Rat Burn Model om cutane thermische verbranding en infectie van volledige dikte te bestuderen
23 augustus 2022
Een model dat het klinische scenario van brandwond en infectie nabootst, is noodzakelijk voor het bevorderen van brandwondenonderzoek. Het huidige protocol demonstreert een eenvoudig en reproduceerbaar rattenbrandinfectiemodel dat vergelijkbaar is met dat bij mensen. Dit vergemakkelijkt de studie van brandwonden en infecties na brandwond voor het ontwikkelen van nieuwe actuele antibioticabehandelingen.
Dit brandwondenmodel is in staat om de klinische situaties samen te vatten die worden waargenomen bij gehospitaliseerde brandwondenpatiënten na brandwonden zoals immuunontregeling en bacteriële infecties. Deze methode voor het induceren van brandwonden bij ratten is gemakkelijk te leren en kan worden gebruikt voor de ontwikkeling en evaluatie van nieuwe tropische geneesmiddelen voor brandwonden en infecties. Dit model kan worden gebruikt om wondgenezing en de progressie van bacteriële infectie op de brandwondenplaats te evalueren.
Deze brandwondeninductiemethode kan ook worden gebruikt in muis- en andere diermodellen voor brandwondeninductie en om de bacteriële infectie van brandwonden te bestuderen. Begin met het voorbereiden van de verdoofde rat op de brandwond door deze over een verwarmingskussen in een buikligging te bewegen. Breng met behulp van een applicator met katoenen punt oogglijmiddel aan op beide ogen om uitdroging van het hoornvlies te voorkomen.
Scheer het dorsale gebied van de rat met een elektrische tondeuse in een grote rechthoek van de schouderbladen tot aan de basis van de staart. Veeg de losse haren uit het geschoren gebied met behulp van het weefsel gedrenkt in zoutoplossing. Breng de ontharingslotion aan op het geschoren gebied met behulp van een applicator met katoenpunt.
Veeg na drie minuten het gebied twee keer af met een nat gaasspons om de lotion te verwijderen en huidirritatie te voorkomen. Schakel de isofluraan uit en verwijder de neuskegel voordat u de rat in de herstelkooi plaatst. Stel op de dag van het brandwondenexperiment de temperatuur van het waterbad in op 97 graden Celsius en plaats een uur voorafgaand aan het experiment 420 gram van vier koperen staven in het waterbad.
Zodra de rat niet reageert op teenknijpen op alle ledematen, plaats hem dan op het verwarmingskussen in een buikligging en injecteer 20 milligram per kilogram lichaamsgewicht morfine via de intraperitoneale of IP-wortel voor pijnbestrijding. Controleer vervolgens de temperatuur van het waterbad. Stel de timer in en trek de hittebestendige handschoenen aan.
Neem een verwarmde koperen staaf uit het waterbad en raak deze gedurende zeven seconden aan op het dorsum-gebied. Breng onmiddellijk de volgende drie brandwonden na elkaar aan met behulp van één staaf per brandplaats en produceer een ongeveer 20% totaal lichaamsoppervlak full-contact brandwond. Na de brandwond reanimeert u het dier door 0,1 milliliter per gram lichaamsgewicht van ringer-oplossing met lactatie via de IP-route te injecteren.
Als u klaar bent, schakelt u de isofluraan uit. Verwijder de neuskegel en plaats de rat op de warmtemat. Centrifugeer op de dag van brandwond en infectie de Pseudomonas aeruginosa of Staphylococcus aureus-cultuur afzonderlijk bij 4.000 keer g gedurende 5 minuten.
Was de pellet met normale zoutoplossing voordat u de pellet verdunt met zoutoplossing tot 0,1 optische dichtheid bij 600 nanometer. Verdun 200 microliter van de bacteriële suspensie met 800 microliter zoutoplossing en krijg het gewenste bacteriële entmateriaal van 2 bij 10 tot de 7e kolonievormende eenheden of CFU per milliliter. Injecteer 15 minuten na de verbranding subcutaan 50 microliter verdund entmateriaal van de bacteriën in de buurt van het brandwondengebied met behulp van een naald van 29 gauge.
Plaats de rat op het verwarmingskussen voor herstel. Breng het herstelde dier na 15 tot 20 minuten over naar een schone kooi. Evalueer direct na het brandwondje het huidletsel morfologisch in termen van kleur en marge.
