En retrograd implantasjonstilnærming for peritonealdialysekateterplassering hos mus

Summary

Denne artikkelen beskriver modifikasjoner av en prosedyre for å implantere et peritonealdialysekateter i en murinmodell for å unngå store tekniske problemer observert med konvensjonelle teknikker.

Abstract

Murine modeller er ansatt for å undersøke ulike aspekter av peritonealdialyse (PD), slik som peritoneal betennelse og fibrose. Disse hendelsene driver peritonealmembransvikt hos mennesker, som fortsatt er et område med intens undersøkelse på grunn av dens dype kliniske implikasjoner ved håndtering av pasienter med nyresykdom i sluttstadiet (ESKD). Til tross for den kliniske betydningen av PD og relaterte komplikasjoner, lider nåværende eksperimentelle murinmodeller av viktige tekniske utfordringer som kompromitterer modellenes ytelse. Disse inkluderer PD-katetermigrasjon og kinking og garanterer vanligvis tidligere kateterfjerning. Disse begrensningene driver også behovet for et større antall dyr for å fullføre en studie. For å adressere disse ulempene introduserer denne studien tekniske forbedringer og kirurgiske nyanser for å forhindre vanlige observerte PD-kateterkomplikasjoner i en murinmodell. Videre er denne modifiserte modellen validert ved å indusere peritoneal betennelse og fibrose ved bruk av lipopolysakkaridinjeksjoner. I hovedsak beskriver dette papiret en forbedret metode for å lage en eksperimentell modell av PD.

Introduction

Byrde av nyresykdom i sluttstadiet
Kronisk nyresykdom (CKD) er et verdensomspennende helseproblem¹. Nåværende estimater tyder på at mer enn 850 millioner mennesker over hele verden har nyresykdom. Utbredelsen av nyresykdom dobler nesten antall personer med diabetes (422 millioner) og er mer enn 20 ganger forekomsten av kreft (42 millioner) eller HIV / AIDS (36,7 millioner) pasienter over hele verden². Omtrent en av syv amerikanere har CKD, og to av 1000 amerikanere har ESKD som krever nyretransplantasjon eller dialysestøtte³. Med tanke på den eskalerende byrden av ESKD over hele verden, er optimalisering av dialyseteknologi avgjørende³.

Peritonealdialyse
PD er en betydelig underutnyttet modalitet for behandling av ESKD i USA. I følge United States Renal Data System (USRDS) var andelen utbredte PD-pasienter bare 11% i 2020 ^4,5. PD gir flere fordeler over in-center hemodialyse (HD), inkludert en bedre livskvalitet, færre klinikkbesøk, og en reduksjon i Medicare utgifter ^6,7. I tillegg er PD en hjemmebasert terapi og er forbundet med en mye lavere risiko for alvorlige infeksjoner som bakteriemi og endokarditt som ofte er relatert til hemodialysekatetre. Videre kan PD initieres raskt med hastestartprotokoll, noe som reduserer behovet for dialysestart med inneliggende karkatetre⁸. PD regnes som den foretrukne metoden for dialyse i den pediatriske ESKD-populasjonen⁹.

Peritoneal svekkelse indusert av peritonealdialyse
PD innebærer å tilføre PD-væske (dialyse) i bukhinnen, noe som resulterer i inflammasjon og remodellering av bukhinnen over tid. Peritoneal betennelse utløser fibrose, som kulminerer i det potensielle tapet av ultrafiltreringsevner av membranen over tid. Bevaring av peritonealmembranen er en betydelig utfordring i PD, og videre forskning er kritisk viktig for å sikre at beste kliniske praksis er tilgjengelig for utøvere. Det er veletablerte murinmodeller for å bidra til å fremme forståelsen av patofysiologiske mekanismer for peritoneal infeksjon og betennelse, løsemiddel, vanntransportkinetikk og membransvikt; Likevel begrenser tekniske problemer med kateteret ofte disse modellene¹⁰.

