Denna artikel beskriver modifieringar av ett förfarande för att implantera en peritonealdialyskateter i en murin modell för att undvika stora tekniska problem som observerats med konventionella tekniker.
Murina modeller används för att undersöka olika aspekter av peritonealdialys (PD), såsom peritoneal inflammation och fibros. Dessa händelser driver peritoneal membransvikt hos människor, vilket fortfarande är ett område med intensiv undersökning på grund av dess djupa kliniska konsekvenser för att hantera patienter med njursjukdom i slutstadiet (ESKD). Trots den kliniska betydelsen av PD och dess relaterade komplikationer lider nuvarande experimentella murina modeller av viktiga tekniska utmaningar som äventyrar modellernas prestanda. Dessa inkluderar PD-katetermigration och kinkning och motiverar vanligtvis tidigare kateterborttagning. Dessa begränsningar driver också behovet av ett större antal djur för att slutföra en studie. Genom att ta itu med dessa nackdelar introducerar denna studie tekniska förbättringar och kirurgiska nyanser för att förhindra vanliga PD-kateterkomplikationer i en murin modell. Dessutom valideras denna modifierade modell genom att inducera peritoneal inflammation och fibros med lipopolysackaridinjektioner. I huvudsak beskriver denna uppsats en förbättrad metod för att skapa en experimentell modell av PD.
Börda för njursjukdom i slutstadiet
Kronisk njursjukdom (CKD) är ett världsomspännande hälsoproblem1. Aktuella uppskattningar tyder på att mer än 850 miljoner människor världen över har njursjukdom. Prevalensen av njursjukdom nästan fördubblar antalet personer med diabetes (422 miljoner) och är mer än 20 gånger prevalensen av cancer (42 miljoner) eller hiv / aids (36,7 miljoner) patienter över hela världen2. Ungefär en av sju amerikaner har CKD, och två av 1000 amerikaner har ESKD som kräver njurtransplantation eller dialysstöd3. Med tanke på den eskalerande bördan av ESKD över hela världen är optimering av dialysteknik avgörande3.
Peritonealdialys
PD är en betydligt underutnyttjad modalitet för behandling av ESKD i USA. Enligt United States Renal Data System (USRDS) var andelen vanliga PD-patienter endast 11% år 2020 4,5. PD ger flera fördelar jämfört med hemodialys i centrum (HD), inklusive en bättre livskvalitet, färre klinikbesök och en minskning av Medicare-utgifterna 6,7. Dessutom är PD en hembaserad terapi och är förknippad med en mycket lägre risk för allvarliga infektioner som bakteriemi och endokardit som ofta är relaterade till hemodialyskatetrar. Dessutom kan PD initieras snabbt med ett brådskande startprotokoll, vilket minskar behovet av dialysinitiering med kvarliggande vaskulära katetrar8. PD anses vara den föredragna dialysmetoden i den pediatriska ESKD-populationen9.
Nedsatt peritoneal funktion inducerad av peritonealdialys
PD innebär att PD-vätska (dialysat) införs i bukhinnan, vilket resulterar i inflammation och ombyggnad av peritonealmembranet över tiden. Peritoneal inflammation utlöser fibros, som kulminerar i den potentiella förlusten av membranets ultrafiltreringsförmåga över tiden. Bevarande av peritonealmembranet är en betydande utmaning vid PD, och ytterligare forskning är kritiskt viktig för att säkerställa att bästa kliniska praxis är tillgänglig för utövare. Det finns väletablerade murina modeller för att ytterligare förstå patofysiologiska mekanismer för peritoneal infektion och inflammation, löst ämne, vattentransportkinetik och membranfel; Ändå begränsar tekniska problem med katetern ofta dessa modeller10.
