5/6th Nefrektomi i kombination med hög salthalt kost och kväveoxidsyntas Inhibition att inducera kronisk njursjukdom i Lewis Rat
Summary
En två-stegs metod för att fastställa kronisk njursjukdom (CKD) i Lewis råtta genom kirurgiskt avlägsnande 5/6th av njurmassa beskrivs. Kombination av kirurgiskt ingrepp, leder NOS-hämning och en hög salt diet till en modell som liknar mänsklig CKD, möjliggör studier av kausala mekanismer och utveckling av nya terapeutiska ingrepp.
Abstract
Kronisk njursjukdom (CKD) är ett globalt problem. Avtagande CKD progression är ett stort hälsoproblem prioritet. Eftersom CKD kännetecknas av komplicerade derangements av homeostas, integrativa djurmodeller är nödvändigt att studera utvecklingen och utvecklingen av CKD. För att studera utvecklingen av kronisk njursjukdom och nya terapeutiska ingrepp i CKD, använder vi den 5/6th modellen nefrektomi ablation, en välkänd experimentell modell av progressiv njursjukdom, liknar flera aspekter av människans CKD. Den bruttominskning njurmassa orsakar progressiv glomerulär och tubulo-interstitiell skada, förlust av kvarleva nefroner och utveckling av systemisk och glomerulär hypertoni. Det är också förknippat med progressiv intrarenala kapillär förlust, inflammation och glomeruloskleros. Riskfaktorer för CKD undantagslöst påverkar endotelfunktion. För att efterlikna detta kombinerar vi avlägsnande av 5/6th av njurmassa med kväveoxid (NO) utarmning och en hög salt diet. Efter ankomst och acklimatisering, djur återceive en NO-syntas-inhibitor (NG-nitro-L-arginin) (L-NNA) kompletterat till dricksvatten (20 mg / l) under en period av 4 veckor, följt av högersidig uninephrectomy. En vecka senare, är en delsumma nefrektomi (SNX) utförs på vänster sida. Efter SNX, djuren fick återhämta sig under två dagar följt av LNNA i dricksvatten (20 mg / L) för en period av ytterligare fyra veckor. En hög salt diet (6%), kompletterat i marken chow (se figur tidslinje 1), fortsätter genom hela experimentet. Progression av njursvikt följs över tid genom att mäta plasma urea, systoliskt blodtryck och proteinuri. Med sex veckor efter SNX har njursvikt utvecklas. Njurfunktionen mäts med hjälp av "gold standard" inulin och para-amino hippurinsyra (PAH) clearance teknik. Denna modell av CKD kännetecknas av en minskning av glomerulär filtrationshastighet (GFR) och effektivt renalt plasmaflöde (ERPF), hypertension (systoliskt blodtryck> 150 mmHg), proteinuri (> 50 mg/24 tim) Och mild uremi (> 10 mM). Histologiska funktioner inkluderar tubulo-interstitiell skada reflekteras av inflammation, tubulär atrofi och fibros och fokal glomeruloskleros leder till massiv minskning av friska glomeruli inom kvarlevabefolkning (<10%). Uppföljning till 12 veckor efter SNX visar ytterligare progression av CKD.
Introduction
På grund av sin progressiva karaktär, efterföljande slutstadiet njursjukdom, och tillhörande kardiovaskulär morbiditet och mortalitet, är CKD ett växande folkhälsoproblem 1. Avtagande CKD progression är därför ett stort hälsoproblem prioritet. Eftersom CKD kännetecknas av komplicerade derangements av homeostas, integrativa djurmodeller är nödvändigt att studera utvecklingen och utvecklingen av CKD. Njuren består av ett brett spektrum av olika celltyper som interagerar med varandra. Denna komplexitet kan inte efterliknas in vitro.
