التحسين التقني لنموذج فأر ثنائي لنقص التروية الكلوية لأبحاث إصابات الكلى الحادة
Summary
أنشأت هذه الدراسة بروتوكولا يركز على التحسين التقني لنموذج فأر من نقص التروية الكلوية الثنائية لأبحاث إصابات الكلى الحادة.
Abstract
تشكل السكتة القلبية عبئا كبيرا على الصحة العامة. إصابة الكلى الحادة (AKI) هي علامة سلبية لدى الناجين من السكتة القلبية بعد عودة الدورة الدموية التلقائية (ROSC) بعد الإنعاش القلبي الرئوي الناجح. على العكس من ذلك ، فإن استعادة وظائف الكلى من AKI هو مؤشر على النتائج العصبية المواتية والخروج من المستشفى. ومع ذلك ، لا يوجد تدخل فعال لمنع تلف الكلى الناجم عن السكتة القلبية بعد ROSC ، مما يشير إلى أن هناك حاجة إلى استراتيجيات علاجية إضافية. نقص التروية الكلوية وإعادة التروية هما آليتان فيزيولوجيتان مرضيتان تسببان AKI بعد السكتة القلبية. النماذج الحيوانية ل AKI (IR-AKI) الناجم عن نقص التروية في كلتا الكليتين قابلة للمقارنة مع المرضى الذين يعانون من AKI بعد ROSC في بيئة سريرية. ومع ذلك ، فإن تحليل IR-AKI لكلتا الكليتين يمثل تحديا تقنيا لأن النموذج يرتبط بارتفاع معدل الوفيات والتباين الواسع في تلف الكلى ، مما قد يؤثر على التحليل. تم اختيار الفئران خفيفة الوزن ، ووضعها تحت التخدير العام مع الأيزوفلوران ، وإخضاعها لعملية جراحية مع نهج الظهرية الجانبية ، والحفاظ على درجة حرارة أجسامها أثناء العملية ، وبالتالي تقليل تلف الأنسجة وإنشاء بروتوكول بحث IR-AKI كلوي حاد قابل للتكرار.
Introduction
تحدث السكتة القلبية أكثر من 80,000 مرة سنويا في الولايات المتحدة 1,2. معدل وفيات السكتة القلبية مرتفع للغاية3،4،5،6. AKI هو عامل خطر رئيسي مرتبط بارتفاع معدل الوفيات وضعف النتائج العصبية لدى المرضى الذين يعانون من السكتة القلبية بعد ROSC7،8،9،10،11،12،13. يعد التعافي من AKI مؤشرا جيدا على النتائج العصبية المواتية والخروج من المستشفى14،15،16. ومع ذلك ، لا تزال العلاجات الفعالة ل IR-AKI تفتقر إلى15،16،17،18،19. هناك حاجة إلى استراتيجيات علاجية إضافية لزيادة تحسين النتائج السريرية للمرض.
IR-AKI مع نهج نقص التروية الكلوية الثنائية هو أحد النماذج الحيوانية المستخدمة في أبحاث AKI 20،21،22،23،24،25،26. النماذج الحيوانية الكلوية IR-AKI أقل تعقيدا من نموذج إصابة الأشعة تحت الحمراء لكامل الجسم لدراسة AKI في المرضى الذين يعانون من السكتة القلبية المفاجئة بعد ROSC6،27،28،29،30. هذا يعني أن النتائج المتسقة من نموذج حيواني IR-AKI كلوي يسهل تحقيقها بسبب وجود عدد أقل من العوامل المربكة في التجارب. علاوة على ذلك ، تتضمن بروتوكولات IR-AKI الكلوية عادة انسداد عنيق كلوي أحادي أو ثنائي. يمكن مقارنة الحالات في التجارب على IR-AKI الكلوي الثنائي بالحالات السريرية ل AKI بعد ROSC في المرضى الذين يعانون من السكتة القلبية المفاجئة بعد الإنعاش القلبي الرئوي الناجح. على الرغم من أن الخصائص المرضية للكلى في كلا النموذجين تعكس الخصائص المرضية لإصابة الأشعة تحت الحمراء الكلوية البشرية 31،32،33 ، فإن نهج نقص التروية الكلوية الثنائي أكثر صلة ب AKI في ظل الظروف المرضية البشرية ، مثل فشل القلب وتضيق الأوعية والصدمة الإنتانية 35. النماذج الحيوانية الكلوية الثنائية IR-AKI مناسبة للدراسات التي تركز على إصابات الأشعة تحت الحمراء الكلوية في السكتة القلبية بعد ROSC.
