Ein murines Modell der Hämodialysezugangsbedingten Handfunktionsstörung

Summary

Dieses Protokoll beschreibt die chirurgischen Schritte der Bildung einer musinen gemeinen iliakalen arteriovenösen Fistel. Wir haben dieses Modell entwickelt, um die Pathophysiologie der Gliedmaßen zu untersuchen, die mit dem Zugang zur Hämodialyse zusammenhängt.

Abstract

Chronische Nierenerkrankungen sind ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit, und die Prävalenz der terminalen Niereninsuffizienz (ESRD), die chronische Nierenersatztherapien wie die Hämodialyse erfordert, nimmt weiter zu. Die Platzierung einer autogenen arteriovenösen Fistel (AVF) ist nach wie vor eine primäre Gefäßzugangsoption für ESRD-Patienten. Leider leidet etwa die Hälfte der Hämodialysepatienten an einer dialysezugangsbedingten Handfunktionsstörung (ARHD), die von subtilen Parästhesien bis hin zu digitalem Wundbrand reicht. Insbesondere die zugrunde liegenden biologischen Treiber, die für die ARHD verantwortlich sind, sind nur unzureichend verstanden und es gibt kein adäquates Tiermodell, um die Mechanismen aufzuklären und/oder neue Therapeutika für die Prävention/Behandlung der ARHD zu entwickeln. In dieser Arbeit beschreiben wir ein neues Mausmodell, in dem eine AVF zwischen der linken A. iliaca communis und der Vena communis gebildet wird, was die Beurteilung der Pathophysiologie der Gliedmaßen erleichtert. Die Mikrochirurgie umfasst die Isolierung von Gefäßen, die longitudinale Venotomie, die Schaffung einer arteriovenösen Anastomose und die venöse Rekonstruktion. Scheinoperationen umfassen alle kritischen Schritte mit Ausnahme der AVF-Erstellung. Die Platzierung der Becken-AVF führt zu klinisch relevanten Veränderungen der zentralen Hämodynamik, der peripheren Ischämie und einer Beeinträchtigung der neuromotorischen Leistungsfähigkeit der Hintergliedmaßen. Dieses neuartige präklinische AVF-Modell bietet eine nützliche Plattform, die häufige neuromotorische Störungen rekapituliert, die von Hämodialysepatienten berichtet werden, und ermöglicht es Forschern, die Mechanismen der ARHD-Pathophysiologie zu untersuchen und potenzielle Therapeutika zu testen.

Introduction

Die Etablierung und Erhaltung eines funktionellen Gefäßzugangs ist nach wie vor ein wichtiges primäres Ziel für Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz (ESRD), die eine Nierenersatztherapie mittels Hämodialyse^{erhalten 1}. Wiederholte Hämodialysebehandlungen sind notwendig, um Abfallprodukte zu entfernen, Elektrolyte zu normalisieren und den Flüssigkeitshaushalt aufrechtzuerhalten, sobald die Nierenfunktion unzureichend wird, und sind daher für das langfristige Überleben notwendig². Daher stellt der Gefäßzugang eine “Lebensader” für Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz dar, und die Platzierung autogener arteriovenöser Fisteln (AVF) ist nach wie vor eine bevorzugte Dialysezugangsoption in dieser Kohorte³. Etwa 30 % bis 60 % der Hämodialysepatienten leiden jedoch an einem Spektrum von Handbehinderungen, die klinisch als zugangsbedingte Handfunktionsstörung (ARHD) definiert sind. Die Symptome der ARHD können von Schwäche und Koordinationsstörungen bis hin zu Monoplegie und digitalem Gangrän reichen, die früh nach der AVF-Bildung auftreten oder sich allmählich mit der Fistelreifung entwickeln können. Darüber hinaus erschwert die ARHD den Behandlungsplan der chronischen Niereninsuffizienz, der mit einer schlechten Lebensqualität, einem hohen Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und einer erhöhten Mortalität verbunden ist ^2,3,4.

Es wurden mehrere Tiermodelle entwickelt, um den Gefäßumbau zu untersuchen, der durch hämodynamische Veränderungen nach der Bildung von AVF induziert wird 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. Großtiermodelle mit iliakaler oder femoraler AVF 16,17,18,19,20 und Nagetiermodelle, die entweder eine Anastomose der Halsschlagader-Jugularvene oder eine infrarenale Aorta-inferiore Vena-cava-Fistelbildung verwenden, sind gut etabliert^, um die oben genannten Aspekte der AVF-Reifung und -Durchgängigkeit zu untersuchen²¹ . Zum Beispiel sind venöse Hypertonie, ein größerer luminaler Durchmesser und eine erhöhte Venenwanddicke Signaturen für eine erfolgreiche AVF-Reifung, während eine erhebliche Fibrose des Mediums und eine Intimalhyperplasie oder Thrombusentwicklung ohne Flussveränderungen häufig AVF-Versagen charakterisieren ^6,15. Großtiermodellen fehlt jedoch die experimentelle Flexibilität oder die transgenen Fähigkeiten von Mausmodellen, während aktuelle Nagetiermodelle die Untersuchung der ARHD aufgrund der anatomischen Lage und/oder des Fehlens einer assoziierten Gliedmaßenpathologie nicht ohne weiteres erleichtern. Aufgrund des Fehlens eines etablierten präklinischen Tiermodells, das den relevanten klinischen Phänotyp rekapituliert, stagnieren die Forschungsfortschritte zur Aufklärung der pathobiologischen Mechanismen und zur Entwicklung neuer therapeutischer Strategien, trotz eines fortschreitenden Anstiegs der Zahl symptomatischer ARHD-Patienten. Das primäre Ziel dieser Studie ist es daher, ein einzigartiges Mausmodell der ARHD vorzustellen, das prozedurale Schritte der AVF-Mikrochirurgie und die Charakterisierung der AVF-bezogenen Pathophysiologie ermöglicht.

Protocol

Alle Verfahren wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der University of Florida und dem Malcom Randall Veterans Affairs Medical Center genehmigt. HINWEIS: Junge erwachsene (8-10 Wochen alt) männliche C57BL/6J-Mäuse wurden vom Jackson Laboratory gekauft und in einer Licht- (12 h Licht: 12 h Dunkelzyklus), Temperatur- (22 °C ± 1 °C) und Luftfeuchtigkeit (50 % ± 10 %) kontrollierten Tierhaltung untergebracht. Pro Käfig (B:18 cm x L:29 cm x H:12,5 cm) durften fünf M…

Representative Results

Tiere, die einer Adenin-Diät ausgesetzt waren, wiesen im Vergleich zu den Tieren, die eine Adenin-Diät erhielten, reduzierte glomeruläre Filtrationsraten (Kontrolle: 441,3 ± 54,2 μl/min vs. CKD: 165,1 ± 118,3 μl/min, p < 0,05) und erhöhte Harnstoffstickstoffspiegel im Serumblut (Kontrolle: 20,39 ± 4,2 μl/min vs. CKD: 38,20 ± 10,65 μl/min, p < 0,05) auf, was das Vorliegen einer Niereninsuffizienz vor einer arteriovenösen Fisteloperation bestätigt. Validi…

Discussion

Die Prävalenz von Hämodialysepatienten mit ARHD nach AVF-Bildung ist weiter gestiegen^30,31. In der Tat können sich ungelöste symptomatische Komplikationen 4,32,33 wie Schmerzen, Schwäche, Parästhesien und/oder eingeschränkter Bewegungsumfang negativ auf das Wohlbefinden der Patienten^{auswirken 4,32,33,34,35,36} und ihre Fähigkeit bedrohen, eine qualitativ hochwerti…

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