En retrograd implantationsmetod för placering av peritonealdialyskateter hos möss

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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 dialysatet^11,12,13. 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 kropp^15,16,17.

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.

Protocol

För denna studie användes åtta kvinnliga C57BL / 6J-möss, 8-12 veckor i ålder och en genomsnittlig vikt på 20 g. Mössen hölls under normala förhållanden och matades med chow och vatten ad libitum. Denna studie utfördes med godkännande av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC), Boston University Medical Center (AN-1549). De procedurer som beskrivs här utfördes under sterila förhållanden. 1. Bedöva musen i en isoflurankammare och injicera smärtstilla…

Representative Results

Alla implanterade katetrar var funktionella till slutet av studien, och kateterförskjutning eller kinkning komplicerade inte någon av de implanterade katetrarna. Den nuvarande, modifierade tekniken validerades ytterligare med en peritonitinducerad modell med LPS. Kontrollmössen fick 200 μL dagliga normala saltlösningsinjektioner, medan de experimentella mössen injicerades med 200 μL LPS, som diskuterades i protokollsteg 11, i totalt 7 dagar efter kateterimplantation. Det peritoneala mem…

Discussion

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…

Materials

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