Transdermal måling av glomerulær filtreringshastighet i mekanisk ventilerte smågriser

Summary

Glomerulær filtreringshastighet (GFR) er den ideelle markøren for å vurdere nyrefunksjonen. Imidlertid er standard målemetode ved bruk av inulininjeksjon med seriell blod- og urinanalyse upraktisk. Denne artikkelen beskriver en praktisk metode for å måle GFR transdermalt hos gris.

Abstract

Transdermal måling av glomerulær filtreringshastighet (GFR) har blitt brukt til å evaluere nyrefunksjonen hos bevisste dyr. Denne teknikken er godt etablert hos gnagere for å studere akutt nyreskade og kronisk nyresykdom. GFR-måling ved bruk av det transdermale systemet er imidlertid ikke validert hos griser, en art med et lignende nyresystem som mennesker. Vi undersøkte derfor effekten av sepsis på transdermal GFR hos anesteserte og mekanisk ventilerte nyfødte griser. Polymikrobiell sepsis ble indusert ved cekal ligering og punktering (CLP). Det transdermale GFR-målesystemet bestående av en miniatyrisert fluorescenssensor ble festet til grisens barberte hud for å bestemme clearance av fluorescein-isotiocyanat (FITC) konjugert sinistrin, en intravenøst injisert GFR-sporstoff. Våre resultater viser at ved 12 timer etter CLP økte serumkreatinin med en reduksjon i GFR. Denne studien viser for første gang nytten av den transdermale GFR-tilnærmingen for å bestemme nyrefunksjonen hos mekanisk ventilerte, nyfødte griser.

Introduction

En praktisk og kvantitativ evaluering av nyrefunksjonen er måling av glomerulær filtrasjonshastighet (GFR), som forteller hvor godt nyrene filtrerer blod basert på clearanceprinsippet¹. En tidligere metode for måling av GFR innebærer intravenøs injeksjon av eksogene forbindelser som inulin eller sinistrin, og utfører serielle målinger av plasma / urinnivåer for å oppdage deres clearance ^2,3. Denne metoden er tungvint, og krever seriell innsamling av plasma- og urinprøver⁴. Et alternativ er måling av endogene metabolske sluttprodukter som kreatinin. Dette er imidlertid tidkrevende og til tider unøyaktig, da det ikke bare filtreres av glomerulus, men også utskilles av tubuli ^5,6. Videre påvirkes kreatininnivået av kjønn, alder, kosthold og muskelmasse ^7,8,9.

Et mer presist, minimalt invasivt og mye brukt mål på GFR er bruken av transdermale GFR-skjermer, som måler sanntids GFR hos dyr ^4,10. Sinistrin, en høyoppløselig og fritt filtrert eksogen nyremarkør, er merket med fluorescein-isotiocyanat (FITC). Denne konjugerte forbindelsen injiseres intravenøst, og nyrefunksjonen i sanntid kan vurderes uten å samle blod- og urinprøver¹¹. Bruken av transdermal GFR-måling er validert hos gnagere 12, hunder¹³ og katter¹⁴, men ikke hos svin.

Svin arter deler flere anatomiske og fysiologiske egenskaper med mennesker, noe som gjør dem ideelle dyr for å studere ulike menneskelige sykdommer¹⁵. Bruken av griser i translasjonell biomedisinsk forskning har blitt stadig mer populær og foretrukket over gnagermodeller fordi den etterligner menneskelig fysiologi og patofysiologi¹⁶. Neonatale griser er av interesse for å forstå mekanismene for sykdommer som er unike for pediatriske pasienter¹⁷. Videre setter den nylige fremgangen i gris til menneskelig organtransplantasjon en trang til å utvide diagnostiske verktøy for prekliniske og kliniske studier 18,19,20,21. Dette papiret gir for første gang en veiledning for bruk av transdermal enhet for måling av GFR hos nyfødte griser.

