Ретроградный подход к имплантации для установки катетера перитонеального диализа у мышей

Summary

В этой статье описываются модификации процедуры имплантации перитонеального диализного катетера в мышиную модель, чтобы избежать серьезных технических проблем, наблюдаемых при использовании обычных методов.

Abstract

Мышиные модели используются для исследования различных аспектов перитонеального диализа (БП), таких как воспаление брюшины и фиброз. Эти события приводят к недостаточности брюшины у людей, которая остается областью интенсивного исследования из-за ее глубоких клинических последствий для лечения пациентов с терминальной стадией заболевания почек (ESKD). Несмотря на клиническую важность БП и связанных с ней осложнений, современные экспериментальные мышиные модели страдают от ключевых технических проблем, которые ставят под угрозу производительность моделей. К ним относятся миграция и перегиб катетера PD и обычно требуют более раннего удаления катетера. Эти ограничения также обусловливают необходимость в большем количестве животных для завершения исследования. Устраняя эти недостатки, это исследование вводит технические усовершенствования и хирургические нюансы для предотвращения часто наблюдаемых осложнений катетера БП в мышиной модели. Кроме того, эта модифицированная модель подтверждается путем индуцирования воспаления брюшины и фиброза с использованием инъекций липополисахарида. По сути, в данной работе описан усовершенствованный метод создания экспериментальной модели ПДн.

Introduction

Бремя терминальной стадии почечной недостаточности
Хроническая болезнь почек (ХБП) является всемирной проблемой здравоохранения¹. Текущие оценки показывают, что более 850 миллионов человек во всем мире имеют заболевания почек. Распространенность заболеваний почек почти удваивает число людей с диабетом (422 миллиона) и более чем в 20 раз превышает распространенность рака (42 миллиона) или ВИЧ / СПИДа (36,7 миллиона) во всем мире². Примерно каждый седьмой американец имеет ХБП, а двое из 1000 американцев имеют ESKD, требующий пересадки почки или поддержки диализа³. Учитывая растущее бремя ESKD во всем мире, оптимизация технологии диализа имеет решающее значение³.

Перитонеальный диализ
БП является значительно недоиспользуемым методом лечения ESKD в Соединенных Штатах. По данным Системы почечных данных США (USRDS), процент распространенных пациентов с БП составил всего 11% в 2020^{году 4,5}. БП дает несколько преимуществ по сравнению с гемодиализом в центре (БГ), включая лучшее качество жизни, меньшее количество посещений клиники и снижение расходов на Medicare ^6,7. Кроме того, БП является домашней терапией и связана с гораздо более низким риском тяжелых инфекций, таких как бактериемия и эндокардит, которые часто связаны с катетерами гемодиализа. Кроме того, БП может быть быстро инициирована с протоколом срочного запуска, уменьшая необходимость начала диализа с помощью внутренних сосудистых катетеров⁸. БП считается предпочтительным методом диализа в педиатрической популяции ESKD⁹.

Нарушение брюшины, вызванное перитонеальным диализом
БП влечет за собой введение жидкости БП (диализата) в брюшину, что приводит к воспалению и ремоделированию перитонеальной мембраны с течением времени. Воспаление брюшины вызывает фиброз, кульминацией которого является потенциальная потеря ультрафильтрационных возможностей мембраны с течением времени. Сохранение перитонеальной мембраны является серьезной проблемой при БП, и дальнейшие исследования критически важны для обеспечения того, чтобы лучшие клинические практики были доступны для практикующих врачей. Существуют хорошо зарекомендовавшие себя мышиные модели, помогающие углубить понимание патофизиологических механизмов перитонеальной инфекции и воспаления, растворенного вещества, кинетики транспорта воды и мембранной недостаточности; Тем не менее, технические проблемы с катетером часто ограничивают эти модели¹⁰.

