Determination of glomerular filtration rate (GFR) is the gold standard to assess overall kidney function. However, traditional procedures to measure this parameter are cumbersome and require a large investment of time. Here we describe a faster and minimally invasive method to determinate GFR transcutaneously.
Glomerular filtration rate (GFR) is the gold standard to assess overall kidney function. However, traditional methods to evaluate GFR are cumbersome and time-consuming. In addition, serial blood or urine samples are required, with the associated stress for the experimental animals. A recent technique significantly reduces the investment in time and resources, minimizing the invasiveness and the animal stress, but being equally valid as the traditional approaches. The method measures transcutaneously renal function. Using an optical device and the exogenous renal marker fluorescein isothiocyanate (FITC)-sinistrin, this technique is capable of measuring the elimination kinetics of the marker through the skin. With neither blood nor urine samples nor the associated laboratory assays needed, the results of the transcutaneous measurement are almost instantaneously available. The method has been already validated in different species and successfully applied in several models of renal pathology. Moreover, due to its minimally invasive characteristics, it is suitable for sequential measurements within the same animal. Here is provided a detailed protocol to carry out the transcutaneous assessment of renal function in rodents.
la tasa de filtración glomerular (TFG) es el mejor parámetro para evaluar la función renal global. El estándar de oro para determinar la TFG se basa en la eliminación urinaria o plasma de marcadores renales exógenos, tales como inulina 1. Sin embargo, estos procedimientos consumen mucho tiempo y complicado, que requiere la recogida de sangre en serie y / o muestras de orina y ensayos de laboratorio para su análisis posterior. Además, estos métodos son invasivos y estresante para los animales, lo que limita el número de veces y la frecuencia en la que las mediciones se pueden repetir. Una serie de enfoques alternativos han sido desarrollados para simplificar los procedimientos clásicos para determinar la TFG, pero todavía dependen de orina y plasma de muestreo 2-4 y / o requerir anestesia profunda 5,6, que se sabe que influyen en la hemodinámica y la función renal 7, 8. Productos finales de metabolismo, como la creatinina, son también ampliamente usados para estimar la función renal. Sin embargo, se sabe que el accurACY de estos marcadores endógenos no es óptima y, por otra parte, para analizar ellos, orina o muestras de sangre también es indispensable.
Aquí se describe una metodología transcutánea para evaluar la función renal en animales conscientes. Este método es más simple y más rápido que los métodos tradicionales, así como sólo mínimamente invasiva. Con esta técnica, el uso de un dispositivo óptico miniaturizado y la -sinistrin exógeno renal isotiocianato marcador de fluoresceína (FITC), es posible determinar la función renal casi en tiempo real sin necesidad de plasma o muestra de orina y sin cateterismo quirúrgico para la administración de la sustancia. Debido a estas características, el método es adecuado para llevar a cabo mediciones secuenciales en el mismo animal.
FITC-sinistrina es un marcador renal filtra libremente por el glomérulo, sin reabsorción tubular o la secreción. La parte óptica del dispositivo miniaturizado consta de dos diodos emisores de luz (LED), que excitanel marcador administrado y un fotodiodo para detectar la fluorescencia emitida por la piel. Los datos registrados se almacenan en la memoria interna integrada en el dispositivo y que pueden ser utilizados para generar la curva cinética de eliminación FITC-sinistrina. La energía es suministrada por una pequeña batería de litio recargable. Para obtener información más detallada sobre el dispositivo y sus componentes individuales se refieren a Schreiber et al. 9. El dispositivo se monta fácilmente en el cuerpo del animal utilizando un parche adhesivo de doble cara que lleva una ventana transparente para los componentes ópticos. Los resultados están disponibles después del período de grabación ha terminado.
Con el método y el protocolo proporcionado aquí, se introduce una tecnología prometedora que podría sustituir el actual estándar de oro para determinar la TFG, no sólo en la investigación sino también en el campo clínico.
En el presente documento se describe el procedimiento para determinar la función renal en roedores conscientes usando un dispositivo miniaturizado y el marcador exógeno renal FITC sinistrina. Como se dijo antes, este método tiene varias ventajas en comparación con los procedimientos tradicionales de aclaramiento urinario y plasma. Uno de ellos es la independencia de la toma de muestras de sangre y orina que conduce a un gran ahorro en términos de consumibles, el tiempo y, por supuesto, el estrés del animal.
