Een gemodificeerd twee nieren Een Clip Muis Model van Renine Regulatie in nierslagader Stenose
Summary
Een gemodificeerd 2 nier 1 clip (2K1C) Goldblatt muismodel werd ontwikkeld met behulp van polyurethaan tubing om nierslagaderstenose te initiëren, waardoor een toename van renine-expressie en nierbeschadiging werd geïnduceerd. Hier beschrijven we een gedetailleerde procedure voor het voorbereiden en plaatsen van de manchet op de nierslagader om een reproduceerbaar en consistent 2K1C-muismodel te genereren.
Abstract
Nierslagaderstenose is een veel voorkomende aandoening bij patiënten met coronaire of perifere vaatziekten waarbij het renine-angiotensine-aldosteronsysteem (RAAS) overactief is. In deze context is er een vernauwing van de nierslagaders die een toename van de expressie en afgifte van renine stimuleren, het snelheidsbeperkende protease in RAAS. De resulterende toename van renine-expressie is een bekende aanjager van renovasculaire hypertensie, vaak geassocieerd met nierbeschadiging en eindorgaanschade. Er is dus een grote interesse in het ontwikkelen van nieuwe behandelingen voor deze aandoening. Het moleculaire en cellulaire mechanisme van reninecontrole in nierslagaderstenose is niet volledig begrepen en rechtvaardigt verder onderzoek. Om nierslagaderstenose bij muizen te induceren, werd een gemodificeerd 2 nier 1 clip (2K1C) Goldblatt muismodel ontwikkeld. De rechter nier werd gestennoseerd bij wilde muizen en schijnmuizen werden gebruikt als controle. Na nierslagaderstenose bepaalden we renine-expressie en nierbeschadiging. Nieren werden geoogst en verse cortices werden gebruikt om eiwit- en mRNA-expressie van renine te bepalen. Dit diermodel is reproduceerbaar en kan worden gebruikt om pathofysiologische responsen, moleculaire en cellulaire routes te bestuderen die betrokken zijn bij renovasculaire hypertensie en nierbeschadiging.
Introduction
Nierslagaderstenose (RAStenose) is een hardnekkig probleem dat ongeveer 6% van de 65-plussers treft en bij maximaal 40% van de mensen met coronaire of perifere vaatziekten 1,2. De huidige behandelingen voor de ziekte zijn beperkt; daarom is er een kritieke behoefte om nieuwe therapieën te ontwikkelen voor de behandeling van renovasculaire hypertensie of resistente hypertensie geïnduceerd door RAStenose. Renine-angiotensine-aldosteronsysteem (RAAS) is de belangrijkste route die betrokken is bij de pathogenese van door RAStenose geïnduceerde hypertensie of renovasculaire hypertensie 3,4. Bekende therapieën gericht op RAAS, zoals ACE-remmers of angiotensinereceptorblokkers, verlichten hypertensie, maar moeten nauwkeurig worden onderzocht op nierfalen en hyperkaliëmie 5,6,7. Renine katalyseert de snelheidsbeperkende stap in RAAS; het zet angiotensinogeen om in angiotensine I. Bij atherosclerose veroorzaakt plaquevorming de vernauwing van de nierslagader die reninesecretie veroorzaakt, wat resulteert in renovasculaire hypertensie en nierschade8. Een aantal studies hebben verhoogde niveaus van oxidatieve stress gemeld tijdens renovasculaire hypertensie bij mensen, die werden bevestigd met het twee nier-en-een clip (2K1C) muizenmodel en andere hypertensieve diermodellen 2,9,10,11,12,13,14,15,16 . Het moleculaire mechanisme van renine-expressiecontrole tijdens rastenose geïnduceerde renovasculaire hypertensie is niet goed begrepen en rechtvaardigt verder onderzoek.
