Early stage hemodynamic dysfunction is critical to the development of kidney disease. Yet, detection methodologies are limited. Recent advances in sonography provide a noninvasive, accurate option for early detection of kidney injury. This study outlines a step-by-step, sonographic methodology for detecting kidney dysfunction using a drug-induced nephrotoxicity rat model.
الكلى يعمل بشكل طبيعي للحفاظ على التوازن الدورة الدموية وهو موقع كبير من الأضرار الناجمة عن سمية الدواء. ويقدر الكلوي الناجم عن المخدرات للمساهمة في 19- 25٪ من جميع الحالات السريرية للقصور كلوي حاد وكالة (آكي) في المرضى ذوي الحالات الحرجة. وقد اعتمد كشف آكي تاريخيا على مقاييس مثل الكرياتينين (SCR) أو اليوريا والنيتروجين في الدم (بون) التي هي غير كافية بشكل واضح في تقييم كامل لسمية كلوية في المرحلة المبكرة من الفشل الكلوي. حاليا، لا توجد وسيلة تشخيصية قوية للكشف بدقة تغير الدورة الدموية في مرحلة مبكرة من AKI حين أن مثل هذه التعديلات قد تسبق في الواقع ارتفاع مستويات المؤشرات الحيوية في الدم. هذا الكشف المبكر يمكن أن يساعد الأطباء إجراء تشخيص دقيق ويساعد في في جعل لاستراتيجية علاجية القرار. تم علاج الفئران مع سيسبلاتين للحث على AKI. تم تقييم سمية كلوية لمدة ستة أيام باستخدام التصوير فوق الصوتي عالية التردد، وقياس SCR وعند التشريح لالكلى. استخدمت تقييم الدورة الدموية باستخدام 2D والصور لون دوبلر لدراسة متسلسل الكلوي في الفئران، وذلك باستخدام التصوير فوق الصوتي. وأظهرت البيانات المتوفرة لدينا ناجحة إصابة الكلى الناجم عن المخدرات في الفئران البالغين عن طريق الفحص النسيجي. وأشار لون دوبلر على أساس تقييم [سنوغرفيك من AKI أن مقاوم مؤشر (RI) ومؤشر نابض (PI) وزاد في مجموعة العلاج. وكانت انخفضت سرعة ذروة الانقباضي (مم / ثانية)، السرعة نهاية الانبساط (ملم / ثانية) وسرعة الوقت لا يتجزأ (VTI، ملم) في الشرايين الكلوية في نفس المجموعة. الأهم من ذلك، هذه التغييرات الدورة الدموية تقييمها من قبل بالموجات فوق الصوتية سبقت ارتفاع منسوب قرار مجلس الأمن. وبالتالي يمكن أن المؤشرات القائمة على التصوير فوق الصوتي مثل RI أو PI تكون علامات تنبؤية مفيدة لتدهور الوظيفة الكلوية في القوارض. من ملاحظاتنا على أساس بالموجات فوق الصوتية في الكلى من الفئران التي خضعت AKI، أظهرنا أن هذه القياسات الدورة الدموية موسع قد تنظر كطريقة دقيقة وحساسة وقوية في الكشف المبكر خلل مرحلة الكلى. تيؤكد دراسته أيضا على أهمية القضايا الأخلاقية المرتبطة باستخدام الحيوانات في الأبحاث.
وقد مصل الكرياتينين (SCR) لقياس معيار الذهب لتقييم وظائف الكلى لأكثر من عقدين من الزمن. في الآونة الأخيرة، وقد ذكرت العديد من الدراسات أن الإصابة الكلوية تحدث في وقت سابق بكثير من التغييرات في SCR 1. ومع ذلك، لا توجد طرق قوية للكشف عن تغيرات الدورة الدموية التي تحدث في سياق الإصابة الكلوية بما في ذلك الكلوي الناجم عن المخدرات في وقت مبكر.