Como se muestra en la Tabla 2, el exógeno marcador renal FITC-sinistrina y la medición de su cinética de eliminación a través de la piel permiten que el impacto de patologías renales en la función renal a estudiar 9,10,14-18. La colección de serie de muestras de sangre necesarias para evaluar el aclaramiento plasmático o biomarcadores de la enfermedad renal son estresante para el animal, engorroso y requiere mucho tiempo para los investigadores. Por lo tanto, las mediciones secuenciales dentro del mismo animal han sido limited por el bienestar de los animales y las razones metodológicas. El resultado reproducibilidad de los animales de la medición transcutánea 13 hace que sea un método ideal para la detección de cambios en la función del riñón debido a la progresión de la enfermedad o envejecimiento. Por la misma razón, también puede ser muy útil para estudiar la eficacia de los enfoques terapéuticos.
Dos pasos críticos para una aplicación exitosa de esta tecnología son la fijación del dispositivo óptico en el animal y la correcta administración del marcador. El dispositivo debe establecerse adecuadamente para evitar artefactos de movimiento. Para ello, la prevención de la unión y separación del parche adhesivo de doble cara es crucial ya que puede conducir a la pérdida de sus propiedades adhesivas y en última instancia una fijación inapropiado en el animal. Como se mencionó en el protocolo, la inmovilización y la protección del dispositivo óptico, cubriéndola con cinta adhesiva es un método eficaz para garantizar una adequate fijación. Al realizar la inyección en bolo FITC-sinistrina es crucial para administrar toda la sustancia por vía intravenosa y no por vía subcutánea. La liberación del marcador en el tejido subcutáneo puede ser fácilmente identificado por un anillo amarillo rodeando la cola del animal producido por propio color de FITC-sinistrina. Una inyección subcutánea normalmente se manifiesta como una curva más plana y el tiempo de excreción prolongada marcador. La posible limitación de este método es más relacionado con el marcador utilizado que con la tecnología per se. Cuando un edema está presente en la piel de un animal, no se recomienda la evaluación transcutánea de la función renal, ya que existe un compartimiento adicional que podría alterar la dinámica de excreción de FITC-sinistrina. Del mismo modo, la piel pigmentada puede limitar el uso de la técnica debido a la excitación y emisión espectros de superposición de FITC-sinistrina y melanina. Sin embargo, en los animales con pigmentación de la piel en los parches, el problema se resuelve mediante la colocación de la ópticaparte del dispositivo en un área sin pigmentar.
Es posible modificar diferentes aspectos de la evaluación transcutánea de la función renal con el fin de adaptar el procedimiento a diferentes especies y / o enfoques animales. Por ejemplo, la dosis FITC-sinistrina recomendada o la duración de la medición se puede ajustar en función del objetivo del experimento, así como para diferentes especies o modelos animales. Esta capacidad de adaptación del método ya ha sido confirmada por su aplicación con éxito en diferentes especies de roedores y varios tipos de cepas con variadas condiciones de salud. Además, la evaluación transcutánea de la función renal ha sido recientemente validado en perros y gatos 12 con excelentes resultados. Debido a las diferencias indudables entre estos animales y roedores, este estudio se determinó la dosis apropiada de FITC-sinistrina para ambos, los perros y los gatos, y se lleva a cabo una medición de tiempo mucho más largo, 4 horas en lugar de los 1 o 2 horas usod en roedores.
En su conjunto, el uso de esta técnica nos puede ayudar a hacerse una idea más precisa en nefrología, incluyendo una mejor comprensión de la progresión de la enfermedad renal y el efecto de las terapias. Las características de la evaluación transcutánea de la función renal lo coloca como una técnica adecuada para ser aplicado en campos clínicos humanos y veterinarios en el futuro, y deben ser considerados como una tecnología prometedora para sustituir a los enfoques tradicionales.
The authors have nothing to disclose.
ZHP was supported by the Marie-Curie project: NephroTools.
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