5/6th Nephrectomy in combinatie met High Salt Dieet en stikstofoxide synthase Remming aan chronische nierziekte induceren in de Lewis rat
Summary
Een tweetraps methode om chronische nierziekte (CKD) in de Lewis rat vast door operatief verwijderen 5/6th van renale massa wordt beschreven. Combinatie van de chirurgische procedure, NOS-remming en een hoge zoutconcentratie dieet leidt tot een model lijkt op menselijke CKD, waardoor studie van causale mechanismen en de ontwikkeling van nieuwe behandelingen.
Abstract
Chronische nierziekte (CKD) is een wereldwijd probleem. Vertragen CKD progressie is een belangrijke prioriteit voor de gezondheid. Aangezien CKD wordt gekenmerkt door complexe verstoringen van homeostase, integratieve diermodellen noodzakelijk om ontwikkeling en progressie van CKD bestuderen. Om de ontwikkeling van CKD en nieuwe therapeutische interventies bij CKD bestuderen, gebruiken we de 5/6th nefrectomie ablatie-model, een bekend experimenteel model van progressieve nierziekte, die lijkt op een aantal aspecten van het menselijk CKD. De bruto vermindering van de renale massa veroorzaakt progressieve glomerulaire en tubulo-interstitiële schade, verlies van overblijvende nefronen en de ontwikkeling van systemische en glomerulaire hypertensie. Het is ook geassocieerd met progressieve intrarenaal capillaire verlies, ontsteking en glomerulosclerose. Risicofactoren voor CKD steevast invloed op de endotheelfunctie. Om dit na te bootsen, combineren we het verwijderen van 5/6th van renale massa met stikstofmonoxide (NO) uitputting en een hoog zout dieet. Na aankomst en acclimatisatie, dieren opnieuwontvangstbericht NO synthase remmer (NG-nitro-L-arginine) (L-NNA) aangevuld in drinkwater (20 mg / L) gedurende 4 weken, gevolgd door rechtszijdige uninephrectomy. Een week later, wordt een subtotaal nefrectomie (SNX) uitgevoerd aan de linkerkant. Na SNX, worden dieren toegelaten om te herstellen voor twee dagen, gevolgd door LNNA in drinkwater (20 mg / L) voor een periode van 4 weken. Een hoog zout dieet (6%), aangevuld in de grond chow (zie tijdslijn figuur 1), wordt voortgezet gedurende het experiment. De progressie van nierfalen wordt gevolgd in de tijd door het meten van plasma-ureum, systolische bloeddruk en proteïnurie. Door zes weken na SNX heeft nierfalen ontwikkelde. Nierfunctie wordt gemeten met behulp van 'gouden standaard' inuline en para-amino hippuurzuur (PAH) klaring technologie. Dit model van CKD wordt gekenmerkt door een vermindering van de glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) en de effectieve renale plasma flow (ERPF), hypertensie (systolische bloeddruk> 150 mmHg), proteïnurie (> 50 mg/24 uur) En milde uremie (> 10 mM). Histologische kenmerken zijn tubulo-interstitiële schade weerspiegeld door een ontsteking, tubulaire atrofie en fibrose en focale glomerulosclerose leidt tot massale vermindering van gezonde glomeruli binnen de resterende populatie (<10%). Follow-up tot 12 weken na SNX toont verdere progressie van CKD.
Introduction
Door zijn progressieve aard, voortvloeiende eindstadium nierziekte, en bijbehorende cardiovasculaire morbiditeit en mortaliteit, CKD is een groeiend probleem voor de volksgezondheid 1. Vertragen CKD progressie is daarom een belangrijke prioriteit voor de gezondheid. Aangezien CKD wordt gekenmerkt door complexe verstoringen van homeostase, integratieve diermodellen noodzakelijk om ontwikkeling en progressie van CKD bestuderen. De nier bestaat uit een groot aantal verschillende celtypen met elkaar. Deze complexiteit kan niet worden nagebootst in vitro.
