Determination of glomerular filtration rate (GFR) is the gold standard to assess overall kidney function. However, traditional procedures to measure this parameter are cumbersome and require a large investment of time. Here we describe a faster and minimally invasive method to determinate GFR transcutaneously.
Glomerular filtration rate (GFR) is the gold standard to assess overall kidney function. However, traditional methods to evaluate GFR are cumbersome and time-consuming. In addition, serial blood or urine samples are required, with the associated stress for the experimental animals. A recent technique significantly reduces the investment in time and resources, minimizing the invasiveness and the animal stress, but being equally valid as the traditional approaches. The method measures transcutaneously renal function. Using an optical device and the exogenous renal marker fluorescein isothiocyanate (FITC)-sinistrin, this technique is capable of measuring the elimination kinetics of the marker through the skin. With neither blood nor urine samples nor the associated laboratory assays needed, the results of the transcutaneous measurement are almost instantaneously available. The method has been already validated in different species and successfully applied in several models of renal pathology. Moreover, due to its minimally invasive characteristics, it is suitable for sequential measurements within the same animal. Here is provided a detailed protocol to carry out the transcutaneous assessment of renal function in rodents.
Glomerulären Filtrationsrate (GFR) ist der beste Parameter Gesamtnierenfunktion zu beurteilen. Der Goldstandard GFR um zu bestimmen , stützt sich auf die im Urin oder Plasma – Clearance von exogenen Nierenmarker wie Inulin 1. Allerdings sind diese Verfahren zeitaufwendig und kompliziert und erfordert die Erfassung von Serien Blut und / oder Urinproben und hinteren Labor-Tests für ihre Analyse. Darüber hinaus sind diese Verfahren invasive und Stress für die Tiere, die Häufigkeit und die Frequenzbegrenzung in dem die Messungen wiederholt werden kann. Eine Anzahl alternativer Ansätze sind entwickelt worden , die klassischen Verfahren zu vereinfachen GFR zu bestimmen, aber sie immer noch auf Urin- und Plasma – Sampling 2-4 und / oder erfordern tiefe Narkose 5,6, die renale Hämodynamik und Funktion 7 zu beeinflussen bekannt ist, 8. Endprodukte des Stoffwechsels, wie beispielsweise Kreatinin, werden ebenfalls weit verbreitet Nierenfunktion zu schätzen. Jedoch ist es, dass die Accur bekanntacy dieser endogenen Marker nicht optimal ist, und darüber hinaus, sie zu analysieren, Urin oder Blutabnahme auch unverzichtbar ist.
Hier beschreiben wir eine transkutane Methodik der Nierenfunktion bei wachen Tieren zu beurteilen. Dieses Verfahren ist einfacher und schneller als herkömmliche Methoden sowie nur minimal invasiv. Mit dieser Technik wird eine miniaturisierte optische Einrichtung und die exogene renal Marker Fluoreszein-Isothiocyanat (FITC) -sinistrin verwendet wird, ist es möglich, die Nierenfunktion fast in Echtzeit ohne eine Notwendigkeit für Plasma- oder Urinprobennahme und ohne chirurgische Katheterisierung für die Substanzverabreichung zu bestimmen. Aufgrund dieser Eigenschaften ist das Verfahren geeignet sequenziellen Messungen in dem gleichen Tier durchzuführen.
FITC-Sinistrin ist ein Nieren Marker frei durch die Glomeruli gefiltert, ohne tubulären oder Sekretion. Der optische Teil des miniaturisierten Vorrichtung besteht aus zwei Leuchtdioden (LEDs), die erregtdie verabreichte Marker und eine Photodiode, die emittierte Fluoreszenz durch die Haut zu erfassen. Die aufgezeichneten Daten werden in dem internen Speicher integriert in dem Gerät gespeichert und sie können verwendet werden, um die FITC-Sinistrin Eliminationskinetik Kurve zu erzeugen. Energie wird durch eine kleine wiederaufladbare Lithium-Batterie versorgt. Nähere Informationen über das Gerät und seine einzelnen Komponenten beziehen sich auf Schreiber et al. 9. Die Vorrichtung wird auf dem Tierkörper unter Verwendung eines doppelseitig klebenden Pflaster trägt ein transparentes Fenster für die optischen Komponenten leicht montiert. Die Ergebnisse sind leicht verfügbar, nachdem die Aufzeichnungsperiode ist vorbei.
Mit dem Verfahren und Protokoll hier vorgesehen ist, stellen wir eine vielversprechende Technologie, die der derzeitige Goldstandard ersetzen könnte GFR, um zu bestimmen, nicht nur in der Forschung, sondern auch im klinischen Bereich.
