Модель крупного животного для острого повреждения почек путем временной двусторонней окклюзии почечной артерии
Summary
В данном исследовании представлена высоковоспроизводимая крупная животная модель почечной ишемии-реперфузионного повреждения у свиней с использованием временной чрескожной двусторонней баллонно-катетерной окклюзии почечных артерий в течение 60 мин и реперфузии в течение 24 ч.
Abstract
Острое повреждение почек (ОПН) связано с более высоким риском заболеваемости и смертности после операции. Ишемия-реперфузионный травма (ИРИ) является наиболее распространенной причиной ОКИ. Чтобы имитировать этот клинический сценарий, это исследование представляет высоковоспроизводимую модель почечного ИРИ у свиней на больших животных с использованием временной чрескожной двусторонней баллонно-катетерной окклюзии почечных артерий. Почечные артерии закупоривают в течение 60 мин путем введения баллонных катетеров через бедренную и сонную артерии и продвижения их в проксимальную часть артерий. Йодированный контраст вводится в аорту для оценки любого помутнения почечных сосудов и подтверждения успеха окклюзии артерии. Это дополнительно подтверждается сглаждение формы импульсного сигнала на кончике баллонных катетеров. Баллоны сдувают и удаляют через 60 мин двусторонней окклюзии почечной артерии, а животным дают восстановиться в течение 24 ч. В конце исследования значительно повышается креатинин плазмы и азот мочевины крови, при этом сКФ и диуреза значительно снижаются. Потребность в йодированном контрасте минимальна и не влияет на функцию почек. Двусторонняя окклюзия почечной артерии лучше имитирует клинический сценарий периоперационной почечной гипоперфузии, а чрескожный подход минимизирует влияние воспалительной реакции и риск заражения, наблюдаемый при открытом подходе, таком как лапаротомия. Способность создавать и воспроизводить эту клинически релевантную модель свиней облегчает клинический перевод на людей.
Introduction
Острое повреждение почек (ОПН) является часто диагностируемым состоянием среди хирургических пациентов, связанным со значительной заболеваемостью и смертностью1,2. Имеющиеся данные показывают, что ОКИ может поражать даже половину всех госпитализированных пациентов во всем мире и приводит к 50% смертности у пациентов в отделении интенсивнойтерапии 1,3. Несмотря на высокую распространенность, текущая терапия ОКИ по-прежнему ограничена профилактическими стратегиями, такими как управление жидкостью и диализ. Поэтому существует постоянный интерес к изучению альтернативных методов лечения ОКИ4,5,6.
ОПН обычно классифицируется на преретинальный, внутренний и пост-почечный на основе его этиологии4,5,6. Большинство хирургических пациентов с ОКИ связаны с препочечниками из-за гиповолемии, что приводит к ишемии-реперфузионного повреждения (ИРИ) почек2. Клинически диуреза уменьшается, а уровень креатинина увеличивается из-за снижения функции почек. Почка является органом с высокой скоростью метаболизма и восприимчива к ишемии. Высоковоспроизводимая модель почечной ИРИ на крупных животных необходима для получения лучшего представления о патофизиологии ОПН и ее потенциальных терапевтических подходах5.
Для имитации клинического сценария периоперфузии почек периоперативно считается подходящей модель двусторонней окклюзии почечной артерии. Ранее описанные модели, влекущие за собой одностороннюю окклюзию почечной артерии с резекцией контралатеральной почки или без нее, не обеспечивают достаточной клинической применимости7,8. Хотя этих моделей достаточно для возникновения ОКИ, они не похожи на реальные клинические сценарии ни с точки зрения типа, ни продолжительности травмы.
Целью данной работы является представление свиной модели чрескожной двусторонней временной окклюзии почечных артерий баллонно-катетерной окклюзией при ангиографии. Двусторонняя окклюзия почечной артерии имитирует клинический сценарий почечной гипоперфузии с последующим удалением баллона для реперфузии9,10. Описаны технические этапы, включая катетеризацию, катетерное руководство, ангиографию и гемодинамический мониторинг. Этот метод не только позволяет осуществлять строго контролируемую и воспроизводимую окклюзию почечных артерий, но и чрескожный подход минимизирует влияние воспалительной реакции, ограничивая количество оскорблений для организма по сравнению с открытым подходом.
