القياس المستمر طويل الأجل لتدفق الدم الكلوي في الفئران الواعية
Summary
يصف البروتوكول الحالي قياسا مستمرا طويل الأجل لتدفق الدم الكلوي في الفئران الواعية وتسجيل ضغط الدم في نفس الوقت باستخدام القسطرة المزروعة (المملوءة بالسوائل أو عن طريق القياس عن بعد).
Abstract
تلعب الكلى دورا مهما في الحفاظ على توازن سوائل الجسم. تنظيم تدفق الدم الكلوي (RBF) ضروري للوظائف الحيوية للترشيح والتمثيل الغذائي في وظائف الكلى. تم إجراء العديد من الدراسات الحادة على الحيوانات المخدرة لقياس RBF في ظل ظروف مختلفة لتحديد الآليات المسؤولة عن تنظيم تروية الكلى. ومع ذلك ، لأسباب فنية ، لم يكن من الممكن قياس RBF بشكل مستمر (24 ساعة / يوم) في الفئران غير المقيدة غير المخدرة على مدى فترات طويلة. تسمح هذه الطرق بالتحديد المستمر ل RBF على مدى عدة أسابيع مع تسجيل ضغط الدم (BP) في نفس الوقت مع القسطرة المزروعة (مملوءة بالسوائل أو عن طريق القياس عن بعد). يتم إجراء مراقبة RBF مع الفئران الموضوعة في قفص دائري يتم التحكم فيه بواسطة مؤازر للفئران والذي يمكن من الحركة غير المقيدة للفئران طوال فترة الدراسة. في الوقت نفسه ، يتم منع تشابك الكابلات من مسبار التدفق والقسطرة الشريانية. يتم تزويد الفئران أولا بوضع مسبار تدفق بالموجات فوق الصوتية على الشريان الكلوي الأيسر وقسطرة شريانية مزروعة في الشريان الفخذي الأيمن. يتم توجيهها تحت الجلد إلى مؤخرة الرقبة ، وتوصيلها بمقياس التدفق ومحول الضغط ، على التوالي ، لقياس RBF و BP. بعد الزرع الجراحي ، يتم وضع الفئران على الفور في القفص للتعافي لمدة أسبوع واحد على الأقل وتحقيق الاستقرار في تسجيلات التحقيق بالموجات فوق الصوتية. جمع البول ممكن أيضا في هذا النظام. يتم عرض الإجراءات الجراحية وما بعد الجراحة للمراقبة المستمرة في هذا البروتوكول.
Introduction
الكلى هي فقط 0.5 ٪ من وزن الجسم ولكنها غنية بتدفق الدم ، وتتلقى 20 ٪ -25 ٪ من إجمالي النتاج القلبي1. يعد تنظيم تدفق الدم الكلوي (RBF) أمرا أساسيا لوظائف الكلى وسوائل الجسم وتوازن الكهارل. تتضح أهمية تنظيم تدفق الدم إلى الكلى بشكل جيد من خلال الزيادة الكبيرة في RBF في الكلى المتبقية بعد استئصال الكلية من جانب واحد2،3،4 ومن خلال تخفيضات RBF التي تحدث في الفشل الكلوي5،6،7. ما إذا كانت هذه التغييرات في RBF تحدث استجابة للتغيرات في وظائف الكلى أو انخفاض في الوظيفة بسبب انخفاض RBF كان من الصعب التأكد من الحيوانات المخدرة المعدة جراحيا أو البشر. هناك حاجة إلى دراسات زمنية يمكن فيها تحديد الأحداث قبل وبعد تغيير محدد وملاحظتها في نفس الحيوان أثناء تقدم الأحداث. في الدراسات الحيوانية والبشرية ، تم تقدير RBF بشكل غير مباشر من خلال إزالة حمض الهيبوريك شبه الأميني (PAH) 8،9،10 وفي الآونة الأخيرة عن طريق تقنيات التصوير مثل الموجات فوق الصوتية 9،11،12 ، التصوير بالرنين المغناطيسي4،13 ، و PET-CT14،15 التي تعطي صورا مفيدة لكل كلية والتي يمكن أن تتبع تطور المرض. من الصعب تقييم RBF في الحيوانات الصغيرة عن طريق الموجات فوق الصوتية أو التصوير بالرنين المغناطيسي دون تخدير. كان من المستحيل قياس RBF باستمرار في ظل ظروف واعية في نفس الجرذ على مدى فترات طويلة.
