İskemik İnmeli Diyabetin Hayvan Modellerinin Geliştirilmesi ve Uygulanması: Temel Araştırma ve Klinik Çeviri Birleştirilmesi

Özet

Bu derleme, akut beyin enfarktüsü ile diyabet mellitusun hayvan modellerinin geliştirilmesi ve uygulanmasındaki son gelişmeleri özetlemektedir.

Özet

Diyabet, iskemik inme için önemli bağımsız bir risk faktörüdür; inme şiddetini artırır ve hasta sonuçlarını kötüleştirir. Sağlıklı hayvanlar kullanılarak yapılan geleneksel inme modelleri, diyabetin karmaşık patofizyolojisini tekrarlayamaz ve bu da nöroprotektif tedavilerin düşük translasyonel başarısına katkıda bulunur. Bu derleme, iskemik inme ile diyabet hayvan modellerinin oluşturulması metodolojilerini, orta beyin arter tıkanması ve tromboembolik yaklaşımları dahil olmak üzere, ve birleşik modeller oluşturulması için önemli hususları özetlemektedir. Bu inceleme, diyabetik eşzamanlı hastalıklara göre özelleştirilmiş fenotipik değerlendirmeleri vurgulamaktadır. Ayrıca bu modellerin patojenik mekanizmalar ve farmakolojik etkinlik anlayışını nasıl ilerlettiğini inceler. Ayrıca mevcut metodolojik sınırlamaları gözden geçiriyor ve gelecekteki araştırma yönleri öneriyoruz. Genel olarak, amaçlar, diyabetle ilişkili iskemik inme üzerine temel ve translasyonel araştırmaları güçlendirmek ve daha etkili klinik tedavi stratejilerinin geliştirilmesini desteklemek için teorik ve metodolojik rehberlik sağlamaktı.

Giriş

Diyabet, iskemik inme için iyi bilinen bağımsız bir risk faktörüdür ve inme hastalarında klinik sonuçları ve nörolojik eksiklikleri belirgin şekilde kötüleştirir. Diyabet ile iskemik inme arasındaki etkileşim, metabolik düzensizlik, vasküler endotel disfonksiyonu ve yüksek inflamatuar aktivite gibi karmaşık patofizyolojik mekanizmalar tarafından yönlendirilir; bunlar birlikte beyin iskemik hasarını kötüleştirir ve iyileşmeyi olumsuz etkiler (Şekil 1). Birden fazla epidemiyolojik çalışma, diyabetli hastalarda diyabetsiz bireylere kıyasla daha yüksek iskemik inme vakasına sahip olduğunu ve daha ağır nörolojik bozukluklar ile daha kötü fonksiyonel sonuçlara sahip olduğunu^{tutarlı şekilde göstermiştir 1,2}.

Açıklık için, bu el yazması boyunca kullanılan terimleri tanımlamak önemlidir. İskemik inme, fokal serebral iskemi nedeniyle akut nörolojik işlev bozukluğu ile karakterize edilen genel klinik durumdur. Bu durum iki ana patofizyolojik alt tipi kapsar: trombotik felç, genellikle aterosklerotik plak bölgelerinde (serebral arter içinde yerel trombus oluşumu) ve kalp veya proksimal damarlar gibi uzak kaynaklardan kaynaklanan emboliden kaynaklanan embolik felç. Akut beyin enfarktüsü, özellikle patoloji veya görüntüleme ile doğrulanan nekrotik beyin dokusu alanını ifade eder. Bu inceleme bağlamında, diyabetle ilişkili inme, hiperglisemi, damar fonksiyon bozukluğu ve iltihapın yaralanmayı artırdığı ve iyileşmeyi olumsuz etkilediği önceden var olan diyabetli hastalarda meydana gelen iskemik inme olarak kabul edilmektedir.

Sistemik endotel disfonksiyonunun bir göstergesi olan mikroalbuminüri, iskemik inme hastalarında anlamlı intrakraniyal ve ekstrakraniyal arterial stenoz için bağımsız bir risk faktörü olarak tanımlanmıştır. Böylece, diyabetin doğasında bulunan ve beyin iskemik riskini artıran damar^{komplikasyonları vurgulanmaktadır 3}. Ayrıca, hipertansiyon ve hiperlipidemi gibi yaygın eş hastalıklar, iskemik inme riskini ve şiddetini daha da artırır ve felç sonrası bilişsel bozukluk olasılığını artırır⁴. Bu gözlemler, diyabetli hastalarda iskemik inmenin belirgin patofizyolojik özelliklerinin netleştirilmesi ve daha etkili terapötik stratejilerin geliştirilmesini kolaylaştırması gerekliliğini vurgulamaktadır.

Iskemik inmenin geleneksel deneysel modelleri ağırlıklı olarak sağlıklı hayvanlar kullanır ve diyabette iskemik felçle translasyonel ilgilerini sınırlar. Bu modeller, diyabetin karakteristik metabolik bozulmalarını, damar yeniden modellenmesini ve yükselmiş nöroinflamatuar ortamı yeterince yeniden üretemez. Beyin arteriolosklerozu, arteriolar duvar kalınlaşmasıyla işaretlenen ve genellikle yaşlanma, hipertansiyon ve diyabetle ilişkilendirilen beyin küçük damar hastalığı, diyabetli hastalarda iskemik felci karmaşıklaştıran damar patolojisini^{gösterir 5}. Beyin arteriosklerozu, beyin perfüzyonun bozulmasına ve iskemik yaralanmaya karşı yatkınlığın artmasına katkıda bulunur; Ancak, metabolik sendromun karmaşık patogenezi ve bileşenleriyle etkileşimleri belirsizdir. Bu eşzamanlı vasküler anormallikleri sadık şekilde taklit eden hayvan modellerinin eksikliği, diyabette iskemik inme için uyarlanmış nöroprotektif stratejilerin değerlendirilmesini kısıtlamaktadır. Ayrıca, aktive mikroglia tarafından tetiklenen nöroinflamasyon iskemik hasarı daha da kötüleştirir ve diyabetik durumlarda farklı şekilde^{düzenlenir 6}. Diyabet fare modellerinde yapılan son çalışmalar, glukagon benzeri peptid-1 reseptör agonistleri ve sodyum-glukoz kotransporter-2 inhibitörleri gibi glukoz düşürücü ajanların sadece infarkt hacmini azaltmakla kalmayıp aynı zamanda mikroglial aktivasyonu modüle ederek ve nöron yaşamını artırarak nörokoruma^{sağladığını göstermektedir 7}. Bu bulgular, diyabetin metabolik ve inflamatuar özelliklerini içeren iskemik inme modellerinin terapötik etkinliği ve altta yatan mekanizmaları daha doğru değerlendirmek için gerekliliğini vurgulamaktadır.