ترتبط نماذج IR-AKI الكلوية الثنائية بالصعوبات التقنية والتعقيد التجريبي ومدة الجراحة الطويلة 23،26،32،33،35،36. للتغلب على هذه الصعوبات التقنية ، أنشأت الدراسة الحالية بروتوكول بحث IR-AKI ثنائي موثوق به في الفئران من خلال إجراء بعض التعديلات الفنية. أدى البروتوكول المقترح إلى مضاعفات جراحية أقل ، وتلف أقل في الأنسجة ، وانخفاض احتمال الوفاة أثناء الجراحة. لذلك ، يمكن استخدامه للتحقيق في العمليات الفيزيولوجية المرضية ل AKI بعد ROSC لتطوير استراتيجيات علاجية جديدة ضد نقص التروية الكلوية وتلف إعادة التروية37،38،39.
Protocol
Representative Results
Discussion
بروتوكول IR-AKI الثنائي المقترح مناسب للتحقيق في آلية نقص التروية وإصابة إعادة التروية في كلتا الكليتين. يقترح البروتوكول أن الفئران خفيفة الوزن ، والتخدير العام مع الأيزوفلوران ، والنهج الظهري الجانبي للجراحة ، والحفاظ على درجة حرارة الجسم أثناء العملية تخفف من الصعوبات التقنية المرتبطة …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تطوير هذا النموذج بدعم مالي من وزارة العلوم والتكنولوجيا ، تايوان (MOST 109-2320-B-030-006-MY3). تم تحرير هذه المخطوطة بواسطة والاس للتحرير الأكاديمي.
Materials
| Absorbable Suture, 6-0 | Ethicon | J510G-BX | |
| Betadine solution | Shineteh Istrument | ||
| Carprofen | Sigma | PHR1452 | |
| Cotton balls | Shineteh Istrument | ||
| Graefe Forceps | Fine Science Tools | 11051-10 | |
| Heating pad | Shineteh Istrument | ||
| Isoflurane | Piramal Critical Care Inc. | 26675-46-7 | |
| Moria Vessel Clamp | Fine Science Tools | 18320-11 | |
| Olsen-Hegar needle holder | Fine Science Tools | 12002 – 12 | |
| Saline | Shineteh Istrument | ||
| Scalpel blades | Shinva | s2646 | |
| Small Animal Anesthesia Machine | Sheng-Cing Instruments Co. | STEP AS-01 | |
| Tissue scissors | Fine Science Tools | 14072 – 10 |
References
- Holmberg, M. J., et al. Annual incidence of adult and pediatric in-hospital cardiac arrest in the United States. Circulation: Cardiovascular Quality and Outcomes. 12 (7), 005580 (2019).
- Benjamin, E. J., et al. Heart disease and stroke statistics-2018 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 137 (12), 67 (2018).
- Lascarrou, J. B., et al. Targeted temperature management for cardiac arrest with nonshockable rhythm. The New England Journal of Medicine. 381 (24), 2327-2337 (2019).
- Chang, H. C., et al. Factors affecting outcomes in patients with cardiac arrest who receive target temperature management: The multi-center TIMECARD registry. Journal of the Formosan Medical Association. 121 (1), 294-303 (2022).
- Yu, G., et al. Comparison of the survival and neurological outcomes in OHCA based on smoking status: investigation of the existence of the smoker’s paradox. Signa Vitae. 18 (2), 121-129 (2022).
- Chen, Y. C., et al. Major interventions are associated with survival of out of hospital cardiac arrest patients – a population based survey. Signa Vitae. 13 (2), 108-115 (2017).
- Sandroni, C., et al. Acute kidney injury after cardiac arrest: a systematic review and meta-analysis of clinical studies. Minerva Anestesiologica. 82 (9), 989-999 (2016).
