यांत्रिक रूप से हवादार पिगलेट में ग्लोमेरुलर निस्पंदन दर का ट्रांसडर्मल माप
Summary
ग्लोमेरुलर निस्पंदन दर (जीएफआर) गुर्दे के कार्य का आकलन करने के लिए आदर्श मार्कर है। हालांकि, सीरियल रक्त और मूत्र विश्लेषण के साथ इनुलिन इंजेक्शन का उपयोग करके मानक माप विधि अव्यावहारिक है। यह लेख पिगलेट्स में जीएफआर ट्रांसडर्मल रूप से मापने के लिए एक व्यावहारिक विधि को चित्रित करता है।
Abstract
ग्लोमेरुलर निस्पंदन दर (जीएफआर) के ट्रांसडर्मल माप का उपयोग सचेत जानवरों में गुर्दे के कार्य का मूल्यांकन करने के लिए किया गया है। यह तकनीक तीव्र गुर्दे की चोट और क्रोनिक किडनी रोग का अध्ययन करने के लिए कृन्तकों में अच्छी तरह से स्थापित है। हालांकि, ट्रांसडर्मल सिस्टम का उपयोग करके जीएफआर माप सूअरों में मान्य नहीं किया गया है, एक प्रजाति जिसमें मनुष्यों के समान गुर्दे प्रणाली है। इसलिए, हमने एनेस्थेटाइज्ड और यांत्रिक रूप से हवादार नवजात सूअरों में ट्रांसडर्मल जीएफआर पर सेप्सिस के प्रभाव की जांच की। पॉलीमाइक्रोबियल सेप्सिस को सेकल लिगेशन और पंचर (सीएलपी) द्वारा प्रेरित किया गया था। ट्रांसडर्मल जीएफआर माप प्रणाली जिसमें एक लघु फ्लोरेसेंस सेंसर शामिल था, को सुअर की मुंडा त्वचा से जोड़ा गया था ताकि फ्लोरेसिन-आइसोथियोसाइनेट (एफआईटीसी) संयुग्मित सिनिस्ट्रिन की निकासी निर्धारित की जा सके, जो एक अंतःशिरा इंजेक्शन जीएफआर ट्रेसर है। हमारे परिणाम बताते हैं कि 12 घंटे के बाद सीएलपी पर, सीरम क्रिएटिनिन जीएफआर में कमी के साथ बढ़ गया। यह अध्ययन पहली बार, यांत्रिक रूप से हवादार, नवजात सूअरों में गुर्दे के कार्य को निर्धारित करने में ट्रांसडर्मल जीएफआर दृष्टिकोण की उपयोगिता को दर्शाता है।
Introduction
गुर्दे के कार्य का एक व्यावहारिक और मात्रात्मक मूल्यांकन ग्लोमेरुलर निस्पंदन दर (जीएफआर) माप है, जो बताता है कि गुर्दे निकासी सिद्धांत1 के आधार पर रक्त को कितनी अच्छी तरह फ़िल्टर करते हैं। जीएफआर को मापने की एक पुरानी विधि में इनुलिन या सिनिस्ट्रिन जैसे बहिर्जात यौगिकों के अंतःशिरा इंजेक्शन शामिल हैं, जो उनकी निकासी 2,3 का पता लगाने के लिए प्लाज्मा / मूत्र स्तर के सीरियल माप का संचालन करते हैं। यह विधि बोझिल है, जिसमें प्लाज्मा और मूत्र के नमूनों के सीरियल संग्रह की आवश्यकता होतीहै। एक विकल्प क्रिएटिनिन जैसे अंतर्जात चयापचय अंत-उत्पादों का माप है। हालांकि, यह समय लेने वाला है और, कभी-कभी, गलत होता है, क्योंकि यह न केवल ग्लोमेरुलस द्वारा फ़िल्टर किया जाता है, बल्कि नलिकाओं 5,6 द्वारा स्रावित भी होता है। इसके अलावा, क्रिएटिनिन स्तर लिंग, आयु, आहार और मांसपेशी द्रव्यमान 7,8,9 से प्रभावित होता है।
जीएफआर का एक अधिक सटीक, न्यूनतम इनवेसिव और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला उपाय ट्रांसडर्मल जीएफआर मॉनिटर का उपयोग है, जो जानवरों में वास्तविक समय जीएफआरको मापता है 4,10। सिनिस्ट्रिन, एक अत्यधिक घुलनशील और स्वतंत्र रूप से फ़िल्टर किए गए बहिर्जात गुर्दे मार्कर, को फ्लोरेसिन-आइसोथियोसाइनेट (एफआईटीसी) के साथ लेबल किया जाता है। इस संयुग्मित यौगिक को अंतःशिरा रूप से इंजेक्ट किया जाता है, और रक्त और मूत्र के नमूने एकत्र किए बिना वास्तविक समय के गुर्दे के कार्य का आकलन किया जा सकताहै। ट्रांसडर्मल जीएफआर माप का उपयोग कृन्तकों12, कुत्तों13 और बिल्लियों14 में मान्य किया गया है, लेकिन सूअर में नहीं।