Die vorliegende Arbeit beschreibt das Verfahren, die Nierenfunktion in der bewussten Nagetieren mit einer miniaturisierten Vorrichtung zu bestimmen und die exogene Nierenmarker FITC-Sinistrin. Wie bereits erwähnt, hat dieses Verfahren mehrere Vorteile im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren der Urin- und Plasma-Clearance. Einer von ihnen ist die Unabhängigkeit von Blut und Urin Probenahme, die im Hinblick auf die Verbrauchsmaterialien, Zeit und natürlich, Tier Stress zu großen Einsparungen führt.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, um die exogene renal Marker FITC-Sinistrin und die Messung seiner Eliminationskinetik durch die Haut ermöglichen , die Auswirkungen der renalen Pathologien auf die Nierenfunktion 9,10,14-18 sucht werden. Die Serien Entnahme von Blutproben erforderlich Plasma-Clearance oder Biomarker für Nierenerkrankungen sind für das Tier, umständlich und zeitaufwendig für die Forscher stressig zu beurteilen. Daher sequentielle Messungen innerhalb des gleichen Tieres haben lim gewesenITED durch das Wohlbefinden der Tiere und methodischen Gründen. Das erwies sich im Tier Reproduzierbarkeit der transkutane Messung 13 macht es eine ideale Methode für Veränderungen der Nierenfunktion aufgrund von Krankheitsprogression oder Alterung zu erfassen. Aus dem gleichen Grund kann es auch sehr nützlich sein, um die Wirksamkeit von therapeutischen Ansätzen zu studieren.
Zwei kritische Schritte für eine erfolgreiche Anwendung dieser Technologie sind die Fixierung der optischen Vorrichtung an dem Tier und der korrekten Verabreichung des Markers. Das Gerät muss in geeigneter Weise festgelegt werden Bewegungsartefakte zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist das Anbringen und Ablösen des doppelseitig klebende Patch verhindert entscheidend, da es den Verlust seiner Hafteigenschaften und schließlich einer unangemessenen Fixierung auf dem Tier führen kann. Wie in dem Protokoll, Immobilisierung und zum Schutz der optischen Vorrichtung erwähnt, indem sie es mit einem Klebeband bedeckt, ist ein wirksamer Ansatz einen adequat, um sicherzustellen,e Fixierung. Wenn FITC-Sinistrin Bolus-Injektion durchzuführen ist es entscheidend, die Substanz alle intravenös zu verabreichen und nicht subkutan. Die Freigabe der Markierung in das subkutane Gewebe kann leicht durch einen gelben Ring den Schwanz des von FITC-Sinistrin eigene Farbe erzeugt Tier kreisen identifiziert werden. Eine subkutane Injektion manifestiert sich typischerweise als eine flachere Kurve und verlängerte Marker Ausscheidungszeit. Die mögliche Einschränkung dieses Verfahrens ist im Zusammenhang mit dem Marker verwendet als bei der Technik per se. Wenn ein Ödem in der Haut eines Tieres vorhanden ist, würde die transkutane Beurteilung der Nierenfunktion nicht empfohlen werden, da es ein zusätzliches Fach ist, die die Ausscheidung Dynamik von FITC-Sinistrin verändern könnten. In ähnlicher Weise kann pigmentierte Haut die Anwendung der Technik auf Grund der überlappenden Anregungs- und Emissionsspektren von FITC-Sinistrin und Melanin begrenzen. bei Tieren mit Pigmentierung der Haut in patches, jedoch wird das Problem durch Anordnen des optischen gelöstTeil der Vorrichtung in einer unpigmentierten Bereich.
Es ist möglich, verschiedene Aspekte der transkutanen Beurteilung der Nierenfunktion zu modifizieren, um das Verfahren zu verschiedenen Tierarten und / oder Ansätze anzupassen. So kann beispielsweise die empfohlene FITC-Sinistrin Dosierung oder die Länge der Messung eingestellt werden, je nach dem Ziel des Experiments sowie für verschiedene Arten oder Tiermodellen. Diese Anpassungsfähigkeit des Verfahrens wurde bereits durch seine erfolgreiche Anwendung in verschiedenen Arten von Nagetieren und verschiedene Arten von Stämmen mit unterschiedlichen gesundheitlichen Bedingungen bestätigt worden. Darüber hinaus hat die transkutane Beurteilung der Nierenfunktion wurden bei Hunden und Katzen 12 mit hervorragenden Ergebnissen kürzlich validiert. Aufgrund der unbestrittenen Unterschiede zwischen diesen Tieren und Nagetiere, bestimmt diese Studie die geeignete Dosis von FITC-Sinistrin für beide, Hunde und Katzen, und es erfolgt die Verwendung eine viel längere Messzeit, 4 Stunden statt der 1 oder 2 Stundend bei Nagern.
Insgesamt kann die Verwendung dieser Technik uns helfen genauere Erkenntnisse in Nephrology zu gewinnen, auch ein besseres Verständnis der Nierenkrankheitsprogression und die Wirkung von Therapien. Die Eigenschaften des transkutanen Beurteilung der Nierenfunktion legt es als eine geeignete Technik in der Human- und Tier klinischen Bereichen in Zukunft angewendet wird, und sollte als eine vielversprechende Technologie angesehen werden, die traditionellen Ansätze zu ersetzen.
The authors have nothing to disclose.
ZHP was supported by the Marie-Curie project: NephroTools.
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