Diyabetle ilişkili iskemik inme hastalığının klinik ve biyolojik karmaşıklıkları göz önüne alındığında, diyabetin metabolik işlev bozukluğu, damar endotel patolojisi ve nöroinflamatuar süreçlerini entegre eden rafine hayvan modelleri geliştirmek acil bir önceliktir. Bu modeller, mekanik içgörüleri klinik uygulamayla bağlayan temel çeviri platformları sağlayacaktır. Ayrıca, diyabetik felse özgü moleküler biyobelirteçler ve terapötik hedeflerin tanımlanmasındaki ilerlemeler, uzun kodlamayan RNA SNHG4 (küçük nükleolar RNA konak geni 4) gibi kodlamayan RNA'ları hastalık ilerlemesi ve terapötik yanıtın potansiyel düzenleyicileri olarak öne^{çıkarmıştır8}. Damar stenozu, enfarkt hacmi, nörolojik eksiklikler ve bilişsel sonuçlar gibi fenotipik özelliklerin sistematik olarak değerlendirilmesi, bu modellerin geçerliliğini ve araştırma faydasını belirlemek için gereklidir. Bu incelemede modeller sadece özetlenmekle kalmıyor, aynı zamanda teknik fizibiliteleri, başarı oranları ve sınırlamalarının karşılaştırmalı analizi sunuluyor. Amaç, araştırmacılara kendi deneysel hedefleri ve mevcut kaynaklara göre en uygun bileşik modeli seçmek için pratik bir çerçeve sunmaktır.

Protokol

Diyabet modellerinin oluşturulması ve seçimi

Tip 1 diyabet (T1DM): Streptozotosin kaynaklı model
Streptozotosin, pankreas β hücrelerine yönelik seçici sitotoksisitesi nedeniyle hayvanlarda T1DM indüksiyonunda yaygın olarak kullanılan bir kimyasal^ajandır. Glikoz taşıyıcısı 2 ile β hücrelere girdikten sonra, Streptozotosin alkilasyon ve DNA'nın parçalanmasını tetikler; bu da β hücre ölümüne ve ardından insülin eksikliğine yol açar. Bu süreç, mutlak insülin eksikliğiyle karakterize edilen T1DM'nin tipik patofizyolojisini etkili bir şekilde tekrarlar. Streptozotosin kaynaklı β hücre yok oluşu, insan T1DM^10'da gözlemlenenlere benzer hiperglisemi ve ilişkili metabolik bozulmalar oluşturur. Kemirgenlerde diyabetin hızlı ve güvenilir indüklenmesi nedeniyle, streptozotosin modeli hastalık mekanizmalarını ve terapötik müdahaleleri inceleyen çalışmalarda yaygın olarak^{kullanılmaktadır 11}. Ancak, streptozotosin kaynaklı diyabet öncelikle insülin eksikliğini yansıtır ve insan T1DM'nin otoimmün bileşenlerini kapamaz, bu da hastalığın tam spektrumunu temsil etme yeteneğini sınırlar.

Streptozotosin kullanılarak T1DM'nin indüksiyonu, model kararlılığı ile hayvan hayatta kalma dengesini sağlamak için dozlama ve uygulama protokollerinin dikkatli optimize edilmesini gerektirir. İki ana yaklaşım yaygın olarak kullanılır: tek bir yüksek dozlu enjeksiyon ve birden fazla düşük dozlu enjeksiyon. Tek bir yüksek doz (genellikle intraperitoneal olarak 50–65 mg/kg) hızlı ve neredeyse tam β hücre yok oluşuna yol açar ve¹⁰. gün içinde şiddetli hiperglisemiye yol açar. Verimli ve yüksek tekrarlanabilir olmasına rağmen, bu yöntem artan ölüm oranı ve daha fazla hedef dışı toksisiteyle ilişkilidir. Alternatif olarak, birden fazla düşük dozlu enjeksiyon (örneğin, beş gün ardışık olarak günde 40 mg/kg) kademeli β hücre hasarına yol açar. Bu kademeli yok oluşun bazı infiltrasyon ile birlikte gelebileceğini belirtmek önemlidir, ancak insanlarda T1DM'nin otoimmün etiyolojisini^tekrarlamaz. Bu yaklaşım ölümleri azaltır ve hastalığın inflamatuar özelliklerini modellemede daha iyidir; Ancak, uzun süreli izleme gereklidir ve diyabetin başlangıcı ile şiddetinde değişkenlik olabilir. Uygun bir protokolün seçimi, deneysel hedefe bağlıdır; diyabetin hızlı indüksiyonu için uygun yüksek dozlu model rejimi ve bağışıklık aracılı mekanizmaları içeren çalışmalar için tercih edilen düşük dozlu bir rejim^13,14.