Analysere peritoneale membranendringer
Hos ESKD-pasienter blir dialysat tradisjonelt introdusert i bukhulen gjennom et Tenkhoff-kateter med en dyp og overfladisk mansjett. Pasientene kan potensielt oppleve kateterrelaterte komplikasjoner, inkludert katetermigrasjon, infusjonssmerter og dårlig drenasje av dialysatet^11,12,13. To hovedtyper av peritoneale katetre har blitt introdusert for mennesker, kveilet eller rett, for å minimere disse komplikasjonene¹². Flere modifikasjoner, inkludert en ekstra mansjett til de konvensjonelle to-mansjettkatetrene, har blitt lagt til de originale katetrene for å forlenge PD-kateteroverlevelse¹¹. Innføringsteknikken varierer med flere faktorer ved å hindre at katetermigrasjon legges til etter overlevelse, inkludert ressursenes tilgjengelighet og kompetansenivå¹⁴.

I motsetning til dette har murinmodellene for peritonealdialyse grunnleggende forskjeller i teknikker og formål sammenlignet med humane peritonealkatetre. For eksempel brukes peritoneale katetre i murinmodeller primært til å studere membranendringer og er mindre beregnet på toveis dreneringsfunksjoner. Den nåværende teknikken lider av potensiell havneløsing og katetermigrasjon på grunn av håndtering av dyrene. I de konvensjonelle murinmodellene var ikke tilgangsportene festet til huden. Dette aspektet skapte en ustabil tilgangsport, som hos våkne dyr kunne løsne, noe som resulterte i katetermigrasjon. Gitt viktigheten av murine modeller i peritoneal membranforskning, er det viktig å skape effektive kirurgiske teknikker for å generere pålitelige modeller. Derfor bestemte vi oss for å optimalisere den konvensjonelle modellen for PD-kateterplassering. Det er viktig å merke seg at kateteret i seg selv forårsaker histopatologiske forandringer i peritonealmembranen, og derfor må eventuelle konklusjoner om effekten av PD-løsninger i dyrestudier tolkes i sammenheng med PD-kateteret som fremmedlegeme^15,16,17.

Peritoneal membranhistopatologi
PD-svikt er hovedsakelig relatert til fibrose og overflødig angiogenese som resulterer i tap av en osmolær konsentrasjonsgradient. I tillegg kan peritonealmembranfiltreringskapasiteten påvirkes av peritonitt. I tillegg er infeksiøs peritonitt en veletablert årsak til endring i dialysemodaliteten fra peritonealdialyse til hemodialyse. ¹⁸.

Protocol

For denne studien ble åtte kvinnelige C57BL / 6J-mus, 8-12 uker i alder og en gjennomsnittlig vekt på 20 g brukt. Musene ble plassert under vanlige forhold og ble matet med chow og vann ad libitum. Denne studien ble utført med godkjenning av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC), Boston University Medical Center (AN-1549). Prosedyrene beskrevet her ble utført under sterile forhold. 1. Bedøv musen i et isofluran kammer, og injiser det smertestillende subkutant<…

Representative Results

Alle de implanterte katetrene var funksjonelle til slutten av studien, og kateterløsing eller kinking kompliserte ingen av de implanterte katetrene. Den nåværende, modifiserte teknikken ble videre validert med en peritonittindusert modell ved hjelp av LPS. Kontrollmusene fikk 200 μL daglige normale saltvannsinjeksjoner, mens forsøksmusene ble injisert med 200 μL LPS, som omtalt i protokolltrinn 11, i totalt 7 dager etter kateterimplantasjon. Peritonealmembranen ble evaluert for histopato…

Discussion

Tre murinmodeller av PD er beskrevet. Dette inkluderer en blind punktering av bukhinnens overflate, et åpent permanent system og et lukket system¹⁰. Den blinde punkteringen av peritonealoverflaten innebærer direkte peritoneal tilgang som ligner på intraperitoneale injeksjoner, men tillater ikke drenering av dialysat. Å være en blindet prosedyre, kan denne metoden skade de abdominale viscerale organene. Den åpne-permanente systemmodellen holder dialysekateteret og instillasjonsporten utenfor …

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