دوكسيسيكلين محملة الكولاجين-شيتوسان سقالة مركبة للشفاء المتسارع من الجروح السكري
Summary
وقد استوفت سقالة DOX-CL المعدة الشروط المسبقة لارتداء ملابس DW مثالية في القوة الميكانيكية والمسامية وامتصاص المياه ومعدل التدهور والإفراج المستمر والتوافق البيولوجي المضاد للبكتيريا والخصائص المضادة للالتهابات ، والتي تعتبر ضرورية لاستعادة الأنسجة التالفة في DWs.
Abstract
أحد المضاعفات الرئيسية لمرض السكري هو الجروح السكرية (DW). المرحلة المطولة من الالتهاب في مرض السكري يعوق مراحل أخرى من إصابة مما يؤدي إلى تأخر التئام الجروح. اخترنا دوكسيسيكلين (DOX) ، كدواء محتمل للاختيار ، بسبب خصائصه المضادة للبكتيريا إلى جانب خصائصه المضادة للالتهابات المبلغ عنها. تهدف الدراسة الحالية إلى صياغة سقالات دوكس المحملة بالكولاجين-الشيتوزان غير المترابطة (NCL) والمتشابكة (CL) وتقييم قدرتها على الشفاء في حالات السكري. تكشف نتيجة توصيف السقالات أن سقالة DOX-CL تحمل مسامية مثالية ، ومعدل تورم وتدهور منخفض ، وإطلاق مستمر من DOX مقارنة بسقالة DOX-NCL. تكشف الدراسات المختبرية أن سقالة DOX-CL كانت متوافقة بيولوجيا ونموا معززا للخلايا مقارنة بسقالات CL المعالجة ومجموعات التحكم. وقد أظهرت الدراسات المضادة للبكتيريا أن سقالة DOX-CL كانت أكثر فعالية من سقالة CL ضد البكتيريا الأكثر شيوعا الموجودة في DW. باستخدام نموذج العقديات والحمية عالية الدهون الناجمة عن DW ، لوحظ معدل أسرع بشكل ملحوظ (p≤0.05) من تقلص الجروح في المجموعة المعالجة بسقالة DOX-CL مقارنة بتلك الموجودة في سقالة CL المعالجة ومجموعات التحكم. يمكن أن يثبت استخدام سقالة DOX-CL أنه نهج واعد للعلاج المحلي ل DWs.
Introduction
مرض السكري (DM) هو حالة حيث فشل الجسم في تقديم الأنسولين أو التفاعل مع نتائجه في الهضم غير طبيعي من السكريات واضحة يجلب طفرة في جلوكوز الدم 1. التشابك الأكثر تتاليا وسحقا من DM هو الجرح السكري (DW). ما يقرب من 25٪ من المرضى الذين يعانون من DM لديهم الفرصة لبناء DW في حياتهم 1. الشفاء يعوق DW معتمد لاعتلال ثلاثي من DM: اعتلال المناعة, اعتلال الأوعية الدموية, واعتلال الأعصاب. كلما تركت DW دون علاج، فإنه قد يؤدي إلى تطوير الغرغرينا، مما دفع بالتالي إزالة الجهاز المعني 2.
الكثير من العلاجات، مثل إرشاد المرضى (فحص الجرح يوميا، تطهير الجرح، وتجنب الأنشطة التي تخلق الضغط على الجرح، ومراقبة الجلوكوز الدوري، الخ)، والسيطرة على جلوكوز الدم، و debridement الجرح، تفريغ الضغط، الإجراء الطبي، العلاج بالأوكسجين عالي الضغط، والعلاجات المتقدمة هي في الممارسة 3،4. غالبية هذه الأدوية تفشل في تلبية جميع الشروط الأساسية الحيوية لرعاية DW في ضوء الظروف المرضية المرضية متعددة العوامل والنفقات غير المتوقعة المتعلقة بهذه الأدوية 5. على الرغم من أن مرض DW متعدد العوامل ، إلا أن الالتهاب المستمر مع إدارة الأنسجة غير الملائمة ذكر أنه السبب الفعلي لتأخر الشفاء في DWs 5،6.