Om nieuwe therapeutische interventies bestuderen in CKD, gebruiken we de 5/6th nefrectomie ablatie-model, een bekend experimenteel model van progressieve nierziekte, die lijkt op een aantal aspecten van het menselijk CKD 2,3. De bruto vermindering van de renale massa veroorzaakt progressieve glomerulaire en tubulo-interstitiële schade, verlies van overblijvende nefronen en de ontwikkeling van systemische en glomerulaire hypertensie. Het wordt geassocieerd met progressive intrarenale capillaire verlies 4, ontsteking en glomerulosclerose. Risicofactoren voor CKD steevast invloed op de endotheelfunctie 5. We gebruikten een rat stam (Lewis) die relatief resistent tegen de ontwikkeling van CKD dus combineerden we verwijderd 5/6th van niermassa met stikstofoxide (NO) uitputting 6, 7, 8 en een hoog zoutdieet 9. Na aankomst en acclimatisatie, dieren krijgen een NO-synthase remmer (L-NNA) aangevuld tot drinkwater (20 mg / L) voor een periode van 4 weken, gevolgd door een recht eenzijdig uninephrectomy (UNX) met voortzetting van L-NNA na twee dagen . Een week later, wordt subtotaal nefrectomie (SNX) dwz verwijdering van 2/3e van renale massa uitgevoerd op de linkerkant. Na SNX worden dieren men herstellen gedurende 2 dagen, gevolgd door nogmaals 20 mg / L LNNA in drinkwater gedurende 4 weken. Een hoog zout dieet (6%), aangevuld in de grond chow (zie tijdslijn figuur 1), wordt voortgezet gedurende het experiment. Thij redenen de UNX voeren op de rechterkant en de SNX aan de linkerkant is de niervaten langer aan de linkerkant die het gemakkelijker maakt toegang tot de nier zonder de vaten strekken te veel als de nier wordt blootgesteld buiten het lichaam . In de literatuur worden beschreven modellen waarbij de polen van de linker nier eerst worden verwijderd, gevolgd door UNX van de rechter nier een week later 10,11,12. In onze handen bleek bij dit model een veel snellere ontwikkeling van nierfalen, maar ook een veel grotere variatie in verlies van nierfunctie. De progressie van nierfalen wordt gevolgd in de tijd door het meten van plasma-ureum, systolische bloeddruk en proteïnurie. Door zes weken na SNX heeft nierfalen ontwikkeld, gekenmerkt door duidelijke vermindering van glomerulaire filtratiesnelheid (69%) en een effectieve renale plasmastroom (62%) 13 hypertensie (systolische bloeddruk> 150 mmHg), proteïnurie (> 50 mg/24 hr) en milde uremie (> 10 mM). Histologische kenmerken zijn Tubulo-interstitiële schade weerspiegeld door een ontsteking, tubulaire atrofie en fibrose en focale glomerulosclerose leidt tot massale vermindering van gezonde glomeruli binnen de resterende populatie (<10%). Follow-up tot 12 weken na SNX toont verdere progressie van CKD, het verstrekken van een window of opportunity voor de evaluatie van therapeutische interventies.
Protocol
Representative Results
Discussion
Chirurgische verwijdering van 5/6th van nierweefsel in de Lewis rat, gecombineerd met een hoge zoutconcentratie dieet en tijdelijke NOS remming leidt tot een model van CKD dat menselijke CKD lijkt en maakt studie van causale mechanismen en effectiviteit van therapeutische interventies bij CKD.
De 5/6th nefrectomie model is een bekende en uitvoerig beschreven model voor CKD. Echter, simpelweg verwijderen van 5/6th van renale massa niet leiden tot een onmiddellijke nierfalen in alle ratten sta…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken Krista den Ouden voor haar uitstekende technische bijstand. Deze techniek werd financieel ondersteund door de Nederlandse Nierstichting, subsidie C06.2174. MCV wordt door Nederland ondersteunde organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) Vidi-subsidie 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 |
Riferimenti
- 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).
