Diyabetik Yaraların Hızlandırılmış İyileşmesi İçin Doksiksin Yüklü Kollajen-Kitosan Kompozit İskele
Summary
Hazırlanan DOX-CL iskelesi, DW’lerde hasarlı dokunun geri kazanılması için gerekli olduğu düşünülen mekanik mukavemet, gözeneklilik, su emme, bozulma oranı, sürekli salınım, anti-bakteriyel, biyouyumluluk ve antienflamatuar özelliklerde ideal bir DW pansumanının önkoşullarını karşıladı.
Abstract
Diabetes mellitus’un en önemli komplikasyonlarından biri diyabetik yaralardır (DW). Diyabette iltihabın uzun süreli evresi, yara iyileşmesinin gecikmesine yol açan bir yaralanmanın ileri aşamalarını engeller. Bildirilen antienflamatuar özellikleri ile birlikte anti-bakteriyel özellikleri nedeniyle, tercih edilen potansiyel bir ilaç olarak doksiksin (DOX) seçtik. Mevcut çalışma, DOX yüklü kollajen-kitosan çapraz bağlı olmayan (NCL) ve çapraz bağlı (CL) iskeleleri formüle etmeyi ve diyabetik koşullarda iyileşme yeteneklerini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. İskelelerin karakterizasyon sonucu, DOX-CL iskelesinin DOX-NCL iskelesine kıyasla ideal gözeneklilik, düşük şişlik ve bozulma oranı ve sürekli bir DOX salınımı barındırdığını ortaya koymaktadır. Tüp bebek çalışmaları, DOX-CL iskelesinin cl iskelesi tedavi ve kontrol gruplarına kıyasla biyouyumlu ve gelişmiş hücre büyümesi olduğunu ortaya koymaktadır. Anti-bakteriyel çalışmalar, DOX-CL iskelesinin DW’de bulunan en yaygın bakterilere karşı CL iskelesinden daha etkili olduğunu göstermiştir. Streptozotosin ve yüksek yağlı diyet kaynaklı DW modeli kullanılarak, CL iskelesi tedavi ve kontrol gruplarındakilere kıyasla DOX-CL iskelesi tedavi grubunda önemli ölçüde (p≤0.05) daha hızlı bir yara kasılma oranı gözlendi. DOX-CL iskelesinin kullanımı, DW’ler için yerel tedavi için umut verici bir yaklaşım olabilir.
Introduction
Diabetes mellitus (DM), vücudun insülin vermemesi veya basit şekerlerin anormal sindiriminde sonuçlarına tepki vermemesinin kan şekerinin yükselişine neden olduğu bir durumdur 1. DM’nin en ardışık ve ezici dolanıklığı diyabetik yaradır (DW). DM’li hastaların kabaca% 25’i yaşamları boyunca bir DW oluşturma fırsatına sahiptir 1. DW’nin engellenen iyileşmesi DM üçlüsüne akredite edilmiştir: immünopati, vaskülopati ve nöropati. DW tedavi edilmediğinde, kangren gelişimine neden olabilir, bu nedenle ilgili organın çıkarılmasına neden olur 2.
Hastalara talimat (yarayı günlük olarak incelemek, yarayı temizlemek, yara üzerinde baskı yaratan aktivitelerden kaçınmak, periyodik glikoz izleme vb.), kan glukozlarını kontrol etmek, yara debridmanı, basınç boşaltma, tıbbi prosedür, hiperbarik oksijen tedavisi ve ileri tedaviler pratikte 3,4. Bu ilaçların çoğunluğu, çok yönlü patofizyolojik koşullar ve bu ilaçlarla ilgili beklenmedik harcamalar ışığında DW bakımı için hayati önem taşıyan tüm ön koşulları ele almamaktadır 5. DW patogenez çok yönlü olsa da, uygunsuz doku yönetimi ile kalıcı inflamasyonun DWs 5,6’dagecikmeli iyileşmenin gerçek nedeni olduğu belirtilir.