- Patyna, S., et al. Acute kidney injury after in-hospital cardiac arrest in a predominant internal medicine and cardiology patient population: incidence, risk factors, and impact on survival. Renal Failure. 43 (1), 1163-1169 (2021).
- Storm, C., et al. Impact of acute kidney injury on neurological outcome and long-term survival after cardiac arrest – A 10 year observational follow up. Journal of Critical Care. 47, 254-259 (2018).
- Geri, G., et al. Acute kidney injury after out-of-hospital cardiac arrest: risk factors and prognosis in a large cohort. Intensive Care Medicine. 41 (7), 1273-1280 (2015).
- Guo, Q. Y., Xu, J., Shi, Q. D. Gasping as a predictor of short- and long-term outcomes in patients with cardiac arrest: a systematic review and meta-analysis. Signa Vitae. 17 (2), 208-213 (2021).
- Chen, P. C., et al. Prognostic factors for adults with cardiac arrest in the emergency department: a retrospective cohort study. Signa Vitae. 18 (3), 56-64 (2022).
- Lee, M. J., et al. Predictors of survival and good neurological outcomes after in-hospital cardiac arrest. Signa Vitae. 17 (2), 67-76 (2021).
- Deakin, C. D., et al. European Resuscitation Council guidelines for resuscitation 2010 section 4. adult advanced life support. Resuscitation. 81 (10), 1305-1352 (2010).
- Cha, K. C., et al. Recovery from acute kidney injury is an independent predictor of survival at 30 days only after out-of-hospital cardiac arrest who were treated by targeted temperature management. Signa Vitae. 17 (2), 119-126 (2021).
- Park, Y. S., et al. Recovery from acute kidney injury as a potent predictor of survival and good neurological outcome at discharge after out-of-hospital cardiac arrest. Critical Care. 23 (1), 256 (2019).
- Mah, K. E., et al. Acute kidney injury after in-hospital cardiac arrest. Resuscitation. 160, 49-58 (2021).
- Pelkey, T. J., et al. Minimal physiologic temperature variations during renal ischemia alter functional and morphologic outcome. Journal of Vascular Surgery. 15 (4), 619-625 (1992).
- Kim, H., et al. Effect of different combinations of initial body temperature and target temperature on neurological outcomes in out-of-hospital cardiac arrest patients treated with targeted temperature management. Signa Vitae. , 1-7 (2022).
- Wyss, J. C., et al. Differential effects of the mitochondria-active tetrapeptide SS-31 (D-Arg-dimethylTyr-Lys-Phe-NH2) and its peptidase-targeted prodrugs in experimental acute kidney injury. Frontiers in Pharmacology. 10, 1209 (2019).
- Wang, Y., Wang, B., Qi, X., Zhang, X., Ren, K. Resveratrol protects against post-contrast acute kidney injury in rabbits with diabetic nephropathy. Frontiers in Pharmacology. 10, 833 (2019).
- Li, S., Yu, L., He, A., Liu, Q. Klotho inhibits unilateral ureteral obstruction-induced endothelial-to-mesenchymal transition via TGF-beta1/Smad2/Snail1 signaling in mice. Frontiers in Pharmacology. 10, 348 (2019).
- Godoy, J. R., Watson, G., Raspante, C., Illanes, O. An effective mouse model of unilateral renal ischemia-reperfusion injury. Journal of Visualized Experiments. (173), e62749 (2021).
- Chen, Q., et al. SIRT1 mediates effects of FGF21 to ameliorate cisplatin-induced acute kidney injury. Frontiers in Pharmacology. 11, 241 (2020).
- Li, H. D., et al. Application of herbal traditional Chinese medicine in the treatment of acute kidney injury. Frontiers in Pharmacology. 10, 376 (2019).
- Grenz, A., et al. Use of a hanging-weight system for isolated renal artery occlusion during ischemic preconditioning in mice. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 292, 475-485 (2007).
- Gao, Q., et al. Accumulated epinephrine dose is associated with acute kidney injury following resuscitation in adult cardiac arrest patients. Frontiers in Pharmacology. 13, 806592 (2022).
