SDF-1α-PPADT-Nanopartikel sollten hinsichtlich der gezielten Freisetzung von SDF-1α, der gerichteten Chemotaxis von mesenchymalen Knochenmark-Stammzellen und der Reparatur von Gefäßverletzungen, die durch Strom verursacht wurden, in einem Ratten-Modell untersucht werden.
In einer früheren Studie verwendeten die Autoren das ROS-sensitive Thioketalpolymer PPADT als Nanopartikel-Träger. Diese Nanopartikel setzen Medikamente als Reaktion auf hohe ROS-Konzentrationen in Gewebe-Läsionen frei, um eine zielgerichtete Therapie zu ermöglichen. Die Nanopartikel-Träger wurden verwendet, um SDF (stromal cell-derived factor)-1α aufzunehmen und bildeten zusammen SDF-1α-PPADT. SDF-1α ist das primäre Chemokin, das die Chemotaxis von Knochenmarks-Stroma-Zellen (BMSC) zu einer Gewebeläsion induziert, wo diese das Gewebe reparieren können. Diese Mechanismen wurden in einem Ratten- und Maus-Modell von Gefäßverletzungen, die durch Strom verursacht wurden, untersucht.
Ratten und Nacktmäuse wurden in zwei Gruppen eingeteilt: 1) Strom-Exposition und 2) Schein-Exposition. Je nach Untersuchungsmethode variierten die Art und Anzahl der Tiere, die Expositionsdauern, die Untersuchungs-Zeitpunkte sowie die Zugaben von SDF-1α, SDF-1α-PPADT oder BMSC.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
|
Exposition 1:
50–60 Hz
Expositionsdauer:
1, 3 oder 6 Sekunden
|
|
| Frequenz | 50–60 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | 1, 3 oder 6 Sekunden |
| Expositionsquelle | |
|---|---|
| Aufbau | zwei Kupfer-Elektroden-Clips oder zwei Kupfer-Elektroden-Platten (3 mm × 3 mm) wurden an einen justierbaren Spannungs-Regler (220 V genutzt) angeschlossen; die Ratte oder Maus wurde in Bauchlage gebracht, die Gliedmaßen gespreizt und an einer Bank befestigt; eine leitfähige Paste wurde im Bereich über dem Knöchel der beiden Hinterbeine angebracht und die Elektroden wurden angelegt |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| s. Bemerkungen | - | Maximum | gemessen | - | elektrischen Stromstärke: 180 mA ± 36 mA bei 220 V (Strom, der durch die Gliedmaßen floss) |
Die Exposition bei einem elektrischen Strom für 6 s schädigte die vaskulären Endothel-Zellen, löste die innere Schicht der Gefäße ab und das lokale Level an ROS und führte zu einem signifikant erhöhten Gehalt an antioxidativen Enzymen war im Vergleich zur Schein-Exposition. Die Exposition bei einem elektrischen Strom für 1 s und 3 s führte zu einem signifikanten Anstieg von SDF-1α im Wund-Gewebe im Vergleich zur Schein-Expositions-Gruppe, während die Exposition einem elektrischen Strom für 6 s keine signifikanten Unterschiede zeigte.
Nach der Injektion von Fluoreszenz-markierten SDF-1α-PPADT-Nanopartikeln zeigte die Verteilung der Fluoreszenz, dass SDF-1α hauptsächlich an der Verletzungsstelle aufzufinden war und dass die lokalen SDF-1α-Werte in der Expositions-Gruppe im Vergleich zur Schein-Expositions-Gruppe signifikant erhöht waren. Sieben Tage nach der Verletzung durch Strom wurde die Aggregation von Fluoreszenz-markierten BMSC an der Verletzungsstelle bei Ratten mit einer Injektion von Nanopartikeln beobachtet. Zehn Tage nach der Verletzung durch Strom waren die Endothel-Zellen besser organisiert und kontinuierlich angeordnet, die Gefäß-Morphologie relativ intakt und es wurden mehr Blutgefäße beobachtet als bei Ratten mit einer Verletzung durch Strom, aber ohne Injektion von Nanopartikeln.
Die Autoren schlussfolgern, dass SDF-1α-PPADT-Nanopartikel gezielt SDF-1α an der Verletzungsstelle freisetzten, die BMSC-Chemotaxis und das Homing steuerten und die Gefäß-Reparatur als Reaktion auf Verletzungen durch Strom in einem Ratten-Modell förderten.
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