نموذج الفئران لخلل اليد المرتبط بغسيل الكلى
Summary
يفصل هذا البروتوكول الخطوات الجراحية لتكوين الناسور الشرياني الوريدي الحرقفي الشائع للفئران. قمنا بتطوير هذا النموذج لدراسة الفيزيولوجيا المرضية للأطراف المرتبطة بغسيل الكلى.
Abstract
يعد مرض الكلى المزمن مشكلة صحية عامة رئيسية ، ويستمر انتشار مرض الكلى في المرحلة النهائية (ESRD) الذي يتطلب علاجات استبدال الكلى المزمنة مثل غسيل الكلى في الازدياد. يظل وضع الناسور الشرياني الوريدي الذاتي (AVF) خيارا أساسيا للوصول إلى الأوعية الدموية لمرضى ESRD. لسوء الحظ ، يعاني ما يقرب من نصف مرضى غسيل الكلى من خلل وظيفي في اليد مرتبط بغسيل الكلى (ARHD) ، بدءا من تنمل دقيق إلى الغرغرينا الرقمية. والجدير بالذكر أن الدوافع البيولوجية الأساسية المسؤولة عن ARHD غير مفهومة بشكل جيد ، ولا يوجد نموذج حيواني مناسب لتوضيح الآليات و / أو تطوير علاجات جديدة للوقاية / العلاج من ARHD. هنا ، نصف نموذجا جديدا للفأر يتم فيه إنشاء AVF بين الشريان الحرقفي المشترك الأيسر والوريد ، مما يسهل تقييم الفيزيولوجيا المرضية للأطراف. تشمل الجراحة المجهرية عزل الأوعية الدموية ، وبضع الوريد الطولي ، وإنشاء مفاغرة شريانية وريدية ، وإعادة بناء وريدي. تشمل جراحات الشام جميع الخطوات الحرجة باستثناء إنشاء التشوه الشرياني الوريدي. يؤدي وضع AVF الحرقفي إلى تغييرات ذات صلة سريريا في ديناميكا الدم المركزية ، ونقص التروية المحيطية ، وضعف في الأداء العصبي الحركي للأطراف الخلفية. يوفر نموذج AVF الجديد قبل السريري منصة مفيدة تلخص الاضطرابات العصبية الحركية الشائعة التي أبلغ عنها مرضى غسيل الكلى ، مما يسمح للباحثين بالتحقيق في آليات الفيزيولوجيا المرضية ARHD واختبار العلاجات المحتملة.
Introduction
يظل إنشاء والحفاظ على الوصول الوظيفي للأوعية الدموية هدفا أساسيا مهما لمرضى المرحلة النهائية من مرض الكلى (ESRD) الذين يتلقون العلاج ببدائل الكلى عن طريق غسيل الكلى1. تعد علاجات غسيل الكلى المتكررة ضرورية لإزالة الفضلات ، وتطبيع الشوارد ، والحفاظ على توازن السوائل بمجرد أن تصبح وظائف الكلى غير كافية ، وبالتالي فهي ضرورية للبقاء على المدى الطويل2. لذلك ، يمثل الوصول إلى الأوعية الدموية “شريان الحياة” للمرضى الذين يعانون من ESRD ، ويظل وضع الناسور الشرياني الوريدي الذاتي (AVF) خيارا مفضلا للوصول إلى غسيل الكلى بين هذه المجموعة3. ومع ذلك ، فإن ما يقرب من 30٪ -60٪ من مرضى غسيل الكلى يعانون من مجموعة من إعاقات اليد ، والتي تعرف سريريا بأنها خلل وظيفي في اليد مرتبط بالوصول (ARHD). يمكن أن تتراوح أعراض اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه من الضعف وعدم التنسيق إلى الشلل الأحادي والغرغرينا الرقمية ، والتي يمكن أن تحدث في وقت مبكر بعد إنشاء الشريان الوريدي أو تتطور تدريجيا مع نضوج الناسور. علاوة على ذلك ، يعقد ARHD جدول علاج ESRD ، والذي يرتبط بسوء نوعية الحياة ، وارتفاع مخاطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية ، وزيادة معدل الوفيات2،3،4.
