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만성 상처는 전체 두께 의 상처 후 산화 스트레스의 높은 수준을 유도하여 당뇨병 마우스 모델에 급성 상처에서 개발된다. 상처는 카랄라제와 글루타티온 과산화효소에 대한 억제제로 처리되어 피부 미생물군유전체에 존재하는 박테리아에 의한 치유 및 생물막 발달을 방해합니다.
만성 상처는 적절한 치유에 관여하는 하나 이상의 복잡한 세포 및 분자 과정에서 결함있는 규칙의 결과로 발생합니다. 그(것)들은 ~ 6.5M 사람들에 영향을 미치고 미국에서만 ~$40B/년 비용. 만성 상처가 인간에서 어떻게 발생하는지 이해하는 데 상당한 노력이 투자되었지만 근본적인 질문은 여전히 답이 없습니다. 최근에는 인간의 만성 상처의 특징이 많은 당뇨병 성 만성 상처에 대한 새로운 마우스 모델을 개발했습니다. db/db-/- 마우스를 사용하여, 우리는 상처 직후 상처 조직에 높은 수준의 산화 스트레스 (OS)를 유도하여 만성 상처를 생성 할 수 있습니다, 항산화 효소 카랄라제에 특화된 억제제를 사용하여 일회성 치료를 사용하여 글루타티온 과산화아제. 이 상처는 OS의 상부를 가지고, 자연적으로 생물막을 개발하고, 치료 후 20 일 이내에 완전히 만성이되고 60 일 이상 동안 더 열려 있을 수 있습니다. 이 새로운 모델은 인간에 있는 당뇨병 만성 상처의 많은 특징을 가지고 있고 그러므로 상처가 만성이 되는 방법의 근본적인 이해를 전진시키기에 크게 기여할 수 있습니다. 이것은 인간에 있는 만성 상처가 환자에게 중요한 고통과 고민을 일으키는 원인이 되고 해결되지 않는 경우에 절단귀이기 때문에 중요한 돌파구입니다. 또한, 이러한 상처는 치료에 매우 비싸고 시간이 많이 소요되며 환자에게 개인 소득의 상당한 손실로 이어질 수 있습니다. 우리의 만성 상처 모형의 사용을 통해 연구 결과의 이 필드에 있는 전진은 이 쇠약하게 하는 조건의 밑에 손해를 입는 수백만을 위한 건강 관리를 현저하게 향상할 수 있습니다. 이 프로토콜에서는 급성 상처가 만성화되는 절차를 자세히 설명합니다.
상처 치유는 면역 반응 및 혈관을 포함하되 이에 국한되지 않는 많은 다른 세포 모형을 관련시키는 연속적이고 중첩되는 단계로 조직되는 시간적으로 그리고 공간적으로 통제되는 복잡한 세포 및 분자 프로세스를 관련시킵니다 시스템1. 피부가 부상을 입은 직후, 인자 및 혈액 세포가 상처 부위에 응고되어 응고캐드를 시작하여 응고를 형성합니다. 항상성을 달성 한 후, 혈관은 상처 부위 산소, 영양분, 효소, 항체 및 화학 적 인 자중으로 팽창하여 다형성 세포체가 이물질의 상처 침대를 지우고 단백질 분해 효소를 분비합니다. 2.활성화된 혈소판은 상처 부위의 각질을 자극하여 상처 부위를 다시 상피화시키기 위해 다양한 성장 인자를 분비한다. 상처 부위에 모집 된 단핵구는 식세포 박테리아와 죽은 호중구가 있는 대식세포로 분화하고 각질 세포증식 및 친철 신호를 유지하기 위해 추가 요인을 분비합니다. 증식 단계에서, 재상피질화가 계속되는 동안, 섬유아세포, 단핵구/대식세포, 림프구 및 내피 세포로 구성된 새로운 과립화 조직은 재건 과정을계속한다 2. 혈관 신생은 내피 세포 증식 및 이동을 촉진하여 자극되어 새로운 혈관 발달을 초래합니다. 세포외 매트릭스의 상피화 및 리모델링은 환경에 대한 장벽을 구축합니다. 상처가 치유되고 과립 조직이 흉터로 진화함에 따라 세포 사멸은 염증 세포, 섬유 아세포 및 내피 세포를 추가 조직 손상을 일으키지 않고 제거합니다. 조직의 인장 강도는 섬유 아세포가 콜라겐과 같은 세포 외 매트릭스의 다양한 구성 요소를 리모델링하여 새로 형성 된 조직이상처받지 않은 피부2만큼 강하고 유연하다는 것을 향상시키십시오.
상처 폐쇄를 향한이 고도로 협조적 인 진행에서 어떤 편차도 손상 및 / 또는 만성 상처로 이어진다3. 만성 상처는 증가 된 산화 스트레스, 만성 염증, 손상된 미세 혈관 구조 및 상처내의 비정상적인 콜라겐매트릭스를 특징으로합니다 4. 산화 스트레스, 특히 상처에 상처폐쇄를지연 시킬 수 있습니다2,5. 상처 치유의 첫 번째 단계에서 염증 상이 조절되지 않게되면, 숙주 조직은 세포 독성 효소를 방출하는 염증 세포5의 지속적인 유입으로 인한 광범위한 손상을 가정하고, 자유 산소 라디칼의 증가, 및 관계가없는 염증 성 중재자, 세포 사멸의 결과6,7.
