JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicina

מדידה טרנסדרמלית של קצב סינון גלומרולרי בחזירונים מאווררים מכנית

Published: September 13, 2022
doi:
10.3791/64413
, , , , ,
1Department of Physiology,College of Medicine University of Tennessee Health Science Center

Summary

קצב סינון גלומרולרי (GFR) הוא הסמן האידיאלי להערכת תפקוד הכליות. עם זאת, שיטת המדידה הסטנדרטית באמצעות הזרקת אינולין עם ניתוח דם ושתן סדרתי אינה מעשית. מאמר זה מתאר שיטה מעשית למדידת GFR באופן טרנסדרמלי בחזירונים.

Abstract

מדידה טרנסדרמלית של קצב סינון גלומרולרי (GFR) שימשה להערכת תפקוד הכליות בבעלי חיים מודעים. טכניקה זו מבוססת היטב מכרסמים כדי ללמוד פגיעה חריפה בכליות ומחלת כליות כרונית. עם זאת, מדידת GFR באמצעות המערכת הטרנסדרמלית לא אומתה בחזירים, מין עם מערכת כליות דומה לבני אדם. לפיכך, חקרנו את ההשפעה של אלח דם על GFR טרנסדרמלי בחזירים ילודים מורדים ומאווררים מכנית. אלח דם פולימיקרוביאלי הושרה על ידי קשירת cecal ונקב (CLP). מערכת מדידת ה-GFR הטרנסדרמלית המורכבת מחיישן פלואורסצנטי ממוזער הוצמדה לעורו המגולח של החזיר כדי לקבוע את המרווח של סיניסטרין מצומד פלואורסצין-איזותיוציאנט (FITC), עוקב GFR מוזרק תוך ורידי. התוצאות שלנו מראות כי לאחר 12 שעות לאחר CLP, קריאטינין בסרום עלה עם ירידה ב- GFR. מחקר זה מדגים, לראשונה, את התועלת של גישת ה- GFR הטרנסדרמלית בקביעת תפקוד הכליות בחזירים מונשמים מכנית, ילודים.

Introduction

הערכה מעשית וכמותית של תפקוד הכליות היא מדידת קצב הסינון הגלומרולרי (GFR), המספרת עד כמה הכליות מסננות דם על סמך עקרון הסילוק1. שיטה מוקדמת יותר למדידת GFR כרוכה בהזרקה תוך ורידית של תרכובות אקסוגניות כגון אינולין או סיניסטרין, ביצוע מדידות סדרתיות של רמות פלזמה/שתן כדי לזהות את הסילוק שלהן 2,3. שיטה זו מסורבלת, ודורשת איסוף סדרתי של דגימות פלזמה ושתן4. חלופה היא מדידה של מוצרים מטבוליים אנדוגניים הסופיים כגון קריאטינין. עם זאת, זה גוזל זמן, ולפעמים, לא מדויק, כפי שהוא לא רק מסונן על ידי glomerulus אלא גם מופרש על ידי tubules 5,6. יתר על כן, רמת קריאטינין מושפעת ממין, גיל, תזונה ומסת שריר 7,8,9.

מדד מדויק יותר, זעיר פולשני ונפוץ יותר של GFR הוא השימוש בצגי GFR טרנסדרמליים, המודדים GFR בזמן אמת בבעלי חיים 4,10. סיניסטרין, סמן כלייתי אקסוגני מסיס מאוד ומסונן באופן חופשי, מסומן בפלואורסצאין-איזותיוציאנט (FITC). תרכובת מצומדת זו מוזרקת לווריד, וניתן להעריך את תפקוד הכליות בזמן אמת מבלי לאסוף דגימות דם ושתן11. השימוש במדידת GFR טרנסדרמלית אומת במכרסמים 12, כלבים13 וחתולים14, אך לא בחזירים.

