Hemodiyaliz Erişimi ile İlişkili El Disfonksiyonunun Bir Murine Modeli
Summary
Bu protokol, murin ortak iliak arteriyovenöz fistül oluşumunun cerrahi adımlarını detaylandırır. Bu modeli hemodiyaliz erişimi ile ilişkili ekstremite patofizyolojisini incelemek için geliştirdik.
Abstract
Kronik böbrek hastalığı önemli bir halk sağlığı sorunudur ve hemodiyaliz gibi kronik renal replasman tedavileri gerektiren son dönem böbrek hastalığı (SDBY) prevalansı artmaya devam etmektedir. Otojen arteriyovenöz fistül (AVF) yerleştirilmesi, SDBY’li hastalar için primer vasküler erişim seçeneği olmaya devam etmektedir. Ne yazık ki, hemodiyaliz hastalarının yaklaşık yarısı, ince paresteziden dijital kangrene kadar değişen diyaliz erişimi ile ilişkili el disfonksiyonu (ARHD) yaşamaktadır. Özellikle, ARHD’den sorumlu olan altta yatan biyolojik faktörler tam olarak anlaşılamamıştır ve mekanizmaları aydınlatmak ve / veya ARHD’nin önlenmesi / tedavisi için yeni terapötikler geliştirmek için yeterli hayvan modeli yoktur. Burada, sol ortak iliak arter ve ven arasında bir AVF’nin oluşturulduğu ve böylece ekstremite patofizyolojisinin değerlendirilmesini kolaylaştıran yeni bir fare modeli tanımlanmıştır. Mikrocerrahi, damar izolasyonu, uzunlamasına venotomi, arteriyovenöz anastomoz oluşumu ve venöz rekonstrüksiyonu içerir. Sahte ameliyatlar, AVF oluşturma dışındaki tüm kritik adımları içerir. İliak AVF yerleşimi santral hemodinamik, periferik iskemi ve arka ekstremite nöromotor performansında bozulmalara klinik olarak anlamlı değişiklikler ile sonuçlanır. Bu yeni preklinik AVF modeli, hemodiyaliz hastaları tarafından bildirilen yaygın nöromotor pertürbasyonları özetleyen ve araştırmacıların ARHD patofizyolojisinin mekanizmalarını araştırmalarına ve potansiyel terapötikleri test etmelerine olanak tanıyan yararlı bir platform sunmaktadır.
Introduction
Fonksiyonel vasküler erişimin sağlanması ve korunması, hemodiyaliz yoluyla renal replasman tedavisi alan son dönem böbrek hastalığı (SDBY) hastaları için önemli bir birincil hedef olmaya devam etmektedir1. Tekrarlanan hemodiyaliz tedavileri, atık ürünleri uzaklaştırmak, elektrolitleri normalleştirmek ve böbrek fonksiyonu yetersiz kaldığında sıvı dengesini korumak için gereklidir ve bu nedenle uzun süreli sağkalım için gereklidir2. Bu nedenle, vasküler erişim SDBY’li hastalar için bir “yaşam çizgisi” dir ve otojen arteriyovenöz fistül (AVF) yerleşimi bu kohort3 arasında tercih edilen bir diyaliz erişim seçeneği olmaya devam etmektedir. Bununla birlikte, hemodiyaliz hastalarının yaklaşık% 30-60’ı, klinik olarak erişimle ilişkili el disfonksiyonu (ARHD) olarak tanımlanan bir el sakatlığı spektrumu yaşamaktadır. ARHD’nin semptomları zayıflık ve koordinasyonsuzluktan monopleji ve dijital kangrene kadar değişebilir, bu da AVF oluşturulduktan hemen sonra ortaya çıkabilir veya fistül olgunlaşması ile yavaş yavaş gelişebilir. Ayrıca, ARHD, düşük yaşam kalitesi, yüksek kardiyovasküler hastalık riski ve artmış mortalite 2,3,4 ile ilişkili SDBY tedavi programını karmaşıklaştırmaktadır.