Analysera peritonealmembranförändringarna
Hos ESKD-patienter introduceras dialysat traditionellt i bukhålan genom en Tenkhoff-kateter med en djup och ytlig manschett. Patienterna kan potentiellt uppleva kateterrelaterade komplikationer, inklusive katetermigration, infusionssmärta och dålig dränering av dialysatet11,12,13. Två huvudtyper av peritonealkatetrar har införts för människor, lindade eller raka, för att minimera dessa komplikationer12. Flera modifieringar, inklusive en extra manschett till de konventionella tvåmanschettkatetrarna, har lagts till de ursprungliga katetrarna för att förlänga PD-kateteröverlevnad11. Insättningstekniken varierar beroende på flera faktorer genom att förhindra att katetermigration tillsätts efter överlevnad, inklusive tillgången på resurser och kompetensnivån14.
Däremot har murina modeller av peritonealdialys grundläggande skillnader i tekniker och syfte jämfört med humana peritonealkatetrar. Till exempel används peritonealkatetrar i murina modeller främst för att studera membranförändringar och är mindre avsedda för dubbelriktade dräneringsfunktioner. Den nuvarande tekniken lider av potentiell portförskjutning och katetermigration på grund av hanteringen av djuren. I de konventionella murina modellerna var åtkomstportarna inte fixerade på huden. Denna aspekt skapade en instabil åtkomstport, som i vakna djur kan lossna, vilket resulterar i katetermigrering. Med tanke på vikten av murina modeller i peritonealmembranforskning är det absolut nödvändigt att skapa effektiva kirurgiska tekniker för att generera tillförlitliga modeller. Därför bestämde vi oss för att optimera den konventionella modellen för PD-kateterplacering. Det är viktigt att notera att katetern i sig orsakar histopatologiska förändringar i peritonealmembranet, och därför måste alla slutsatser om effekten av PD-lösningar i djurstudier tolkas i samband med PD-katetern som en främmande kropp15,16,17.
Peritoneal membranhistopatologi
PD-misslyckande är huvudsakligen relaterat till fibros och överskott av angiogenes vilket resulterar i förlust av en osmolära koncentrationsgradient. Dessutom kan peritonealmembranfiltreringskapaciteten påverkas av peritonit. Dessutom är infektiös peritonit en väletablerad orsak till förändring i dialysmodaliteten från peritonealdialys till hemodialys. 18.
Tre murina modeller av PD beskrivs. Detta inkluderar en blind punktering av bukhinnan, ett öppet permanent system och ett slutet system10. Den blinda punkteringen av bukhinnans yta innefattar direkt peritoneal åtkomst som liknar intraperitoneala injektioner men tillåter inte dränering av dialysat. Att vara en blindad procedur kan denna metod skada bukens viscerala organ. Den öppna-permanenta systemmodellen håller dialyskatetern och instillationsporten utanför kroppen. Denna teknik hos möss…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av NIH 1R01HL132325 och R21 DK119740-01 (VCC) och AHA Cardio-oncology SFRN CAT-HD Center grant 857078 (VCC och SL).
10% heparin | Canada Inc., Boucherville, QC, Canada) | Pharmaceutical product | |
Buprenorphine 0.3 mg/mL | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | |
C57BL/6J mice | The Jackson Lab | IMSR_JAX:000664 | |
CD31 | Abcam | Ab9498 | |
Clamp | Fine Science Tools | 13002-10 | |
Forceps | Fine Science Tools | 11002-12 | |
Dumont #5SF Forceps | Fine Science Tools | 11252-00 | |
Dumont Vessel Cannulation Forceps | Fine Science Tools | 11282-11 | |
Fine Scissors – Large Loops | Fine Science Tools | 14040-10 | |
Fisherbrand Animal Ear-Punch | Fisher Scientific | 13-812-201 | |
Hill Hemostat | Fine Science Tools | 13111-12 | |
Huber point needle | Access technologies | PG25-500 | Needle for injections |
Isoflurane, USP | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
Lipopolysaccharide from E.coli | SIGMA | L4391 | |
Microscope | Nikon Eclipse Inverted Microscope | TE2000 | |
Minute Mouse Port 4French with retention beads and cross holes | Access technologies | MMP-4S-061108A | |
Posi-Grip Huber point needles 25 G x 1/2´´ | Access technologies | PG25-500 | |
Scissors | Fine Science Tools | 14079-10 | |
Vicryl Suture | AD-Surgical | #L-G330R24 |