Analyseer na euthanasie volledige bloedtellingen om het effect van brandwondeninductie op het immuunsysteem van de gastheer te bepalen. Verzamel het weefsel van de geëuthanaseerde rat in een opvangbuis van 10 milliliter. Homogeniseer de monsters met behulp van een weefselhomogenisator en verdun de weefselhomogenaten serieel in normale zoutoplossing.
Plaat 100 microliter onverdund homogenaat en alle verdunningen van elk weefselmonster verzameld van met P.Aeruginosa geïnfecteerde ratten op cetrimide-agarplaten. Na het incuberen van de platen gedurende 16 tot 18 uur bij 37 graden Celsius in een incubator, tel je de bacteriekolonies op de platen. Vermenigvuldig ze met de verdunningsverhouding om de CFU per milliliter te krijgen en normaliseer deze met het gewicht van het weefsel om het CFU-programmaweefsel te berekenen.
Dit zeer reproduceerbare protocol resulteerde in een derdegraads brandwond van volledige dikte bij ratten. De kleur van de brandwond veranderde van wit naar bruin in 24 uur tot 72 uur na de verbranding. In histologische analyse vertoonden de huidmonsters van verbrande dieren letsel in alle lagen op 24, 48 en 72 uur na het verbranden, terwijl de niet-verbrande huid een duidelijk onderscheid vertoonde tussen epidermis, dermis en onderhuidse weefsellagen.
Vernietiging van de epidermale laag en schade aan de volledige dikte van de dermis met onderhuids vet en skeletspieren werden waargenomen in verbrande huidmonsters. In 24 uur na de verbranding was een brandwond van volledige dikte meer dan 2,61 millimeter diep. Bij de evaluatie van de bacteriële klaring werd bacterieel herstel waargenomen bij alle ratten met brandwonden.
Tijdens P.aeruginosa PAO1-infectie was het aantal bacteriën dat 24 uur na infectie uit de huid van de verbrande rat werd hersteld minder dan het initiële entmateriaal van 1 bij 10 tot de 6e CFU. Het nam echter 48 en 72 uur na infectie toe. Bij S.aureus, ATC25923-infectie, werd 2 log 10-toename waargenomen op alle tijdstippen in de huid in vergelijking met het initiële entmateriaal, wat suggereert dat de vestiging van S.aureus-infectie het gevolg was van de actieve replicatie in de weefsels.
Het onderhuidse weefsel en de spieren vertoonden een hogere bacteriële belasting dan de long en milt. De gegevens toonden aan dat verbrande ratten een systemische infectie ontwikkelden 24 uur na P.aeruginosa-inenting en 48 uur na S.aureus-inenting. Verwijder volledig haar op de rat dorsum en houd de temperatuur en brandinductietijd zoals vermeld in het protocol.
Het overgebleven haar en de verschillende temperatuur van de koperen staafjes kunnen de kwaliteit van de brandwond beïnvloeden. Het brandwondenmodel bij ratten kan worden onderzocht om nieuwe actuele therapieën te evalueren voor de behandeling van brandwondinfecties en voor het evalueren van verschillende wondverbanden.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een rattenmodel voor brandwondinfecties dat klinische scenario's nabootst zoals waargenomen bij brandwondpatiënten. Het model is ontworpen voor het bestuderen van brandwonden en infecties, wat de ontwikkeling van nieuwe topische antibiotische behandelingen faciliteert.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Onderzoek naar brandwonden
- Infectiemodellering
- Ontwikkeling van topische antibiotica
Achtergrond
- Brandwonden leiden vaak tot immuunregulatieverstoringen.
- Bacteriële infecties zijn veelvoorkomende complicaties bij brandwondenpatiënten.
- Bestaande modellen bootsen menselijke klinische scenario's mogelijk onvoldoende na.
- Er is behoefte aan reproduceerbare diermodellen voor onderzoek.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een eenvoudig en reproduceerbaar ratmodel voor brandwonden.
- Het faciliteren van het onderzoek naar bacteriële infecties na brandwonden.
- Het ondersteunen bij de evaluatie van nieuwe topische behandelingen voor brandwonden.
Gebruikte methoden
- Inductie van brandwonden bij ratten met behulp van een gestandaardiseerde methode.
- Beoordeling van immuunresponsen en de voortgang van de infectie.