لذلك ، طور البروتوكول الحالي تقنيات تمكن من إجراء قياسات متزامنة مستمرة على مدار 24 ساعة / يوم ل RBF ، والتي تم دمجها مع طرق قياس ضغط الدم المستمر للفئران التي تتحرك بحرية كما هو موضح سابقا16،17،18،19،20،21 . تسمح هذه التقنية بالتقييم الزمني ل RBF في نماذج مختلفة من الفئران لدراسة العلاقات بين السبب والنتيجة في مختلف الاضطرابات الكلوية في المستقبل.
Protocol
Representative Results
Discussion
يصف البروتوكول الحالي تقنية تستخدم الأجهزة المتاحة تجاريا لتسجيل RBF والضغط الشرياني بشكل مستمر على مدى عدة أسابيع. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن جمع البول باستخدام الجهاز الموضح في الخطوة 1.1. يمكن استخدامه أيضا لتقييم المستقلبات في البول ، وعندما يتم زرع قسطرة شريانية ، أخذ عينات الدم لتحليلها.<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذه الدراسة بمنح للبحث العلمي (P01 HL116264 ، RO1 HL137748). يود المؤلفون أن يشكروا تيريزا كورث على نصائحها ومساعدتها في الحفاظ على البيئة التجريبية كمديرة للمختبر.
Materials
| 1RB probe | Transonic | 1RB | ultrasonic flow probe |
| Betadine | Avrio Health | povidone-iodine | |
| Buprenorphine SR-LAB | ZooPharm | Buprenorphine | |
| Cefazolin | APOTEX | NDC 60505 | Cefazolin |
| Crile Hemostats | Fine Surgical Instruments | 13004-14 | Hemostats for blunt dissection |
| Isoflurane | Piramal | NDC 66794 | Isoflurane |
| Medium Clear PVC cement | Oatey | PVC cement | |
| Mersilene polyester fiber mesh | Ethicon | polyester fiber mesh | |
| MetriCide28 | Metrex | SKU 10-2805 | 2.5% glutaraldehyde |
| Micro-Renathane 0.025 x 0.012 | Braintree Scientific | MRE 025 | use for catheter |
| MINI HYPE-WIPE | Current Technologies | #9803 | 1% sodium hypochlorite |
| Oatey Medium Clear PVC Cement | Oatey | #31018 | PVC cement |
| PHD2000 syringe pump | Harvard apparatus | 71-2000 | syringe pump |
| Ponemah software | DSI | recording software | |
| Precision 3630 Tower | Dell | Computer for recording | |
| Raturn Stand-Alone System | BASi | MD-1407 | a movement response caging system |
| RenaPulse High Fidelity Pressure Tubing 0.040 x 0.025 | Braintree Scientific | RPT 040 | use for catheter |
| Silicone cuff | Transonic | AAPC102 | skin button |
| Surgical lubricant sterile bacteriostatic | Fougera | 0168-0205-36 | gell for flow probe |
| Tergazyme | Alconox | protease contained anionic detergent | |
| TS420 Perivascular Flow Module | Transonic | TS420 | perivascular flow module |
| Vetbond | 3M | 1469SB | tissue adhesive |
| WinDaq software | DATAQ | recording software |
References
- Chonchol, M., Smogorzewski, M., Stubbs, J., Yu, A. . Brenner & Rector’s The Kidney. 11, (2019).
- Chen, J. -. K., et al. Phosphatidylinositol 3-kinase signaling determines kidney size. Journal of Clinical Investigation. 125 (6), 2429-2444 (2015).
- Sigmon, D. H., Gonzalez-Feldman, E., Cavasin, M. A., Potter, D. L., Beierwaltes, W. H. Role of nitric oxide in the renal hemodynamic response to unilateral nephrectomy. Journal of the American Society of Nephrology. 15 (6), 1413-1420 (2004).
- Romero, C. A., et al. Noninvasive measurement of renal blood flow by magnetic resonance imaging in rats. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 314 (1), 99-106 (2018).
