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의학

Misurazione transdermica della velocità di filtrazione glomerulare nei suinetti ventilati meccanicamente

Published: September 13, 2022
doi:
10.3791/64413
, , , , ,
1Department of Physiology,College of Medicine University of Tennessee Health Science Center

Summary

La velocità di filtrazione glomerulare (GFR) è il marker ideale per valutare la funzionalità renale. Tuttavia, il metodo di misurazione standard che utilizza l’iniezione di inulina con analisi seriale del sangue e delle urine non è pratico. Questo articolo delinea un metodo pratico per misurare la GFR transdermica nei suinetti.

Abstract

La misurazione transdermica della velocità di filtrazione glomerulare (GFR) è stata utilizzata per valutare la funzionalità renale negli animali coscienti. Questa tecnica è ben consolidata nei roditori per studiare il danno renale acuto e la malattia renale cronica. Tuttavia, la misurazione della GFR utilizzando il sistema transdermico non è stata convalidata nei suini, una specie con un sistema renale simile a quello umano. Quindi, abbiamo studiato l’effetto della sepsi sulla GFR transdermica in suini neonatali anestetizzati e ventilati meccanicamente. La sepsi polimicrobica è stata indotta dalla legatura e puntura cecale (CLP). Il sistema di misurazione transdermica della GFR costituito da un sensore di fluorescenza miniaturizzato è stato collegato alla pelle rasata del maiale per determinare la clearance della sinistrina coniugata con fluoresceina-isotiocianato (FITC), un tracciante GFR iniettato per via endovenosa. I nostri risultati mostrano che a 12 ore post-CLP, la creatinina sierica è aumentata con una diminuzione della GFR. Questo studio dimostra, per la prima volta, l’utilità dell’approccio transdermico GFR nel determinare la funzionalità renale nei suini neonatali ventilati meccanicamente.

Introduction

Una valutazione pratica e quantitativa della funzionalità renale è la misurazione della velocità di filtrazione glomerulare (GFR), che indica quanto bene i reni filtrano il sangue in base al principio di clearance1. Un metodo precedente di misurazione della GFR prevedeva l’iniezione endovenosa di composti esogeni come l’inulina o la sinistrina, conducendo misurazioni seriali dei livelli plasmatici/urinari per rilevarne la clearance 2,3. Questo metodo è macchinoso e richiede la raccolta seriale di campioni di plasma e urina4. Un’alternativa è la misurazione dei prodotti metabolici endogeni come la creatinina. Tuttavia, questo richiede tempo e, a volte, è impreciso, in quanto non solo viene filtrato dal glomerulo ma anche secreto dai tubuli 5,6. Inoltre, il livello di creatinina è influenzato dal sesso, dall’età, dalla dieta e dalla massa muscolare 7,8,9.

Una misura più precisa, minimamente invasiva e ampiamente utilizzata della GFR è l’uso di monitor GFR transdermici, che misurano la GFR in tempo reale negli animali 4,10. La sinistrina, un marcatore renale esogeno altamente solubile e liberamente filtrato, è marcata con fluoresceina-isotiocianato (FITC). Questo composto coniugato viene iniettato per via endovenosa e la funzionalità renale in tempo reale può essere valutata senza raccogliere campioni di sangue e urina11. L’uso della misurazione transdermica della GFR è stato convalidato nei roditori12, nei cani 13 e nei gatti14, ma non nei suini.

Le specie suine condividono diverse caratteristiche anatomiche e fisiologiche con l’uomo, rendendole animali ideali per lo studio di varie malattie umane15. L’uso dei maiali nella ricerca biomedica traslazionale è diventato sempre più popolare e preferito rispetto ai modelli di roditori perché imita la fisiologia umana e la fisiopatologia16. I maiali neonatali sono di interesse per comprendere i meccanismi delle malattie uniche per i pazienti pediatrici17. Inoltre, i recenti progressi nel trapianto di organi da suino a organo umano sollecitano ad ampliare gli strumenti diagnostici per gli studi preclinici e clinici 18,19,20,21. Questo documento, per la prima volta, fornisce una guida per l’uso del dispositivo transdermico nella misurazione della GFR nei suini neonatali.

