O modelo de feridas diabéticas induzidas por estreptozotocina em ratos machos com SD é atualmente o modelo mais amplamente utilizado para estudar a cicatrização de feridas no diabetes mellitus tipo I. Este protocolo descreve os métodos usados para construir este modelo. Também apresenta e aborda potenciais desafios e examina a progressão e as características angiogênicas das feridas diabéticas.
Uma única dose alta de injeção de estreptozotocina seguida de excisão de pele de espessura total no dorso de ratos é um método comum para a construção de modelos animais de feridas diabéticas tipo 1. No entanto, a manipulação inadequada pode levar à instabilidade do modelo e alta mortalidade em ratos. Infelizmente, existem poucas diretrizes existentes sobre a modelagem de feridas diabéticas tipo 1, que carecem de detalhes e não apresentam estratégias de referência específicas. Portanto, este protocolo detalha o procedimento completo para a construção de um modelo de ferida diabética tipo 1 e analisa a progressão e as características angiogênicas das feridas diabéticas. A modelagem da ferida diabética tipo 1 envolve as seguintes etapas: preparação da injeção de estreptozotocina, indução do diabetes mellitus tipo 1 e construção do modelo da ferida. A área da ferida foi medida no 7º e 14º dia após a ferida, e os tecidos cutâneos dos ratos foram extraídos para análise histopatológica e de imunofluorescência. Os resultados revelaram que o diabetes mellitus tipo 1 induzido por estreptozotocina 55 mg/kg foi associado a menor mortalidade e alta taxa de sucesso. Os níveis de glicose no sangue estavam relativamente estáveis após 5 semanas da indução. A taxa de cicatrização de feridas diabéticas foi significativamente menor do que a de feridas normais no dia 7 e no dia 14 (p < 0,05), mas ambas puderam atingir mais de 90% no dia 14. Em comparação com o grupo normal, o fechamento da camada epidérmica das feridas diabéticas no 14º dia foi incompleto, com retardo na reepitelização e angiogênese significativamente menor (p < 0,01). O modelo de ferida diabética tipo 1 construído com base nesse protocolo apresenta as características da cicatrização crônica de feridas, incluindo mau fechamento, retardo na reepitelização e diminuição da angiogênese em comparação com feridas normais em ratos.
O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) é uma doença metabólica crônica caracterizada por hiperglicemia e destruiçãodas células β pancreáticas1. A ferida do DM1 é uma ferida crônica que não cicatriza e a complicação mais comum e devastadora do diabetes em humanos 2,3. Modelos animais são os protótipos mais apropriados para estudar as alterações patológicas durante a cicatrização de feridas e a segurança e eficácia de potenciais agentes terapêuticos4. Comparados a outros tipos, ratos machos da raça Sprague-Dawley (SD) são mais sensíveis à estreptozotocina (STZ) e apresentam menor taxa de mortalidade relacionada, tornando-os populares na pesquisa de feridas diabéticas 5,6.
Inúmeros métodos para a construção de modelos de feridas com DM1 têm sido descritos. Em relação ao modelo de DM1, os estudos têm focado principalmente no efeito do método de injeção de STZ na taxa de sucesso da indução do diabetes 7,8. No entanto, o processo de modelagem sofre com a operação inconsistente dessa mesma etapa. Em um estudo, os ratos jejuaram por 18 h antes da injeção de STZ; ratos com glicemia superior a 16,67 mmol/L 1 semana após a injeção de STZ foram considerados diabéticos, e a ferida diabética foi introduzida após 3 semanas9. Por outro lado, em um estudo relacionado, Zhu et al., jejuaram ratos por 12 h antes da injeção de STZ; ratos com glicemia superior a 16,7 mmol/L 72 h após a injeção foram considerados diabéticos, e a ferida diabética foi introduzida após 4 semanas10. Em geral, há inconsistências nos protocolos de injeção de STZ, critérios de diagnóstico de diabetes e tempos de introdução da ferida.
Em termos de modelagem de feridas, na maioria dos estudos, toda a espessura da pele dorsal é excisada para a construção de feridas de DM1 após indução bem-sucedida do diabetes11,12,13. Embora esse modelo seja suscetível à contratura cutânea em ratos, é o modelo mais comumente utilizado em pesquisas de cicatrização de feridas, pois é menos trabalhoso e barato14,15. No entanto, faltam pesquisas guiadas por métodos sobre essa técnica de excisão de espessura total. Além disso, não existem padrões uniformes nos estudos existentes quanto ao tamanho e localização dasferidas12,16. O tamanho e a localização da ferida podem afetar indiretamente a consistência do desenho experimental e a validade científica dos resultados. Portanto, há uma necessidade urgente de um protocolo padrão para indução de DM1 e modelagem de feridas como referência para os pesquisadores. O objetivo deste estudo é visualizar um protocolo específico para modelagem de feridas com DM1 que possa ser utilizado como referência para estudos de feridas com DM1.
Este protocolo esclarece as operações contestadas na modelagem de feridas de DM1. Preocupações sobre os protocolos de injeção de STZ, critérios de sucesso de indução de DM1, tempo de estabilização da glicemia, localização e tamanho da ferida foram abordadas neste trabalho. Além disso, as características patológicas e os parâmetros mensuráveis para a avaliação da cicatrização de feridas no DM1 foram esclarecidos.