Protocol

Prosedyrene er skrevet i henhold til nasjonale standarder for pleie og bruk av laboratoriedyr og ble godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) ved University of Tennessee Health Science Center (UTHSC). MERK: Grisene i forsøksgruppen blir utsatt for cekalligering og punktering, mens humbuggruppen bare gjennomgår åpning av magen uten cekalligering eller punktering. Grisene i begge gruppene holdes under anestesi i 12 timer etter prosedyren for å gi nok tid til sepsis og …

Representative Results

I dette avsnittet presenterer vi for første gang representative data fra bruk av transdermal GFR hos nyfødte griser. Vi brukte en cecal ligation og punktering modell som tidligere har vist seg å redusere nyrefunksjonen28. Følgelig antok vi at hos våre CLP-griser skulle det være et akutt fall i GFR som tilsvarer AKI, og dette bør oppdages på det transdermale GFR-apparatet som økt clearancetid (t1/2), og dermed validere bruken hos griser. Syv hanngrisunger ble inkludert, tre humb…

Discussion

Dette papiret beskriver praktiske trinn for å bestemme nyrefunksjonen hos griser ved hjelp av de miniatyriserte transdermale GFR-skjermene og FITC-sinistrin i en mekanisk ventilert, bedøvet neonatal grismodell. Tidligere papirer har etablert eksperimentelle transdermale GFR-protokoller hos gnagere 11,12,14^, men det finnes ingen protokoller hos griser.

Nylig har det vært en stasjon for å utforske …

Materials

Alpha – Chloralose	Sigma-Aldrich	C0128-25G	Used for maintanining anesthesia
Black braided silk  3-0	Surgical Specialties	SP117	Silk tie for blood vessel traction and ligation
Centrifugation machine AccuSpin 8C	Fischer Scientific	75-008-821	Used to extract plasma from whole blood sample
Endotracheal Tube 3.0 uncuffed	Progressive Medical International	1109021995	Inserted through tracheostomy
FITC-Sinistrin 1.0 g	MediBeacon Inc.	FTCF S001	Store at room temp and protect from light
GEM Premier 3000 Blood gas analyzer	Instrumentation Laboratory	5700	For bedside blood gas analysis
Heating Pad medium size 20 in x 29 in	Adroit Medical Systems	V029	Connects to heat therapy pump
HTP-Heat Therapy Pump	Adroit Medical Systems	HTP	Allows you to set temperature as needed.
IDEXX Catalyst One	IDEXX Laboratories	89-92525-00	Plasma creatinine analysis
Invasive blood pressure catheter 3.5Fr	Millar	SPR-524	Inserted in femoral artery
IV adminstration set with flow regulator	True Care	TCRTCBINF033G	Used to connect IV fluid bag to vein catheter
Ketamine	Covetrus	68317	Used for induction of Anesthesia
MediBeacon analysis software version 3.0	MediBeacon Inc.	N/A	Software program used for analysing data to obtain sinistrin clearance half life and curve
Millex-GV Syringe Filter Unit 0.22 µm	Millipore Sigma	SLGVR33RS	Syringe filter for chloralose injection
Neonate/Infant Ventilator	Sechrist Millennium	20409	Connected to air supply to provide ventilation through endotracheal tube
Phenobarbital Sodium + Phenytoin Sodium (Euthasol)	Covetrus	72934	Used for euthanasia
Ringer Lactate 500 mL bag	Baxter	2B2323Q	Maintanence fluid infusion
Sterile Gloves	Henry Schein	104-5920	Used by operator during surgery
Sterile Gown	Halyard Health	95021	Used by operator during surgery
Steril Towel	Medline	42131704	Used as drape to maintaine sterile field when operating
Suture 3-0 silk reverse cutting needle	Ethicon	NC1842168	Used for suturing abdominal wall layers
Transdermal Mini GFR Monitor	MediBeacon Inc.	TDM004	Battery and USB connector included in package
Transdermal monitor adhesive patch	MediBeacon Inc.	PTC-SM001	Doubl sided adhesive patch for GFR probe
Umbilical Tape 1/8 in x 20 yds	Fisher Scientific	NC9303017	To secure endotracheal tube
Venous Catheter size PE/5	Micro medical tubing	BB31695	For femoral vein cannulation
Xylazine	Covetrus	61035	Used for induction of anesthesia