- Evaluatie van wondgenezingsprocessen.
- Potentiële toepassing in andere diermodellen voor breder onderzoek.
Belangrijkste resultaten
- Het model repliceert succesvol klinische scenario's van brandwonden
- Het maakt onderzoek naar immuunresponsen en bacteriële infecties mogelijk
- Nieuwe topische antibioticabehandelingen kunnen met behulp van dit model worden geëvalueerd
- De methode is eenvoudig aan te leren en te implementeren in onderzoekssituaties
Conclusies
- Dit rattenmodel voor brandwondeninfecties is een waardevolle tool voor onderzoek naar brandwonden.
- Het biedt inzicht in het genezingsproces en de infectiedynamiek.
- Het model kan bijdragen aan de ontwikkeling van effectieve behandelingen voor brandwonden.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor executives
Reproduceerbare diermodellen zijn cruciaal voor de preklinische evaluatie van brandwondtherapieën en strategieën voor infectiebeheersing. Dit ratmodel voor full-thickness brandwonden en infectie maakt een gestandaardiseerde beoordeling van immuundysregulatie en bacteriële kolonisatie mogelijk, wat direct bijdraagt aan translationeel onderzoek voor de ontwikkeling van topische antibiotica. De klinische relevantie en robuuste reproduceerbaarheid van het model maken het tot een fundamenteel instrument voor de voortgang van de pijplijn en risicogebaseerde therapeutische evaluatie.
Strategische toepassingen in BioPharma R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt het mogelijk om interacties tussen gastheer en pathogeen te onderzoeken in een klinisch relevante brandwondencontext.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door immuundysregulatie en infectieprogressie te modelleren.
- Faciliteert functionele validatie van therapeutische targets voor brandwondinfecties.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt een gestandaardiseerd platform voor het evalueren van de in vivo effectiviteit van topische antibiotica.
- Waarborgt reproduceerbaarheid en kwantitatieve beoordeling van de bacteriële belasting en wondgenezing.
- Maakt een betrouwbare vergelijking van kandidaatverbindingen en wondverbanden mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Komt overeen met ziekterelevante eindpunten die waargenomen zijn bij gehospitaliseerde brandwondenpatiënten.
- Ondersteunt de continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie van anti-infectieuze middelen.
- Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling mogelijk op basis van gegevens over infectieklaring en immuunrespons.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit model slaat een brug tussen vroege ontdekking, lead-identificatie en preklinische validatie voor therapeutica tegen brandwondeninfecties.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing van immuun- en infectiemechanismen na brandwonden.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten van de bacteriële belasting en de status van de wond.
- Analytiek: Maakt statistische vergelijking van de progressie van de infectie en de therapeutische effectiviteit mogelijk.
- Translationeel onderzoek: Modelleert systemische infectie en immuundysregulatie die relevant zijn voor klinische scenario's.
- Breed herbruikbaar: Aanpasbaar voor het evalueren van diverse anti-infectieve strategieën en wondzorgmodaliteiten.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen voor infectie-uitkomsten en therapeutische respons.
- Operationele waarde: Standaardiseert protocollen voor brandwondeninductie en infecties voor vergelijkbaarheid tussen studies.
- Strategische waarde: Vermindert biologische risico's in een laat stadium door klinisch relevante infectiedynamiek te modelleren.
- Impact op portfolio: Informeert de risico-gecorrigeerde prioritering van anti-infectieve kandidaten en kandidaten voor wondgenezing.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in dierbehandeling, het induceren van brandwonden en infectiemodellering.
- Vereist toegang tot nauwkeurige thermische apparatuur en microbiologische infrastructuur.
- Vereist strikte standaardisatie tussen teams wat betreft brandwondoppervlak, temperatuur en inoculum.
- Aanpasbaar aan andere kleine diermodellen door protocolwijzigingen.
- De kwaliteit van de brandwond- en infectieresultaten is afhankelijk van strikte naleving van de procedurele parameters.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:57
Preparing Rats for the Burn Injury
1:54
Inducing the Burn Injury in Rats
3:20
Preparation of Bacterial Inoculum and Infection
4:26
Evaluation of the Burn Injury and Postprocessing of Rat Samples and Bacterial Enumeration
5:37
Results: A Simple and Reproducible Rat Burn Infection Model
7:59
Conclusion