Streptozotosin kaynaklı T1DM modeli, insülin eksikliği olan diyabetin hızlı ve nispeten stabil indüksiyonu, maliyet etkinliği ve kemirgenlerde kullanım kolaylığı gibi çeşitli avantajlar sunar. Bu özellikler, β hücre kaybı, hiperglisemi ve insülin eksikliğiyle ilişkili diyabet komplikasyonlarının araştırılması için özellikle uygun hale getirir. Ancak model, insanlarda otoimmün aracılı β hücre yok oluşu veya insülin direncinin varlığı gibi T1DM'nin temel özelliklerinden yoksundur. Sonuç olarak, streptozotosin modeli T1DM'nin karmaşık immünopatogenezini tam olarak özetlemiyor. İnsülin direncinin olmaması, bu bileşeni gerektiren çalışmalarda uygulanabilirliği daha da sınırlar. Ayrıca, streptozotosin toksisitesi diğer organları etkileyebilir ve deneysel sonuçları karıştırabilir. Bu nedenle, streptozotosin modeli T1DM üzerine yapılan çalışmaların temel taşı olmaya devam etse de, sınırlamalar, bağışıklık mekanizmalarını ve hastalık ilerlemesini incelemek için obez olmayan diyabetik fare gibi genetik veya otoimmün modellerin tamamlayıcı kullanımının gerekliliğini ^{vurgulamaktadır 9,15}.

Tip 2 diyabet (T2DM)
Diyetle kaynaklı T2DM modelleri, esas olarak kemirgenlere yüksek yağlı, yüksek şekerli bir diyet vererek kurulur; bu diyet, obezite, insülin direnci ve metabolik düzensizliği teşvik eder ve böylece insanlarda T2DM'nin erken evreklerini taklit^{eder 16}. Bu modeller, periferik insülin direnciyle başlayan patofizyolojik zinciri yeniden üretir, ardından telafi hiperinsülinimi ve nihayetinde β hücre disfonksiyonu gelir. Diyet müdahaleleri ayrıca artan yağlanmaya, kronik düşük dereceli iltihaplanmaya ve değişen lipid metabolizmasına yol açar; bunların hepsi glikoz homeostazının bozulmasına katkıda bulunur. Bu modeller, T2DM'ye katkıda bulunan çevresel ve yaşam tarzı faktörlerini araştırmak ve insülin direnci ile metabolik sendroma yönelik müdahaleleri değerlendirmek için özellikle değerlidir. Ancak, diyabetin başlangıcı ve şiddeti, diyet bileşimi, süresi ve hayvan suşuna bağlı olarak değişebilir, bu da protokolün dikkatli optimizasyonu gerektirir. Beslenme modelleri ayrıca obezite kaynaklı iltihap ile β hücre yetmezliği arasındaki etkileşimin araştırılmasını kolaylaştırır ve hastalık ilerlemesi hakkında içgörüler^{sağlar 17}. Diyetle oluşturulan model, insülin direnci ve yaşam tarzı müdahalelerinin etkilerini araştırmak için mükemmel olsa da, genetik veya birleşik modellerle daha iyi modellenen şiddetli nefropati veya gelişmiş damar kalsifikasyonu gibi diyabetin geç evre komplikasyonlarını araştırmak için pek uygun değildir.

T2DM'nin genetik modelleri, örneğin db/db ve kadın doğum fareleri, obezite ve insülin direncine yol açan mutasyonlar barındırır ve insanlarda T2DM'nin patofizyolojisinin temel yönlerini etkili şekilde^modeller. Kadın doğum farelerinde leptin geninde bir mutasyon bulunur ve bu leptin eksikliğine yol açarken, db/db farelerde leptin reseptör geninde bir mutasyon bulunur ve bu leptin direncine neden olur. Her iki modelde de farelerde hiperfagi, ağır obezite, hiperglisemi, hiperinsülinimi ve ilerleyici β hücre yetmezliği vardır. Bu genetik değişiklikler, derin insülin direnci ve metabolik bozulmalar üreterek, bu modelleri T2DM ve ilişkili komplikasyonların genetik ve moleküler mekanizmalarını araştırmak için değerli kılar. Ancak, bu mutasyonların monojenik doğası, insanlarda T2DM'nin polijenik ve çok faktörlü etiyolojisini temsil etme yeteneklerini sınırlar. Ayrıca, bu modellerdeki diyabetin hızlı başlangıcı ve ağır obezite, insanlarda gözlemlenen heterojenliği yansıtmayabilir. Bu sınırlamalara rağmen, db/db ve ob/ob fareleri pre-klinik çalışmalarda ve ilaç geliştirmede yaygın olarak^{kullanılmaktadır 19}.

Diyet indüksiyonu ve düşük dozlu streptozotosin uygulamasının birleşimi, T2DM'nin insülin direncinden β hücre işlev bozukluğuna ve başarısızlığına kadar ilerlemesini tekrarlamak için tasarlanmış hibrit bir model^{oluşturur 20}. Hayvanlar başlangıçta obezite ve insülin direncini tetiklemek için yüksek yağlı bir diyetle beslenir; bu da T2DM'nin erken metabolik bozukluklarını taklit eder. Daha sonra, hafif β-hücre hasarı oluşturmak için düşük dozlarda streptozotosin uygulanır ve hastalığın sonraki evrelerinde görülen β-hücre fonksiyonundaki düşüşü simüle eder. Bu yaklaşım, hiperglisemi, insülin salgılanmasının bozulması ve kalıcı insülin direnciyle karakterize edilen bir fenotip oluşturur; bu fenotip insanlarda T2DM'nin ilerlemesine çok benziyor. Model, farelerde ve sıçanlarda başarılı bir şekilde uygulanmış ve kardiyomiyopati ve nefropati gibi diyabetin komplikasyonlarının araştırılması için sağlam bir platform sağlamıştır. Ayrıca, insülin direnci ve β hücre korumayı hedefleyen terapötik müdahalelerin değerlendirilmesini kolaylaştırır. Ancak, tutarlı sonuçlar elde etmek için hassas doz ve zamanlama gereklidir ve yanıtlar hayvan suşuna ve deneysel^{protokole göre} değişebilir.

