Протокол построения модели раны крысы при сахарном диабете 1 типа
17 февраля 2023 г.
Индуцированная стрептозотоцином модель диабетической раны у самцов крыс SD в настоящее время является наиболее широко используемой моделью для изучения заживления ран при сахарном диабете I типа. В этом протоколе описываются методы, используемые для построения этой модели. Он также представляет и решает потенциальные проблемы и исследует прогрессирование и ангиогенные характеристики диабетических ран.
Многие детали процесса моделирования ран диабета 1 типа подвержены ошибкам. Это сложная задача для опытных исследователей. В результате необходимо использовать этот протокол.
Простейшим способом этот метод может эффективно воспроизвести некоторые характеристики хронических диабетических ран, такие как отсутствие заживления ран, отсроченная реэпителизация и снижение ангиогенеза. Раствор стрептозотоцина следует использовать сразу после приготовления. При создании раны следите за тем, чтобы размер и расположение раны были регламентированы.
Начните с растворения порошка стрептозотоцина в соответствующем количестве 0,1 моль на литр буфера цитрата натрия для достижения концентрации 1% и встряхните его в течение 30 секунд с помощью осциллятора препарата, прежде чем поместить его в красивую коробку. Для внутрибрюшинной инъекции 1% раствора стрептозотоцина захватите крысу и обнажьте кожу живота в месте инъекции. Дважды продезинфицируйте место инъекции, используя ватный тампон, смоченный в 75% спирте, и поместите голову крысы ниже живота.
Введите иглу параллельно средней линии живота под углом 45 градусов. Затем уменьшите угол иглы до 30 градусов и вставьте два-три миллиметра. Аккуратно вытащите игольчатую пробку, введите раствор стрептозотоцина и вытащите иглу перед нанесением ватного тампона.
Чтобы измерить причинный уровень глюкозы в крови в 9:00 утра на 3-й и 7-й день, найдите местоположение каудальной вены. Дважды продезинфицируйте крысиный хвост с использованием 75% спирта, прежде чем проколоть каудальную вену, чтобы вызвать кровотечение, и измерьте уровень глюкозы в крови с помощью глюкометра. После этого остановите кровотечение ватным тампоном.
Побрейте область размером 5 на 5 сантиметров на спинной стороне крысы электрической бритвой за день до моделирования раны. Протрите выбритый участок теплым ватным тампоном с физиологическим раствором и дайте ему высохнуть для нанесения крема для депиляции в течение пяти минут. Очистите область марлей и смойте остатки крема для депиляции теплым физиологическим раствором.
Затем продезинфицируйте кожу спины два раза, используя ватные тампоны, смоченные в йоде, и 75% спирт в альтернативных раундах. После высыхания срежьте кожу круглым биопсийным пуансоном диаметром 20 миллиметров. Обработайте кожу щипцами, а затем хирургическими ножницами удалите всю толщину кожи вдоль следов порезов.
После этого остановите кровотечение с помощью обычного солевого ватного тампона. Закройте рану вазелиновой марлей. Диабет был индуцирован у всех крыс после трех дней инъекции стрептозотоцина, при этом уровень глюкозы в крови превышал 16,7 миллимолей на литр.
Уровень глюкозы стабилизировался через пять недель после индукции. Вес диабетической группы увеличивался постепенно после инъекции стрептозотоцина. Вес снизился на 3-й неделе и медленно снова увеличился с 4-й недели.
Напротив, вес крысы нормальной группы неуклонно увеличивался. Их средний вес после трех дней индукции диабета был выше, чем в группе диабетиков. Макроскопический анализ, проведенный на 7-й и 14-й день после ранения, показал, что реэпителизация была более выражена у крыс в нормальной группе, чем в группе диабетиков.
Количественные результаты 7-го и 14-го дней показали, что скорость заживления ран была значительно ниже в группе диабетиков, чем в группе с нормальным возрастом. Однако на 14-й день скорость заживления ран была выше 90% в группе диабетиков. Диабетические раны показали частичную потерю волосяных фолликулов и сальных желез с меньшим количеством видимых капилляров.
При раневом ангиогенезе, проанализированном с помощью иммуноокрашивания CD31, средняя оптическая плотность экспрессии CD31 показала, что ангиогенез в месте раны был значительно выше в норме, чем в группе диабетиков. При моделировании раны убедитесь, что кожа передней толщины удалена, включая эпидермис, дерму и подкожную клетчатку.
Обзор
В данной статье представлен протокол создания модели диабетической раны у самцов крыс линии SD, индуцированной стрептозотоцином, которая является широко используемым методом изучения заживления ран при сахарном диабете 1-го типа. В работе рассматриваются потенциальные сложности и анализируются ангиогенные характеристики диабетических ран.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Исследования диабета
- Заживление ран
Теоретическая база
- Сахарный диабет 1-го типа ассоциируется с нарушением заживления ран.
- Стрептозотоцин обычно используется для индуцирования диабета в моделях на животных.