이러한 파괴적인 미세 환경에서, 생물막 형성 박테리아는 숙주 영양소를 이용하고 숙주 조직2의손상에 기여한다. 이러한 생물막은 단백질, DNA, RNA 및 다당류로 구성된 수화된 세포외 고분자 물질을 제어하고 제거하기 가 어렵기 때문에 기존의 항생제 치료에 내성이 있는 박테리아를 허용하고 회피할 수 있습니다. 호스트의 타고난 적응 면역 반응2,8,9.
만성 상처를 연구하는 것은 650 만 명에게 영향을 미치고 미국에서만 연간 400 억 달러의 비용이 들기 때문에 매우 중요합니다10. 당뇨병을 가진 환자는 감염의 퍼짐을 포함하기 위하여 절단을 요구하는 만성 상처를 개발하기 위한 리스크를 증가시켰습니다. 이 환자는 당뇨병의 병리생리학 기계장치에 기인하는 절단의 5 년 안에 50% 사망 리스크가있습니다 11. 호스트의 면역 계통과 상처 치유에 있는 microbiome 사이 관계는 만성 상처의 결과 때문에 지속적인 연구의 중요한 주제입니다, 해결되지 않는 경우에, 절단 및 죽음을포함합니다 12.
만성 상처가 인간에서 어떻게 발생하는지 이해하는 데 상당한 노력이 투자되었지만 만성 상처가 어떻게 그리고 왜 형성되는지는 여전히 불분명합니다. 장애인 된 치유의 메커니즘을 연구 하는 실험은 인간에서 수행 하기 어렵다, 상처 치유 전문가 만 이미 몇 주에 대 한 만성에 도달 하는 만성 상처를 가진 환자를 참조. 따라서, 전문가는 만성이 되기 위하여 발전하기 위하여 상처를 지도하는 무슨 프로세스가 잘못되었는지 공부할 수 없습니다2. 인간의 만성 상처의 복잡성을 재현 동물 모델의 부족이있다. 우리의 모형이 개발될 때까지, 만성 상처 연구 결과를 위한 아무 모형도 존재하지 않았습니다.
만성 상처 모델은 렙틴 수용체에 돌연변이가 있는 마우스에서개발되었다(db/db-/-)13. 이 마우스는 비만, 당뇨병, 및 손상 된 치유 하지만 만성 상처를 개발 하지 않습니다14. 혈액 포도 당 수준 주위 평균 200 mg/dL, 하지만 높은 수 있습니다 400 mg/dL15. 상처 조직에서 높은 수준의 산화 스트레스 (OS)가 상처 직후에 유도되면 상처는 만성16이됩니다. db/db-/- 상처는 20일까지 만성적으로 간주되며 60일 이상 열려 있습니다. 박테리아에 의해 생성된 생물막은 상처 후 3일 후에 시작되는 발달을 볼 수 있다; 성숙한 생물막은 상처 후 20 일 후에 볼 수 있으며 상처가 닫일 때까지 지속됩니다. 우리가 이 마우스에서 찾아낸 생물막 형성 박테리아는 또한 인간 적인 당뇨병 만성 상처에서 있습니다.
산화 스트레스는 과산화수소를 분해할 수 있는 능력을 가진 두 가지 효소인 항산화 효소, 카랄라제 및 글루타티온 과산화효소의 두 가지 억제제로 상처를 치료함으로써 유도된다. 과산화수소는 반응성 산소 종이며 단백질, 지질 및 DNA의 산화를 통해 세포 손상을 일으킬 수 있습니다. 카살라제는 과산화수소의 분해를 덜 유해한 화학 물질인 산소와 물로 촉매합니다. 3-아미노-1,2,4-트리아졸(ATZ)은 효소의 활성 중심에 특이적이고 공유적으로 결합하여 카랄라아제를 억제하고,이를 17,18,19로비활성화한다. ATZ는 카랄라제20,21, 22,23,24의억제를 통해 생체 외 및 생체 내 모두 산화 스트레스의 효과를 연구하는 데 사용되어 왔다. 글루타티온 과산화효소는 항산화제, 글루타티온을 통해 과산화수소의 환원을 촉매하고, 산화 스트레스25로부터세포를 보호하는 중요한 효소이다. 메르카프토수치닉산(MSA)은 티올과 효소의 셀레노시스테인 활성 부위에 결합하여 글루타티온 과산화효소를억제하여, 이를 비활성화26. MSA는 생체 외와 생체 내에서 산화 스트레스의 효과 연구 하는 데 사용 되었습니다 뿐만 아니라20,27,28.