Uygun bir hayvan modelinin seçilmesi, metabolik özelliklerin, pankreas patolojisinin ve damar komplikasyonlarının dikkatli değerlendirilmesini gerektirir ve böylece belirli çalışma hedefleriyle uyum sağlanır. Diyetle tetiklenen modeller, insülin direnci ve obezite kaynaklı metabolik sendromu etkili bir şekilde çoğaltabilir, ancak tutarsız β hücre eksikliğine yol açabilir ve sınırlı ileri komplikasyonlara yol açabilir. db/db ve ob/ob fareleri gibi genetik modeller, obezite ve insülin direncinin iyi karakterize edilmiş fenotiplerini ilerleyici β-hücre işlev bozukluğu ile sağlar; ancak monojenik doğası genellenebilirliği sınırlar. Birleşik diyet ve düşük dozlu streptozotosin modeli, β hücre kaybı ve damar komplikasyonları dahil olmak üzere T2DM ilerlemesinin daha kapsamlı bir temsili sunar; bu da onu geç evre hastalık ve terapötik müdahaleler için uygun kılar. Araştırmacılar, hastalığın başlangıcı, şiddeti, tekrarlanabilirliği ve insan patofizyolojisiyle ilgisi gibi faktörleri ile modellerin sonuçlarını etkileyebilecek suşlar ve cinsiyete özgü yanıtlar arasındaki farkları göz önünde bulundurmalıdır. Translasyonel önem için, nefropati ve kardiyomiyopati dahil olmak üzere T2DM'nin metabolik ve vasküler yönlerini entegre eden modeller tercih edilir. Sonuç olarak, modelin seçimi, ortaya sürülen özel mekanistik veya terapötik sorulara bağlı olmalı, deneysel karmaşıklık ile pratik fizibilite^17,20,22  (Şekil 2, Tablo 1) dengelenmesi gerekir.

İskemik inme modellerinin oluşturulması ve uyarlanması

Orta beyin arter tıkanmasının (MCAO) kalıcı ve geçici modelleri
Filament tıkanma yöntemi, genellikle intraluminal dikiş tekniği olarak adlandırılır, özellikle kemirgenlerde hayvan modellerinde orta beyin arteri (MCA) kapsayarak fokal serebral iskemiyi indüklemek için yaygın kullanılan deneysel^{bir yaklaşımdır 23}. Bu teknik, dış karotis arteri üzerinden iç karotis arteriye monofilament naylon dikişi yerleştirilip MCA'nın kökenini engellemek için ilerletilir; böylece iskemik inme olan insanlarda görüldüğü gibi lokal beyin iskemiyi simüle eder. Bu işlem, filamentin belirli bir iskemi döneminden sonra yerinde bırakılıp bırakılmadığına veya reperfüzyon²⁴ için çekilmesine bağlı olarak kalıcı veya geçici bir tıkanmaya yol açabilir. Model, minimal invaziv doğası, tekrarlanabilirliği ve klinik önemi nedeniyle değer vermektedir; çünkü MCA'nın tıkanması insanlarda iskemik incinin en yaygın nedenidir. Modelin başarısı, Doppler görüntüleme kullanılarak beyin kan akışındaki azalmanın izlenmesi ve nörolojik eksikliklerin ile enfarkt boyutunun işlem sonrası değerlendirilmesiyle doğrulanabilir. Filament çapı, yerleştirme derinliği ve tıkanma süresindeki değişiklikler, iskemik saldırının şiddetinin ayarlanmasını ve farklı patofizyolojik mekanizmaların ve terapötik müdahalelerin incelenmesini sağlar. Bu model, inme patofizyolojisinin aydınlatılmasında ve nöroprotektif ajanların değerlendirilmesinde önemli^{rol oynamıştır 25}.

MCAO modelinin diyabetli hayvanlara uygulanması, diyabetle ilişkili sistemik damar değişiklikleri nedeniyle çeşitli cerrahi zorluklar yaratır. Diyabet, damar kırılganlığı, endotel işlev bozukluğu ve mikroanjiyopatiye yol açar, damar bütünlüğünü ve iyileşme kapasitesini tehlikeye^{atar. 26}. Bu patolojik değişiklikler, filamentin yerleştirilmesi ve çıkarılması için gereken hassas damar manipülasyonlarını karmaşıklaştırır ve böylece hemorajik komplikasyonlar ve ameliyat sırasında ölüm riskini artırır. Ayrıca, diyabetli hayvanlarda genellikle kan basıncının regulasyonunda değişiklik ve yara iyileşmesinin gecikmesi gibi fizyolojik tepkiler bozulmuş olur; bu da peri-operatif morbiditeyi artırabilir. Iskemi-reperfüzyon hasarı ve oksidatif strese karşı artan hassasiyetleri, deneysel sonuçların yorumlanmasını daha da karmaşıklaştırır. Sonuç olarak, diyabetli hayvanlarda MCAO modellerinde ölüm oranları, diyabetik olmayan muadillerine göre daha yüksektir; bu da istatistiksel gücü ve translasyonel önemi^{sınırlar 27}. Bu zorlukların üstesinden gelmek, damarların nazikçe ele alınması, filamentlerin hassas seçimi ve fizyolojik parametrelerin dikkatli izlenmesi gibi cerrahi tekniklerin titizlikle geliştirilmesini gerektirir. Ameliyat öncesi glisemik kontrol, optimize edilmiş anestezi protokolleri ve ameliyat sonrası destekleyici bakım gibi peri-operatif stratejiler, diyabetli hayvanlarda hayatta kalmayı artırmak ve modelin tutarlılığını sağlamak için kritik^{öneme sahiptir 28}.

