Continue meting op lange termijn van de renale bloedstroom bij bewuste ratten
Summary
Het huidige protocol beschrijft een langdurige continue meting van de renale bloedstroom bij bewuste ratten en tegelijkertijd het registreren van de bloeddruk met geïmplanteerde katheters (met vloeistof gevuld of door telemetrie).
Abstract
De nieren spelen een cruciale rol bij het handhaven van de homeostase van lichaamsvloeistoffen. De regulatie van de renale bloedstroom (RBF) is essentieel voor de vitale functies van filtratie en metabolisme in de nierfunctie. Veel acute studies zijn uitgevoerd bij verdoofde dieren om RBF onder verschillende omstandigheden te meten om mechanismen te bepalen die verantwoordelijk zijn voor de regulatie van nierperfusie. Om technische redenen was het echter niet mogelijk om RBF continu (24 uur per dag) te meten bij ongeremde ongedoofde ratten gedurende langere perioden. Deze methoden maken de continue bepaling van RBF gedurende vele weken mogelijk, terwijl tegelijkertijd de bloeddruk (BP) wordt geregistreerd met geïmplanteerde katheters (vloeistof gevuld of door telemetrie). RBF-monitoring wordt uitgevoerd met ratten die in een cirkelvormige servogestuurde rattenkooi worden geplaatst die de ongeremde beweging van de rat gedurende het hele onderzoek mogelijk maakt. Tegelijkertijd wordt het in de knoop raken van kabels van de stroomsonde en arteriële katheters voorkomen. Ratten worden eerst geïnstrumenteerd met een ultrasone flow probe plaatsing op de linker nierslagader en een arteriële katheter geïmplanteerd in de rechter femorale slagader. Deze worden subcutaan naar de nekgeleid en verbonden met respectievelijk de flowmeter en de druktransducer om RBF en BP te meten. Na chirurgische implantatie worden ratten onmiddellijk in de kooi geplaatst om minstens een week te herstellen en de ultrasone sonde-opnames te stabiliseren. Urine opvang is ook haalbaar in dit systeem. De chirurgische en postoperatieve procedures voor continue monitoring worden in dit protocol gedemonstreerd.
Introduction
De nieren zijn slechts 0,5% van het lichaamsgewicht, maar rijk aan bloedstroom, het ontvangen van 20% -25% van de totale cardiale output1. De regulatie van de renale bloedstroom (RBF) staat centraal in de nierfunctie, lichaamsvloeistof en elektrolytenhomeostase. Het belang van de regulatie van de bloedstroom naar de nier wordt mooi geïllustreerd door de aanzienlijke toename van RBF in de resterende nier na unilaterale nefrectomie 2,3,4 en door de reducties van RBF die optreden bij nierfalen 5,6,7. Of dergelijke veranderingen in RBF optreden als reactie op veranderingen in de nierfunctie of een afname van de functie als gevolg van vermindering van RBF is een uitdaging om vast te stellen bij verdoofde chirurgisch bereide dieren of menselijke proefpersonen. Er zijn temporele studies nodig waarin de gebeurtenissen vóór en na een gedefinieerde verandering kunnen worden bepaald en bij hetzelfde dier kunnen worden waargenomen tijdens de progressie van gebeurtenissen. In de dier- en mensstudies is RBF indirect geschat door de klaring van para-amino hippuurzuur (PAK)8,9,10 en in recentere tijd door beeldvormingstechnieken zoals echografie 9,11,12, MRI 4,13 en PET-CT14,15 die nuttige momentopnamen van elke nier geven en die de progressie van de ziekte kunnen volgen. Het is een uitdaging om RBF bij kleine dieren te evalueren door middel van echografie of MRI-scans zonder anesthesie. Het was onmogelijk om RBF onder bewuste omstandigheden continu te meten bij dezelfde rat gedurende langere perioden.
Het huidige protocol heeft daarom technieken ontwikkeld die gelijktijdige continue 24 uur/dag metingen van RBF mogelijk maken, die is gecombineerd met continue bloeddrukmeetmethoden voor vrij bewegende ratten zoals eerder beschreven 16,17,18,19,20,21 . Deze technologie maakt de temporele evaluatie van RBF in verschillende modellen van ratten mogelijk om oorzaak-gevolgrelaties in verschillende nieraandoeningen in de toekomst te bestuderen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het huidige protocol beschrijft een techniek die gebruik maakt van commercieel beschikbare instrumentatie om RBF en arteriële druk continu gedurende vele weken te registreren. Bovendien kan urine worden verzameld met behulp van het apparaat dat wordt beschreven in stap 1.1. Het kan ook worden gebruikt om metabolieten in de urine te evalueren en, wanneer een arteriële katheter wordt geïmplanteerd, bloedafname voor analyse.
Traditioneel worden RBF-metingen acuut verkregen bij chirurgisch bere…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door subsidies voor wetenschappelijk onderzoek (P01 HL116264, RO1 HL137748). De auteurs willen Theresa Kurth bedanken voor haar advies en hulp bij het onderhouden van de experimentele omgeving als laboratoriummanager.
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).