만성 상처의 이 새로운 모형은 피부 microbiome에서 증가한 OS 및 자연적인 생물막 대형에서 머리말을 붙인 염증을 포함하여 인간 적인 당뇨병 만성 상처에서 관찰된 동일 특징의 많은 것을 공유하기 때문에 공부하는 강력한 모형입니다. 상처는 진피 - 표피 상호 작용, 비정상적인 매트릭스 침착, 가난한 혈관 신생 및 손상된 혈관 구조에 손상을 입혔습니다. 만성 상처는 남성과 여성 마우스 모두에서 개발, 그래서 남녀 모두 만성 상처를 연구 하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 만성 상처 모델은 그러한 상처가 어떻게 시작되는지에 대한 근본적인 이해를 증진시키는 데 크게 기여할 수 있습니다. 이 만성 상처 모델을 사용 하 여 어떻게 만성 시작/장애인된 상처 치유의 생리학및 호스트의 microbiome의 기여를 통해 달성 에 대 한 기본적인 질문에 대 한 답변을 제공할 수 있습니다.
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모든 실험은 연방 규정에 따라 완료되었으며 캘리포니아 대학의 정책 및 절차는 캘리포니아 대학교, 리버사이드 IACUC에 의해 승인되었습니다.
1. 동물
2. 사육및축산
3. 만성 상처의 발달을위한 요구 사항
4. 제모로션 로션의 면도 및 적용
참고: 상처를 입기 전에 마우스의 도르섬에 원치 않는 머리카락을 제거하십시오. 다음 절차는 수술 전날 마취하에 있지 않은 라이브 db/db-/- 마우스에서 수행됩니다. 동물에게 스트레스와 해를 끼치지 않도록 예방 조치를 취하십시오.
5. 시약 설치
참고 : db / db-/- 마우스의 만성 상처의 발달은 카탈라제와 글루타티온 과산화효소, 3-아미노-1,2,4 트리아졸 (ATZ) 및 메르카포수닉산 (MSA)에 대한 특정 억제제를 사용하여 치료함으로써 달성됩니다16 . 다음 절차는 마우스의 무게에 근거를 둔 진통제 및 억제제의 복용량 그리고 행정을 상세히 설명합니다.
6. 수술
참고 : 만성 상처 모델의 성공은 비 멸균 조건에 의존합니다. 이 마우스는 세균이 없고 전통적인 사육장에 보관됩니다. 피부에 상주 하는 박테리아 microbiome 는 산화 효소의 억제제로 치료 시 만성 상처의 후속 개시 및 개발에 대 한 중요 한. 따라서, 사이트의 전통적인 사전 수술 준비는 반대로 표시된다.
7. 수술 후 치료 및 회복
8. 데이터 수집, 생존 전략, 상처 후 마우스 처리 및 추가 팁
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도 5는 만성으로 진행되는 억제제의 치료와 상처로 진행되는 억제제의 치료없이 상처의 예를 묘사한다. 투명한 드레싱은 생물막과 유체 축적을 볼 수 있도록 만성 상처에 제자리에 남아 있습니다.
만성 상처 개시는 6 시간 이내에 일어나고 상처 마진은 산화 스트레스로 눈에 띄게 변경됩니다. 이 상처 마?...
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일단 만성 상처가 마우스에 만들어지면, 모형은 만성의 개시에서 관련시킨 손상한 상처 치유 프로세스를 공부하기 위하여 이용될 수 있습니다. 이 모델은 또한 만성 상처 발달과 손상된 치유를 역전시키고 상처 폐쇄 및 치유로 이어질 수있는 광범위한 화학 물질 및 약물의 효능을 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 만성의 개시 후에 다른 시간 포인트는 공부될 수 있습니다: 예를 들면, 일 ...
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저자는 그들이 경쟁 적인 재정적 이익이 없다고 선언합니다.
저자는 아무런 인정이 없습니다.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
B6.BKS(D)-Leprdb/J | The Jackson Laboratory | 00697 | Homozygotes and heterozygotes available |
Nair Hair Remover Lotion with Soothing Aloe and Lanolin | Nair | a chemical depilatory | |
Buprenex (buprenorphine HCl) | Henry Stein Animal Health | 059122 | 0.3 mg/ml, Class 3 |
3-Amino-1,2,4-triazole (ATZ) | TCI | A0432 | |
Mercaptosuccinic acid (MSA) | Aldrich | 88460 | |
Phosphate buffer solution (PBS) | autoclave steriled | ||
Isoflurane | Henry Schein Animal Health | 029405 | NDC 11695-6776-2 |
Oxygen | Tank must be compatible with vaporizing system | ||
Isoflurane vaporizer | JA Baulch & Associates | ||
Wahl hair clipper | Wahl | Lithium Ion Pro | |
Acu Punch 7mm skin biopsy punches | Acuderm Inc. | P750 | |
Tegaderm | 3M | Ref: 1624W | Transparent film dressing (6 cm x 7 cm) |
Heating pad | Conair | Moist Dry Heating Pad | |
Insulin syringes | BD | 329461 | 0.35 mm (28G) x 12.7 mm (1/2") |
70% ethanol | |||
Kimwipes | |||
Tweezers | |||
Sharp surgical scissors | |||
Thin metal spatula | |||
Tubing | |||
Mouse nose cone | |||
Gloves | |||
small plastic containers |
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