Protocol

Le procedure sono scritte secondo gli standard nazionali per la cura e l’uso di animali da laboratorio e sono state approvate dall’Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) dell’Università del Tennessee Health Science Center (UTHSC). NOTA: I suinetti nel gruppo sperimentale sono sottoposti a legatura cecale e puntura, mentre il gruppo fittizio subisce solo l’apertura dell’addome senza legatura o puntura cecale. I suinetti di entrambi i gruppi sono tenuti sotto anestesia per 12 ore d…

Representative Results

In questa sezione, presentiamo per la prima volta i dati rappresentativi dell’uso della GFR transdermica nei suini neonatali. Abbiamo usato un modello di legatura cecale e puntura che ha precedentemente dimostrato di ridurre la funzionalità renale28. Di conseguenza, abbiamo ipotizzato che nei nostri suini CLP, ci dovrebbe essere un calo acuto della GFR corrispondente all’AKI, e questo dovrebbe essere rilevato sul dispositivo GFR transdermico come aumento del tempo di clearance (t1/2), …

Discussion

Questo articolo descrive i passaggi pratici per determinare la funzionalità renale nei suini utilizzando i monitor GFR transdermici miniaturizzati e la sinistrina FITC in un modello di suino neonatale anestetizzato ventilato meccanicamente. Articoli precedenti hanno stabilito protocolli sperimentali transdermici GFR nei roditori11,12,14, ma non esistono protocolli nei suini.

Recentemente, c’è stata …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo studio è stato supportato dalle sovvenzioni del National Institutes of Health R01 DK120595 e R01 DK127625 assegnate al Dr. Adebiyi. Il contenuto di questo documento è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresenta necessariamente le opinioni ufficiali del National Institutes of Health. Grazie al Dr. Daniel Schock-Kusch, direttore del sito presso MediBeacon GmbH, per i suoi consigli.

Materials

Alpha – Chloralose Sigma-Aldrich C0128-25G Used for maintanining anesthesia
Black braided silk  3-0 Surgical Specialties SP117 Silk tie for blood vessel traction and ligation
Centrifugation machine AccuSpin 8C Fischer Scientific 75-008-821 Used to extract plasma from whole blood sample
Endotracheal Tube 3.0 uncuffed Progressive Medical International 1109021995 Inserted through tracheostomy
FITC-Sinistrin 1.0 g MediBeacon Inc. FTCF S001 Store at room temp and protect from light
GEM Premier 3000 Blood gas analyzer Instrumentation Laboratory 5700 For bedside blood gas analysis
Heating Pad medium size 20 in x 29 in Adroit Medical Systems V029 Connects to heat therapy pump
HTP-Heat Therapy Pump Adroit Medical Systems HTP Allows you to set temperature as needed.
IDEXX Catalyst One IDEXX Laboratories 89-92525-00 Plasma creatinine analysis
Invasive blood pressure catheter 3.5Fr Millar SPR-524 Inserted in femoral artery
IV adminstration set with flow regulator True Care TCRTCBINF033G Used to connect IV fluid bag to vein catheter
Ketamine Covetrus 68317 Used for induction of Anesthesia
MediBeacon analysis software version 3.0 MediBeacon Inc. N/A Software program used for analysing data to obtain sinistrin clearance half life and curve
Millex-GV Syringe Filter Unit 0.22 µm Millipore Sigma SLGVR33RS Syringe filter for chloralose injection
Neonate/Infant Ventilator Sechrist Millennium 20409 Connected to air supply to provide ventilation through endotracheal tube
Phenobarbital Sodium + Phenytoin Sodium (Euthasol) Covetrus 72934 Used for euthanasia
Ringer Lactate 500 mL bag Baxter 2B2323Q Maintanence fluid infusion
Sterile Gloves Henry Schein 104-5920 Used by operator during surgery
Sterile Gown Halyard Health 95021 Used by operator during surgery
Steril Towel Medline 42131704 Used as drape to maintaine sterile field when operating
Suture 3-0 silk reverse cutting needle Ethicon NC1842168 Used for suturing abdominal wall layers
Transdermal Mini GFR Monitor MediBeacon Inc. TDM004 Battery and USB connector included in package
Transdermal monitor adhesive patch MediBeacon Inc. PTC-SM001 Doubl sided adhesive patch for GFR probe
Umbilical Tape 1/8 in x 20 yds Fisher Scientific NC9303017 To secure endotracheal tube
Venous Catheter size PE/5 Micro medical tubing BB31695 For femoral vein cannulation
Xylazine Covetrus 61035 Used for induction of anesthesia
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References

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Fanous, M. S., Afolabi, J. M., Michael, O. S., Falayi, O. O., Iwhiwhu, S. A., Adebiyi, A. Transdermal Measurement of Glomerular Filtration Rate in Mechanically Ventilated Piglets. J. Vis. Exp. (187), e64413, doi:10.3791/64413 (2022).
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