Bu zorlukları ele almak için birkaç metodolojik ilerleme getirilmiştir. Optimize edilmiş çaplar ve uç şekline sahip silikon kaplı monofilamentler gibi filament malzemelerindeki iyileştirmeler, damar yaralanmalarının azalmasıyla daha yumuşak yerleştirmeyi^{kolaylaştırmıştır 29}. Bu modifikasyonlar, diyabetli hayvanların kırılgan damarları göz önüne alındığında özellikle önemlidir ve minimal endotel hasarıyla daha tutarlı bir tıkanma sağlar. Cerrahi teknikler, arterial dalları korumak ve travmayı en aza indirmek için geliştirilmiştir. Örneğin, dış karotis arterin bağlanmasını ve ortak karotis arter kesisinin onarılmasını engelleyen yaklaşımlar, yan kan akışını sürdürmeye ve^{iskemi 30} değişkenliğini azaltmaya yardımcı olur. Sıkı glisemik kontrolü vurgulayan preoperatif tedavi, hiperglisemi kaynaklı vasküler disfonksiyon ve oksidatif stresi azaltır, böylece cerrahi sonuçları iyileştirir ve ölüm oranını azaltır. Normoterminin korunması, yeterli su tüketimi, ağrı aljezi ve nörolojik eksikliklerin izlenmesi gibi ameliyat sonrası bakım protokolleri, model kararlılığını daha da artırır. Bazı çalışmalarda, antioksidanlar (örneğin, edaravon) gibi nöroprotektif ajanlar diyabet³¹ modellerinde iskemik hasarı hafifletmek için kullanılmıştır. Bu gelişmeler birlikte, diyabetli hayvanlarda MCAO'nun kararlı ve tekrarlanabilir modellerinin oluşturulmasına katkıda bulunur ve iskemik inme hastalarının klinik karmaşıklığını daha doğru yansıtan translasyonel çalışmaları^{kolaylaştırır 30,31}.

Tromboembolik modeller
Fotokimyasal indüksiyon, hedefli lazer aydınlatması 32 kullanılarak Rose Bengal gibi fotosensitif boyaların aktivasyonu yoluyla lokal tromboz üreterek odaklanmış beyin iskemi oluşturmak için deneysel bir^{yaklaşımdır.} Fotosensitif ajanın sistematik uygulamasının ardından, belirli beyin damarlarının odaklanmış lazer ışınıyla aydınlatılması, endotelyuma zarar veren reaktif oksijen türleri üretir ve bu da trombosit toplamasını ve radyasyona uğramış bölgede trombus oluşumunu tetikler. Bu yöntem, trombus oluşumunun hassas mekansal ve zamansal kontrolüne olanak tanır, trombotik inme mekanizmalarının incelenmesini ve terapötik müdahalelerin değerlendirilmesini kolaylaştırır. Fotokimyasal model, insanlarda trombotik inçenin temel özelliklerini, özellikle endotel hasarı ve yerinde pıhtı oluşumunu yeniden üretir; bunlar trombozla indüklenen iskemik^{inme 33} olan insanlarda önemlidir. Ayrıca, bu teknik minimal düzeyde istilavdır ve çeşitli hayvan türlerinde uygulanabilirdir. Hiperpıhtıbilite ve endotel disfonksiyonunun yaygın olduğu diyabet bağlamında, fotokimyasal modeller metabolik bozukluklar ile tromboz arasındaki etkileşimi araştırmak için değerli bir platform sağlar. Ancak, bu modelin teknik uzmanlık gerektiren dış fotosensitizatörlere ve lazer ekipmanlarına dayanması, yaygın kullanımı^{sınırlamaktadır 34}.

Mikrosfer embolizasyonu, belirli büyüklükte intra-venöz veya intra-arterial mikrokürelerin enjekte edilmesini içerir; böylece beyin damarları mekanik olarak kapatılır ve böylece multifokal embolik serebral^{iskemi 35} oluşur. Bu model, embolik felcin, özellikle çoklu distal mikroinfarktların etkilerini incelemek için değerli bir araçtır. Mikrokürelerin boyutu ve sayısı, farklı derecelerde iskemik yaralanma ve enfarkt dağılımı oluşturmak için hassas şekilde kontrol edilebilir. Bu yaklaşım, embolus oluşumu, vasküler tıkanma ve aşağı akış iskemik^{kaskadları 36} araştırmalarında avantajlıdır. Diyabetli hayvanlarda, genellikle hiperkoagulylenebilirlik ve emboli riski arttığı için, mikrosfer embolizasyon modeli, metabolik disfonksiyon ile embolik inme riski arasındaki etkileşimi araştırmak için özellikle önemlidir. Ayrıca, bu model kontrollü embolik koşullar altında anti-trombotik ve trombolitik tedavilerin değerlendirilmesini kolaylaştırır. Ancak mikrosfer modeli, inme hastası insanlarda gözlemlenen trombus oluşumu ve çözünmenin biyolojik karmaşıklığından yoksundur; çünkü embolileri biyolojik olarak aktif pıhtı değil, inerttir³⁷.

Diyabetli hayvanlarda tromboembolik modellerin uygulanması özel zorluklar sunar. Önceden var olan hiperkoagulye durumu ve endotel disfonksiyonu, abartılı ve öngörülemez tromb oluşumuna yol açabilir; bu da beklenenden daha büyük enfarktlara veya daha yüksek hemorajik dönüşüm riskine yol açabilir. Fotokimyasal kaynaklı trombozda, diyabetik hayvanlarda albümin bağlanması veya böbrek boşluğunun değişmesi nedeniyle Rose Bengal dozlarının titremesi gerekebilir. Ayrıca, hassas lazer hedeflemenin teknik gereksinimleri, diyabetli hayvanlarda dural damarların artan kırılganlığıyla^{da artırılır 38}. Bu faktörler deneyler tasarlanırken dikkatlice dikkate alınmalıdır.

Fotokimyasal indüksiyon ve mikrosfer embolizasyonu gibi tromboembolik modeller, özellikle diyabetle ilişkili hiperkoagulylenebilirlik bağlamında insanlarda trombotik inmirin karmaşık patofizyolojisini çoğaltmada belirgin avantajlar sunar. Mekanik tıkanıklık modellerinin aksine, özellikle damar tıkanıklığını simüle eden tromboembolik modeller, tromboz, embolizm ve vasküler hasar gibi dinamik süreçleri içerir; bu süreçler, diyabetli hastalarda iskemik incinjin altta yatan mekanizmalarını daha doğru^{yansıtır 39}. Bu modeller, endotel disfonksiyonu, trombosit aktivasyonu, pıhtılaşma kaskad anormallikleri ve diyabetle kötüleşen inflamatuar yanıtların araştırılmasını mümkün kılar. Ayrıca, anti-trombotik tedavilerin etkinliği ve güvenliğini değerlendirmek ve hiperkoagulasyon ortamında trombus oluşumu ve çözüm mekanizmalarını incelemek için platformlar sağlarlar. Diyabetin trombotik riskin artması, trombosit reaktivitesinin artması, pıhtılaşma faktörlerinin yükselmesi ve fibrinolizi bozulmasıyla karakterize edilmesi nedeniyle, tromboembolik modeller özellikle inme mekanizmalarını incelemek ve diyabetik durumlara uyarlanan terapötik müdahaleler için uygundur. Ayrıca, multifokal ve heterojen enfarktları çoğaltma yetenekleri, diyabet ve felç hastalarında klinik sunumlarla örtüşerek translasyonel^{önemi 40} artırır (Şekil 3).

