Teknisk förfining av en bilateral modell av njurischemi-reperfusion för forskning om akuta njurskador

Summary

Denna studie etablerade ett protokoll med fokus på teknisk förfining av en musmodell av bilateral renal ischemi-reperfusion för forskning om akut njurskada.

Abstract

Hjärtstopp utgör en stor börda för folkhälsan. Akut njurskada (AKI) är en negativ markör hos överlevare av hjärtstopp efter återkomst av spontan cirkulation (ROSC) efter framgångsrik hjärt-lungräddning. Omvänt är återhämtning av njurfunktionen från AKI en prediktor för gynnsamma neurologiska resultat och utskrivning från sjukhus. Det saknas dock en effektiv intervention för att förhindra njurskador orsakade av hjärtstopp efter ROSC, vilket tyder på att ytterligare terapeutiska strategier krävs. Njurhypoperfusion och reperfusion är två patofysiologiska mekanismer som orsakar AKI efter hjärtstopp. Djurmodeller av ischemi-reperfusionsinducerad AKI (IR-AKI) i båda njurarna är jämförbara med patienter med AKI efter ROSC i klinisk miljö. IR-AKI för båda njurarna är dock tekniskt utmanande att analysera eftersom modellen är förknippad med hög dödlighet och stor variation i njurskador, vilket kan påverka analysen. Lätta möss valdes ut, placerades under narkos med isofluran, utsattes för kirurgi med dorsolateralt tillvägagångssätt och deras kroppstemperatur bibehölls under operationen, vilket minskade vävnadsskador och etablerade ett reproducerbart akut renalt IR-AKI-forskningsprotokoll.

Introduction

Hjärtstopp inträffar mer än 80 000 gånger årligen i USA ^1,2. Dödligheten vid hjärtstopp är extremt hög 3,4,5,6. AKI är en viktig riskfaktor förknippad med hög dödlighet och dåliga neurologiska utfall hos patienter med hjärtstillestånd efter ROSC 7,8,9,10,11,12,13. Återhämtning från AKI är en bra prediktor för gynnsamma neurologiska resultat och utskrivning från sjukhuset^14,15,16. Effektiva terapier för IR-AKI saknas dock fortfarande 15,16,17,18,19. Ytterligare terapeutiska strategier krävs för att ytterligare förbättra de kliniska resultaten av sjukdomen.

IR-AKI med bilateral njurischemimetod är en av de djurmodeller som används för AKI-forskning 20,21,22,23,24,25,26. Renala IR-AKI-djurmodeller är mindre komplicerade än en helkroppsmodell för IR-skada för studier av AKI hos patienter med plötsligt hjärtstopp efter ROSC 6,27,28,29,30. Detta innebär att konsekventa resultat från en renal IR-AKI-djurmodell är lättare att uppnå på grund av förekomsten av färre störfaktorer i experiment. Dessutom involverar renala IR-AKI-protokoll vanligtvis en ensidig eller bilateral njurpedikelocklusion. Förhållandena i experiment på bilateral renal IR-AKI är jämförbara med kliniska förhållanden för AKI efter ROSC hos patienter med plötsligt hjärtstopp efter framgångsrik hjärt-lungräddning. Även om njurarnas patologiska egenskaper i båda modellerna återspeglar de patologiska egenskaperna hos human njurskada 31,32,33, är en bilateral njurischemimetod mer relevant för AKI under humana patologiska tillstånd^, såsom hjärtsvikt, vasokonstriktion och septisk chock ³⁵. Bilaterala renala IR-AKI-djurmodeller är lämpliga för studier med fokus på renala IR-skador vid hjärtstopp efter ROSC.

Bilaterala renala IR-AKI-modeller är förknippade med tekniska svårigheter, experimentell komplexitet och lång operationstid 23,26,32,33,35,36. För att övervinna dessa tekniska svårigheter etablerade den aktuella studien ett tillförlitligt bilateralt IR-AKI-forskningsprotokoll i möss genom att göra vissa tekniska modifieringar. Det föreslagna protokollet resulterade i färre kirurgiska komplikationer, mindre vävnadsskador och en lägre sannolikhet för dödlighet under operationen. Därför kan den användas för att undersöka de patofysiologiska processerna för AKI efter ROSC för att utveckla nya terapeutiska strategier mot njurhypoperfusion och reperfusionsskada^37,38,39.

Protocol

Alla djurförsök utfördes i enlighet med Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, utgiven av US National Institutes of Health (NIH publikation nr 85-23, reviderad 1996). Studieprotokollet godkändes av och i enlighet med riktlinjerna från Institutional Animal Care and Use Committee vid Fu-Jen Catholic University. Se materialtabellen för detaljer om alla material och instrument som används i detta protokoll. 1. Förbereda mössen <l…

Representative Results

Kvaliteten på den bilaterala renala IR-AKI-operationen bör bedömas före ytterligare mikroskopisk eller molekylär analys. Under operationen bör njurischemi bekräftas genom att se om njuren har ändrat färg från rosa till mörkröd strax efter att njurpedikeln klämts fast med en mikrovaskulär klämma (Figur 1). Efter operationen kan njurskador orsakade av IR-AKI-kirurgi valideras ytterligare med några mikroliter serum genom submandibulär blodinsamling för biokemisk analys där re…

Discussion

Det föreslagna bilaterala IR-AKI-protokollet är lämpligt för att undersöka mekanismen för hypoperfusion och reperfusionsskada i båda njurarna. Protokollet föreslår att lätta möss, generell anestesi med isofluran, ett dorsolateralt tillvägagångssätt för operationen och upprätthållande av kroppstemperatur under operationen mildrar de associerade tekniska svårigheterna, förkortar operationens varaktighet och ökar enhetligheten i proceduren för akut bilateral renal IR-AKI-forskning.

<p class="jove_co…

Materials

Absorbable Suture, 6-0	Ethicon	J510G-BX
Betadine solution	Shineteh Istrument
Carprofen	Sigma	PHR1452
Cotton balls	Shineteh Istrument
Graefe Forceps	Fine Science Tools	11051-10
Heating pad	Shineteh Istrument
Isoflurane	Piramal Critical Care Inc.	26675-46-7
Moria Vessel Clamp	Fine Science Tools	18320-11
Olsen-Hegar needle holder	Fine Science Tools	12002 – 12
Saline	Shineteh Istrument
Scalpel blades	Shinva	s2646
Small Animal Anesthesia Machine	Sheng-Cing Instruments Co.	STEP AS-01
Tissue scissors	Fine Science Tools	14072 – 10