Abstrakt
Streptozotocin(STZ), afledt af Streptomyces achromogenes, er en glucosamin-nitrosourea-forbindelse, der er bredt anerkendt for sin evne til at inducere diabetes i gnavermodeller. Denne oversigtsartikel dykker ned i STZ's farmakologiske virkninger og undersøger dens virkningsmekanismer, toksiske virkninger og dens anvendelighed til at inducere diabetiske dyremodeller. Ved at forstå STZ's indviklede farmakologiske profil kan forskere bedre udnytte dets potentiale til at studere diabetes og dens komplikationer.
Vi leverer Streptozotocin Stz CAS 18883-66-4. Se venligst følgende websted for detaljerede specifikationer og produktoplysninger.
Nøgleord: Streptozotocin, diabetes, farmakologiske virkninger, dyremodeller, -celletoksicitet
|
|
|
Indledning
Diabetes mellitus, karakteriseret ved hyperglykæmi som følge af defekter i insulinsekretion eller -virkning, udgør en betydelig global sundhedsbyrde. Streptozotocin (STZ), en kemisk forbindelse isoleret fra Streptomyces achromogenes, er dukket op som et centralt værktøj i diabetesforskning på grund af dets evne til selektivt at ødelægge pancreas-celler, hvilket fører til insulinmangel og efterfølgende diabetes. Denne gennemgang har til formål at give en omfattende forståelse af STZ's farmakologiske virkninger, dets mekanismer for celletoksicitet og dets anvendelser til at inducere diabetiske dyremodeller.
Kemisk struktur og egenskaber
STZ tilhører klassen af aminoglucose-nitrosoureaer. Kemisk består den af en glucosamindel forbundet med en nitrosourea-gruppe. Denne unikke struktur gør det muligt for STZ at komme ind i -celler via GLUT2-glukosetransporteren, en lavaffinitetstransportør, der overvejende udtrykkes i -celler. Når først STZ er inde i cellen, gennemgår STZ metabolisk aktivering, hvilket fører til dets farmakologiske virkninger.
Mekanismer for celletoksicitet
STZ-celletoksiciteten er mangefacetteret, der involverer flere mekanismer:
DNA-alkylering og beskadigelse
STZ alkylerer direkte DNA, hvilket forårsager strengbrud, basemodifikationer og dannelsen af DNA-addukter. Denne DNA-skade udløser aktiveringen af poly(ADP-ribose) polymerase (PARP), hvilket fører til forbrug af cellulær ATP og NAD+, hvilket i sidste ende resulterer i -celledød.
01
Induktion af oxidativ stress
Metabolismen af STZ genererer reaktive oxygenarter (ROS), såsom superoxidradikaler, som bidrager til oxidativt stress i -celler. Oxidativt stress forstyrrer mitokondriefunktionen, fremmer lipidperoxidation og øger DNA-skader, hvilket yderligere forværrer celletoksicitet.
02
Aktivering af apoptotiske veje
STZ-induceret DNA-skade og oxidativt stress aktiverer iboende og ydre apoptotiske veje. Dette fører til spaltning af caspase-enzymer, membranfosfolipid-flip-flop og til sidst -celle-apoptose.
03
Forringelse af insulinsekretion og -syntese
STZ forstyrrer insulinsekretion ved at forringe glukose-stimuleret insulinfrigivelse og reducere insulingenekspression. Derudover hæmmer det syntesen af insulinbiosyntetiske enzymer, hvilket yderligere kompromitterer insulinproduktionen.
04
Inflammatoriske reaktioner
STZ-induceret cellebeskadigelse udløser en inflammatorisk reaktion, karakteriseret ved infiltration af immunceller i de Langerhanske øer. Dette inflammatoriske miljø forværrer celledød og forringer øfunktionen.
05
Farmakologiske virkninger
På grund af dets -celletoksicitet har STZ fundet udbredt anvendelse til at inducere diabetiske dyremodeller, primært hos gnavere. Disse modeller er afgørende for at studere patogenesen af diabetes, evaluere terapeutiske interventioner og forstå de komplikationer, der er forbundet med sygdommen.
For det første
Streptozotocin retter sig specifikt mod og beskadiger beta-cellerne i de Langerhanske øer i bugspytkirtlen. Betaceller er ansvarlige for produktion og udskillelse af insulin, et hormon, der er afgørende for regulering af blodsukkerniveauet. Ved at ødelægge disse celler forstyrrer streptozotocin den normale produktion af insulin, hvilket fører til hyperglykæmi (forhøjede blodsukkerniveauer), som efterligner tilstanden af diabetes mellitus hos mennesker.
For det andet
Skaden forårsaget af streptozotocin på betaceller er irreversibel. Når først cellerne er ødelagt, kan de ikke regenereres, hvilket resulterer i en vedvarende tilstand af insulinmangel. Dette gør Streptozotocin til et effektivt værktøj til at skabe en stabil diabetisk dyremodel til langtidsstudier.