- Понимание механизмов заживления ран при диабете имеет решающее значение для разработки эффективных методов лечения.
- Сложности в воспроизведении характеристик диабетических ран обуславливают необходимость использования стандартизированных протоколов.
Цель исследования
- Предоставить подробный протокол индуцирования диабета и создания модели раны у крыс.
- Оценить процесс заживления и ангиогенез в диабетических ранах.
- Выявить различия в заживлении ран между крысами с диабетом и здоровыми крысами.
Используемые методы
- Индукция диабета посредством внутрибрюшинного введения стрептозотоцина.
- Создание стандартизированной раны с помощью круглого биопсийного панча.
- Мониторинг уровня глюкозы в крови для подтверждения индукции диабета.
- Оценка заживления ран и ангиогенеза с помощью макроскопического анализа и иммуноокрашивания.
Основные результаты
- У крыс с сахарным диабетом наблюдались замедленная реэпителизация и снижение ангиогенеза по сравнению с нормальными крысами.
- Скорость заживления ран была значительно ниже у крыс с сахарным диабетом на 7-й и 14-й дни.
- Ангиогенез, измеренный по экспрессии CD31, был заметно выше у нормальных крыс.
- В ранах при сахарном диабете наблюдалась частичная потеря волосяных фолликулов и меньшее количество видимых капилляров.
Выводы
- Модель диабетических ран, индуцированная стрептозотоцином, эффективно имитирует хронические диабетические раны.
- Данную модель можно использовать для изучения механизмов, лежащих в основе нарушения заживления ран при диабете.
- Будущие исследования могут основываться на данном протоколе для изучения терапевтических методов вмешательства.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Создание надежных доклинических моделей хронических диабетических ран имеет решающее значение для проверки терапевтических гипотез и снижения рисков при разработке трансляционных стратегий, направленных на коррекцию нарушений заживления при сахарном диабете 1 типа. Данный протокол стандартизирует методы индукции и оценки патологии диабетических ран у крыс, обеспечивая воспроизводимое измерение закрытия раны, реэпителизации и ангиогенеза. Надежное построение модели на этом этапе повышает прогностическую точность последующего скрининга и механистических исследований в рамках биофармацевтической разработки.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать механизмы заживления ран при диабете для валидации мишеней.
- Обеспечивает биологическое снижение рисков за счет воспроизведения характеристик хронических ран, таких как замедленная реэпителизация и снижение ангиогенеза.
- Повышает прогностическую уверенность при выборе кандидатов, предоставляя количественные показатели заживления ран.
Скрининг и разработка анализа
- Подготавливает валидированную систему in vivo для оценки методов лечения ран в контексте соответствующего заболевания.
- Стандартизирует создание и измерение ран, обеспечивая воспроизводимость и сопоставимость анализов.
- Позволяет получать количественные данные (площадь раны, маркеры ангиогенеза) для надежной оценки соединений.
Трансляционные и доклинические исследования
- Приводит характеристики доклинической модели в соответствие с патологией диабетических ран у человека для обеспечения трансляционной преемственности.
- Позволяет принимать решения о дальнейшем продвижении с учетом рисков, предоставляя механистические и фенотипические показатели, имеющие значение для заживления хронических ран.
- Поддерживает анализ биомаркеров (например, CD31 для ангиогенеза) для определения трансляционных конечных точек.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный протокол представляет модель диабетической раны у крыс в качестве базового инструмента — от этапа первичного поиска до доклинической оценки терапевтических средств для заживления ран.
- Фундаментальная биология: способствует проверке гипотез о нарушении процессов заживления и ангиогенных путях при диабете.
- Скрининг: предоставляет воспроизводимую платформу для количественной оценки эффективности исследуемых препаратов in vivo.
- Аналитика: обеспечивает стандартизированные измерения площади раны и степени ангиогенеза для межисследовательского сравнения.
- Трансляционные исследования: связывает этап поиска с доклинической валидацией путем моделирования особенностей хронических ран, наблюдаемых у пациентов.
- Повторное использование в организации: создает воспроизводимую стандартизированную модель для текущих исследований заживления ран и оценки соединений.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает неопределенность механизмов в исследованиях заживления диабетических ран.
- Операционная ценность: повышает воспроизводимость и стандартизацию в различных исследовательских группах и проектах.
- Стратегическая ценность: улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и эффективность использования капитала за счет предоставления надежных доклинических данных.
- Влияние на портфель: способствует приоритизации кандидатов для лечения ран с учетом скорректированного риска для их дальнейшего продвижения.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с животными, владение хирургической техникой и методиками индукции диабета.
- Необходим доступ к оборудованию для мониторинга уровня глюкозы в крови и гистопатологического анализа.
- Требуется строгая стандартизация протоколов создания и измерения ран между всеми исследовательскими группами.
- В зависимости от целей исследования может потребоваться адаптация метода для разных линий крыс или размеров ран.
- Стабильность модели и показатели смертности зависят от точности дозирования и строгого соблюдения процедур.