מיני חזירים חולקים מספר מאפיינים אנטומיים ופיזיולוגיים עם בני אדם, מה שהופך אותם לבעלי חיים אידיאליים לחקר מחלות אנושיות שונות15. השימוש בחזירים במחקר ביו-רפואי תרגומי הפך לפופולרי יותר ויותר ומועדף על פני מודלים של מכרסמים משום שהוא מחקה את הפיזיולוגיה והפתופיזיולוגיה האנושית16. חזירי ילודים מעניינים בהבנת המנגנונים של מחלות ייחודיות לחולי ילדים17. יתר על כן, ההתקדמות האחרונה בהשתלת איברים מחזיר לאדם מעלה דחף להרחיב את כלי האבחון לניסויים פרה-קליניים וקליניים 18,19,20,21. מאמר זה, לראשונה, מספק מדריך לשימוש במכשיר הטרנסדרמלי במדידת GFR בחזירים ילודים.

Protocol

הנהלים נכתבו על פי תקנים לאומיים לטיפול ושימוש בחיות מעבדה ואושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של המרכז למדעי הבריאות של אוניברסיטת טנסי (UTHSC). הערה: חזירונים בקבוצת הניסוי נתונים לקשירת צקאל ולנקב, בעוד שקבוצת הבושה עוברת רק פתיחת הבטן ללא קשירת צקאל ?…

Representative Results

בחלק זה, אנו מציגים לראשונה, את הנתונים המייצגים מהשימוש ב- GFR טרנסדרמלי בחזירים ילודים. השתמשנו במודל קשירת צקאל ודיקור שהוכח בעבר כמפחית את תפקוד הכליות28. בהתאם לכך, שיערנו כי בחזירי CLP שלנו, צריכה להיות ירידה חריפה ב- GFR המתאים ל- AKI, ויש לזהות זאת במכשיר ה- GFR הטרנסדרמלי כזמן פי?…

Discussion

מאמר זה מתאר צעדים מעשיים לקביעת תפקוד הכליות בחזירים באמצעות צגי GFR טרנסדרמליים ממוזערים ו- FITC-sinistrin במודל של חזיר ילודים מונשם ומורדם. מאמרים קודמים קבעו פרוטוקולי GFR טרנסדרמליים ניסיוניים במכרסמים11,12,14, אך לא קיימים פרוטוקולים בחזירים.…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

מחקר זה נתמך על ידי מענקי המכונים הלאומיים לבריאות R01 DK120595 ו- R01 DK127625 שהוענקו לד”ר אדביי. תוכן מאמר זה הוא באחריות המחברים בלבד ואינו מייצג בהכרח את העמדות הרשמיות של המכונים הלאומיים לבריאות. תודה לד”ר דניאל שוק-קוש, מנהל האתר ב- MediBeacon GmbH, על עצתו.