تم تطوير العديد من النماذج الحيوانية لدراسة إعادة تشكيل الأوعية الدموية الناجمة عن تغيرات الدورة الدموية بعد إنشاء AVF5،6،7،8،9،10،11،12،13،14،15. النماذج الحيوانية الكبيرة ذات التشوه الشرياني الوريدي الحرقفي أو الفخذي16،17،18،19،20 ونماذج القوارض التي تستخدم إما مفاغرة الشريان السباتي الوريد الوداجي أو تكوين ناسور الشريان الأورطي السفلي تحت الكلوي راسخة جيدا لفحص الجوانب المذكورة أعلاه لنضج AVF والمباح 21 . على سبيل المثال، ارتفاع ضغط الدم الوريدي، وزيادة قطر اللمعة، وزيادة سمك جدار الوريد هي علامات على نضوج AVF الناجح، في حين أن التليف الكبير للوسائط وتضخم الدم الباطني أو تطور الخثرة مع عدم وجود تغييرات في التدفق غالبا ما يميز فشل AVF 6,15. ومع ذلك ، تفتقر النماذج الحيوانية الكبيرة إلى المرونة التجريبية أو القدرات المعدلة وراثيا لنماذج الفئران ، في حين أن نماذج القوارض الحالية لا تسهل بسهولة التحقيق في ARHD بسبب الموقع التشريحي و / أو عدم وجود أمراض الأطراف المرتبطة بها. في الواقع ، نظرا لعدم وجود نموذج حيواني راسخ قبل السريري يلخص النمط الظاهري السريري ذي الصلة ، ظل التقدم البحثي لتوضيح الآليات البيولوجية المرضية وتطوير استراتيجيات علاجية جديدة راكدا ، على الرغم من الزيادة التدريجية في عدد مرضى ARHD الذين يعانون من أعراض. لذلك ، فإن الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو تقديم نموذج فأر فريد من ARHD ، وتوفير الخطوات الإجرائية للجراحة المجهرية AVF وتوصيف الفيزيولوجيا المرضية المتعلقة ب AVF.
Protocol
Representative Results
Discussion
استمر انتشار مرضى غسيل الكلى الذين يعانون من ARHD بعد إنشاء AVF في الزيادة30,31. في الواقع ، يمكن أن تؤثر مضاعفات الأعراضالتي لم يتم حلها 4،32،33 مثل الألم والضعف وتشوش الحس و / أو انخفاض نطاق الحركة سلبا على رفاهية المريض4،32،33،34</s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر بصدق الدكتور Guanyi Lu من قسم جراحة الأوعية الدموية والعلاج داخل الأوعية الدموية في جامعة فلوريدا على الدعم الفني لتطوير نموذج AVF الحرقفي ، وكذلك التدريب الجراحي ، ورافي كومار من قسم علم وظائف الأعضاء التطبيقي وعلم الحركة في جامعة فلوريدا للدعم الفني للحصول على الصور المجهرية الحية.
تم دعم هذا العمل بمنح من المعاهد الوطنية للصحة والقلب والرئة والدم الوطنية ، أرقام المعهد R01-HL148697 (إلى S.T.S.) ، بالإضافة إلى رقم منحة جمعية القلب الأمريكية POST903198 (إلى KK).
Materials
| 0.15% Adenine diet | ENVIGO | TD.130899 | 20% casein, 0.15% adenine, 0.9% P |
| 0.2% Adenine diet | ENVIGO | TD.130900 | 20% casein, 0.2% adenine, 0.9% P |
| 10-0 Nylon suture | AD surgical | XXS-N1005T4 | |
| 29 G needle syringes | Exel International | 14-841-32 | |
| 31 G needle syringes | Advocate | U-100 insulin syringe | |
| 4-0 silk suture | AD surgical | S-S41813 | |
| 45-degree angled dumont forceps | Fine Science Tools | 11253-25 | |
| 5-0 PGA suture | AD surgical | PSGU-518R13 | |
| 6-0 silk suture | AD surgical | S-S618R13 | |
| Absorbable gelatin sponge | ETHICON | 1975 | |
| Alcohol preps | Covidien | 5110-cs4000 | 70% isopropyl alcohol |
| Buprenorphine | NA | NA | 0.01 g/mL |
| C57BL6/J mice | Jaxon Laboratory | ||
| Casein diet | ENVIGO | TD.130898 | 20% casein, 0.9% P |
| Cotton swabs | CONSTIX | SC-9 | Medium single-ended round cotton swab |
| Cotton swabs | CONSTIX | SC-4 | Small double-ended hard, sharp, pointed cotton swab |
| Curity non-woven sponges (2×2) | Covidien | 9022 | |
| Curved Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15001-08 | |
| Doppler ultrasound | VisualSonics | Vevo 2100 | |
| Extra fine graefe forceps | Fine Science Tools | 11150-10 | 2 pairs |
| Eye lubricant | CLCMEDICA | Optixcare eye lube | |
| Heparin (5000 U/mL) | National Drug Codes List | 63739-953-25 | 100 IU/mL |
| Hot bead sterilizer | Fine Science Tools | 18000-50 | |
| Low-temperature cautery | Bovie | AA04 | |
| Pen trimmer | Wahl | 5640-600 | |
| Powder-free surgical gloves | Ansell | 7824PF | |
| Round handled needle holders | Fine Science Tools | 12076-12 | |
| Sterile towel drape | Dynarex | DY440-MI | |
| Sterilized 0.9% saline | National Drug Codes List | 46066-807-25 | |
| Straight dumont forceps | Fine Science Tools | 11253-20 | |
| Straight needle holder | Fine Science Tools | FST 12001-13 | |
| Straight vannas spring scissors | Fine Science Tools | 25001-08 | |
| TrizChLOR4 | National Drug Codes List | 17033-279-50 |
References
- Gameiro, J., Ibeas, J. Factors affecting arteriovenous fistula dysfunction: a narrative review. The Journal of Vascular Access. 21 (2), 134-147 (2020).