Att studera nya terapeutiska ingripanden i CKD, använder vi den 5/6th modellen nefrektomi ablation, en välkänd experimentell modell av progressiv njursjukdom, liknar flera aspekter av människans CKD 2,3. Den bruttominskning njurmassa orsakar progressiv glomerulär och tubulo-interstitiell skada, förlust av kvarleva nefroner och utveckling av systemisk och glomerulär hypertoni. Det är förenat med Progressive intrarenala kapillär förlust 4, inflammation och glomeruloskleros. Riskfaktorer för CKD undantagslöst påverkar endotelfunktion 5. Vi använde en råtta stam (Lewis) som är relativt resistent mot utveckling av kronisk njursjukdom och därför har vi kombinerat avlägsnande av 5/6th av njurmassa med kväveoxid (NO) utarmning 6, 7, 8 och en hög salt diet 9. Efter ankomst och acklimatisering, djuren får en NO-syntas-inhibitor (L-NNA) kompletterat till dricksvatten (20 mg / l) under en period av 4 veckor, följt av högersidig uninephrectomy (UNX) med fortsatt L-NNA efter två dagar . En vecka senare, är delsumma nefrektomi (SNX), dvs avlägsnande av 2/3rds av njurmassa utförs på vänster sida. Efter SNX, djuren fick återhämta sig under 2 dagar följt igen genom 20 mg / L LNNA i dricksvatten under en period av 4 veckor. En hög salt diet (6%), kompletterat i marken chow (se figur tidslinje 1), fortsätter genom hela experimentet. Than anledning att utföra UNX på höger sida och SNX på vänster sida är att de njurkärl är längre på vänster sida vilket gör det lättare att komma åt njuren utan att sträcka fartygen för mycket när njuren exponeras utanför kroppen . I litteraturen används modeller beskrivits, i vilken polerna hos den vänstra njuren avlägsnas först, följt av UNX av den högra njuren en vecka senare 10,11,12. I våra händer denna modell visade en mycket snabbare utveckling av njursvikt, men också en mycket större variation i förlust av njurfunktion. Progression av njursvikt följs över tid genom att mäta plasma urea, systoliskt blodtryck och proteinuri. Med sex veckor efter SNX har njursvikt utvecklats, som kännetecknas av markant minskning av glomerulär filtrationshastighet (69%) och effektivt renalt plasmaflöde (62%) 13 hypertension (systoliskt blodtryck> 150 mmHg), proteinuri (> 50 mg/24 hr) och mild uremi (> 10 mM). Histologiska funktioner inkluderar tubulO-interstitiell skada reflekteras av inflammation, tubulär atrofi och fibros och fokal glomeruloskleros leder till massiv minskning av friska glomeruli inom kvarlevabefolkning (<10%). Uppföljning till 12 veckor efter SNX visar ytterligare progression av CKD, ger ett gyllene tillfälle för utvärdering av terapeutiska ingrepp.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kirurgiskt avlägsnande av 5/6th av njurmassa i Lewis råtta, kombinerat med en hög salt diet och tillfälliga NOS hämning leder till en modell av CKD som liknar människans CKD och tillåter studier av kausala mekanismer och effekten av terapeutiska ingrepp i CKD.
Den 5/6th nefrektomi modellen är en välkänd och utförligt beskrivna modellen för CKD. Däremot helt enkelt avlägsna 5/6th av njurmassa inte leda till omedelbar njursvikt i alla råttstammar. Vi använder Lewis-råttor för…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar Krista den Ouden för hennes utmärkta tekniskt bistånd. Denna teknik stöds ekonomiskt av den holländska Kidney Foundation, bevilja C06.2174. MCV stöds av Nederländernas organisation för vetenskaplig forskning (NWO) Vidi-bidrag 016.096.359.
Materials
| Reagent | |||
| L-NNA | Sigma-aldrich | N5501 | |
| Spongostan dental: gel foam pads 1x1x1 cm | Johnson&Johnson | Ms0005 | |
| Ethicon Vicryl FS-2S naald 4/0 V392H p/36 | Ethicon | V303H | |
| Ethicon Vicryl RB-1+ naald 5/0 V303H p/36 | Ethicon | V392H | |
| Buprenorphine (0.3 mg/ml) | Via local pharmacist ordered by Reckitt Benckiser pharmaceuticals | unknown | |
| Equipment | |||
| Student Tissue Forceps – 1×2 Teeth 12 cm | Fine Science Tools (FST) | 91121-12 | |
| Student Standard Pattern Forceps | FST | 91100-12 | |
| Mayo Scissors | FST | 14010-15 | |
| 2X Semken Forceps | FST | 11008-13 | |
| Student Iris Scissors | FST | 91460-11 | |
| Olsen-Hegar Needle Holder | FST | 12002-14 |
References
- AS, G. o., Chertow, G. M., Fan, D., McCulloch, C. E., Hsu, C. Y. Chronic kidney disease and the risks of death, cardiovascular events, and hospitalization. N. Engl. J. Med. 351 (13), 1296-1305 (2004).
- Fleck, C., Appenroth, D., et al. Suitability of 5/6 nephrectomy (5/6NX) for the induction of interstitial renal fibrosis in rats–influence of sex, strain, and surgical procedure. Exp. Toxicol. Pathol. 57 (3), 195-205 (2006).
- Griffin, K. A., Picken, M. M., Churchill, M., Churchill, P., Bidani, A. K. Functional and structural correlates of glomerulosclerosis after renal mass reduction in the rat. J. Am. Soc. Nephrol. 11 (3), 497-506 (2000).
