Renal Ischemi Reperfusionsskada: En musmodell av skada och Regeneration
Summary
The mouse model of renal ischaemia reperfusion injury described here comprises of a right nephrectomy that provides control tissue and clamping of the left renal pedicle to induce ischaemia that results in acute kidney injury. This model uses a midline laparotomy approach with all steps performed via one incision.
Abstract
Nedsatt ischemi reperfusionsskada (IRI) är en vanlig orsak till akut njurskada (AKI) för patienter och ocklusion av renalt blodflöde är oundviklig vid njurtransplantation. Experimentella modeller som korrekt och reproducerbart rekapitulera renal IRI är avgörande för att dissekera patofysiologin för AKI och utveckling av nya terapeutiska medel. Presenteras här är en musmodell av renal IRI som ger reproducerbar AKI. Detta uppnås genom en mittlinje laparotomi metod för operation med ett snitt som tillåter både en höger nefrektomi som ger kontrollvävnad och fastklämning av den vänstra njur pedicle att inducera ischemi i den vänstra njuren. Genom noggrann kontroll av klämposition och kroppstemperaturen under den tid ischemi denna modell uppnår reproducerbara funktionella och strukturella skador. Mössen 24 timmar efter operation visar förlust av njurfunktion med förhöjning av serum-eller plasmakreatinin nivå och strukturturella njurskada med akut tubulär nekros uppenbar. Njurfunktionen förbättras och akut vävnadsskada löser under 7 dagar efter njur IRI så att denna modell kan användas för att studera njur förnyelse. Denna modell av njur IRI har använts för att studera molekylära och cellulära patofysiologi AKI samt analys av den efterföljande njur förnyelse.
Introduction
Ischemi reperfusionsskada (IRI) är ett vanligt sätt att skada för flera organ inklusive njure, hjärta och hjärna. Njur IRI kan leda till akut njurskada (AKI) för patienter och ingen specifik behandling är tillgänglig. AKI följd av IRI har en komplicerad patogenes involverar både det medfödda och adaptiva immunsvar 1. En experimentell modell av njur IRI ger möjlighet att dissekera de viktigaste celler och mediatorer är involverade i patogenesen av AKI samt den efterföljande njur förnyelse som följer under de följande dagarna. Dessutom kan bedömas effekten av nya läkemedel vid sjukdomsprocesser.
Det övergripande målet för den experimentella modellen för njur IRI beskrivs här är att förmå både akuta funktionella och strukturella njurskada. Några forskare har använt en modell som innebär att induktion av bilaterala IRI 2. Även om det bilaterala renal IRI-modellen är i bruk, den ensidiga renal IRI-modellen har fördelen av en rätt nefrektomi genomförs i samband med operationen. Rätt nefrektomi vävnaden fungerar som värdefulla kontrollvävnad i studier med ett förbehandlingssteg som vare sig inducerar eller hämmar uttrycket av en gen eller protein. Till exempel har vi använt denna modell för att bedöma konditioneringseffekter av heme arginat (HA) injektion 24 timmar före renal IRI 3. Den framgångsrika induktion av cellskyddande enzymet heme-oxygenas-1 (HO-1) med HA innan IRI bekräftades i rätt nefrektomi kontrollvävnad 4. HA minskad renal IRI i åldern möss delvis via en HO-1 beroende mekanism. På samma sätt har vi använt modellen i makrofag haltsstudier för att undersöka betydelsen av makrofager i njur IRI 5. Immunhistokemisk analys av höger nefrektomi vävnad kan användas för att bekräfta effektiviteten av ablation metodik. Den högra nefrektomi vävnad kan därför användas för att både bekräfta och kvantifiera nivån av induction eller inhibering av molekylen av intresse i varje enskild försöksdjuret. Denna modell kommer att vara av intresse för forskare som använder droger eller andra föreningar för att modulera uttrycket av gener eller proteiner etc. före induktion av njur IRI.
Andra studier har använt flank snitt för att komma åt njurarna. Den modell som beskrivs här använder en enda mittlinje bukkirurgi för att utföra både höger nefrektomi och framkalla ischemi reperfusion av vänster njure. Denna kirurgiska metod ger utmärkt visualisering av operationsområdet, inklusive njur pediklar och färgförändringar som följer njur pedicle fastspänning. Vår publicerade erfarenhet av modellen 4-6 visar att möss återhämta sig snabbt från operationen med en nära 100% överlevnad.
Slutligen kinetisk analys av modellen under en period av 7 dagar visar att denna modell uppvisar återställande av båda njurfunktionen och tubulär integritet, medbetydande tubulär celltillväxt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Renal IRI är en viktig orsak till AKI med ingen specifik behandling tillgänglig. Den experimentella studien av renal IRI har varit mycket informativ med tidigare arbete visar betydelsen av makrofager, dendritiska celler, lymfocyter, regulatoriska T-celler och andra celler och medlare i induktion av både akut skada och helande fas 5,8 – 16. Dessutom har experimentell njur IRI använts för att bedöma effekten av olika terapeutiska medel 4,17-19.