المستويات المعززة من الوسطاء الالتهابيين والمؤيدين للالتهابات في DW تؤدي إلى انخفاض عوامل النمو المسؤولة عن تأخر التئام الجروح 2،6. اعتماد تشكيل مصفوفة خارج الخلية غير صحيح (ECM) في DWs لزيادة مستويات metalloproteinases مصفوفة (MMPs) مسؤولة عن التدهور السريع لهذه الإدارة شكلت. في MMPs، يتم الإبلاغ عن MMP-9 كوسيط رئيسي مسؤول عن الالتهاب لفترات طويلة وتدهور ECM السريع 7. يذكر أن العلاج المحلي مع دواء مضاد للالتهابات يقلل من مستويات مرتفعة من MMP-9 يعيد تأسيس التوازن الجلدي، وترتيب الإطار ويطالب الشفاء أفضل من DWs 8،9.
تم اختيار Doxycycline (DOX) ، وهو مثبط MMP-9 ، لقمع المستويات المرتفعة من MMP-9 ، وهو وسيط التهاب رئيسي مسؤول عن الالتهاب المستمر في DWs 10و11و12. وبالإضافة إلى ذلك، DOX تمتلك مضادات الأكسدة (إنتاج الحرة هيدروكسي والجذور فينوكسي قادرة على ربط مع أنواع الأكسجين التفاعلي) 13 ومكافحة أبوبتوتيك (تمنع التعبير كاسباس واستقرار الميتوكوندريا) 14 الأنشطة التي تعتبر ضرورية لعلاج DW. تم اختيار ترتيب الأطر التي تحتوي على DOX والكولاجين (COL) والشيتوزان (CS). اختيار COL يعتمد على الطريقة التي يساعد في توفير الإطار اللازم المسؤول عن القوة الميكانيكية وتجديد الأنسجة 15. من ناحية أخرى، CS هو متجانسة هيكليا لغليكوسامينوغليكان، المرتبطة عدة مراحل التئام الجروح. وتفيد التقارير أيضا أن CS يحمل خاصية كبيرة مضادة للبكتيريا 15. وبالتالي ، يتم صياغة سقالة COL / CS من DOX لقمع الالتهاب المطول ، يليه دعم تشكيل المصفوفة لتضميد الجروح بنجاح في ظروف DM.
Protocol
Representative Results
Discussion
وكان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة لتحديد تأثير DOX تحميل COL-CS سقالة على DW الشفاء في الفئران. تم إعداد CL و NCL وتقييمها من حيث مورفولوجيا، مؤشر تورم، في الحركية الافراج في المختبر، والتوافق البيولوجي.
توصيف DOX تحميل NCL وسقالة CL
تم العثور على السقالات المعدة لتكون مسامي?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يشكر المؤلفون الدكتور أشيش د وضواني. (أستاذ مساعد ورئيس قسم التكنولوجيا الحيوية الصيدلانية، كلية JSS للصيدلة، أوتي، الهند) للمساعدة في دراسات جدوى الخلايا المختبرية.
ويود المؤلفون أن يشكروا قسم العلوم والتكنولوجيا – صندوق تحسين البنية التحتية للعلوم والتكنولوجيا في الجامعات ومؤسسات التعليم العالي (DST-FIST)، نيودلهي، لدعم قسمنا.
كما يود أصحاب البلاغ أن يشكروا السيد سانجو. (س) والسيد (سريرام) Narukulla M. فارم الطلاب لدعمهم في تبادل لاطلاق النار الفيديو.
تم دعم هذا البحث من قبل أكاديمية JSS للتعليم العالي والبحوث (JSSAHER).
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 |
Riferimenti
- . 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).