AVF oluşumunu takiben hemodinamik değişikliklerin neden olduğu vasküler yeniden şekillenmeyi incelemek için çeşitli hayvan modelleri geliştirilmiştir 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. İliak veya femoral AVF 16,17,18,19,20 olan büyük hayvan modelleri ve karotis arter-juguler ven anastomozu veya infrarenal aort-inferior vena kava fistül formasyonu kullanan kemirgen modelleri, AVF olgunlaşmasının ve açıklığının yukarıda belirtilen yönlerini incelemek için iyi kurulmuştur 21 . Örneğin, venöz hipertansiyon, daha büyük luminal çap ve artmış ven duvarı kalınlığı başarılı AVF olgunlaşmasının imzalarıdır, oysa medyanın önemli fibrozisi ve akışta herhangi bir değişiklik olmaksızın intimal hiperplazi veya trombüs gelişimi sıklıkla AVF başarısızlıklarını karakterize eder 6,15. Bununla birlikte, büyük hayvan modelleri, murin modellerinin deneysel esnekliğinden veya transgenik yeteneklerinden yoksunken, mevcut kemirgen modelleri, anatomik konum ve / veya ilişkili uzuv patolojisinin eksikliği nedeniyle ARHD’nin araştırılmasını kolayca kolaylaştırmamaktadır. Gerçekten de, ilgili klinik fenotipi özetleyen yerleşik bir preklinik hayvan modelinin eksikliği nedeniyle, semptomatik ARHD hastalarının sayısındaki ilerleyici artışa rağmen, patobiyolojik mekanizmaları aydınlatmak ve yeni terapötik stratejiler geliştirmek için araştırma ilerlemesi durgun kalmıştır. Bu nedenle, bu çalışmanın temel amacı, AVF mikrocerrahisinin prosedürel adımlarını ve AVF ile ilişkili patofizyolojinin karakterizasyonunu sağlayan benzersiz bir ARHD fare modelini tanıtmaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
AVF oluşumunu takiben AHB’li hemodiyaliz hastalarının prevalansı30,31 artmaya devam etmiştir. Gerçekten de, ağrı, halsizlik, parestezi ve / veya azalmış hareket açıklığı gibi çözülmemiş semptomatik komplikasyonlar 4,32,33,34,35,36 hasta refahını olumsuz yönde etkileyebilir ve yüksek kaliteli tekrarlayan hemodiyaliz tedavisi alma kapasitelerini tehdit edebilir.</sup…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Florida Üniversitesi Vasküler Cerrahi ve Endovasküler Terapi Bölümü’nden Dr. Guanyi Lu’ya, iliak AVF modelinin geliştirilmesi ve cerrahi eğitim konusundaki teknik destek için ve Florida Üniversitesi Uygulamalı Fizyoloji ve Kinesiyoloji Bölümü’nden Ravi Kumar’a canlı mikrocerrahi görüntüleri elde eden teknik destek için içtenlikle teşekkür ederiz.
Bu çalışma, Ulusal Sağlık ve Ulusal Kalp, Akciğer ve Kan Enstitüleri, R01-HL148697 Enstitü numaraları (S.T.S.’ye) ve Amerikan Kalp Derneği hibe numarası POST903198 (K.K.’ya) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| 0.15% Adenine diet | ENVIGO | TD.130899 | 20% casein, 0.15% adenine, 0.9% P |
| 0.2% Adenine diet | ENVIGO | TD.130900 | 20% casein, 0.2% adenine, 0.9% P |
| 10-0 Nylon suture | AD surgical | XXS-N1005T4 | |
| 29 G needle syringes | Exel International | 14-841-32 | |
| 31 G needle syringes | Advocate | U-100 insulin syringe | |
| 4-0 silk suture | AD surgical | S-S41813 | |
| 45-degree angled dumont forceps | Fine Science Tools | 11253-25 | |
| 5-0 PGA suture | AD surgical | PSGU-518R13 | |
| 6-0 silk suture | AD surgical | S-S618R13 | |
| Absorbable gelatin sponge | ETHICON | 1975 | |
| Alcohol preps | Covidien | 5110-cs4000 | 70% isopropyl alcohol |
| Buprenorphine | NA | NA | 0.01 g/mL |
| C57BL6/J mice | Jaxon Laboratory | ||
| Casein diet | ENVIGO | TD.130898 | 20% casein, 0.9% P |
| Cotton swabs | CONSTIX | SC-9 | Medium single-ended round cotton swab |
| Cotton swabs | CONSTIX | SC-4 | Small double-ended hard, sharp, pointed cotton swab |
| Curity non-woven sponges (2×2) | Covidien | 9022 | |
| Curved Vannas spring scissors | Fine Science Tools | 15001-08 | |
| Doppler ultrasound | VisualSonics | Vevo 2100 | |
| Extra fine graefe forceps | Fine Science Tools | 11150-10 | 2 pairs |
| Eye lubricant | CLCMEDICA | Optixcare eye lube | |
| Heparin (5000 U/mL) | National Drug Codes List | 63739-953-25 | 100 IU/mL |
| Hot bead sterilizer | Fine Science Tools | 18000-50 | |
| Low-temperature cautery | Bovie | AA04 | |
| Pen trimmer | Wahl | 5640-600 | |
| Powder-free surgical gloves | Ansell | 7824PF | |
| Round handled needle holders | Fine Science Tools | 12076-12 | |
| Sterile towel drape | Dynarex | DY440-MI | |
| Sterilized 0.9% saline | National Drug Codes List | 46066-807-25 | |
| Straight dumont forceps | Fine Science Tools | 11253-20 | |
| Straight needle holder | Fine Science Tools | FST 12001-13 | |
| Straight vannas spring scissors | Fine Science Tools | 25001-08 | |
| TrizChLOR4 | National Drug Codes List | 17033-279-50 |
Referências
- Gameiro, J., Ibeas, J. Factors affecting arteriovenous fistula dysfunction: a narrative review. The Journal of Vascular Access. 21 (2), 134-147 (2020).