- Basile, D. P., Anderson, M. D., Sutton, T. A. Pathophysiology of acute kidney injury. Comprehensive Physiology. 2 (2), 1303-1353 (2012).
- Regan, M. C., Young, L. S., Geraghty, J., Fitzpatrick, J. M. Regional renal blood flow in normal and disease states. Urological Research. 23 (1), 1-10 (1995).
- Ter Wee, P. M. Effects of calcium antagonists on renal hemodynamics and progression of nondiabetic chronic renal disease. Archives of Internal Medicine. 154 (11), 1185 (1994).
- Mazze, R. I., Cousins, M. J., Barr, G. A. Renal effects and metabolism of isoflurane in man. Anesthesiology. 40 (6), 536-542 (1974).
- Corrigan, G., et al. PAH extraction and estimation of plasma flow in human postischemic acute renal failure. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 277 (2), 312-318 (1999).
- Laroute, V., Lefebvre, H. P., Costes, G., Toutain, P. -. L. Measurement of glomerular filtration rate and effective renal plasma flow in the conscious beagle dog by single intravenous bolus of iohexol and p-aminohippuric acid. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 41 (1), 17-25 (1999).
- Wei, K., et al. Quantification of renal blood flow with contrast-enhanced ultrasound. Journal of the American College of Cardiology. 37 (4), 1135-1140 (2001).
- Cao, W., et al. Contrast-enhanced ultrasound for assessing renal perfusion impairment and predicting acute kidney injury to chronic kidney disease progression. Antioxidants & Redox Signaling. 27 (17), 1397-1411 (2017).
- Markl, M., Frydrychowicz, A., Kozerke, S., Hope, M., Wieben, O. 4D flow MRI. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 36 (5), 1015-1036 (2012).
- Juillard, L., et al. Dynamic renal blood flow measurement by positron emission tomography in patients with CRF. American Journal of Kidney Diseases. 40 (5), 947-954 (2002).
- Juárez-Orozco, L. E., et al. Imaging of cardiac and renal perfusion in a rat model with 13N-NH3 micro-PET. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 31 (1), 213-219 (2015).
- Mori, T., Cowley, A. W. Role of pressure in angiotensin II-induced renal injury. Hypertension. 43 (4), 752-759 (2004).
- Mori, T., et al. High perfusion pressure accelerates renal injury in salt-sensitive hypertension. Journal of the American Society of Nephrology. 19 (8), 1472-1482 (2008).
- Polichnowski, A. J., Cowley, A. W. Pressure-induced renal injury in angiotensin II versus norepinephrine-induced hypertensive rats. Hypertension. 54 (6), 1269-1277 (2009).
- Polichnowski, A. J., Jin, C., Yang, C., Cowley, A. W. Role of renal perfusion pressure versus angiotensin II renal oxidative stress in angiotensin II-induced hypertensive rats. Hypertension. 55 (6), 1425-1430 (2010).
- Evans, L. C., et al. Increased perfusion pressure drives renal T-cell infiltration in the dahl salt-sensitive rat. Hypertension. 70 (3), 543-551 (2017).
- Shimada, S., et al. Renal perfusion pressure determines infiltration of leukocytes in the kidney of rats with angiotensin II-induced hypertension. Hypertension. 76 (3), 849-858 (2020).
- Cousins, M. J., Mazze, R. I. Anaesthesia, surgery and renal function: Immediate and delayed effects. Anaesthesia and Intensive Care. 1 (5), 355-373 (1973).
- Cousins, M. J., Skowronski, G., Plummer, J. L. Anaesthesia and the kidney. Anaesthesia and Intensive Care. 11 (4), 292-320 (1983).
- Schiffer, T. A., Christensen, M., Gustafsson, H., Palm, F. The effect of inactin on kidney mitochondrial function and production of reactive oxygen species. PLOS ONE. 13 (11), 0207728 (2018).
- Evans, R. G., et al. Chronic renal blood flow measurement in dogs by transit-time ultrasound flowmetry. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 38 (1), 33-39 (1997).
- Bell, T. D., DiBona, G. F., Biemiller, R., Brands, M. W. Continuously measured renal blood flow does not increase in diabetes if nitric oxide synthesis is blocked. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 295 (5), 1449-1456 (2008).
