Ein retrograder Implantationsansatz für die Peritonealdialysekatheter-Platzierung bei Mäusen

Summary

Dieser Artikel beschreibt Modifikationen eines Verfahrens zur Implantation eines Peritonealdialysekatheters in ein Mausmodell, um größere technische Probleme zu vermeiden, die bei den herkömmlichen Techniken beobachtet werden.

Abstract

Mausmodelle werden verwendet, um verschiedene Aspekte der Peritonealdialyse (PD) zu untersuchen, wie z. B. Peritonealentzündung und Fibrose. Diese Ereignisse führen zum Versagen der Peritonealmembran beim Menschen, das aufgrund seiner tiefgreifenden klinischen Auswirkungen auf die Behandlung von Patienten mit Niereninsuffizienz im Endstadium (ESKD) nach wie vor intensiv untersucht wird. Trotz der klinischen Bedeutung der Parkinson-Krankheit und der damit verbundenen Komplikationen leiden aktuelle experimentelle Mausmodelle unter wichtigen technischen Herausforderungen, die die Leistung der Modelle beeinträchtigen. Dazu gehören die Migration und das Knicken von PD-Kathetern und erfordern in der Regel eine frühere Katheterentfernung. Diese Einschränkungen führen auch dazu, dass eine größere Anzahl von Tieren eine Studie abschließen muss. Um diese Nachteile zu beheben, führt diese Studie technische Verbesserungen und chirurgische Nuancen ein, um häufig beobachtete PD-Katheterkomplikationen in einem Mausmodell zu verhindern. Darüber hinaus wird dieses modifizierte Modell durch die Induktion von Peritonealentzündung und Fibrose unter Verwendung von Lipopolysaccharid-Injektionen validiert. Im Wesentlichen beschreibt dieser Artikel eine verbesserte Methode, um ein experimentelles Modell der Parkinson-Krankheit zu erstellen.

Introduction

Belastung durch Niereninsuffizienz im Endstadium
Die chronische Nierenerkrankung (CKD) ist ein weltweites Gesundheitsproblem¹. Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass weltweit mehr als 850 Millionen Menschen an einer Nierenerkrankung leiden. Die Prävalenz von Nierenerkrankungen verdoppelt fast die Zahl der Menschen mit Diabetes (422 Millionen) und ist mehr als 20 Mal so hoch wie die Prävalenz von Krebspatienten (42 Millionen) oder HIV/AIDS (36,7 Millionen^{) weltweit2}. Etwa jeder siebte Amerikaner hat CKD, und zwei von 1.000 Amerikanern haben ESKD, die eine Nierentransplantation oder Dialyseunterstützung benötigen³. Angesichts der weltweit zunehmenden Belastung durch ESKD ist die Optimierung der Dialysetechnologie von entscheidender Bedeutung³.

Peritonealdialyse
PD ist eine deutlich zu wenig genutzte Modalität für die Behandlung von ESKD in den Vereinigten Staaten. Nach Angaben des United States Renal Data System (USRDS) betrug der Anteil der prävalenten Parkinson-Patienten im Jahr 2020 nur 11% ^4,5. Parkinson bietet mehrere Vorteile gegenüber der In-Center-Hämodialyse (HD), darunter eine bessere Lebensqualität, weniger Klinikbesuche und eine Verringerung der Medicare-Ausgaben ^6,7. Darüber hinaus ist Parkinson eine häusliche Therapie und ist mit einem viel geringeren Risiko für schwere Infektionen wie Bakteriämie und Endokarditis verbunden, die häufig mit Hämodialysekathetern in Verbindung stehen. Darüber hinaus kann die Parkinson-Krankheit mit einem Notfallstartprotokoll schnell eingeleitet werden, wodurch die Notwendigkeit einer Dialyseeinleitung mit verweilten Gefäßkathetern verringert^{wird 8}. PD gilt als die bevorzugte Dialysemethode in der pädiatrischen ESKD-Population⁹.

Peritoneale Beeinträchtigung durch Peritonealdialyse
Parkinson beinhaltet die Einführung von PD-Flüssigkeit (Dialysat) in das Peritoneum, was im Laufe der Zeit zu einer Entzündung und einem Umbau der Peritonealmembran führt. Eine peritoneale Entzündung löst eine Fibrose aus, die im Laufe der Zeit zu einem möglichen Verlust der Ultrafiltrationsfähigkeiten der Membran führt. Die Erhaltung der Peritonealmembran ist eine große Herausforderung bei Parkinson, und weitere Forschung ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass den Ärzten die besten klinischen Praktiken zur Verfügung stehen. Es gibt gut etablierte Mausmodelle, die das Verständnis der pathophysiologischen Mechanismen von peritonealen Infektionen und Entzündungen, gelösten Stoffen, Wassertransportkinetik und Membranversagen fördern. Dennoch schränken technische Probleme mit dem Katheter diese Modelle oft^{ein 10}.

Analyse der Veränderungen der Peritonealmembran
Bei ESKD-Patienten wird Dialysat traditionell durch einen Tenkhoff-Katheter mit einer tiefen und oberflächlichen Manschette in die Bauchhöhle eingeführt. Bei den Patienten können möglicherweise katheterbedingte Komplikationen auftreten, einschließlich Kathetermigration, Infusionsschmerzen und schlechter Drainage des Dialysats^11,12,13. Zwei Haupttypen von Peritonealkathetern wurden für den Menschen eingeführt, gewickelt oder gerade, um diese Komplikationen zu minimieren¹². Mehrere Modifikationen, einschließlich einer zusätzlichen Manschette zu den herkömmlichen Kathetern mit zwei Manschetten, wurden zu den ursprünglichen Kathetern hinzugefügt, um das Überleben des PD-Katheters zu verlängern¹¹. Die Insertionstechnik hängt von mehreren Faktoren ab, indem sie verhindert, dass nach dem Überleben eine Kathetermigration hinzugefügt wird, einschließlich der Verfügbarkeit der Ressourcen und des Fachwissens¹⁴.

