Ein Protokoll zur Erstellung eines Rattenwundmodells für Typ-1-Diabetes
17. Februar 2023
Das Streptozotocin-induzierte diabetische Wundmodell bei männlichen SD-Ratten ist derzeit das am weitesten verbreitete Modell zur Untersuchung der Wundheilung bei Diabetes mellitus Typ I. Dieses Protokoll beschreibt die Methoden, die zum Erstellen dieses Modells verwendet werden. Darüber hinaus werden mögliche Herausforderungen vorgestellt und adressiert, und es werden die Progression und die angiogenen Eigenschaften diabetischer Wunden untersucht.
Viele Details der Typ-1-Diabetes-Wundmodellierung sind fehleranfällig. Für erfahrene Forscher ist das eine schwierige Herausforderung. Daher ist es notwendig, dieses Protokoll zu verwenden.
Auf einfachste Weise kann diese Technik einige Merkmale chronischer diabetischer Wunden effektiv replizieren, wie z. B. keine Wundheilung, verzögerte Reepithelisierung und reduzierte Angiogenese. Die Streptozotocin-Lösung sollte sofort nach der Zubereitung verwendet werden. Achten Sie beim Anlegen der Wunde darauf, dass die Größe und Lage der Wunde reguliert werden muss.
Beginnen Sie damit, das Streptozotocin-Pulver in einer angemessenen Menge von 0,1 Mol pro Liter Natriumcitratpuffer aufzulösen, um eine Konzentration von 1% zu erreichen, und schütteln Sie es 30 Sekunden lang mit einem Medikamentenoszillator, bevor Sie es in eine schöne Schachtel geben. Für die intraperitoneale Injektion von 1%iger Streptozotocin-Lösung fassen Sie die Ratte und legen Sie die Bauchhaut an der Injektionsstelle frei. Desinfizieren Sie die Injektionsstelle zweimal mit einem in 75%igem Alkohol getränkten Wattebausch und legen Sie den Kopf der Ratte unter den Bauch.
Führen Sie die Nadel parallel zur Bauchmittellinie in einem Winkel von 45 Grad ein. Reduzieren Sie dann den Nadelwinkel auf 30 Grad und führen Sie zwei bis drei Millimeter ein. Ziehen Sie vorsichtig am Nadelstopfen, injizieren Sie die Streptozotocin-Lösung und ziehen Sie die Nadel heraus, bevor Sie ein Wattestäbchen anlegen.
Um den ursächlichen Blutzuckerspiegel um 9:00 Uhr an Tag 3 und Tag 7 zu messen, finden Sie die Lage der Schwanzvene. Desinfizieren Sie den Rattenschwanz zweimal mit 75%igem Alkohol, bevor Sie die Schwanzvene punktieren, um Blutungen auszulösen, und messen Sie den Blutzucker mit einem Blutzuckermessgerät. Wenn Sie fertig sind, stoppen Sie die Blutung mit einem Wattestäbchen.
Rasieren Sie den 5 mal 5 Zentimeter großen Bereich auf der Rückenseite der Ratte einen Tag vor der Wundmodellierung mit einem Elektrorasierer. Wischen Sie die rasierte Stelle mit einem warmen, normalen Kochsalz-Wattebausch ab und lassen Sie ihn fünf Minuten lang trocknen, um Enthaarungscreme aufzutragen. Reinigen Sie den Bereich mit Gaze und waschen Sie eventuelle Enthaarungscremereste mit warmer normaler Kochsalzlösung.
Desinfizieren Sie dann die Rückenhaut zweimal mit in Jod getränkten Wattebällchen und in den alternativen Runden mit 75 % Alkohol. Schneiden Sie die Haut nach dem Trocknen mit einer zirkulären Biopsiestanze mit einem Durchmesser von 20 Millimetern auf. Pflegen Sie die Haut mit einer Pinzette und verwenden Sie dann eine chirurgische Schere, um die gesamte Hautdicke entlang der Stanzschnittspuren zu entfernen.
Wenn Sie fertig sind, stoppen Sie die Blutung mit einem normalen Kochsalz-Wattebausch. Bedecken Sie die Wunde mit Vaselinegaze. Diabetes wurde bei allen Ratten nach dreitägiger Streptozotocin-Injektion induziert, wobei der Blutzuckerspiegel über 16,7 Millimol pro Liter lag.