- Culleton, B. F., Asola, M. R. The impact of short daily and nocturnal hemodialysis on quality of life, cardiovascular risk and survival. Journal of Nephrology. 24 (4), 405 (2011).
- Huber, T. S., et al. Access-related hand ischemia and the hemodialysis fistula maturation study. Journal of Vascular Surgery. 64 (4), 1050-1058 (2016).
- Rehfuss, J. P., et al. The spectrum of hand dysfunction after hemodialysis fistula placement. Kidney International Reports. 2 (3), 332-341 (2017).
- Caplice, N. M., et al. Neoangiogenesis and the presence of progenitor cells in the venous limb of an arteriovenous fistula in the rat. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 293 (2), 470-475 (2007).
- Castier, Y., et al. Characterization of neointima lesions associated with arteriovenous fistulas in a mouse model. Kidney International. 70 (2), 315-320 (2006).
- Croatt, A. J., et al. Characterization of a model of an arteriovenous fistula in the rat: the effect of L-NAME. The American Journal of Pathology. 176 (5), 2530-2541 (2010).
- Guzman, R. J., Krystkowiak, A., Zarins, C. K. Early and sustained medial cell activation after aortocaval fistula creation in mice. Journal of Surgical Research. 108 (1), 112-121 (2002).
- Kojima, T., et al. The relationship between venous hypertension and expression of vascular endothelial growth factor: hemodynamic and immunohistochemical examinations in a rat venous hypertension model. Surgical Neurology. 68 (3), 277-284 (2007).
- Misra, S., et al. The rat femoral arteriovenous fistula model: increased expression of matrix metalloproteinase-2 and -9 at the venous stenosis. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 19 (4), 587-594 (2008).
- Nath, K. A., Kanakiriya, S. K., Grande, J. P., Croatt, A. J., Katusic, Z. S. Increased venous proinflammatory gene expression and intimal hyperplasia in an aorto-caval fistula model in the rat. The American Journal of Pathology. 162 (6), 2079-2090 (2003).
- Nath, K. A., et al. The murine dialysis fistula model exhibits a senescence phenotype: pathobiological mechanisms and therapeutic potential. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 315 (5), 1493-1499 (2018).
- Yamamoto, K., et al. The mouse aortocaval fistula recapitulates human arteriovenous fistula maturation. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 305 (12), 1718-1725 (2013).
- Yang, S. T., et al. Adult mouse venous hypertension model: common carotid artery to external jugular vein anastomosis. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (95), e50472 (2015).
- Wong, C. Y., et al. A novel murine model of arteriovenous fistula failure: the surgical procedure in detail. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (108), e53294 (2016).
- Krishnamoorthy, M. K., et al. Anatomic configuration affects the flow rate and diameter of porcine arteriovenous fistulae. Kidney International. 81 (8), 745-750 (2012).
- Wang, Y., et al. Venous stenosis in a pig arteriovenous fistula model-anatomy, mechanisms and cellular phenotypes. Nephrology Dialysis Transplantation. 23 (2), 525-533 (2008).
- Loveland-Jones, C. E., et al. A new model of arteriovenous fistula to study hemodialysis access complications. The Journal of Vascular Access. 15 (5), 351-357 (2014).
- Nugent, H. M., et al. Perivascular endothelial implants inhibit intimal hyperplasia in a model of arteriovenous fistulae: a safety and efficacy study in the pig. Journal of Vascular Research. 39 (6), 524-533 (2002).
