के लिए पॉलीसिस्टिक गुर्दा रोग के छोटे कृंतक मॉडल में अल्ट्रा उच्च क्षेत्र एमआरआई के उपयोग के<em> Vivo</em> Phenotyping एवं औषधि निगरानी
Summary
The use of ultra-high field MRI as a non-invasive way to obtain phenotypic information of rodent models for polycystic kidney disease and to monitor interventions is described. Compared with the traditional histological approach, MRI images can be acquired in vivo, allowing for longitudinal follow-up.
Abstract
Several in vivo pre-clinical studies in Polycystic Kidney Disease (PKD) utilize orthologous rodent models to identify and study the genetic and molecular mechanisms responsible for the disease, and are very convenient for rapid drug screening and testing of promising therapies. A limiting factor in these studies is often the lack of efficient non-invasive methods for sequentially analyzing the anatomical and functional changes in the kidney. Magnetic resonance imaging (MRI) is the current gold standard imaging technique to follow autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD) patients, providing excellent soft tissue contrast and anatomic detail and allowing Total Kidney Volume (TKV) measurements.A major advantage of MRI in rodent models of PKD is the possibility for in vivo imaging allowing for longitudinal studies that use the same animal and therefore reducing the total number of animals required. In this manuscript, we will focus on using Ultra-high field (UHF) MRI to non-invasively acquire in vivo images of rodent models for PKD. The main goal of this work is to introduce the use of MRI as a tool for in vivo phenotypical characterization and drug monitoring in rodent models for PKD.
Introduction
पॉलीसिस्टिक गुर्दा रोग (PKD) गुर्दे अल्सर के विकास के द्वारा होती monogenic विकारों के एक समूह में शामिल हैं। उनमें से ऑटोसोमल प्रमुख पॉलीसिस्टिक गुर्दा रोग (ADPKD) और ओटोसोमल-पीछे हटने का पॉलीसिस्टिक गुर्दा रोग सबसे आम प्रकार 1,2 का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो (ARPKD), कर रहे हैं। ADPKD, वंशानुगत गुर्दे सिस्टिक रोगों का सबसे लगातार फार्म, PKD1 या PKD2 जीन में म्यूटेशन के उत्पन्न है। यह देर शुरुआत, कई द्विपक्षीय गुर्दे अल्सर, चर अतिरिक्त गुर्दे अल्सर के साथ, साथ ही हृदय और मांसपेशियों कंकाल असामान्यताओं की विशेषता है। ARPKD, सबसे अधिक प्रभावित करने वाले नवजात शिशुओं और छोटे बच्चों, PKHD1 में परिवर्तन के कारण होता है और बढ़े हुए प्रतिध्वनिजनक गुर्दे और यकृत जन्मजात फाइब्रोसिस 3 की विशेषता है।
महत्वपूर्ण बात है, ADPKD दोनों पर्याप्त पी में जो परिणाम जीन (Genic) और उत्परिवर्तन (allelic) के स्तर पर, विविधता की विशेषता हैhenotypic परिवर्तनशीलता। PKD1 जीन में उत्परिवर्तन गंभीर नैदानिक प्रस्तुति (कई अल्सर, शीघ्र निदान, उच्च रक्तचाप, और रक्तमेह), साथ ही (PKD2 परिवर्तन के साथ रोगियों की तुलना में 20 साल पहले) गुर्दे की बीमारी चरण समाप्त करने के लिए तेजी से प्रगति के साथ जुड़े रहे हैं 4। गंभीर पॉलीसिस्टिक जिगर की बीमारी) (PLD और संवहनी असामान्यताएं PKD1 और PKD2 5 दोनों में परिवर्तन के साथ जुड़ा हो सकता है। ADPKD के गुर्दे जटिलताओं के बहुमत जुड़े सूजन और फाइब्रोसिस के साथ पुटी विस्तार का एक परिणाम के रूप में मुख्य रूप से उत्पन्न होती हैं। पुटी विकास utero में शुरू होता है और मरीज को जीवन भर के माध्यम से जारी है। गुर्दे आमतौर पर वे अधिक से अधिक 20 बार सामान्य गुर्दे की मात्रा तक पहुंच सकता है, भले ही उनके reniform आकार को बनाए रखने। गुर्दे अल्सर के रोगियों के वर्तमान द्विपक्षीय वितरण के अधिकांश, लेकिन कुछ असामान्य मामलों में, पुटी एकतरफा या विषम पैटर्न में विकसित हो सकता है।