- Culleton, B. F., Asola, M. R. The impact of short daily and nocturnal hemodialysis on quality of life, cardiovascular risk and survival. Journal of Nephrology. 24 (4), 405 (2011).
- Huber, T. S., et al. Access-related hand ischemia and the hemodialysis fistula maturation study. Journal of Vascular Surgery. 64 (4), 1050-1058 (2016).
- Rehfuss, J. P., et al. The spectrum of hand dysfunction after hemodialysis fistula placement. Kidney International Reports. 2 (3), 332-341 (2017).
- Caplice, N. M., et al. Neoangiogenesis and the presence of progenitor cells in the venous limb of an arteriovenous fistula in the rat. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 293 (2), 470-475 (2007).
- Castier, Y., et al. Characterization of neointima lesions associated with arteriovenous fistulas in a mouse model. Kidney International. 70 (2), 315-320 (2006).
- Croatt, A. J., et al. Characterization of a model of an arteriovenous fistula in the rat: the effect of L-NAME. The American Journal of Pathology. 176 (5), 2530-2541 (2010).
- Guzman, R. J., Krystkowiak, A., Zarins, C. K. Early and sustained medial cell activation after aortocaval fistula creation in mice. Journal of Surgical Research. 108 (1), 112-121 (2002).
- Kojima, T., et al. The relationship between venous hypertension and expression of vascular endothelial growth factor: hemodynamic and immunohistochemical examinations in a rat venous hypertension model. Surgical Neurology. 68 (3), 277-284 (2007).
- Misra, S., et al. The rat femoral arteriovenous fistula model: increased expression of matrix metalloproteinase-2 and -9 at the venous stenosis. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 19 (4), 587-594 (2008).
- Nath, K. A., Kanakiriya, S. K., Grande, J. P., Croatt, A. J., Katusic, Z. S. Increased venous proinflammatory gene expression and intimal hyperplasia in an aorto-caval fistula model in the rat. The American Journal of Pathology. 162 (6), 2079-2090 (2003).
- Nath, K. A., et al. The murine dialysis fistula model exhibits a senescence phenotype: pathobiological mechanisms and therapeutic potential. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 315 (5), 1493-1499 (2018).
- Yamamoto, K., et al. The mouse aortocaval fistula recapitulates human arteriovenous fistula maturation. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 305 (12), 1718-1725 (2013).
- Yang, S. T., et al. Adult mouse venous hypertension model: common carotid artery to external jugular vein anastomosis. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (95), e50472 (2015).
- Wong, C. Y., et al. A novel murine model of arteriovenous fistula failure: the surgical procedure in detail. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (108), e53294 (2016).
- Krishnamoorthy, M. K., et al. Anatomic configuration affects the flow rate and diameter of porcine arteriovenous fistulae. Kidney International. 81 (8), 745-750 (2012).
- Wang, Y., et al. Venous stenosis in a pig arteriovenous fistula model-anatomy, mechanisms and cellular phenotypes. Nephrology Dialysis Transplantation. 23 (2), 525-533 (2008).
- Loveland-Jones, C. E., et al. A new model of arteriovenous fistula to study hemodialysis access complications. The Journal of Vascular Access. 15 (5), 351-357 (2014).
- Nugent, H. M., et al. Perivascular endothelial implants inhibit intimal hyperplasia in a model of arteriovenous fistulae: a safety and efficacy study in the pig. Journal of Vascular Research. 39 (6), 524-533 (2002).