DW’deki inflamatuar ve pro-enflamatuar mediatörlerin artırılmış seviyeleri, gecikmiş yara iyileşmesinden sorumlu büyüme faktörlerinin azalmasına neden olarak 2,6. DW’lerde yanlış hücre dışı matris (ECM) oluşumu, oluşan ECM’nin hızlı bozulmasından sorumlu olan matris metalloproteinazlarının (MMP) artan seviyelerine akredite edilmiştir. MMP’lerde, MMP-9 uzun süreli iltihaplanma ve hızlı ECM bozulması 7’densorumlu büyük bir aracı olarak bildiriliyor. MMP-9’un yüksek seviyelerini azaltan anti-enflamatuar bir ilaçla lokal tedavinin, küsinöz homeostaz, çerçeve düzenlemesi ve DWs 8,9’undaha iyi iyileşmesini istemektedir.
Bir MMP-9 inhibitörü olan doksiksin (DOX), DWs 10 , 11,12’dekalıcı iltihaplanmadan sorumlu büyük bir enflamatuar arabulucuolanMMP-9’un yüksek seviyelerini bastırmak için seçildi. Ek olarak, DOX antioksidana sahiptir (reaktif oksijen türleriyle bağlanabilen serbest hidroksi ve fenoksi radikalleri üretin) 13 ve anti-apoptotik (kaspaz ekspresyonunu ve mitokondriyal stabilizasyonu inhibe edin) DW tedavisi için gerekli olan 14 aktivite. DOX, kollajen (COL) ve chitosan (CS) içeren çerçevelerin düzenlenmesi seçildi. COL seçimi, mekanik mukavemet ve doku yenilenmesinden sorumlu gerekli çerçevenin sağlanmasına yardımcı olma yoluna bağlıdır 15. Öte yandan, CS yapısal olarak glikozaminojlikan için homologdur ve çeşitli yara iyileşme aşamaları ile ilişkilidir. Ayrıca CS’nin önemli anti-bakteriyel özelliğe sahip olduğu bildirilmektedir 15. Bu nedenle, DOX’un COL / CS iskelesi uzun süreli iltihabı bastırmak için formüle edilmiştir, ardından DM koşullarında başarılı yara iyileşmesi için matris oluşumunu destekler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmanın temel amacı, DOX yüklü COL-CS iskelesinin sıçanlarda DW iyileşmesi üzerindeki etkisini belirlemekti. CL ve NCL morfoloji, şişlik indeksi, in vitro sönme kinetiği ve biyouyumluluk açısından hazırlandı ve değerlendirildi.
DOX yüklü NCL ve CL iskelesinin karakterizasyonu
Hazırlanan iskelelerin birbirine bağlı gözeneklerle gözenekli olduğu tespit edildi. Bu birbirine bağlı gözenekler, çoğalma ve göç için hücrelere oksijen ve b…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Dr. Ashish D Wadhwani’ye teşekkür eder. (Yardımcı Doçent ve Farmasötik Biyoteknoloji Bölümü Başkanı, JSS Eczacılık Koleji, Ooty, Hindistan) In vitro hücre canlılığı çalışmalarına yardımcı olduğu için.
Yazarlar, Bölümümüzü desteklemektedirler için Yeni Delhi’deki Üniversiteler ve Yükseköğretim Kurumlarında Bilim ve Teknoloji Altyapısının geliştirilmesi için Bilim ve Teknoloji Bölümü ‘ne (DST-FIST) teşekkür ederler.
Yazarlar da Bay Sanju’ya teşekkür etmek istiyor. S ve Bay Sriram. Narukulla M. Pharm öğrencileri video çekimine verdikleri destek için.
Bu araştırma JSS Yükseköğretim ve Araştırma Akademisi (JSSAHER) tarafından desteklendi.