- Butterfield, A. B., et al. Inverse effect of chronically elevated blood flow on atherogenesis in miniature swine. Atherosclerosis. 26 (2), 215-224 (1977).
- Kwei, S., et al. Early adaptive responses of the vascular wall during venous arterialization in mice. The American Journal of Pathology. 164 (1), 81-89 (2004).
- Berru, F. N., et al. Chronic kidney disease exacerbates ischemic limb myopathy in mice via altered mitochondrial energetics. Scientific Reports. 9 (1), 15547 (2019).
- Khattri, R. B., Thome, T., Ryan, T. E. Tissue-specific 1H-NMR metabolomic profiling in mice with adenine-induced chronic kidney disease. Metabolites. 11 (1), 45 (2021).
- Thome, T., et al. Impaired muscle mitochondrial energetics is associated with uremic metabolite accumulation in chronic kidney disease. Journal of Clinical Investigation Insight. 6 (1), 139826 (2021).
- Kim, K., et al. Development of a murine iliac arteriovenous fistula model for examination of hemodialysis access-related limb pathophysiology. Journal of Vascular Surgery-Vascular Science. 2, 247-259 (2021).
- Castro, B., Kuang, S. Evaluation of muscle performance in mice by treadmill exhaustion test and whole-limb grip strength assay. Bio-protocol. 7 (8), 2237 (2017).
- Kim, K., et al. Skeletal myopathy in CKD: a comparison of adenine-induced nephropathy and 5/6 nephrectomy models in mice. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 321 (1), 106-119 (2021).
- Yang, B., Shergill, U., Fu, A. A., Knudsen, B., Misra, S. The mouse arteriovenous fistula model. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 20 (7), 946-950 (2009).
- Brenes, R. A., et al. Toward a mouse model of hind limb ischemia to test therapeutic angiogenesis. Journal of Vascular Surgery. 56 (6), 1669-1679 (2012).
- Bello, A. K., et al. Assessment of global kidney health care status. Journal of the American Medical Association. 317 (18), 1864-1881 (2017).
- Levin, A., et al. Global kidney health 2017 and beyond: a roadmap for closing gaps in care, research, and policy. The Lancet. 390 (10105), 1888-1917 (2017).
- Hassabi, M., et al. Comparing strength and range of motion of the upper limb with AV fistula access with the contralateral upper limb among patients treated with hemodialysis. Researcher Bulletin of Medical Sciences. 22 (1), 1 (2017).
- Capitanini, A., Galligani, C., Lange, S., Cupisti, A. Upper limb disability in hemodialysis patients: evaluation of contributing factors aside from amyloidosis. Therapeutic Apheresis and Dialysis. 16 (3), 242-247 (2012).
- Altintepe, L., et al. Physical disability, psychological status, and health-related quality of life in older hemodialysis patients and age-matched controls. Hemodialysis International. 10 (3), 260-266 (2006).
- Castaneda, C., et al. Resistance training to reduce the malnutrition-inflammation complex syndrome of chronic kidney disease. American Journal of Kidney Diseases. 43 (4), 607-616 (2004).
- Hurton, S., et al. Upper extremity complications in patients with chronic renal failure receiving haemodialysis. Journal of Renal Care. 36 (4), 203-211 (2010).
- Mazumder, M. K., Giri, A., Kumar, S., Borah, A. A highly reproducible mice model of chronic kidney disease: Evidences of behavioural abnormalities and blood-brain barrier disruption. Life Sciences. 161, 27-36 (2016).
- Jia, T., et al. A novel model of adenine-induced tubulointerstitial nephropathy in mice. BioMed Central Nephrology. 14, 116 (2013).
- Kieswich, J. E., et al. A novel model of reno-cardiac syndrome in the C57BL/ 6 mouse strain. BioMed Central Nephrology. 19 (1), 346 (2018).
- Abassi, Z., Goltsman, I., Karram, T., Winaver, J., Hoffman, A. Aortocaval fistula in rat: a unique model of volume-overload congestive heart failure and cardiac hypertrophy. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 729497 (2011).
- Brower, G. L., Levick, S. P., Janicki, J. S. Inhibition of matrix metalloproteinase activity by ACE inhibitors prevents left ventricular remodeling in a rat model of heart failure. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 292 (6), 3057-3064 (2007).
- Francis, B. N., Abassi, Z., Heyman, S., Winaver, J., Hoffman, A. Differential regulation of ET (A) and ET (B) in the renal tissue of rats with compensated and decompensated heart failure. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 44, 362-365 (2004).