- Butterfield, A. B., et al. Inverse effect of chronically elevated blood flow on atherogenesis in miniature swine. Atherosclerosis. 26 (2), 215-224 (1977).
- Kwei, S., et al. Early adaptive responses of the vascular wall during venous arterialization in mice. The American Journal of Pathology. 164 (1), 81-89 (2004).
- Berru, F. N., et al. Chronic kidney disease exacerbates ischemic limb myopathy in mice via altered mitochondrial energetics. Scientific Reports. 9 (1), 15547 (2019).
- Khattri, R. B., Thome, T., Ryan, T. E. Tissue-specific 1H-NMR metabolomic profiling in mice with adenine-induced chronic kidney disease. Metabolites. 11 (1), 45 (2021).
- Thome, T., et al. Impaired muscle mitochondrial energetics is associated with uremic metabolite accumulation in chronic kidney disease. Journal of Clinical Investigation Insight. 6 (1), 139826 (2021).
- Kim, K., et al. Development of a murine iliac arteriovenous fistula model for examination of hemodialysis access-related limb pathophysiology. Journal of Vascular Surgery-Vascular Science. 2, 247-259 (2021).
- Castro, B., Kuang, S. Evaluation of muscle performance in mice by treadmill exhaustion test and whole-limb grip strength assay. Bio-protocol. 7 (8), 2237 (2017).
- Kim, K., et al. Skeletal myopathy in CKD: a comparison of adenine-induced nephropathy and 5/6 nephrectomy models in mice. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 321 (1), 106-119 (2021).
- Yang, B., Shergill, U., Fu, A. A., Knudsen, B., Misra, S. The mouse arteriovenous fistula model. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 20 (7), 946-950 (2009).
- Brenes, R. A., et al. Toward a mouse model of hind limb ischemia to test therapeutic angiogenesis. Journal of Vascular Surgery. 56 (6), 1669-1679 (2012).
- Bello, A. K., et al. Assessment of global kidney health care status. Journal of the American Medical Association. 317 (18), 1864-1881 (2017).
- Levin, A., et al. Global kidney health 2017 and beyond: a roadmap for closing gaps in care, research, and policy. The Lancet. 390 (10105), 1888-1917 (2017).
- Hassabi, M., et al. Comparing strength and range of motion of the upper limb with AV fistula access with the contralateral upper limb among patients treated with hemodialysis. Researcher Bulletin of Medical Sciences. 22 (1), 1 (2017).
- Capitanini, A., Galligani, C., Lange, S., Cupisti, A. Upper limb disability in hemodialysis patients: evaluation of contributing factors aside from amyloidosis. Therapeutic Apheresis and Dialysis. 16 (3), 242-247 (2012).
- Altintepe, L., et al. Physical disability, psychological status, and health-related quality of life in older hemodialysis patients and age-matched controls. Hemodialysis International. 10 (3), 260-266 (2006).
- Castaneda, C., et al. Resistance training to reduce the malnutrition-inflammation complex syndrome of chronic kidney disease. American Journal of Kidney Diseases. 43 (4), 607-616 (2004).
- Hurton, S., et al. Upper extremity complications in patients with chronic renal failure receiving haemodialysis. Journal of Renal Care. 36 (4), 203-211 (2010).
- Mazumder, M. K., Giri, A., Kumar, S., Borah, A. A highly reproducible mice model of chronic kidney disease: Evidences of behavioural abnormalities and blood-brain barrier disruption. Life Sciences. 161, 27-36 (2016).
- Jia, T., et al. A novel model of adenine-induced tubulointerstitial nephropathy in mice. BioMed Central Nephrology. 14, 116 (2013).
- Kieswich, J. E., et al. A novel model of reno-cardiac syndrome in the C57BL/ 6 mouse strain. BioMed Central Nephrology. 19 (1), 346 (2018).
- Abassi, Z., Goltsman, I., Karram, T., Winaver, J., Hoffman, A. Aortocaval fistula in rat: a unique model of volume-overload congestive heart failure and cardiac hypertrophy. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 729497 (2011).
- Brower, G. L., Levick, S. P., Janicki, J. S. Inhibition of matrix metalloproteinase activity by ACE inhibitors prevents left ventricular remodeling in a rat model of heart failure. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 292 (6), 3057-3064 (2007).
- Francis, B. N., Abassi, Z., Heyman, S., Winaver, J., Hoffman, A. Differential regulation of ET (A) and ET (B) in the renal tissue of rats with compensated and decompensated heart failure. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 44, 362-365 (2004).