एक प्रमुख challennephrologists ADPKD के साथ रोगियों के बाद या उपचारों को लागू करने के लिए जीई रोग के प्राकृतिक इतिहास है। अपने पाठ्यक्रम के सबसे दौरान, गुर्दे समारोह सामान्य रहता है और गुर्दे समारोह गिरावट शुरू होता है समय से गुर्दे की सबसे अल्सर से प्रतिस्थापित किया गया है। उपचारों बाद के चरणों में लागू किया जाता है, जब वह मरीज पहले से ही क्रोनिक किडनी रोग में नहीं लौटने की एक बिंदु पर पहुंच गया है मई के बाद से सफल होने की संभावना कम होती है। उपचारों प्रारंभिक चरणों में शुरू कर रहे हैं जब इसके विपरीत, यह केवल केशिकागुच्छीय निस्पंदन दर के आधार पर एक प्रतिक्रिया की पहचान करना मुश्किल है। नतीजतन, रोग प्रगति की एक मार्कर के रूप में गुर्दे की मात्रा की धारणा ध्यान प्राप्त की।
ADPKD के साथ रोगियों में गुर्दे और पुटी की मात्रा में वृद्धि के रूप में सीधे रूप में कुल गुर्दे की मात्रा (TKV) की क्षमता को रेखांकित, गुर्दे समारोह गिरावट के साथ संबद्ध है कि पॉलीसिस्टिक गुर्दा रोग (कुरकुरा) के एक अध्ययन के Radiologic इमेजिंग अध्ययन के लिए कंसोर्टियम ने दिखा दिया हैरोग प्रगति 6,7 के लिए urrogate मार्कर। नतीजतन, TKV वर्तमान में ADPKD 2,8,9 के लिए कई चिकित्सीय परीक्षण में प्राथमिक या माध्यमिक समापन बिंदु के रूप में प्रयोग किया जाता है।
एकाधिक murine मॉडल सहित सहज म्यूटेशन और आनुवंशिक रूप से इंजीनियर PKD 10,11 के रोगजनन पर प्रकाश डाला है। Pkd1 या Pkd2 मॉडल (Pkd1 या Pkd2 दोनों में म्यूटेशन), के रूप में वे पूरी तरह से नकल मानव रोग सबसे लोकप्रिय वाले बन गए हैं। इसके अलावा, Pkd1 या Pkd2 जीन के अलावा अन्य जीन में म्यूटेशन के साथ कृंतक मॉडल रोग से संबंधित रास्ते संकेतन स्पष्ट करने के लिए एक प्रयोगात्मक मंच के रूप में इस्तेमाल किया गया है। इसके अलावा, इन मॉडलों के कई संभावित उपचारों का परीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। हालांकि, PKD के लिए कई कृंतक अध्ययन में एक सीमित कारक क्रमिक रूप से गुर्दे में संरचनात्मक और कार्यात्मक परिवर्तनों का विश्लेषण करने के लिए कुशल गैर इनवेसिव तरीकों की कमी के कारण अक्सर है।
चुंबकीय Resonance इमेजिंग (एमआरआई) उत्कृष्ट नरम ऊतक विपरीत और शारीरिक विस्तार प्रदान करने, और TKV माप की अनुमति, ADPKD रोगियों का पालन करने के लिए वर्तमान सोने के मानक इमेजिंग तकनीक है। एमआरआई अच्छी तरह से vivo में बड़े जानवरों और मनुष्यों, इमेजिंग छोटे कृन्तकों में संरचनात्मक इमेजिंग के लिए स्थापित किया है, भले ही उच्च संकल्प छवियों को प्राप्त करने की क्षमता इसकी उपयोगिता सीमित कर सकता है, जहां अतिरिक्त तकनीकी चुनौतियों, जरूरत पर जोर देता। अल्ट्रा उच्च क्षेत्र (यूएचएफ) एमआरआई (7-16.4 टी) और मजबूत ढ़ाल के विकास की शुरुआत के साथ, यह है कि इसी तरह शोर अनुपात और एक नैदानिक गुणवत्ता के साथ एमआरआई छवियों के स्थानिक संकल्प संकेत से अधिक प्राप्त करने के लिए अब संभव है मानव में प्राप्त की। नतीजतन, PKD के लिए छोटे कृंतक मॉडल के vivo इमेजिंग के लिए यूएचएफ एमआरआई के उपयोग के शोधकर्ताओं के लिए एक शक्तिशाली उपकरण बन गया है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस पांडुलिपि में विवो phenotypical लक्षण वर्णन या PKD के लिए कृंतक मॉडल में दवा की निगरानी के लिए एक उपकरण के रूप में यूएचएफ एमआरआई के उपयोग की व्यवहार्यता का पता चलता है।
हम एक विस्तृत बोर माइक्रो ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Drs. Xiaofang Wang and Katharina Hopp for their invaluable help with the animal models. This work has been supported by grants from the National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health (DK090728, DK058816).
Materials
| AVANCEIII-700 (16.4 T) | Bruker | BH067206 | Wide-bore two channel multinuclear spectrometer equipped with mini and micro-imaging accessories for in vivo small rodent imaging |
| TopSpin2.0PV | Bruker | H9088TA2 | Spectrometer processing software |
| Paravision 5.1 | Bruker | T10314L5 | Imaging sofware |
| VTU BVT 3000 digital | Bruker | W1101095 | Temperature controller |
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