Materials

Alpha – Chloralose Sigma-Aldrich C0128-25G Used for maintanining anesthesia
Black braided silk  3-0 Surgical Specialties SP117 Silk tie for blood vessel traction and ligation
Centrifugation machine AccuSpin 8C Fischer Scientific 75-008-821 Used to extract plasma from whole blood sample
Endotracheal Tube 3.0 uncuffed Progressive Medical International 1109021995 Inserted through tracheostomy
FITC-Sinistrin 1.0 g MediBeacon Inc. FTCF S001 Store at room temp and protect from light
GEM Premier 3000 Blood gas analyzer Instrumentation Laboratory 5700 For bedside blood gas analysis
Heating Pad medium size 20 in x 29 in Adroit Medical Systems V029 Connects to heat therapy pump
HTP-Heat Therapy Pump Adroit Medical Systems HTP Allows you to set temperature as needed.
IDEXX Catalyst One IDEXX Laboratories 89-92525-00 Plasma creatinine analysis
Invasive blood pressure catheter 3.5Fr Millar SPR-524 Inserted in femoral artery
IV adminstration set with flow regulator True Care TCRTCBINF033G Used to connect IV fluid bag to vein catheter
Ketamine Covetrus 68317 Used for induction of Anesthesia
MediBeacon analysis software version 3.0 MediBeacon Inc. N/A Software program used for analysing data to obtain sinistrin clearance half life and curve
Millex-GV Syringe Filter Unit 0.22 µm Millipore Sigma SLGVR33RS Syringe filter for chloralose injection
Neonate/Infant Ventilator Sechrist Millennium 20409 Connected to air supply to provide ventilation through endotracheal tube
Phenobarbital Sodium + Phenytoin Sodium (Euthasol) Covetrus 72934 Used for euthanasia
Ringer Lactate 500 mL bag Baxter 2B2323Q Maintanence fluid infusion
Sterile Gloves Henry Schein 104-5920 Used by operator during surgery
Sterile Gown Halyard Health 95021 Used by operator during surgery
Steril Towel Medline 42131704 Used as drape to maintaine sterile field when operating
Suture 3-0 silk reverse cutting needle Ethicon NC1842168 Used for suturing abdominal wall layers
Transdermal Mini GFR Monitor MediBeacon Inc. TDM004 Battery and USB connector included in package
Transdermal monitor adhesive patch MediBeacon Inc. PTC-SM001 Doubl sided adhesive patch for GFR probe
Umbilical Tape 1/8 in x 20 yds Fisher Scientific NC9303017 To secure endotracheal tube
Venous Catheter size PE/5 Micro medical tubing BB31695 For femoral vein cannulation
Xylazine Covetrus 61035 Used for induction of anesthesia
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. Pasala, S., Carmody, J. B. How to use… serum creatinine, cystatin C and GFR. Archives of Disease in Childhood Education and Practice Edition. 102 (1), 37-43 (2017).
  2. Smith, H. W. . The Kidney: Structure and Function in Health and Disease. , (1951).
  3. Gutman, Y., Gottschalk, C. W., Lassiter, W. E. Micropuncture study of inulin absorption in the rat kidney. Science. 147 (3659), 753-754 (1965).
  4. Ellery, S. J., Cai, X., Walker, D. D., Dickinson, H., Kett, M. M. Transcutaneous measurement of glomerular filtration rate in small rodents: through the skin for the win. Nephrology. 20 (3), 117-123 (2015).
  5. Eisner, C., et al. Major contribution of tubular secretion to creatinine clearance in mice. Kidney International. 77 (6), 519-526 (2010).
  6. Wendt, M., Waldmann, K. H., Bickhardt, K. Comparative studies of the clearance of inulin and creatinine in swine. Zentralblatt fur Veterinarmedizin. Reihe A. 37 (10), 752-759 (1990).
  7. Schwartz, G. J., Brion, L. P., Spitzer, A. The use of plasma creatinine concentration for estimating glomerular filtration rate in infants, children, and adolescents. Pediatric Clinics of North America. 34 (3), 571-590 (1987).
  8. Boer, D. P., de Rijke, Y. B., Hop, W. C., Cransberg, K., Dorresteijn, E. M. Reference values for serum creatinine in children younger than 1 year of age. Pediatric Nephrology. 25 (10), 2107-2113 (2010).
  9. Guignard, J. P., Drukker, A. Why do newborn infants have a high plasma creatinine. Pediatrics. 103 (4), 49 (1999).