Materials
| 1-ethyl-(3-3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) | Merck Millipore, Mumbai, India | E7750 | |
| 2-(N-morpholino) ethane sulfonic acid (MES) | Merck Millipore, Mumbai, India | 137074 | |
| 3-(4, 5 dimethyl thiazole-2 yl) -2, 5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) | Thermo Fisher, Mumbai, India | M6494 | |
| Deep freezer verticle | Labline Instruments, Kochi, India | ||
| Dialysis sack | Merck Millipore, Mumbai, India | D6191-Avg. flat width 25 mm (1.0 in.), MWCO 12,000 Da | |
| Doxycycline | Sigma chemicals Co. Ltd, Mumbai, India | D9891 | |
| Elisa kit | R&D Systems | RMP900 | |
| Escherichia coli (E. coli) | National Collection of Industrial Microorganisms, Pune, India | NCIM 2567 | |
| Ethanol | Merck Millipore, Mumbai, India | 100983 | |
| Lyophilizer-SZ042 | Sub-Zero lab instruments, Chennai, India | ||
| Mechanical Stirrer-RQ-122/D | Remi laboratory instruments, Mumbai, India | ||
| Medium molecular weight Chitosan | Sisco Research Laboratories Pvt. Ltd., Mumbai, India | 18824 | |
| Microtome-RM2135 | Leica, U.K | ||
| Mouse embryonic fibroblast cells (3T3-L1) | National Centre for Cell Sciences, Pune, India | ||
| Multiple plate reader -Inifinte M200 Pro | Tecan Instruments, Switzerland | ||
| N-hydroxy succinimide (NHS) | Sigma chemicals Co. Ltd, Mumbai, India | 130672 | |
| Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) | National Collection of Industrial Microorganisms, Pune, India | NCIM 2036 | |
| Scanning Electron Microscopy (SEM)-S-4800 | Hitachi, India | ||
| Sodium hydroxide (NaOH) pellets | Qualigen fine chemicals, Mumbai, India | Q27815 | |
| Staphylococcus aureus (S. aureus) | National Collection of Industrial Microorganisms, Pune, India | NCIM 5022 | |
| Staphylococcus epidermis (S. epidermis) | National Collection of Industrial Microorganisms, Pune, India | NCIM 5270 | |
| Streptozotocin (STZ) | Sisco Research Laboratories Pvt. Ltd., Mumbai, India | 14653 | |
| Type-1 rat Collagen | Sigma chemicals Co. Ltd, Mumbai, India | C7661 | |
| Ultraviolet–visible spectroscopy-1700 | Shimadzu |
References
- . IDF Diabetes Atlas, 9th edn Available from: https://www.diabetesatlas.org (2019)
- Falanga, V. Wound healing and its impairment in the diabetic foot. The Lancet. 366 (9498), 1736-1743 (2005).
- Frykberg, R. G., Banks, J. Challenges in the treatment of chronic wounds. Advances in Wound Care. 4 (9), 560-582 (2015).
- Alexiadou, K., Doupis, J. Management of diabetic foot ulcers. Diabetes Therapy. 3 (1), 1-15 (2012).
- Karri, V. V. S. R., et al. Current and emerging therapies in the management of diabetic foot ulcers. Current Medical Research and Opinion. 32 (3), 519-542 (2016).
- Sanapalli, B. K., et al. Human beta defensins may be a multifactorial modulator in the management of diabetic wound. Wound Repair and Regeneration. 28 (3), 416-421 (2020).
- Caley, M. P., Martins, V. L., O’Toole, E. A. Metalloproteinases and wound healing. Advances in Wound Care. 4 (4), 225-234 (2015).
- Reiss, M. J., et al. Matrix metalloproteinase-9 delays wound healing in a murine wound model. Surgery. 147 (2), 295-302 (2010).
- Gill, S. E., Parks, W. C. Metalloproteinases and their inhibitors: regulators of wound healing. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 40 (6-7), 1334-1347 (2008).
- Stechmiller, J., Cowan, L., Schultz, G. The role of doxycycline as a matrix metalloproteinase inhibitor for the treatment of chronic wounds. Biological Research for Nursing. 11 (4), 336-344 (2010).