Анализ изменений перитонеальной мембраны
У пациентов с ESKD диализат традиционно вводится в брюшинную полость через катетер Tenkhoff с глубокой и поверхностной манжетой. Пациенты могут потенциально испытывать осложнения, связанные с катетером, включая миграцию катетера, боль при инфузии и плохой дренаж диализата 11,12,13. Два основных типа перитонеальных катетеров были введены для людей, спиральные или прямые, чтобы свести к минимуму эти осложнения¹². Несколько модификаций, включая дополнительную манжету к обычным катетерам с двумя манжетами, были добавлены к оригинальным катетерам для продления выживаемости катетера^{PD 11}. Метод введения варьируется в зависимости от нескольких факторов, предотвращая миграцию катетера, которая должна быть добавлена после выживания, включая доступность ресурсов и уровень знаний¹⁴.

Напротив, мышиные модели перитонеального диализа имеют фундаментальные различия в методах и назначении по сравнению с перитонеальными катетерами человека. Например, перитонеальные катетеры в мышиных моделях используются в основном для изучения изменений мембран и в меньшей степени предназначены для двунаправленных дренажных функций. Современный метод страдает от потенциального смещения порта и миграции катетера из-за обращения с животными. В обычных мышиных моделях порты доступа не были закреплены на коже. Этот аспект создал нестабильный порт доступа, который у бодрствующих животных может быть смещен, что приведет к миграции катетера. Учитывая важность мышиных моделей в исследованиях перитонеальной мембраны, крайне важно создать эффективные хирургические методы для создания надежных моделей. Поэтому мы поставили перед собой задачу оптимизировать традиционную модель размещения катетера БП. Важно отметить, что сам катетер вызывает гистопатологические изменения в перитонеальной мембране, и, таким образом, любые выводы относительно влияния растворов БП в исследованиях на животных должны интерпретироваться в контексте катетера БП как инородное тело 15,16,17.

Гистопатология перитонеальной мембраны
Недостаточность БП в основном связана с фиброзом и избыточным ангиогенезом, что приводит к потере осмолярного градиента концентрации. Кроме того, на способность фильтрации перитонеальной мембраны может влиять перитонит. Кроме того, инфекционный перитонит является хорошо известной причиной изменения модальности диализа от перитонеального диализа к гемодиализу. ^18.

Protocol

Для этого исследования использовались восемь самок мышей C57BL/6J, возрастом 8-12 недель и средним весом 20 г. Мыши содержались в стандартных условиях и питались чау-чау и водой ad libitum. Это исследование было выполнено с одобрения Институционального комитета по уходу за животными и их испо…

Representative Results

Все имплантированные катетеры функционировали до конца исследования, и смещение катетера или перегиб не усложняли ни один из имплантированных катетеров. Текущий, модифицированный метод был дополнительно подтвержден с помощью модели, вызванной перитонитом, с использованием LPS. Контро…

Discussion

Описаны три мышиные модели БП. Это включает в себя слепой прокол поверхности брюшины, открыто-постоянную систему и закрытую систему¹⁰. Слепой прокол перитонеальной поверхности предполагает прямой перитонеальный доступ, аналогичный внутрибрюшинным инъекциям, но не позвол?…

Materials

10% heparin	Canada Inc., Boucherville, QC, Canada)	Pharmaceutical product
Buprenorphine 0.3 mg/mL	PAR Pharmaceutical	NDC 42023-179-05
C57BL/6J mice	The Jackson Lab	IMSR_JAX:000664
CD31	Abcam	Ab9498
Clamp	Fine Science Tools	13002-10
Forceps	Fine Science Tools	11002-12
Dumont #5SF Forceps	Fine Science Tools	11252-00
Dumont Vessel Cannulation Forceps	Fine Science Tools	11282-11
Fine Scissors – Large Loops	Fine Science Tools	14040-10
Fisherbrand Animal Ear-Punch	Fisher Scientific	13-812-201
Hill Hemostat	Fine Science Tools	13111-12
Huber point needle	Access  technologies	PG25-500	Needle for injections
Isoflurane, USP	Covetrus	NDC 11695-6777-2
Lipopolysaccharide from E.coli	SIGMA	L4391
Microscope	Nikon Eclipse Inverted Microscope	TE2000
Minute Mouse Port 4French with retention beads and cross holes	Access  technologies	MMP-4S-061108A
Posi-Grip Huber point needles 25 G x 1/2´´	Access  technologies	PG25-500
Scissors	Fine Science Tools	14079-10
Vicryl Suture	AD-Surgical	#L-G330R24