- Kang, D. H., Kanellis, J., et al. Role of the microvascular endothelium in progressive renal disease. J. Am. Soc. Nephrol. 13 (3), 806-816 (2002).
- Baylis, C. Nitric oxide synthase derangements and hypertension in kidney disease. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. 21 (1), 1-6 (2012).
- Bongartz, L. G., Braam, B., et al. Transient nitric oxide reduction induces permanent cardiac systolic dysfunction and worsens kidney damage in rats with chronic kidney disease. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 298 (3), 815-823 (2010).
- Fujihara, C. K., De N, G., Zatz, R. Chronic nitric oxide synthase inhibition aggravates glomerular injury in rats with subtotal nephrectomy. J. Am. Soc. Nephrol. 5 (7), 1498-1507 (1995).
- Fujihara, C. K., Sena, C. R., Malheiros, D. M., Mattar, A. L., Zatz, R. Short-term nitric oxide inhibition induces progressive nephropathy after regression of initial renal injury. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 290 (3), F632-F640 (2006).
- Dikow, R., Kihm, L. P., et al. Increased infarct size in uremic rats: reduced ischemia tolerance?. J. Am. Soc. Nephrol. 15 (6), 1530-1536 (2004).
- Elrashidy, R. A., Asker, M. E., Mohamed, H. E. Pioglitazone attenuates cardiac fibrosis and hypertrophy in a rat model of diabetic nephropathy. J. Cardiovasc. Pharmacol. Ther. 17 (3), 324-333 (2012).
- Haylor, J., Schroeder, J., et al. Skin gadolinium following use of MR contrast agents in a rat model of nephrogenic systemic fibrosis. Radiology. 263 (1), 107-116 (2012).
- Moriguchi, Y., Yogo, K., et al. Left ventricular hypertrophy is associated with inflammation in sodium loaded subtotal nephrectomized rats. Biomed. Res. 32 (2), 83-90 (2011).
- van Koppen, A., Joles, J. A., et al. Healthy bone marrow cells reduce progression of kidney failure better than CKD bone marrow cells in rats with established chronic kidney disease. Cell Transplant. , (2012).
- Baylis, C., Corman, B. The aging kidney: insights from experimental studies. J. Am. Soc. Nephrol. 9 (4), 699-709 (1998).
- Szabo, A. J., Muller, V., Chen, G. F., Samsell, L. J., Erdely, A., Baylis, C. Nephron number determines susceptibility to renal mass reduction-induced CKD in Lewis and Fisher 344 rats: implications for development of experimentally induced chronic allograft nephropathy. Nephrol. Dial Transplant. 23 (8), 2492-2495 (2008).
- Darling, I. M., Morris, M. E. Evaluation of “true” creatinine clearance in rats reveals extensive renal secretion. Pharm. Res. 8 (10), 1318-1322 (1991).
- Levey, A. S. Measurement of renal function in chronic renal disease. Kidney Int. 38 (1), 167-184 (1990).
- Myers, G. L., Miller, W. G., et al. Recommendations for improving serum creatinine measurement: a report from the Laboratory Working Group of the National Kidney Disease Education Program. Clin. Chem. 52 (1), 5-18 (2006).
- Hostetter, T. H., Meyer, T. W. The development of clearance methods for measurement of glomerular filtration and tubular reabsorption. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 287 (5), F868-F870 (2004).
- Koeners, M. P., Racasan, S., Koomans, H. A., Joles, J. A., Braam, B. Nitric oxide, superoxide and renal blood flow autoregulation in SHR after perinatal L-arginine and antioxidants. Acta. Physiol. (Oxf). 190 (4), 329-338 (2007).
- van den Brandt, J., Wang, D., Kwon, S. H., Heinkelein, M., Reichardt, H. M. Lentivirally generated eGFP-transgenic rats allow efficient cell tracking in vivo. Genesis. 39 (2), 94-99 (2004).
- Kreutz, R., Kovacevic, L., Schulz, A., Rothermund, L., Ketteler, M., Paul, M. Effect of high NaCl diet on spontaneous hypertension in a genetic rat model with reduced nephron number. J. Hypertens. 18 (6), 777-782 (2000).
- Liu, Z. C., Chow, K. M., Chang, T. M. Evaluation of two protocols of uremic rat model: partial nephrectomy and. 25 (6), 935-943 (2003).
- Griffin, K. A., Picken, M., Bidani, A. K. Method of renal mass reduction is a critical modulator of subsequent hypertension and glomerular injury. J. Am. Soc. Nephrol. 4 (12), 2023-2031 (1994).
- Meyer, F., Ioshii, S. O., et al. Laparoscopic partial nephrectomy in rats. Acta. Cir. Bras. 22 (2), 152-156 (2007).