Protocol
Representative Results
Discussion
ОКИ является распространенным клиническим расстройством, затрагивающим до 50% госпитализированных взрослых пациентов во всем мире6,12. Клинически релевантная животная модель необходима для дальнейшего изучения патофизиологии заболевания и потенциальн?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы хотели бы поблагодарить д-ра Артура Неддера за его помощь и руководство. Эта работа была поддержана премией Ричарда А. и Сьюзан Ф. Смит за инновации, Майклом Б. Кляйном и семьей, Фондом семьи Сидман, Благотворительным фондом Майкла Б. Рукина, Благотворительным исследовательским фондом Кеннета С. Гриффина и Бостонским инвестиционным советом.
Materials
| 0.9% sodium chloride injection, usp, 100 ml viaflex plastic container | Baxter | 2B1302 | For animal hydration |
| Agent contrast 100.0ml injection media btl ioversal 74% | CARDINAL HEALTH | 133311 | For visualizing the vasculature |
| Bard Bardia Closed System Urinary Drainage Bag | BARD Inc | 802001 | For urine collection |
| BD Vacutainer K2 EDTA | BD | 367841 | For blood sample storage |
| BD Vacutainer Lithium Heparin | BD | 366667 | For blood sample storage |
| Betadine | Henry Schein | 6906950 | For skin disinfection |
| Bookwalker retractor | Codman | For skin retraction | |
| Bupivacaine 0.25% | Hospira | Administer at incision site for analgesia | |
| Buprenorphine SR | Zoo Pharm | 10mg/ml bottle, Dose: 0.2mg/kg SC | |
| Cath angio 5.0 Fr x100.0 cm 0.038 in JR4 | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | 7523-21 | For identification of the renal arteries |
| Cuffed endotracheal tube | Emdamed | To establish a secure airway for the duration of the operation | |
| EKG Medtronics- Physiocontrol LifePak 20 Oxygen saturation monitor | GE Healthcare Madison WI | For oxygen saturation monitoring | |
| Encore 26 inflator | BOSTON SCIENTIFIC | 710113 | For inflating the balloon catheters |
| Ethanol 95% (Ethyl alcohol) | Henry Schein | For skin disinfection | |
| Fentanyl patch | Mylan | Dose: 25-50mcg/hr, TD | |
| Gold silicone coated Foley | TELEFLEX MEDICAL INC | 180730160 | For urine collection |
| Heparin sodium | LEO Pharma A/S | Dose: 200 IU/kg IV | |
| i33 ultrasound machine | Phillips | Use ultrasonographic guidance for femoral catherization if necessary | |
| Inqwire diagnostic guide wire – 0.035" (0.89 mm) – 260 cm (102") – 1.5 mm j-tip | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | 6609-33 | For guiding the balloon catheters to the renal arteries |
| Intravenous catheter, size 20 gauge | Santa Cruz Biotechnology | Inc SC-360097 | For fluid administration |
| Isoflurane | Patterson Veterinary Supply, Inc. | 21283620 | Dose: 3%, INH |
| Metzenbaum blunt curved 14.5 cm – 5(3/4)" | Rudolf Medical | RU-1311-14M | For tissue dissection and cutting |
| Neonatal disposable transducer kit with 30ml/hr flush device and double 4-way stopcocks for continuous monitoring | Argon Medical | 041588505A | For pressure measurement |
| Powerflex pro PTA dilatation catheter 6 x 20 mm – shaft length (135cm) | CARDINAL HEALTH | 4400602X | For occlusion of the renal arteries |
| Pressure monitoring lines mll/mll – 12" clear, mll/mll | Smiths Medical | B1571/MX571 | For pressure measurement |
| Procedure pack | Molnlycke Health Care | 97027809 | Surgical drape, gauze pads, syringes, beaker etc |
| Protamine | Henry Schein | 1044148 | For heparin reversal |