  10. Friedemann, J., Schock-Kusch, D., Shulhevich, Y. Transcutaneous measurement of glomerular filtration rate in conscious laboratory animals: state of the art and future perspectives. Reporters, Markers, Dyes, Nanoparticles, and Molecular Probes for Biomedical Applications IX. 10079, 63-71 (2017).
  11. Herrera Pérez, Z., Weinfurter, S., Gretz, N. Transcutaneous assessment of renal function in conscious rodents. Journal of Visualized Experiments. (109), e53767 (2016).
  12. Scarfe, L., et al. Transdermal measurement of glomerular filtration rate in mice. Journal of Visualized Experiments. (140), e58520 (2018).
  13. Mondritzki, T., et al. Transcutaneous glomerular filtration rate measurement in a canine animal model of chronic kidney disease. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 90, 7-12 (2018).
  14. Steinbach, S., et al. A pilot study to assess the feasibility of transcutaneous glomerular filtration rate measurement using fluorescence-labelled sinistrin in dogs and cats. PLoS One. 9 (11), 111734 (2014).
  15. Almond, G. W. Research applications using pigs. The Veterinary Clinics of North America Food Animal Practice. 12 (3), 707-716 (1996).
  16. Bassols, A., et al. The pig as an animal model for human pathologies: A proteomics perspective. Proteomics Clinical Applications. 8 (9-10), 715-731 (2014).
  17. Ayuso, M., Irwin, R., Walsh, C., Van Cruchten, S., Van Ginneken, C. Low birth weight female piglets show altered intestinal development, gene expression, and epigenetic changes at key developmental loci. FASEB Journal. 35 (4), 21522 (2021).
  18. Pierson, R. N. Progress toward pig-to-human xenotransplantation. The New England Journal of Medicine. 386 (20), 1871-1873 (2022).
  19. Montgomery, R. A., et al. Results of two cases of pig-to-human kidney xenotransplantation. The New England Journal of Medicine. 386 (20), 1889-1898 (2022).
  20. Reardon, S. First pig kidneys transplanted into people: what scientists think. Nature. 605 (7911), 597-598 (2022).
  21. Lu, T., Yang, B., Wang, R., Qin, C. Xenotransplantation: current status in preclinical research. Frontiers in Immunology. 10, 3060 (2019).
  22. Pattison, R. J., English, P. R., MacPherson, O., Roden, J. A., Birnie, M. Hypothermia and its attempted control in newborn piglets. Proceedings of the British Society of Animal Production. 1990, 81 (1972).
  23. Tucker, B. S., Petrovski, K. R., Kirkwood, R. N. Neonatal piglet temperature changes: effect of intraperitoneal warm saline injection. Animals. 12 (10), 1312 (2022).
  24. Alcalá Rueda, I., et al. A live porcine model for surgical training in tracheostomy, neck dissection, and total laryngectomy. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 278 (8), 3081-3090 (2021).
  25. Swindle, M. M., Smith, A. C. . Swine in the Laboratory: Surgery, Anesthesia, Imaging, and Experimental Techniques, Third Edition. , (2016).
  26. Steinbacher, R., von Ritgen, S., Moens, Y. P. Laryngeal perforation during a standard intubation procedure in a pig. Laboratory Animals. 46 (3), 261-263 (2012).
  27. Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the Göttingen minipig: intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. Journal of Visualized Experiments. (52), e2652 (2011).
  28. Soni, H., Adebiyi, A. Early septic insult in neonatal pigs increases serum and urinary soluble Fas ligand and decreases kidney function without inducing significant renal apoptosis. Renal Failure. 39 (1), 83-91 (2017).
  29. Bütz, D. E., Morello, S. L., Sand, J., Holland, G. N., Cook, M. E. The expired breath carbon delta value is a marker for the onset of sepsis in a swine model. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 29 (4), 606-613 (2014).
  30. Turner, A. S., McIlwraith, C. W. . Techniques in Large Animal Surgery. , (1989).
  31. Steinbach, S., et al. A pilot study to assess the feasibility of transcutaneous glomerular filtration rate measurement using fluorescence-labelled sinistrin in dogs and cats. PLoS One. 9 (11), 111734 (2014).