- Oh, Y. T., et al. Vasoactive-inotropic score as a predictor of in-hospital mortality in out-of-hospital cardiac arrest. Signa Vitae. 15 (2), 40-44 (2019).
- Burne-Taney, M. J., et al. Acute renal failure after whole body ischemia is characterized by inflammation and T cell-mediated injury. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 285 (1), 87-94 (2003).
- Adams, J. A., et al. Periodic acceleration (pGz) prior to whole body ischemia reperfusion injury provides early cardioprotective preconditioning. Life Sciences. 86 (19-20), 707-715 (2010).
- Gaut, J. P., Liapis, H. Acute kidney injury pathology and pathophysiology: a retrospective review. Clinical Kidney Journal. 14 (2), 526-536 (2021).
- Hesketh, E. E., et al. Renal ischaemia reperfusion injury: a mouse model of injury and regeneration. Journal of Visualized Experiments. (88), e51816 (2014).
- Wei, Q., Dong, Z. Mouse model of ischemic acute kidney injury: technical notes and tricks. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 303 (11), 1487-1494 (2012).
- Wei, Q., Dong, Z. Regulation and pathological role of bid in ischemic acute kidney injury. Renal Failure. 29 (8), 935-940 (2007).
- Grenz, A., et al. Use of a hanging-weight system for isolated renal artery occlusion. Journal of Visualized Experiments. (53), e2549 (2011).
- Skrypnyk, N. I., Harris, R. C., de Caestecker, M. P. Ischemia-reperfusion model of acute kidney injury and post injury fibrosis in mice. Journal of Visualized Experiments. (78), e50495 (2013).
- Han, S. J., Lee, H. T. Mechanisms and therapeutic targets of ischemic acute kidney injury. Kidney Research and Clinical Practice. 38 (4), 427-440 (2019).
- Huang, C. W., et al. A novel caffeic acid derivative prevents renal remodeling after ischemia/reperfusion injury. Biomedicine & Pharmacotherapy. 142, 112028 (2021).
- Spoelstra-de Man, A. M. E., Oudemans-van Straaten, H. M. Acute kidney injury after cardiac arrest: the role of coronary angiography and temperature management. Critical Care. 23 (1), 193 (2019).
- Burne, M. J., Haq, M., Matsuse, H., Mohapatra, S., Rabb, H. Genetic susceptibility to renal ischemia reperfusion injury revealed in a murine model. Transplantation. 69 (5), 1023-1025 (2000).
- Muller, V., et al. Sexual dimorphism in renal ischemia-reperfusion injury in rats: possible role of endothelin. Kidney International. 62 (4), 1364-1371 (2002).
- Schmitt, R., Marlier, A., Cantley, L. G. Zag expression during aging suppresses proliferation after kidney injury. Journal of the American Society of Nephrology. 19 (12), 2375-2383 (2008).
- Oxburgh, L., de Caestecker, M. P. Ischemia-reperfusion injury of the mouse kidney. Methods in Molecular Biology. 886, 363-379 (2012).
- Delbridge, M. S., Shrestha, B. M., Raftery, A. T., El Nahas, A. M., Haylor, J. L. The effect of body temperature in a rat model of renal ischemia-reperfusion injury. Transplantation Proceedings. 39 (10), 2983-2985 (2007).
- IBM Micromedx, I. Phenobarbital sodium. IBM Corporation Available from: https://www-micromedexsolutions-com.autorpa.mmh.org.tw/micromedex2/librarian/CS/53C834/ND_PR/evidencexpert/ND_P/evidencexpert/DUPLICATIONSHIELDSYNC/51EFF0/ND_PG/evidencexpert/ND_B/evidencexpert/ND_AppProduct/evidencexpert/ND_T/evidencexpert/PFActionId/evidencexpert.DoIntegratedSearch?SearchTerm=Phenobarbital+Sodium&fromInterSaltBase=true&UserMdxSearchTerm=%24userMdxSearchTerm&false=null&=null (2022)
- IBM Micromedx, Isoflurane. IBM Corporation Available from: https://www-micromedexsolutions-com.autorpa.mmh.org.tw/micromedex2/librarian/PFDefaultActionId/evidencexpert.DoIntegratedSearch?navitem=headerLogout (2022)