- Griffin, M. O., Fricovsky, E., Ceballos, G., Villarreal, F. Tetracyclines: a pleitropic family of compounds with promising therapeutic properties. Review of the literature. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 299 (3), 539-548 (2010).
- Burns, F., Stack, M., Gray, R., Paterson, C. Inhibition of purified collagenase from alkali-burned rabbit corneas. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 30 (7), 1569-1575 (1989).
- Kraus, R. L., et al. Antioxidant properties of minocycline: neuroprotection in an oxidative stress assay and direct radical-scavenging activity. Journal of Neurochemistry. 94 (3), 819-827 (2005).
- Yrjänheikki, J., Keinänen, R., Pellikka, M., Hökfelt, T., Koistinaho, J. Tetracyclines inhibit microglial activation and are neuroprotective in global brain ischemia. Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (26), 15769-15774 (1998).
- Moura, L. I., Dias, A. M., Carvalho, E., de Sousa, H. C. Recent advances on the development of wound dressings for diabetic foot ulcer treatment-a review. Acta Biomaterialia. 9 (7), 7093-7114 (2013).
- Natarajan, J., et al. Nanostructured Lipid Carriers of Pioglitazone Loaded Collagen/Chitosan Composite Scaffold for Diabetic Wound Healing. Advances in Wound Care. 8 (10), 499-513 (2019).
- Karri, V. V. S. R., et al. Curcumin loaded chitosan nanoparticles impregnated into collagen-alginate scaffolds for diabetic wound healing. International Journal Of Biological Macromolecules. 93, 1519-1529 (2016).
- Hsieh, W. -. C., Chang, C. -. P., Lin, S. -. M. Morphology and characterization of 3D micro-porous structured chitosan scaffolds for tissue engineering. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 57 (2), 250-255 (2007).
- Xie, Y., Chen, J., Xiao, A., Liu, L. Antibacterial activity of polyphenols: structure-activity relationship and influence of hyperglycemic condition. Molecules. 22 (1913), 1-11 (2017).
- Geerlings, S. E., Brouwer, E. C., Gaastra, W., Verhoef, J., Hoepelman, A. I. Effect of glucose and pH on uropathogenic and non-uropathogenic Escherichia coli: studies with urine from diabetic and non-diabetic individuals. Journal of Medical Microbiology. 48 (6), 535-539 (1999).
- Eloff, J. N. A sensitive and quick microplate method to determine the minimal inhibitory concentration of plant extracts for bacteria. Planta Medica. 64 (8), 711-713 (1998).
- Reddy, G. K., Enwemeka, C. S. A simplified method for the analysis of hydroxyproline in biological tissues. Clinical Biochemistry. 29 (3), 225-229 (1996).
- Charulatha, V., Rajaram, A. Influence of different crosslinking treatments on the physical properties of collagen membranes. Biomaterials. 24 (5), 759-767 (2003).
- Rehakova, M., Bakoš, D., Vizarova, K., Soldán, M., Jurícková, M. Properties of collagen and hyaluronic acid composite materials and their modification by chemical crosslinking. Journal of Biomedical Materials Research: An Official Journal of The Society for Biomaterials and The Japanese Society for Biomaterials. 30 (3), 369-372 (1996).
- Chang, M. -. Y., et al. Doxycycline enhances survival and self-renewal of human pluripotent stem cells. Stem Cell Reports. 3 (2), 353-364 (2014).
- Dovi, J. V., He, L. K., DiPietro, L. A. Accelerated wound closure in neutrophil-depleted mice. Journal of Leukocyte Biology. 73 (4), 448-455 (2003).
- Lindeman, J. H., Abdul-Hussien, H., van Bockel, J. H., Wolterbeek, R., Kleemann, R. Clinical Perspective. Circulation. 119 (16), 2209-2216 (2009).
- Zhang, C., Gong, W., Liu, H., Guo, Z., Ge, S. Inhibition of matrix metalloproteinase-9 with low-dose doxycycline reduces acute lung injury induced by cardiopulmonary bypass. International Journal Of Clinical And Experimental Medicine. 7 (12), 4975-4982 (2014).