الحاد ضعف الدورة الدموية الكلوي الناجم عن المخدرات يؤدي إلى تلف الأنسجة الكلى ومزيد من التقدم إلى الفشل الكلوي 2،3. في العقدين الماضيين، وتشير الدراسات إلى أن أدوات التصوير مثل التصوير المقطعي (CAT)، التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، والتصوير فوق الصوتي تلعب دورا في تقييم الدورة الدموية 4. في أدوات التصوير الحالية، التصوير فوق الصوتي مقياس الرمادية إلى جانب تقنيات لون دوبلر، هي الأكثر استخداما لإنشاء وتقييم الوضع التشريحي للالكلى 3،5،6. سوليفان وآخرون. آل. والبنين وآخرون. آل. ذكرت مؤخرا ان بالموجات فوق الصوتية هو أداة فعالة وقوية وغير الغازية في تغيرات الدورة الدموية التحليل في تضيق الأوعية والتوتر نقص الأكسجة النماذج الحيوانية 7،8. كما تستخدم هذه التقنية عادة للكشف عن الشرايين تضيق 9،10.
وقد سمحت أحدث التطورات التقنية في مجال عالية الدقة التصوير بالموجات فوق الصوتية المحققين لمعالجة سمية القلب والأوعية الدموية باستخدام عالية التردد (25-80 ميجا هرتز)، وتحقيقات عالية الدقة (<0.03 ملم الدقة)، في الجسم الحي 11. نحن نفترض أن استخدام هذا عالية الدقة التصوير فوق الصوتي لدراسة الكلى سوف توفر فرصة غير مسبوقة لطريقة غير الغازية وحساسة للكشف المبكر عن كلوية.
يستخدم سيسبلاتين لعلاج الخصية، المبيض والمثانة والرأس والرئة، وسرطان العنق في تركيبة مع أدوية أخرى 12-14. سيسبلاتين وقد قام وموثقة جيدا الكلوي بسبب نخر خلية صأسفرت الأنابيب roximal (PT) وجمع القنوات في ارتفاع اليوريا والنيتروجين في الدم (بون) وقرار مجلس الأمن 15. هنا، ونحن نقدم منهجية خطوة بخطوة مفصلة باستخدام التصوير فوق الصوتي الكلوي غير الغازية لتوصيف خلل في الكلى باستخدام نموذج الفئران من المخدرات (سيسبلاتين) -induced كلوية.
في العقد الماضي، وقعت الكثير من التقدم في التكنولوجيا سنوغرفيك] بما في ذلك تطوير تحقيقات الميكانيكية عالية التردد، والتي تقدم بيانات [سنوغرفيك ذات جودة عالية، والحساسية، ودقة. ويمكن لهذه المجسات توفر ما يقرب من 50 ميكرون القرار المحوري في عمق الاختراق من 5 إلى 12 ملم وارتفاع معدلات الإطار (أكبر من 200 إطار / ثانية)، وبالتالي فإنه يمكن أن تكون بمثابة أداة قوية لدراسة الحيوانات الصغيرة مثل الفئران والجرذان 18، 19. وعلاوة على ذلك، فإنه يسمح أيضا لجمع الصور [سنوغرفيك على الحيوانات مخدرا خفيفا أو واعية مع العلامات الحيوية عند مستويات الفسيولوجية. وبالإضافة إلى ذلك، يوفر هذه الطريقة غير الغازية أيضا فرصة لإجراء تقييم طولية من التغييرات الهيكلية والوظيفية أثناء تطور المرض دون التضحية الحيوانات 19.
في عام 1959، الدكاترة. وصف Rusell وفرشاة لأول مرة ثلاثة "R" قواعد (استبدال، والحد، وصقل) لرفع العور eness من القضايا الأخلاقية في استخدام الحيوانات في البحوث. ويوضح البروتوكول المقترح للمرة الأولى أن غير الغازية بالموجات فوق الصوتية الحيوانات الصغيرة يمكن يستخدم أقل عدد ممكن من الحيوانات تحت أقل الألم والمعاناة أو ضيق في دراسة Nephorotoxicity. لذلك، بل هو طريقة فعالة محتملة لتلبية R 'القواعد الثلاثة "لحيوانات التجارب.