Desuden
Streptozotocin-induceret diabetes hos dyr deler mange ligheder med type 1-diabetes hos mennesker, herunder udvikling af insulinmangel, hyperglykæmi og associerede komplikationer såsom retinopati, neuropati og nefropati. Derfor er denne model meget brugt i forskning til at undersøge patogenese, forebyggelse og behandling af diabetes og dens komplikationer.
|
|
|
Ansøgninger
Induktion af diabetiske dyremodeller
STZ-inducerede diabetiske modeller efterligner type 1-diabetes, karakteriseret ved insulinmangel på grund af celledestruktion. Ved at administrere STZ til gnavere kan forskere pålideligt inducere hyperglykæmi, glucoseintolerance og insulinmangel, hvilket efterligner den menneskelige sygdomstilstand.
01
Undersøgelse af diabetiske komplikationer
Diabetiske dyremodeller induceret af STZ er uvurderlige til at studere de forskellige komplikationer forbundet med diabetes, herunder neuropati, nefropati, retinopati og kardiovaskulær sygdom. Disse modeller giver mulighed for undersøgelse af de underliggende mekanismer, identifikation af biomarkører og afprøvning af potentielle terapeutiske strategier.
02
Evaluering af Terapeutik
STZ-inducerede diabetiske modeller tjener som en platform til evaluering af nye terapeutiske midler rettet mod diabetes og dens komplikationer. Ved at vurdere effektiviteten og sikkerheden af disse midler hos diabetiske dyr kan forskere prioritere kandidater til yderligere klinisk udvikling.
03
Indsigt i -Celleregenerering
STZ-inducerede diabetesmodeller giver også indsigt i -celle-regenerering og ø-neogenese. Ved at studere de mekanismer, der ligger til grund for -celle-gendannelse og ø-restaurering i disse modeller, kan forskere identificere potentielle terapeutiske strategier for -celle-erstatning i diabetes.
04
Bivirkninger
STZ er kendt for sin toksicitet, hvilket nødvendiggør streng kontrol over dosering og administrationsmetoder for at forhindre unødvendig skade på forsøgsdyr. Nogle af de bivirkninger, der er observeret hos dyr, omfatter kvalme, opkastning og diarré. Selvom disse reaktioner for det meste er milde og reversible, kræver de stadig opmærksomhed fra forskere. Derudover kan langvarig brug af STZ påvirke lever- og nyrefunktioner, hvilket nødvendiggør tæt overvågning af relevante indikatorer under påføringen.
Forholdsregler ved brug
Doseringskontrol
Dosis af STZ bør omhyggeligt bestemmes baseret på præ-eksperimentelle resultater snarere end blindt at følge litteratur eller andres doseringer. Faktorer som gennemsnitlig dyrevægt, fastemodstand, fastevarighed, injektionstidspunkt og tidligere fodringsforhold kan alle påvirke den passende dosis.
01
Administrationsmetode
STZ er ustabil og tilbøjelig til inaktivering. Derfor skal det hurtigt vejes og det resterende reagens opbevares i et tørt og lysbeskyttet miljø, helst pakket ind i tør aluminiumsfolie. Når man injicerer, er det tilrådeligt at opløse STZ i batcher i henhold til ens færdighedsniveau for at undgå spild af lægemidlet.
02
Forberedelse af dyr
Dyr bør faste i mindst 12 timer før STZ-administration for at øge lægemidlets effektivitet på betaceller i bugspytkirtlen. Jo længere fasteperioden er, desto mere udtalt er lægemidlets virkning, hvilket muliggør en reduktion af STZ-dosis.
03
Monitorering og opfølgning
Tæt overvågning af dyrenes sundhedstilstand og fysiologiske indikatorer er afgørende efter STZ-administration. I tilfælde, hvor den ønskede model ikke opnås, kan supplerende injektioner overvejes, men dette bør styres af specifikke eksperimentelle protokoller.
04
Konklusion
Streptozotocin har med sin unikke evne til selektivt at ødelægge -celler revolutioneret diabetesforskningen. Ved at forstå dets farmakologiske virkninger, mekanismer for celletoksicitet og anvendelser til at inducere diabetiske dyremodeller, kan forskere udnytte dets potentiale til at studere diabetes og dens komplikationer mere effektivt. Det er dog bydende nødvendigt at balancere fordelene ved STZ med dets toksiske virkninger, hvilket sikrer etisk og sikker adfærd i dyreforsøg. Fremtidig forskning bør fokusere på at forfine STZ-inducerede diabetiske modeller, udforske alternative inducere og udvikle nye terapeutiske strategier til at bekæmpe diabetes.
Som konklusion forbliver Streptozotocin en hjørnesten i diabetesforskning, der giver indsigt i sygdommens patogenese og letter udviklingen af nye terapeutiske interventioner. Ved at fortsætte med at udforske dets farmakologiske virkninger og forfine dets anvendelser, kan det videnskabelige samfund fremme vores forståelse og behandling af diabetes yderligere.