Experimentele diermodellen die RAStenose betrouwbaar en reproduceerbaar recapituleren, zijn belangrijk bij het ophelderen van de cellulaire en moleculaire mechanismen van renine-expressiecontrole voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën. Het 2K1C muismodel is een goed ingeburgerd experimenteel model om de pathogenese van renovasculaire hypertensie te bestuderen 17,18,19,20. Dit model wordt gegenereerd door de vernauwing van de nierslagader met behulp van een clip 17,20,21, waardoor nierslagader occlusie wordt geproduceerd die resulteert in een toename van renine-expressie en hypertensie 17,19,20,21. Er zijn echter geen technische rapporten beschikbaar, die een stapsgewijze procedure beschrijven om nierslagaderstenose in diermodellen te genereren.
Conventionele U-vormige zilveren clips, polyurethaanbuizen en andere clips zijn gebruikt om de nierslagader te vernauwen om nierslagaderstenose te induceren. Sommige studies hebben aangetoond dat het ontwerp en het materiaal van de clip van cruciaal belang zijn voor het verkrijgen van betrouwbare en reproduceerbare gegevens met het 2K1C-diermodel. Volgens Lorenz et al. induceert het gebruik van conventionele U-ontworpen zilveren clips een laag slagingspercentage van hypertensie (40-60%)21. Door het clipontwerp wordt de nierslagader zijdelings gedrukt, waardoor enkele vernauwingen en een grotere kans om uit de nierslagader te worden losgemaakt, wordt veroorzaakt. De kneedbaarheid en vervormbaarheid van zilver kunnen veranderingen in clipbreedten mogelijk maken; daarom, het veroorzaken van verschillende hypertensie niveaus bij muizen. Zilverdioxiden op de clip kunnen perivasculaire ontsteking, intimale proliferatie en weefselgranulatie veroorzaken, waardoor de diameter van de nierslagader22 verandert. Vanwege de variabiliteit in de niveaus van hypertensie verkregen met de conventionele U-design zilveren clip, hebben Warner et al. en Lorenz et al. met succes een ronder ontworpen polyurethaanbuis gebruikt om nierslagaderstenose bij muizen te initiëren, waardoor een betrouwbaardere en consistentere inductie van de twee nieren één clip diermodel20,21 wordt gegenereerd.
In dit rapport beschrijven we een chirurgisch protocol om experimentele RAStenose bij muizen te genereren, met behulp van de polyurethaanbuis om de nierslagader te vernauwen. De polyurethaan manchet met rond ontwerp is een meer reproduceerbare, betrouwbare en goedkope clip om stenose bij muizen te genereren. Het doel van dit experimentele model is om het moleculaire en cellulaire mechanisme van renine-expressiecontrole tijdens nierslagaderstenose te bestuderen en te definiëren. We bevestigden het succes van het RAStenosis-muizenmodel door renine-expressie en nierbeschadigingsmarker neutrofiele gelatinase-geassocieerd lipocaline (N-GAL) te meten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nierslagaderstenose is een belangrijke oorzaak van secundaire of resistente hypertensie en nierbeschadiging 1,29. Het twee nier één clip (2K1C) Goldblatt-model is gebruikt om RAStenose geïnduceerde renovasculaire hypertensie te bestuderen 1,17,18,19. Een aantal eerdere studies met behulp van verschillende diermodellen hebben aangetoo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Onderzoek werd ondersteund door NHLBI Research Scientist Development Grant (1K01HL135461-01) aan JAG. Dank aan David Carmona-Berrio en Isabel Adarve-Rengifo voor hun technische bijstand.
Materials
| Diet Gel | Clear H2O | Diet-Gel 76A | Surgery recovery diet |
| EMC Heated Hard pad | Hallowell | 000A2788B | Heating pads were used to keep mice warm |
| Ethilon Nylon Suture | Ethicon | 662G | 4-0 (1.5 metric), This suture was used to close the peritoneum, and skin |
| Ethilon Nylon Suture | Ethicon | 2815 G | 8-0 (0.4 metric), This suture was used to close cuff to tie and constrict the artery |
| Germinator 500 | Braintree Scientific Inc. | GER 5287 | Sterilize surgical tools between surgeries |
| Ketoprofen | Zoetis | Ketofen | Painkiller |
| Polyurethane | Braintree Scientific Inc. | MRE-025 | This tube was used to initiate stenosis |
| Povidone-iodine antiseptic swabsticks | Medline | MDS093901 | It was applied after hair removal and surgery on the skin |
| Reflex 7 Clip Applier | Roboz Surgical Instrument Co | 204-1000 | This clip applier was used to apply clip in case one or more sutures went off |
| Sterile towel drapes | Dynarex | 4410 | It was used as a bedsheet for mice during surgery |
| Triple antibiotic ointment | Medi-First | 22312 | |
| Water pump | Stryker | T/pump Professionals | Used to warm and circulate water in the heating hard pad to keep mice warm during and post-surgery |
References
- Kashyap, S., et al. Blockade of CCR2 reduces macrophage influx and development of chronic renal damage in murine renovascular hypertension. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 310 (5), 372-384 (2016).