  32. Mondritzki, T., et al. Transcutaneous glomerular filtration rate measurement in a canine animal model of chronic kidney disease. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 90, 7-12 (2018).
  33. Schock-Kusch, D., et al. Transcutaneous measurement of glomerular filtration rate using FITC-sinistrin in rats. Nephrology Dialysis Transplantation. 24 (10), 2997-3001 (2009).
  34. Peters, A. M. Expressing glomerular filtration rate in terms of extracellular fluid volume. Nephrology Dialysis Transplantation. 7 (3), 205-210 (1992).
  35. Groth, S., Christensen, A. B., Nielsen, H. CdTe-detector registration of 99mTc-DTPA clearance. European Journal of Nuclear Medicine. 8 (6), 242-244 (1983).
  36. Guyton, A. C., Hall, J. E. The body fluid compartments: extracellular and intracellular fluids; interstitial fluid and edema. Textbook of Medical Physiology. 9, 306-308 (2000).
  37. Luis-Lima, S., et al. Iohexol plasma clearance simplified by dried blood spot testing. Nephrology, Dialysis, Transplantation. 33 (9), 1597-1603 (2018).
  38. Kobayashi, E., Hishikawa, S., Teratani, T., Lefor, A. T. The pig as a model for translational research: overview of porcine animal models at Jichi Medical University. Transplantation Research. 1 (1), 8 (2012).
  39. Swindle, M. M., et al. Swine as models in biomedical research and toxicology testing. Veterinary Pathology. 49 (2), 344-356 (2012).
  40. Ibrahim, Z., et al. Selected physiologic compatibilities and incompatibilities between human and porcine organ systems. Xenotransplantation. 13 (6), 488-499 (2006).
  41. Judge, E. P., et al. Anatomy and bronchoscopy of the porcine lung. A model for translational respiratory medicine. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 51 (3), 334-343 (2014).
  42. Stevens, L. A., Levey, A. S. Measured GFR as a confirmatory test for estimated GFR. Journal of the American Society of Nephrology. 20 (11), 2305-2313 (2009).
  43. Bankir, L., Yang, B. New insights into urea and glucose handling by the kidney, and the urine concentrating mechanism. Kidney International. 81 (12), 1179-1198 (2012).
  44. Ruiz, S., et al. Sepsis modeling in mice: ligation length is a major severity factor in cecal ligation and puncture. Intensive Care Medicine Experimental. 4 (1), 22 (2016).
  45. Schock-Kusch, D., et al. Transcutaneous assessment of renal function in conscious rats with a device for measuring FITC-sinistrin disappearance curves. Kidney International. 79 (11), 1254-1258 (2011).
  46. Frennby, B., Sterner, G. Contrast media as markers of GFR. European Radiology. 12 (2), 475484 (2002).
  47. Burchardi, H., Kaczmarczyk, G. The effect of anaesthesia on renal function. European Journal of Anaesthesiology. 11 (3), 163-168 (1994).
  48. Fusellier, M., et al. Influence of three anesthetic protocols on glomerular filtration rate in dogs. American Journal of Veterinary Research. 68 (8), 807811 (2007).
  49. Arant, B. S. Functional immaturity of the newborn kidney-paradox or prostaglandin. Homeostasis, Nephrotoxicity, and Renal Anomalies in the Newborn. , 271-278 (1986).
  50. Gattineni, J., Baum, M. Developmental changes in renal tubular transport-an overview. Pediatric Nephrology. 30 (12), 2085-2098 (2015).
  51. Gu, X., Yang, B. Methods for assessment of the glomerular filtration rate in laboratory animals. Kidney Diseases. , 1-11 (2022).
  52. Mullins, T. P., Tan, W. S., Carter, D. A., Gallo, L. A. Validation of non-invasive transcutaneous measurement for glomerular filtration rate in lean and obese C57BL/6J mice. Nephrology. 25 (7), 575-581 (2020).

Tags

Keywords: Transdermal GFR MeasurementKidney FunctionSwine ModelXenotransplantationPigletsCecal LigationTracheostomyVessel CannulationReal-time AssessmentNon-invasive
check_url/pt/64413?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Fanous, M. S., Afolabi, J. M., Michael, O. S., Falayi, O. O., Iwhiwhu, S. A., Adebiyi, A. Transdermal Measurement of Glomerular Filtration Rate in Mechanically Ventilated Piglets. J. Vis. Exp. (187), e64413, doi:10.3791/64413 (2022).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image