Os ratos permaneceram em jejum por 18 h antes da injeção de STZ para evitar a ligação competitiva da glicose ou de seus análogos às células β, o que poderia afetar a eficácia da STZ. O método mais comumente utilizado para induzir DM1 é uma dose única alta de STZ, que aumenta a glicemia por danificar as ilhotas e diminuir a secreção de insulina21. Ensaios pré-experimentais revelaram que a dose ótima de STZ para uma alta taxa de sucesso e baixa taxa de mortalidade foi de 55 mg/kg, que é menor do que as doses ideais relatadas em estudos anteriores22,23,24. Nesse protocolo, o DM1 foi induzido com injeção única intraperitoneal de 55 mg/kg STZ.
Os níveis de glicose no sangue foram todos superiores a 16,7 mmol/L 3 dias após a injeção de STZ. No entanto, um nível de glicose no sangue superior a 16,7 mmol/L no dia 7 após a injeção de STZ é o critério recomendado para a modelagem bem-sucedida do DM1, pois a extensão do dano às ilhotas varia entre os ratos, e uma extensão apropriada do tempo de diagnóstico pode reduzir a taxa de falso-negativos. Além disso, as flutuações da glicemia estabilizaram-se 5 semanas após a injeção de STZ, e os ratos gradualmente ganharam peso durante esse período, consistente com achados prévios25,26. Isso indica que o nível de glicose no sangue no modelo de DM1 deve ser estabilizado por pelo menos 6 semanas, e um aumento no peso do rato após 6 semanas reduz as taxas de mortalidade durante a modelagem da ferida. Assim, esse protocolo realizou a modelagem da ferida 8 semanas após a injeção de STZ.
A taxa de fechamento da ferida no 7º e 14º dia após a ferida foi significativamente menor no grupo diabético do que no grupo com ferida normal, indicando cicatrização lenta. Além disso, a reepitelização da ferida e a angiogênese foram significativamente menores no grupo diabético do que no grupo normal. Isso demonstra que o modelo de ferida com DM1 apresenta cicatrização mais lenta e reepitelização retardada do que em ratos normais, o que pode estar relacionado às alterações patológicas da redução da angiogênese da ferida. No entanto, no 14º dia, a taxa de cicatrização de feridas no DM1 também estava acima de 90%, o que é diferente da característica crônica não cicatrizante das feridas diabéticas humanas. Isso pode ocorrer porque os mecanismos fisiológicos dos roedores para a cicatrização de feridas diferem daqueles dos humanos27. Consequentemente, o melhor diâmetro da ferida é de pelo menos 20 mm, o que é grande o suficiente para dar tempo para avaliar a eficácia de uma intervenção em um estudo de ferida diabética. A localização da ferida deve evitar a escápula e a coluna vertebral, pois o movimento contínuo nesses dois locais pode atrapalhar a cicatrização da ferida.
Conclui-se que a construção do modelo de feridas com DM1 utilizando o método deste protocolo é eficaz. O protocolo replica algumas das características das feridas diabéticas crônicas, como cicatrização mais lenta, reepitelização retardada e angiogênese reduzida em comparação com feridas normais em ratos. No entanto, não se sabe se o modelo pode replicar outros fenótipos crônicos de feridas diabéticas. Além disso, este protocolo descreve o método mais fundamental e amplamente utilizado, que não dá conta da questão da contração da pele em ratos. Pesquisas futuras podem incorporar o uso de talas de feridas nesse protocolo ou explorar modelos adicionais de feridas diabéticas crônicas, o que será um desafio significativo para os pesquisadores no futuro.
The authors have nothing to disclose.
Este estudo foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (82104877).
Antifade mounting medium | Southern Biotechnology Associates, Inc. | 0100-01 | |
AutoFluo Quencher | Servicebio Technology co., Ltd. | G1221 | |
Automatic slide stainer | Thermo Fisher Scientific Inc. | Varistain™ Gemini ES | |
CD31 | Servicebio Technology co., Ltd. | GB11063-2 | |
Citrate antigen retrieval solution | Servicebio Technology co., Ltd. | G1201 | |
Cover glass | Citotest Labware Manufacturing Co., Ltd. | 10212432C | |
DAPI | Servicebio Technology co., Ltd. | G1012 | |
Decolorization shaker | Scilogex | S1010E | |
Depilatory cream | Guangzhou Ruixin Biotechnology Co., Ltd. | — | |
Dimethyl benzene | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd. | 64-17-5 | |
Drug oscillator | Shenzhen Jiashi Technology Co., Ltd. | VM-370 | |
Electric razor | Shanghai Flyco Electrical Appliance Co., Ltd. | FC5908 | |
Embedding machine | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd. | JB-P5 | |
Ethanol absolute | Chengdu Kelong Chemical Co., Ltd. | 1330-20-7 | |
Fitc-labeled goat anti-rabbit IgG | Servicebio Technology co., Ltd. | GB22303 | |
Goat serum | Thermo Fisher Scientific Inc. | 16210064 | |
Hematoxylin and eosin staining solution | Beijing Regan Biotechnology Co., Ltd. | DH0020 | |
Image J software | National Institutes of Health | — | |
Microwave oven | Midea Group Co., Ltd. | M1-L213B | |
Mini centrifuge | Scilogex | D1008 | |
Neutral balsam | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10004160 | |
PBS buffer | Biosharp | G4202 | |
Portable blood glucose meter | Sinocare Inc. | GA-3 | |
Rapid tissue processor | Thermo Fisher Scientific Inc. | STP420 ES | |
Rat fixator | Globalebio (Beijing) Technology co., Ltd | GEGD-Q10G1 | |
Slicing machine | Thermo Fisher Scientific Inc. | HM325 | |
Slides glass | Citotest Labware Manufacturing Co., Ltd. | 80312-3181 | |
sodium citrate buffer | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | c1013 | |
Streptozotocin | Sigma | 57654595 |