- Wang, W., et al. Changes in inflammatory biomarkers after renal revascularization in atherosclerotic renal artery stenosis. Nephrology Dialysis Transplantation. 31 (9), 1437-1443 (2016).
- Yerram, P., Karuparthi, P. R., Chaudhary, K. Pathogenesis and management of renovascular hypertension and ischemic nephropathy. Minerva Urologica e Nefrologica. 64 (1), 63-72 (2012).
- Covic, A., Gusbeth-Tatomir, P. The role of the renin-angiotensin-aldosterone system in renal artery stenosis, renovascular hypertension, and ischemic nephropathy: diagnostic implications. Progress in Cardiovascular Diseases. 52 (3), 204-208 (2009).
- Barreras, A., Gurk-Turner, C. Angiotensin II receptor blockers. Proceedings. 16 (1), 123-126 (2003).
- Sica, D. A. Angiotensin-converting enzyme inhibitors side effects–physiologic and non-physiologic considerations. Journal of Clinical Hypertension. 6 (7), 410-416 (2004).
- Hill, R. D., Vaidya, P. N. Angiotensin II Receptor Blockers (ARB, ARb). StatPearls. , (2019).
- Durante, A., et al. Role of the renin-angiotensin-aldosterone system in the pathogenesis of atherosclerosis. Current Pharmaceutical Design. 18 (7), 981-1004 (2012).
- Chen, K., et al. Plasma reactive carbonyl species: Potential risk factor for hypertension. Free Radical Research. 45 (5), 568-574 (2011).
- Zhang, X., et al. Angiotensin receptor blockade has protective effects on the poststenotic porcine kidney. Kidney International. 84 (4), 767-775 (2013).
- Zou, X., et al. Renal scattered tubular-like cells confer protective effects in the stenotic murine kidney mediated by release of extracellular vesicles. Scientific Reports. 8 (1), 1263 (2018).
- Kinra, M., Mudgal, J., Arora, D., Nampoothiri, M. An insight into the role of cyclooxygenase and lipooxygenase pathway in renal ischemia. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 21 (21), 5017-5020 (2017).
- Cavalcanti, C. O., et al. Inhibition of PDE5 Restores Depressed Baroreflex Sensitivity in Renovascular Hypertensive Rats. Frontiers in Physiology. 7, 15 (2016).
- Dias, A. T., et al. Sildenafil ameliorates oxidative stress and DNA damage in the stenotic kidneys in mice with renovascular hypertension. Journal of Translational Medicine. 12, 35 (2014).
- Lerman, L. O., Chade, A. R., Sica, V., Napoli, C. Animal models of hypertension: an overview. Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 146 (3), 160-173 (2005).
- Reckelhoff, J. F., Romero, D. G., Yanes Cardozo, L. L. Sex, Oxidative Stress, and Hypertension: Insights From Animal Models. Physiology (Bethesda). 34 (3), 178-188 (2019).
- Goldblatt, H., Lynch, J., Hanzal, R. F., Summerville, W. W. Studies on Experimental Hypertension : I. The Production of Persistent Elevation of Systolic Blood Pressure by Means of Renal Ischemia. Journal of Experimental Medicine. 59 (3), 347-379 (1934).
- Gollan, F., Richardson, E., Goldblatt, H. Hypertension in the systemic blood of animals with experimental renal hypertension. Journal of Experimental Medicine. 88 (4), 389-400 (1948).