Der Glukosespiegel wurde fünf Wochen nach der Induktion stabilisiert. Das Gewicht der Diabetesgruppe nahm nach der Streptozotocin-Injektion allmählich zu. Das Gewicht nahm in Woche 3 ab und nahm ab Woche 4 langsam wieder zu.
Im Gegensatz dazu nahm das Gewicht der Ratte der Normalgruppe stetig zu. Ihr Durchschnittsgewicht nach den drei Tagen der Diabetes-Induktion war höher als das der Diabetikergruppe. Die makroskopische Analyse, die an den Tagen 7 und 14 nach der Verwundung durchgeführt wurde, ergab, dass die Reepithelialisierung bei Ratten in der Normalgruppe stärker ausgeprägt war als in der Diabetikergruppe.
Die quantitativen Ergebnisse von Tag 7 und Tag 14 zeigten, dass die Wundheilungsrate in der Diabetikergruppe signifikant niedriger war als in der Normalgruppe. Am 14. Tag lag die Wundheilungsrate jedoch bei über 90% in der Diabetikergruppe. Die diabetischen Wunden zeigten einen teilweisen Verlust der Haarfollikel und Talgdrüsen mit weniger sichtbaren Kapillaren.
In der Wundangiogenese, die mittels CD31-Immunfärbung analysiert wurde, zeigte die durchschnittliche optische Dichte der CD31-Expression, dass die Angiogenese an der Wundstelle in der normalen Gruppe signifikant höher war als in der diabetischen Gruppe. Achten Sie bei der Modellierung der Wunde darauf, dass die vordere Haut einschließlich der Epidermis, der Dermis und des Unterhautgewebes entfernt wird.
Übersicht
Dieser Artikel stellt ein Protokoll zur Erstellung eines durch Streptozotocin induzierten diabetischen Wundmodells bei männlichen SD-Ratten vor, eine weit verbreitete Methode zur Untersuchung der Wundheilung bei Diabetes mellitus Typ I. Es werden mögliche Herausforderungen behandelt und die angiogenen Eigenschaften diabetischer Wunden untersucht.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Diabetesforschung
- Wundheilung
Hintergrund
- Typ-1-Diabetes mellitus ist mit einer gestörten Wundheilung assoziiert.
- Streptozotocin wird häufig verwendet, um Diabetes in Tiermodellen zu induzieren.
- Das Verständnis der Mechanismen der Wundheilung unter diabetischen Bedingungen ist entscheidend für die Entwicklung wirksamer Therapien.
- Herausforderungen bei der Reproduktion diabetischer Wundcharakteristika erfordern standardisierte Protokolle.
Zweck der Studie
- Eine detaillierte Anleitung zur Induktion von Diabetes und zur Erstellung eines Wundmodells bei Ratten bereitstellen.
- Den Heilungsprozess und die Angiogenese bei diabetischen Wunden bewerten.
- Die Unterschiede bei der Wundheilung zwischen diabetischen und normalen Ratten hervorheben.
Verwendete Methoden
- Induktion von Diabetes mittels intraperitonealer Injektion von Streptozotocin.
- Erstellung einer standardisierten Wunde mit einem runden Biopsiestanzer.
- Überwachung der Blutglukosewerte zur Bestätigung der Diabetesinduktion.
- Beurteilung der Wundheilung und Angiogenese durch makroskopische und immunhistochemische Analysen.
Hauptergebnisse
- Diabetische Ratten zeigten eine verzögerte Reepithelialisierung und eine verminderte Angiogenese im Vergleich zu gesunden Ratten.
- Die Wundheilungsraten waren bei diabetischen Ratten an den Tagen 7 und 14 signifikant niedriger.
- Die Angiogenese, gemessen anhand der CD31-Expression, war bei gesunden Ratten deutlich höher.
- Diabetische Wunden wiesen einen teilweisen Verlust der Haarfollikel und weniger sichtbare Kapillaren auf.
Schlussfolgerungen
- Das durch Streptozotocin induzierte diabetische Wundmodell bildet chronische diabetische Wunden effektiv nach.