| Scalpel blade – size #10 | Cardinal Health (Allegiance) | 32295-010 | For the skin incisions |
| Stopcock iv 4 way lrg bore rotg male ll adptr strl | Peoplesoft | 1550 | For connecting tubings |
| Straight lateral retractor | Codman | For skin retraction | |
| Suture perma hnd 18in 2-0 braid silk blk | CARDINAL HEALTH 1 | A185H | For suturing incision site and securing catheters |
| Syringe contrast injection 10ml fixed male luer red | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | MSS111-R | To administer the contrast agent |
| Syringe medical 60ml ll plst strl ltx free disp | CARDINAL HEALTH 1 | BF309653 | For urine collection and flushing of the angiocath |
| Tilzolan (tiletamine/zolazepam) | Patterson Veterinary Supply, Inc. | 07-893-1467 | Dose: 4-6 mg/kg, IM |
| Xylazine | Putney, INC | Dose: 1.1-2.2 mg/kg, IM |
Referências
- Ali Pour, P., Kenney, M. C., Kheradvar, A. Bioenergetics consequences of mitochondrial transplantation in cardiomyocytes. Journal of the American Heart Association. 9 (7), 014501 (2020).
- Giraud, S., Favreau, F., Chatauret, N., Thuillier, R., Maiga, S., Hauet, T. Contribution of large pig for renal ischemia-reperfusion and transplantation studies: The Preclinical Model. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 14 (2011).
- Amdisen, C., et al. Testing Danegaptide effects on kidney function after ischemia/reperfusion injury in a new porcine two week model. PLoS ONE. 11 (10), 1-13 (2016).
- Bhargava, P., Schnellmann, R. G. Mitochondrial energetics in the kidney. Nature Reviews Nephrology. 13 (10), 629-646 (2017).
- Bonventre, J. V., Weinberg, J. M. Recent advances in the pathophysiology of ischemic acute renal failure. Journal of the American Society of Nephrology. 14 (8), 2199-2210 (2003).
- Case, J., Khan, S., Khalid, R., Khan, A. Epidemiology of Acute Kidney Injury in the Intensive Care Unit. Critical Care Research and Practice. 2013, 9 (2013).
- Jabbari, H., et al. Mitochondrial transplantation ameliorates ischemia/reperfusion-induced kidney injury in rat. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease. 1866 (8), 165809 (2020).
- Malagrino, P. A., et al. Catheter-based induction of renal ischemia/reperfusion in swine: Description of an experimental model. Physiological Reports. 2 (9), 1-13 (2014).
- Freeman, R. V., et al. Nephropathy requiring dialysis after percutaneous coronary intervention and the critical role of an adjusted contrast dose. American Journal of Cardiology. 90 (10), 1068-1073 (2002).
- Gasthuys, E., et al. Postnatal maturation of the glomerular filtration rate in conventional growing piglets as potential juvenile animal model for preclinical pharmaceutical research. Frontiers in Pharmacology. 8 (431), 1-7 (2017).
- Doulamis, I. P., et al. Mitochondrial transplantation by intra-arterial injection for acute kidney injury. American Journal of Physiology – Renal Physiology. 319 (3), 403-413 (2020).
- Rewa, O., Bagshaw, S. M. Acute kidney injury-epidemiology, outcomes and economics. Nature Reviews Nephrology. 10 (4), 193-207 (2014).
- Grossini, E., et al. Levosimendan Protection against Kidney Ischemia/Reperfusion Injuries in Anesthetized Pigs. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 342 (2), 376-388 (2012).
- Laskey, W. K., et al. Volume-to-creatinine clearance ratio. A pharmacokinetically based risk factor for prediction of early creatinine increase after percutaneous coronary intervention. Journal of the American College of Cardiology. 50 (7), 584-590 (2007).
