und zwei Bediener arbeiteten bei der Messung der Ohren zusammen. Beim Auftragen von Ölsäure auf das Ohr sollte darauf geachtet werden, dass die Fließfähigkeit der Ölsäure dazu führt, dass sie leicht in den Gehörgang fließt und die Ratten reizt. Daher ist es notwendig, den Kopf von Ratten zu kippen, um zu verhindern, dass Ölsäure in den Gehörgang gelangt.
Komedonen wurden an Tag 7 beobachtet, und die Läsionen verschlimmerten sich bis zum Ende des Experiments. Die Stimulation mit C. acnes ist ein weiterer wichtiger Faktor, der die Akne beeinflusst. C. acnes fördert nicht nur die Lipidsynthese in den Talgdrüsen, sondern reagiert auch mit Entzündungszellen um den Haarfollikel und die Talgdrüsen in der Dermis, um Entzündungsfaktoren zu induzieren; Dies verschlimmert die Entzündungsreaktion weiter 6,25. Daher verwenden wir die intradermale Injektion von C. acnes, um die Entzündung zu beschleunigen. Wenn man bedenkt, dass die Ohren von Ratten extrem dünn sind, werden Mikronadeln benötigt, um ein Durchstechen zu vermeiden. Um eine ordnungsgemäße intradermale Injektion zu gewährleisten, sollte die Nadel in einem Winkel von 10 bis 15 Grad mit einer Tiefe von ca. 1 mm punktiert werden. Wenn ein Bediener die intradermale Injektion durchführt, muss ein anderer Bediener den Kopf der Ratten fixieren, um zu verhindern, dass die Ohren durchstochen werden. Um Blutungen zu verhindern, muss die Injektionsstelle die oberflächlichen Blutgefäße der Ratten vermeiden. Nach der Injektion von C. acnes waren die Ohren deutlich rauer, röter und geschwollener und wiesen Papeln auf (Abbildung 3).
Die Anwendungen von Talg/Talgbestandteilen und C. acnes variieren in verschiedenen Experimenten. Einige Forscher übernahmen die Methode der einmaligen Injektion von C. acnes und der anschließenden Anwendung mit Talg für sieben Tage, was bei Ratten zu Abszessen, Rötungen und Verhärtungen auf dem Rücken führte19. Einige andere Forscher injizierten C. acnes 4 Tage lang und schmierten 30 Tage lang Talg auf die Ohren von Ratten18. Es gibt keinen einheitlichen Standard, da Akneentzündungen mit der Anwendung von Talg/Talgbestandteilen, der Aktivität und Konzentration von C. acnes und dem Gewebe für das Modell zusammenhängen. In diesem Experiment wurde anstelle von künstlichem Talg Ölsäure zur Simulation von Talg verwendet, da Ölsäure nicht nur die Verhornung der Haarfollikel induziert, die Entzündung der Epidermis stimuliert, sondern auch das Wachstum von C. acnesfördert 6,7,8. Im Experiment zeigten die Ohren der Ratten 7 Tage nach der Applikation von Ölsäure Rötungen und Schwellungen. Von Tag 7 bis Tag 14 begannen die Rattenohren, Schuppen und Komedonen zu zeigen. Von Tag 15 bis Tag 21 nahmen die Komedonen zu, aber es wurden keine weiteren Aknesymptome beobachtet. Am 21. Tag begannen wir mit der intradermalen Injektion von 1 × 107 KBE C. Akne, ein weit verbreiteter Ansatz, der in früheren Studien dokumentiert wurde19.
Zuerst waren die Auswirkungen nicht offensichtlich, aber später fanden wir Papeln in den Ohren der Ratten, denen C injiziert wurde. Akne. Da die Ohrdicke im Laufe der Zeit zwischen den Gruppen keine signifikanten Unterschiede aufwies, beschlossen wir, das Experiment am 25. Tag zu beenden (Abbildung 2 und Tabelle 2). Dieses Protokoll hat noch einige Einschränkungen. Die geringe Größe des Ohrbereichs kann die anschließende medikamentöse Behandlung beeinträchtigen. C. acnes ist nicht die einzige Mikrobiota, die am pathologischen Prozess der Akne beteiligt ist, daher kann es besser sein, eine Vielzahl von Bakterien zu verwenden, um Akne zu induzieren, um den klinischen Zustand nachzuahmen26.
Alle Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte haben.
Diese Studie wurde von der National Nature Science Foundation of China (Nr. 81974572 und Nr. 82274523) und der Beijing University of Chinese Medicine (Nr. 202310026002) unterstützt.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Anaero-Indikator | Mitsubishi, Japan | C-22 | |
| AnaeroPack | Mitsubishi, Japan | C-11, C-41 | |
| Columbia Blut-Agar-Platte | BeNa Cuture Collection, China | BNCC330605 | |
| Inkubator mit konstanter Temperatur | SHANGCHENG, China | 303-0 | |
| Wattestäbchen | HYNAUT, China | _ | |
| Cutibacterium acnes | BeNa Cuture Collection, China | BNCC330605 | |
| Dako REAL EnVision Detection System, Peroxidase / DAB +, Kaninchen / Maus | DAKO, Dänemark | K5007 | |
| sterile Einweg-Injektionsnadel | Zhejiang Oujian Medical Apparatus, China | _ | |
| Elektronische Waage | JINXUAN, China | A017 | |
| Elektronischer Messschieber | Deli, China | DL90150 | |
| Ölsäure (Analytisches Reagenz, AR) | Fangzheng, China | _ | |
| Natriumchlorid-Injektion | CR Double CRANE, China | Y2212241 | |
| SPSS Statistics | IBM, USA | 26.0 | |
| sterile Injektionsspritzen | Shandong weigao group medizinisches Polymer, China | _ | |
| TNF Alpha monoklonaler Antikörper | Proteintech Group,int, USA | 60291-1-lg |
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