- Mit diesem Modell können die Mechanismen untersucht werden, die der beeinträchtigten Wundheilung bei Diabetes zugrunde liegen.
- Zukünftige Forschungsarbeiten können auf diesem Protokoll aufbauen, um therapeutische Interventionen zu erforschen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Robuste präklinische Modelle chronischer diabetischer Wunden sind entscheidend zur Bewertung therapeutischer Hypothesen und zur Risikominderung translationsorientierter Strategien, die auf die gestörte Wundheilung bei Typ-1-Diabetes abzielen. Dieses Protokoll standardisiert die Induktion und Beurteilung diabetischer Wundpathologie bei Ratten und ermöglicht eine reproduzierbare Messung von Wundverschluss, Reepithelialisierung und Angiogenese. Eine zuverlässige Modellerstellung zu diesem Zeitpunkt unterstützt die Vorhersagekraft für nachgeschaltete Screening- und mechanistische Studien in der biopharmazeutischen Entwicklung.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Untersuchung von Wundheilungsmechanismen unter diabetischen Bedingungen zur Validierung von Zielstrukturen.
- Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem chronische Wundmerkmale wie verzögerte Reepithelialisierung und verminderte Angiogenese nachgebildet werden.
- Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Kandidatenauswahl, indem quantitative Metriken zur Wundheilung bereitgestellt werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bereitet ein validiertes In-vivo-System zur Bewertung von Wundheilungsinterventionen in einem krankheitsrelevanten Kontext vor.
- Standardisiert die Wunderzeugung und -messung und unterstützt dadurch die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit von Assays.
- Erzeugt quantitative Ergebnisse (Wundfläche, Marker der Angiogenese) für eine zuverlässige Bewertung von Substanzen.
Translationale und präklinische Forschung
- Stellt eine Übereinstimmung zwischen den Merkmalen präklinischer Modelle und der humanen diabetischen Wundpathologie sicher, um eine translationale Kontinuität zu gewährleisten.
- Ermöglicht risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung, indem mechanistische und phänotypische Messgrößen bereitgestellt werden, die für die Heilung chronischer Wunden relevant sind.
- Unterstützt die Biomarker-Analyse (z. B. CD31 für Angiogenese), um translationale Endpunkte zu definieren.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Protokoll stellt das diabetische Wundenmodell an der Ratte als grundlegendes Werkzeug von der frühen Entdeckung bis zur präklinischen Bewertung von Wundheilungstherapeutika dar.
- Entdeckungsbiochemie Ermöglicht die Hypothesenprüfung bezüglich gestörter Heilungs- und angiogener Signalwege bei Diabetes.
- Screening: Bietet eine reproduzierbare Plattform für die quantitative Beurteilung der Wirksamkeit von Wirkstoffkandidaten in vivo.
- Analytik: Liefert standardisierte Messungen der Wundfläche und Angiogenese für den Vergleich zwischen Studien.
- Translationale Forschung Verbindet die Entdeckung mit der präklinischen Validierung, indem chronische Wundmerkmale, wie sie bei Patienten beobachtet werden, modelliert werden.
- Unternehmensweites Wiederverwenden: Etabliert ein wiederverwendbares, standardisiertes Modell für die fortlaufende Wundheilungsforschung und die Bewertung von Wirkstoffen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in Studien zur Wundheilung bei Diabetes.
- Operationaler Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit und Standardisierung zwischen Forschungsteams und Studien.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung hinsichtlich Fortführung oder Abbruch von Projekten sowie die Kapitalnutzung, indem belastbare präklinische Daten bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung von Wundheilungskandidaten für die Weiterentwicklung.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Handhabung von Tieren, chirurgischen Techniken und der Induktion von Diabetes.
- Benötigt Zugang zu Geräten zur Überwachung des Blutzuckerspiegels und zur histopathologischen Analyse.
- Erfordert eine strikte, übergreifende Standardisierung der Protokolle zur Wundanlage und -messung.
- Kann je nach Forschungszielen eine Anpassung an verschiedene Rattenstämme oder Wundgrößen erfordern.
- Die Stabilität des Modells und die Sterblichkeitsraten hängen von der genauen Dosierung und der präzisen Durchführung der Verfahren ab.