Bileşik modeller inşasında temel hususlar

Modelleme dizisi
Diyabetin işkemik inme ile birleşen bileşik hayvan modelleri oluşturmak için kullanılan zamansal dizili, farklı klinik senaryoları ve araştırma hedeflerini yansıttığı için kritik bir değerlendirmedir^{. 41}. Yaygın kullanılan bir yaklaşım, işemik inmeden önce diyabetin indüklenmesini içerir; bu durum, diyabetin uzun süredir devam eden bir risk faktörü olduğu ve hastaları iskemik inme öncesi olarak önlediği klinik durumu yansıtır. Bu dizi, kronik hiperglisemi ve metabolik bozuklukların iskemik inme patofizyolojisini nasıl etkilediğini, damar bütünlüğündeki değişiklikler, inflamatuar aktivasyon ve nöronal savunmasızlık⁴² dahil olmak üzere incelemeye olanak tanır. Kanıtlar, kronik diyabetin iskemik beyin hasarını daha da kötüleştirdiğini ve nörolojik sonuçları kötüleştirdiğini göstermektedir; bu da felç öncesi diyabetin bu patolojik etkileşimleri yakalamak için modellenmesinin önemini^{vurgulamaktadır 43}. Buna karşılık, diyabetten önce iskemik inme oluşturmak, beyin işeminin sonucu olarak ortaya çıkan metabolizma anormalliklerinin araştırılması için bir model olarak hizmet eder. Bu yaklaşım, iyileşme sürecini ve nüks riskini etkilediği bilinen post-iskemik inme hiperglisemisi ve insülin direncinin altında yatan mekanizmaları açıklamak için^{değerlidir 44}. Bir diziyi diğerinden seçmenin bilimsel gerekçesi, belirli araştırma odağına bağlıdır; Mevcut diyabet modelleri, diyabetin bir risk faktörü ve inme patolojisinin değiştiricisi olarak incelenmesi için uygundur; iskemik sonrası inme diyabet indüksiyon modelleri ise ikincil metabolik bozuklukları araştırmak için uygundur. Ayrıca, bazı çalışmalar daha karmaşık patofizyolojik etkileşimleri yakalamak için eşzamanlı veya örtüşen indüksiyon stratejileri^{kullanmıştır 45}. Genel olarak, her dizinin uygulanabilirliği, ele alınan patolojik mekanizmalar ve translasyonel hedeflere göre değişir ve model tasarımının klinik olarak ilgili senaryolar ve mekanistik hipotezlerle uyumlu olması gerektiği^{vurgulanır 46}.

Diyabetin şiddeti ve süresi
Diyabetin şiddeti, hiperglisemi ve insülin direnci derecesi ile iskemik inindüksiyondan önceki diyabet durumun süresi, bileşik modellerde beyin iskemik sonuçlarını derinden etkiler ⁴⁷. Artan kan şekeri ve insülin direnci, iskemik hakaret sonrası daha büyük infarkt hacmleri, yüksek oksidatif stres ve nörovasküler ünite bütünlüğünün zayıflamasıyla^{ilişkilendirilmiştir 48}. Uzun vadeli diyabet modelleri, genellikle kronik streptozotosin maruziyeti veya genetik yatkınlık yoluyla belirlenir, endotel disfonksiyonu, gelişmiş inflamatuar yanıtlar ve fonksiyonel iyileşme gibi daha belirgin patolojik özelliklere sahiptir; kısa süreli veya akut hiperglisemi^{modellerine göre 49}. Klinik olarak, diyabetin uzun süreli durumu daha yüksek inme ve ölüm oranlarıyla ilişkilidir; bu da diyabetin kronikliyinin hayvan modellerine dahil edilmesinin translasyonel önemini artırmak için önemini^vurgular. Ayrıca, hemoglobin A1c seviyesi gibi metabolik kontrol belirteçlerinin iskemik inme prognozunu etkilediği gösterilmiştir; bu da farklı glisemik kontrol durumlarını temsil eden modellerin terapötik pencereler ve müdahale stratejileri hakkında anlamlı içgörüler sağlayabileceğini^{göstermektedir 51}. En önemlisi, hipergliseminin süresi cerrahi sonuçları doğrudan etkiler. Kronik hiperglisemi (kemirgenlerde >4 hafta), önemli ölçüde vasküler bazaz zar kalınlaşması ve endotel disfonksiyonuna yol açar; bu da MCAO modelinde yapılan ameliyatlarda kırılgan damarların filament yerleştirilmesi sırasında yırtılmasına daha yatkın hale getirir ve böylece ölüm^{oranını artırır 52,53}. Bu nedenle, araştırmacıların diyabet durumunun süresi ve stabilitesini (örneğin, seri kan şekeri izleme yoluyla) tekrarlanabilirlik için kritik değişkenler olarak açıkça raporlamaları ve enfarkt hacmindeki değişkenliği hesaba katmaları önerilir. Literatürün sentezine dayanarak, iskemik inme inmesi öncesinde kararlı bir T2DM arka planı oluşturulması, diyabetin risk faktörü olarak incelenmesi üzerine yapılan çalışmalar için önerilir. Tipik bir protokol, sekiz hafta boyunca yüksek yağlı diyet ve ardından düşük doz streptozotosin (35 mg/kg) ^{içerir.54,55.} İnme (örneğin, geçici MCAO) hiperglisemi (açlık kan şekeri >16,7 mmol/L) stabil hale geldikten sonra streptozotosin sonrası dört hafta sonra yapılmalıdır. Deneyimimizde, bu dizis diyabetli sıçanlarda yaklaşık %65–%70 cerrahi hayatta kalma oranına sahip tutarlı bir bileşik model vermektedir; kontrol^56'da ise bu oran %>85'dir. Bu nedenle, diyabetin şiddetini ve süresini belirleyen parametrelerin seçimi, iskemik beyin hasarı ve iyileşmesi üzerindeki önemli modülatör etkilerini hesaba katmalı, patofizyolojik mekanizmaların incelenmesini ve klinik heterojenliği taklit eden bağlamlarda terapötik etkinliğin değerlendirilmesini mümkün kılmalıdır.