- Lewis, H. A., Goldblatt, H. Studies on Experimental Hypertension: XVIII. Experimental Observations on the Humoral Mechanism of Hypertension. Bulletin of the New York Academy of Medicine. 18 (7), 459-487 (1942).
- Warner, G. M., et al. Genetic deficiency of Smad3 protects the kidneys from atrophy and interstitial fibrosis in 2K1C hypertension. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 302 (11), 1455-1464 (2012).
- Lorenz, J. N., et al. Renovascular hypertension using a modified two-kidney, one-clip approach in mice is not dependent on the alpha1 or alpha2 Na-K-ATPase ouabain-binding site. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 301 (3), 615-621 (2011).
- Ebina, K., Iwabuchi, T., Suzuki, S. Histological change in permanently clipped or ligated cerebral arterial wall. Part II: Autopsy cases of aneurysmal neck clipping. Acta Neurochirurgica. 66 (1-2), 23-42 (1982).
- Saleem, M., et al. Sox6: A new modulator of renin expression during physiological conditions. bioRxiv. , (2019).
- Saleem, M., et al. Sox6 as a new modulator of renin expression in the kidney. American Journal of Physiology-Renal Physiology. , (2019).
- Chade, A. R., Williams, M. L., Engel, J., Guise, E., Harvey, T. W. A translational model of chronic kidney disease in swine. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 315 (2), 364-373 (2018).
- Xue, Y., Xu, Z., Chen, H., Gan, W., Chong, T. Low-energy shock wave preconditioning reduces renal ischemic reperfusion injury caused by renal artery occlusion. Acta Cirúrgica Brasileira. 32 (7), 550-558 (2017).
- Lalanne, A., Beaudeux, J. L., Bernard, M. A. NGAL: a biomarker of acute and chronic renal dysfunction. Annales de Biologie Clinique. 69 (6), 629-636 (2011).
- Bolignano, D., et al. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as a marker of kidney damage. American Journal of Kidney Diseases. 52 (3), 595-605 (2008).
- Kashyap, S., et al. Development of renal atrophy in murine 2 kidney 1 clip hypertension is strain independent. Research in Veterinary Science. 107, 171-177 (2016).
- Anderson, W. P., Woods, R. L., Kline, R. L., Korner, P. I. Acute haemodynamic responses to unilateral renal artery stenosis in conscious dogs. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 12 (3), 305-309 (1985).
- Imanishi, M., et al. Critical degree of renal arterial stenosis that causes hypertension in dogs. Angiology. 43 (10), 833-842 (1992).
- Ziecina, R., Abramczyk, P., Lisiecka, A., Papierski, K., Przybylski, J. Adrenal-renal portal circulation contributes to decrease in renal blood flow after renal artery stenosis in rats. Journal of Physiology and Pharmacology. 49 (4), 553-560 (1998).
- Johnson, J. A., Ichikawa, S., Kurz, K. D., Fowler, W. L., Payne, C. G. Pressor responses to vasopressin in rabbits with 3-day renal artery stenosis. American Journal of Physiology. 240 (6), 862-867 (1981).
- Eirin, A., et al. Changes in glomerular filtration rate after renal revascularization correlate with microvascular hemodynamics and inflammation in Swine renal artery stenosis. Circulation: Cardiovascular Interventions. 5 (5), 720-728 (2012).
- Ma, Z., Jin, X., He, L., Wang, Y. CXCL16 regulates renal injury and fibrosis in experimental renal artery stenosis. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory. 311 (3), 815-821 (2016).
- Cheng, J., et al. Temporal analysis of signaling pathways activated in a murine model of two-kidney, one-clip hypertension. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 297 (4), 1055-1068 (2009).
- Wiesel, P., Mazzolai, L., Nussberger, J., Pedrazzini, T. Two-kidney, one clip and one-kidney, one clip hypertension in mice. Hypertension. 29 (4), 1025-1030 (1997).
- Johns, C., Gavras, I., Handy, D. E., Salomao, A., Gavras, H. Models of experimental hypertension in mice. Hypertension. 28 (6), 1064-1069 (1996).