Modellen av njur IRI …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The present study was supported by grants from Kidney Research UK (ST4/2011), the Cunningham Trust (CT11/14) and the Mrs EA Hogg’s Charitable Trust.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Tissue scissors | Fine Science Tools | 14072 – 10 | |
| Micro-Adson forceps (Rat toothed) | Fine Science Tools | 11019 – 12 | |
| S&T JFA-5bTC Forceps – SuperGrip Angled | Fine Science Tools | 00649-11 | |
| Colibri retractor | Fine Science Tools | 17000 – 04 | |
| Micro clip applicator | Fine Science Tools | 18057-14 | |
| Micro serrafines | Fine Science Tools | 18055-04 | |
| Olsen-Hegar needle holder | Fine Science Tools | 12002 – 12 | |
| Hemoclip Plus Ligating Clips Small | Weck | 533837 | |
| Autoclip Wound Clip System, 9mm | Harvard Apparatus | PY2 52-3748 | |
| Silk Black Braided Suture, Size 6-0 | Harvard Apparatus | 723288 | |
| Standard Heat Matt | |||
| Homeothermic Blanket & Control Unit | Harvard Apparatus | ||
| Lacri-Lube | Allergan | ||
| Vetasept Chlorhexidine | AnimalCare | ||
| Vetalar : Ketamine hydrochloride | 100mg/ml solution | ||
| Domitor : medetomidine hydrochloride | 1mg/ml | ||
| Vetergesic : Buprenorphine hydrochloride | 0.3mg/ml | ||
| Antisedan : Atipamezole hydrochoride | 5mg/ml | ||
References
- Kinsey, G. R., Li, L., Okusa, M. D. Inflammation in acute kidney injury. Nephron Exp Nephrol. 109, (2008).
- Wei, Q., Dong, Z. Mouse model of ischemic acute kidney injury: technical notes and tricks. Am J Physiol Renal Physiol. 303, (2012).
- Ferenbach, D. A., Kluth, D. C., Hughes, J. Hemeoxygenase-1 and renal ischaemia-reperfusion injury. Nephron Exp Nephrol. 115, (2010).
- Ferenbach, D. A., et al. The induction of macrophage hemeoxygenase-1 is protective during acute kidney injury in aging mice. Kidney Int. 79, 966-976 (2011).
- Ferenbach, D. A., et al. Macrophage/monocyte depletion by clodronate, but not diphtheria toxin, improves renal ischemia/reperfusion injury in mice. Kidney Int. 82, 928-933 (2012).
- Ferenbach, D. A., et al. Macrophages expressing heme oxygenase-1 improve renal function in ischemia/reperfusion injury. Mol Ther. 18, 1706-1713 (2010).
- Keppler, A., et al. Plasma creatinine determination in mice and rats: an enzymatic method compares favorably with a high-performance liquid chromatography assay. Kidney Int. 71, 74-78 (2007).
- Vinuesa, E., et al. Macrophage involvement in the kidney repair phase after ischaemia/reperfusion injury. J Pathol. 214, 104-113 (2008).
- Friedewald, J. J., Rabb, H. Inflammatory cells in ischemic acute renal failure. Kidney Int. 66, 486-491 (2004).
- Gandolfo, M. T., et al. Foxp3+ regulatory T cells participate in repair of ischemic acute kidney injury. Kidney Int. 76, 717-729 (2009).
- Burne, M. J., et al. Identification of the CD4+ T cell as a major pathogenic factor in ischemic acute renal failure. J Clin Invest. , 1283-1290 (2001).
- Burne-Taney, M. J., et al. B cell deficiency confers protection from renal ischemia reperfusion injury. J Immunol. 171, 3210-3215 (2003).
- Kinsey, G. R., et al. Regulatory T cells suppress innate immunity in kidney ischemia-reperfusion injury. J Am Soc Nephrol. 20, 1744-1753 (2009).
- Li, L., Okusa, M. D. Macrophages, dendritic cells, and kidney ischemia-reperfusion injury. Semin Nephrol. 30, 268-277 (2010).
- Lin, S. L., et al. Macrophage Wnt7b is critical for kidney repair and regeneration. Proc Natl Acad Sci U S A. 107, 4194-4199 (2010).
- Lee, S., et al. Distinct macrophage phenotypes contribute to kidney injury and repair. J Am Soc Nephrol. 22, 317-326 (2011).
- Kumar, S., et al. Dexamethasone ameliorates renal ischemia-reperfusion injury. J Am Soc Nephrol. 20, 2412-2425 (2009).
- Sharples, E. J., et al. Erythropoietin protects the kidney against the injury and dysfunction caused by ischemia-reperfusion. J Am Soc Nephrol. 15, 2115-2124 (2004).
- Gueler, F., et al. Statins attenuate ischemia-reperfusion injury by inducing heme oxygenase-1 in infiltrating macrophages. Am J Pathol. 170, 1192-1199 (2007).
- Delbridge, M. S., Shrestha, B. M., Raftery, A. T., ElNahas, A. M., Haylor, J. L. The effect of body temperature in a rat model of renal ischemia-reperfusion injury. Transplant Proc. 39, 2983-2985 (2007).