Cinsiyet ve yaş faktörleri
Cinsiyet ve yaş değişkenlerinin diyabet ve felç bileşik hayvan modellerine dahil edilmesi, klinik önemlerini artırmak için gereklidir; çünkü bu faktörler hastalık patofizyolojisini ve sonuçlarını önemli ölçüde etkiler^57,58. Yaşlanma, diyabet ve inme için baskın bir risk faktörüdür ve yaşlı hayvan modelleri, iskemik inme hastalarının çoğunluğunu oluşturan yaşlı hastalarda gözlemlenen nörovasküler ve metabolik durumları daha doğru şekilde^yansıtır. Yaşa bağlı değişiklikler, örneğin glikoz metabolizmasının bozulması, artan oksidatif stres ve değişen bağışıklık yanıtları, iskemik inme şiddetini ve iyileşme şiddetini etkileyebilir; bu da bu etkileri yakalamak için yaşlı hayvanların kullanılmasını gerektirir⁶⁰. Cinsiyet farklılıkları da kritik bir rol oynar; çünkü cinsiyet hormonları insülin hassasiyetini, inflamatuar yolları ve nörokorumayı modüle eder. Örneğin, östrojen glikoz metabolizmasını modüle eder ve iskemik hasara karşı kısmi koruma sağlar; bu da cinsiyete özgü mekanizmaları aydınlatmak için erkek ve dişi hayvanların dahil edilmesinin önemini^vurgular. Cinsiyet ve yaşı hesaba katan deneysel tasarımlar, iskemi ve diyabete karşı farklı yanıtların belirlenmesini kolaylaştırır ve böylece bulguların yorumlanabilirliğini ve translasyonel önemini artırır. Katmanlı analizler ve yaş grupları arasında her iki cinsin dengeli dahil edilmesi gibi stratejiler, kafa karıştırıcı unsurları en aza indirmek ve kişiselleştirilmiş terapötik yaklaşımları daha iyi bilgilendirmek için önerilir. Genel olarak, modellerin oluşturulmasında cinsiyet ve yaşın hesaba katılması, pre-klinik çalışmalar ile klinik çeviri arasındaki boşluğu kapatmak için gereklidir (Şekil 4).

Sonuçlar

Sonuç olarak, diyabeti doğru şekilde temsil eden hayvan modellerinin geliştirilmesi, iskemik inme ile eşlik etmek, metabolik düzensizlik, β hücre işlev bozukluğu, damar komplikasyonları ve beyin iskemik hasar arasındaki karmaşık etkileşimin anlaşılmasını ilerletmek için gereklidir. Uzman bakış açısından, bu bileşik modelleri oluşturmak, hastalık indüksiyonunun zamansal dizilimini, diyabet şiddetinin hassas modülasyonunu ve cinsiyet ile yaş gibi kritik biyolojik değişkenlerin dahil edilmesini dikkate alan dikkatli ve bilimsel temelli bir yaklaşım gerektirir. Bu kapsamlı modelleme stratejisi, pre-klinik bulguların klinik önemini ve translasyonel potansiyelini artırır ve böylece iskemik inme ve diyabet üzerine yapılan çalışmalardaki kalıcı zorlukları ele alır.

Yayınlanmış yaklaşımlardaki heterojenlik göz önüne alındığında, hiçbir model diyabet ve akut iskemik inme hastalarında çok yönlü patofizyolojiyi tam olarak yakalayamadı. Bu nedenle, diyabetik damar hasarının mekanik çalışmalarından terapötik etkinliğin değerlendirilmesine kadar uzanan belirli araştırma hedeflerine özel modellerin birleşimi gereklidir. İncelenen kanıtlar, bu bileşik modellerin diyabetin endotel disfonksiyonu, iltihap ve nörovasküler onarım gibi iskemik inme patolojisini nasıl artırdığını açıklamadaki benzersiz değerini vurgulamaktadır. Ayrıca, bu modeller yeni nöroprotektif ajanların değerlendirilmesi için vazgeçilmez platformlardır ve böylece etkili tedavilerin tanımlanması ve doğrulanmasını hızlandırırlar.

Araştırmacılar, laboratuvarlar arasında tekrarlanabilirlik ve karşılaştırılabilirliği sağlamak için model oluşturma protokollerinin standartlaştırılmasına öncelik vermelidir. T2DM ile yaşlanan bir popülasyonun klinik gerçeklerini daha doğru taklit eden hayvan modelleri geliştirmek, demografik eğilimler ve yaşlı hastalarda yüksek iskemik inme riski göz önüne alındığında özellikle kritiktir. Genomik, proteomik ve metabolomik gibi çoklu omik yaklaşımların bu modellere entegre edilmesi, komorbidite-spesifik biyobelirteçleri ve terapötik hedefleri belirlemede önemli bir potansiyel sunar. Bu bütünleşik stratejiler, temel araştırma ile klinik uygulama arasındaki boşluğu kapatmaya yardımcı olacak ve deneysel içgörülerin kişiselleştirilmiş tıp stratejilerine dönüştürülmesini kolaylaştıracaktır.