وقد ركزت العديد من الدراسات سنوغرفيك] في التطبيقات القلب. وكثيرا ما تستمد تقييم وظائف الكلى من قياسات وضع القلب بدلا من الدراسة مباشرة من الكلى 20-25. لقد وضعنا منهجية التصوير لتصور التغيرات التشريحية والوظيفية في الكلى في الوقت الحقيقي. كنا مجموعة محددة مسبقا من النوافذ الصوتية التكميلية، على نطاق والرمادي ووضع / B ولون دوبلر، محددة لمشاهدة الكلى. استخدمنا RI ومؤشرات PI لتقييم العلاقة بين هذه المؤشرات والتغيرات في وظائف الكلى في نموذج سمية سيسبلاتين التي يسببها.
<p class="jove_content"> ومع ذلك، هناك بعض التحديات والقيود المفروضة على وسائل التصوير المقترحة على النحو التالي: 1) الاختيار المناسب للعامل مخدر ودرجة التخدير حاسمة للاستقرار القلب والجهاز التنفسي. ظاهرة فسيولوجية غير متناسقة (بما في ذلك التقلبات الجهاز التنفسي ومعدل ضربات القلب) تؤثر على تدفق الشريان الكلوي، ونوعية تقييم التصوير وظيفة الكلى. سوف نستخدم IACUC وافق وكيل حقن مخدر، بنتوباربيتال (50 ملغم / كغم من وزن الجسم، والملكية الفكرية)، كما لدينا وكيل مخدر احتياطية لضمان وظيفة فسيولوجية طبيعية سليمة خلال تقييم التصوير وظيفة الكلى. 2) إزالة الشعر هو خطوة حاسمة، وجود شعر الصدر يؤثر على جودة الصور سنوغرفيك]. 3) في حين بالموجات فوق الصوتية للكلى واضحة نسبيا لمشغل المدربين؛ لمتوسط المشغل، فمن الأهمية بمكان أن تكيف التقنية لعلم التشريح فريد الحيوان الفردية وجعل التلاعب طفيفة. 4) إذا كان حجم الفئران كبير نسبيا (أكثر من 350 غراما)، وهو أدنى تردد التحقيق (أقل من المستخدمة في هذه الدراسة ميغاهرتز 21) قد تكون هناك حاجة للتصوير الأمثل. قد يكون من الحكمة أن تأخذ دورة تدريبية قبل العملية المقترحة لنظام التصوير.جدة في كشف الكلوي الناجم عن المخدرات باستخدام منهجية [سنوغرفيك المقترحة وبروتوكول المشتقة هي الكشف المبكر عن القوي للتغيرات الدورة الدموية في حالة إصابة الكلى. وتشير النتائج إلى أن داخل الكلى تغيرات الدورة الدموية الوعائية في الواقع تسبق قرار مجلس الأمن الارتفاع. وإجراء مقارنة معيارية هذه البيانات ضد معيار الذهب التقليدي باستخدام التحليل النسيجي وتثبت أن التصوير فوق الصوتي الحيوانات الصغيرة هو طريقة موسع وحساسة، وقابلة للتكرار، والتي لديها متطلبات الحد الأدنى من استخدام الحيواني. وبالتالي، أداة فعالة للكشف المبكر عن الكلوية المخدرات التي يسببها استخدام نموذج الفئران.
The authors have nothing to disclose.
We thank Fred Roberts for exemplary technical support. We thank Brigham Women’s Hospital Cardiovascular Physiology Core for providing with the instrumentation and the funds for this work. This work was supported in part by NHLBI grants HL093148, HL086967, and Departmental Funds from (SUNDRY).
Depilatory cream | Miltex, Inc. | Surgi-Prep | Apply 24 hours prior to imaging |
cis-Diamineplatinum(II) dichloride | Sigma | 479306 | To induce acute kidney injury at small animals. |
Isoflurane | Baxter International Inc. | NDC 10019-773-40 | 2-3% for induction, and 1-1.5 % for maintenance; heart beats will be maintained at above 500 beats per minute |
Table of equipments | |||
Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
High-frequency Mechanical Transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS250, MS550D, MS400 | |