Im Gegensatz dazu unterscheiden sich die murinen Modelle der Peritonealdialyse grundlegend in Technik und Zweck im Vergleich zu menschlichen Peritonealkathetern. Zum Beispiel werden Peritonealkatheter in murinen Modellen in erster Linie zur Untersuchung von Membranveränderungen verwendet und sind weniger für bidirektionale Drainagefunktionen gedacht. Die derzeitige Technik leidet unter einer möglichen Verschiebung des Hafens und einer Kathetermigration aufgrund der Handhabung der Tiere. Bei den herkömmlichen Mausmodellen waren die Zugangsöffnungen nicht an der Haut befestigt. Dieser Aspekt führte zu einem instabilen Zugangsport, der sich bei wachen Tieren lösen konnte, was zu einer Kathetermigration führte. Angesichts der Bedeutung von Mausmodellen in der Peritonealmembranforschung ist es unerlässlich, effektive Operationstechniken zu entwickeln, um zuverlässige Modelle zu generieren. Daher haben wir uns vorgenommen, das konventionelle Modell der PD-Katheterplatzierung zu optimieren. Es ist wichtig zu beachten, dass der Katheter selbst histopathologische Veränderungen in der Peritonealmembran verursacht, so dass alle Schlussfolgerungen über die Wirkung von PD-Lösungen in Tierversuchen im Zusammenhang mit dem PD-Katheter als Fremdkörper interpretiert werden müssen^15,16,17.

Histopathologie der Peritonealmembran
Das PD-Versagen steht hauptsächlich im Zusammenhang mit Fibrose und übermäßiger Angiogenese, die zum Verlust eines osmolaren Konzentrationsgradienten führt. Darüber hinaus kann die Filtrationskapazität der Peritonealmembran durch eine Peritonitis beeinträchtigt werden. Darüber hinaus ist die infektiöse Peritonitis eine gut etablierte Ursache für den Wechsel der Dialysemodalität von der Peritonealdialyse zur Hämodialyse. ¹⁸. Auflage.

Protocol

Für diese Studie wurden acht weibliche C57BL/6J-Mäuse im Alter von 8-12 Wochen und einem Durchschnittsgewicht von 20 g verwendet. Die Mäuse wurden unter Standardbedingungen untergebracht und ad libitum mit Futter und Wasser gefüttert. Diese Studie wurde mit Genehmigung des Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) des Boston University Medical Center (AN-1549) durchgeführt. Die hier beschriebenen Verfahren wurden unter sterilen Bedingungen durchgeführt. 1. Betäu…

Representative Results

Alle implantierten Katheter waren bis zum Ende der Studie funktionsfähig, und das Lösen oder Knicken des Katheters erschwerte keinen der implantierten Katheter. Die aktuelle, modifizierte Technik wurde mit einem Peritonitis-induzierten Modell unter Verwendung von LPS weiter validiert. Die Kontrollmäuse erhielten täglich 200 μl normale Kochsalzlösungsinjektionen, während den Versuchsmäusen insgesamt 7 Tage nach der Katheterimplantation 200 μl LPS injiziert wurden, wie im Protokollschritt 11 beschrieben. <p cl…

Discussion

Drei murine Modelle von PD werden beschrieben. Dazu gehören eine blinde Punktion der Peritonealoberfläche, ein offen-permanentes System und ein geschlossenes System¹⁰. Die blinde Punktion der Peritonealoberfläche beinhaltet einen direkten peritonealen Zugang ähnlich wie bei intraperitonealen Injektionen, erlaubt jedoch keine Drainage von Dialysat. Da es sich um ein verblindetes Verfahren handelt, kann diese Methode die viszeralen Bauchorgane verletzen. Das Open-Permanent-Systemmodell hält den…

Materials

10% heparin	Canada Inc., Boucherville, QC, Canada)	Pharmaceutical product
Buprenorphine 0.3 mg/mL	PAR Pharmaceutical	NDC 42023-179-05
C57BL/6J mice	The Jackson Lab	IMSR_JAX:000664
CD31	Abcam	Ab9498
Clamp	Fine Science Tools	13002-10
Forceps	Fine Science Tools	11002-12
Dumont #5SF Forceps	Fine Science Tools	11252-00
Dumont Vessel Cannulation Forceps	Fine Science Tools	11282-11
Fine Scissors – Large Loops	Fine Science Tools	14040-10
Fisherbrand Animal Ear-Punch	Fisher Scientific	13-812-201
Hill Hemostat	Fine Science Tools	13111-12
Huber point needle	Access  technologies	PG25-500	Needle for injections
Isoflurane, USP	Covetrus	NDC 11695-6777-2
Lipopolysaccharide from E.coli	SIGMA	L4391
Microscope	Nikon Eclipse Inverted Microscope	TE2000
Minute Mouse Port 4French with retention beads and cross holes	Access  technologies	MMP-4S-061108A
Posi-Grip Huber point needles 25 G x 1/2´´	Access  technologies	PG25-500
Scissors	Fine Science Tools	14079-10
Vicryl Suture	AD-Surgical	#L-G330R24