Özetle, diyabet-inme kompozit hayvan modellerinin sürekli geliştirilmesi ve uygulanması, mekanik içgörülerin ve terapötik yeniliklerin ilerlemesi için bir temel taşı oluşturur. Farklı araştırma metodolojilerini uyumlu hale getirerek ve teknolojik gelişmelerden yararlanarak, araştırmacılar diyabet ile iskemik inme kesişiminden kaynaklanan acil klinik zorlukları daha etkili bir şekilde ele alabilir ve nihayetinde hasta sonuçlarını iyileştirebilir (Şekil 5).

Alana yeni başlayan araştırmacılar için, yüksek yağlı diyet/düşük dozlu streptozotosin modeli ile geçici MCAO ile başlayıp patofizyolojik önem ve teknik uygulanabilirlik arasında en iyi dengeyi sunması önerilir. Buna karşılık, diyabetli hayvanlarda fotokimyasal kaynaklı trombozun kullanımı, önceden deneyim olmadan, değişken enfarkt boyutları ve cerrahi komplikasyonların artan riski nedeniyle tavsiye edilmemektedir.

Şekil 1. Diyabetle kötüleşen iskemik inme patofizyolojik mekanizmaları. Şematik, diyabetin beyin iskemik hasarını nasıl artırdığını gösteren ana yolları göstermektedir. Panel A, oksidatif stres ve mitokondriyal disfonksiyona yol açan metabolik düzensizlikleri (hiperglisemi ve insülin direnci) gösterir. Panel B'de vasküler endotel işlev bozukluğu, BBB bütünlüğünün bozulması ve bazal zar kalınlaşması görülüyor. C paneli, aktive mikroglia (Iba-1+) ile yüksek nöroinflamatuar yanıtı vurgular; pro-inflamatuar sitokinler (IL-1β, TNF-α) salgılar. Kısaltmalar: BBB, kan-beyin bariyeri; ROS, reaktif oksijen türleri. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2. Diyabetin hayvansal modellerinin oluşturulması: T1DM ve T2DM. Kemirgenlerde T1DM ve T2DM indükleme için yaygın yaklaşımlar. Sol panel: T1DM için streptozotosin enjeksiyon protokolleri. Sağ panel: T2DM için diyet, genetik (db/db, kadınos/ob) ve kombine (yüksek yağlı diyet + düşük doz streptozotosin) modeller. Her modelin temel özellikleri ve sınırlamaları listelenmiştir. Kısaltmalar: T1DM, tip 1 diyabet hastalığı; T2DM, tip 2 diyabet. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3. İskemik inme cerrahi ve tromboembolik modelleri. Diyabetli hayvanlara uyarlanmış iskemik inme başlıca modelleri. C: Kalıcı veya geçici iskemi için filament bazlı orta beyin arter tıkanması (MCAO). B: Lokalize trombozu indüklemek için Rose Bengal ve lazer aydınlatması kullanılarak tromboembolik model. C: Çok odaklı enfarktlar üreten mikrosfer embolizasyon modeli. Diyabetik damar sistemiyle ilgili teknik hususlar not edilir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4. Diyabet ve iskemik inme için bileşik hayvan modellerinin oluşturulması. Diyabet ve inme modellerini birleştirirken dikkate alınması gereken kritik değişkenler: zamansal dizim (önce diyabet vs. iskemik inme önce), diyabetin şiddeti ve süresi ile biyolojik değişkenler (yaş ve cinsiyet). Bu faktörlerin etkileşimi, bileşik modelin klinik önemini ve translasyonel faydasını belirler. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5. Diyabet ve iskemik inme modellerinin fenotipik değerlendirmesi ve translasyonel uygulamaları. Diyabet ve inme modellerinin değerlendirilmesi için enfarkt hacmı, nörolojik eksiklikler, bilişsel fonksiyon, damar patolojisi ve inflamatuar belirteçler dahil olmak üzere temel sonuç ölçütleridir. Bu modellerin mümkün kıldığı ilaç taraması, biyobelirteç keşfi ve mekanizma çalışmaları gibi translasyonel uygulamalar da vurgulanmaktadır. Kısaltmalar: MR, manyetik rezonans görüntüleme; mNSS, değiştirilmiş Nörolojik Şiddet Skoru; SNHG4, küçük nükleolar RNA konak geni 4; HbA1c, hemoglobin A1c. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Araştırma Amacı	Önerilen Diyabet Modeli	Önerilen İnme Modeli	Bu Hedefin Temel Güçlü Yönleri	Kritik Sınırlamalar / Notlar
Nöroprotektif Taraması	Diet+STZ (T2DM)	Geçici MCAO (tMCAO)	Yaygın T2DM hasta profillerini taklit eder; Reperfüzyon, nöroprotektif ajanların hedefli incelenmesini sağlar	Diyabetik sıçanlarda yüksek ölüm oranı; kesin ve deneyimli cerrahi uygulama gerektirir
Tromboz / Anti-trombosit	Genetik (db/db)	Fototromboz	Diyabetik hiperkoagulasyon durumunu özetler; Lokalize tromboz, plak yırtılması olaylarını modeller	Lazer hizalama, ileri teknik beceri gerektirir; Pıhtı bileşimi insan patolojisinden farklıdır
İltihap / Mikroglia	STZ (T1DM)	Kalıcı MCAO (pMCAO)	Şiddetli hiperglisemi, abartılı inflamatuar yanıtı tetikler; Reperfüzyon yok, karıştırıcı değişkenleri ortadan kaldırır	İnsülin direncini çoğaltmaz, bu da çoğu klinik inme hastasında önemli bir özellik
Damar Onarımı / Anjiyogenez	Yaşlılık + Diyet+STZ	Tromboembolik (Pıhtı	Yaşlı vasküler fenotipi diyabetik vaskülopati ile birleştirerek inme sonrası onarım bozukluğunu taklit eder	Pıhtı lokalizasyonu ve bunun sonucunda oluşan infarkt hacminde yüksek değişkenlik

Tablo 1. Araştırma hedeflerine dayalı diyabet ve iskemik inme bileşik modellerinin seçilmesi için rehberlik.