पोर्सिन प्रजातियां मनुष्यों के साथ कई शारीरिक और शारीरिक विशेषताओं को साझा करती हैं, जिससे उन्हें विभिन्न मानव रोगों का अध्ययन करने के लिए आदर्श जानवरबनाया जाता है। ट्रांसलेशनल बायोमेडिकल रिसर्च में सूअरों का उपयोग तेजी से लोकप्रिय हो गया है और कृंतक मॉडल पर पसंद किया जाता है क्योंकि यह मानव शरीर विज्ञान और पैथोफिज़ियोलॉजी16 की नकल करता है। नवजात सूअरबाल रोगियों के लिए अद्वितीय बीमारियों के तंत्र को समझने में रुचि रखते हैं। इसके अलावा, सुअर से मानव अंग प्रत्यारोपण में हालिया प्रगति प्रीक्लिनिकल और नैदानिकपरीक्षणों 18,19,20,21 के लिए नैदानिक उपकरणों का विस्तार करने का आग्रह करती है। यह पेपर, पहली बार, नवजात सूअरों में जीएफआर को मापने में ट्रांसडर्मल डिवाइस के उपयोग के लिए एक गाइड प्रदान करता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह पेपर यांत्रिक रूप से हवादार, एनेस्थेटाइज्ड नवजात सुअर मॉडल में लघु ट्रांसडर्मल जीएफआर मॉनिटर और एफआईटीसी-सिनिस्ट्रिन का उपयोग करके सूअरों में गुर्दे के कार्य को निर्धारित करने के लिए व्यावहारिक ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अध्ययन को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान अनुदान आर 01 डीके 120595 और आर 01 डीके 127625 द्वारा डॉ. अदेबी को सम्मानित किया गया था। इस पेपर की सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिम्मेदारी है और जरूरी नहीं कि राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थानों के आधिकारिक विचारों का प्रतिनिधित्व करती हो। डैनियल शॉक-कुश, मेडिबीकॉन जीएमबीएच में साइट निदेशक, उनकी सलाह के लिए धन्यवाद।
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 |
Referências
- 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).
- Smith, H. W. . The Kidney: Structure and Function in Health and Disease. , (1951).
- Gutman, Y., Gottschalk, C. W., Lassiter, W. E. Micropuncture study of inulin absorption in the rat kidney. Science. 147 (3659), 753-754 (1965).
- 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).
- Eisner, C., et al. Major contribution of tubular secretion to creatinine clearance in mice. Kidney International. 77 (6), 519-526 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- Guignard, J. P., Drukker, A. Why do newborn infants have a high plasma creatinine. Pediatrics. 103 (4), 49 (1999).
- 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).
- Herrera Pérez, Z., Weinfurter, S., Gretz, N. Transcutaneous assessment of renal function in conscious rodents. Journal of Visualized Experiments. (109), e53767 (2016).
- Scarfe, L., et al. Transdermal measurement of glomerular filtration rate in mice. Journal of Visualized Experiments. (140), e58520 (2018).
- 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).
- 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).
- Almond, G. W. Research applications using pigs. The Veterinary Clinics of North America Food Animal Practice. 12 (3), 707-716 (1996).
- 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).
- 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).
- Pierson, R. N. Progress toward pig-to-human xenotransplantation. The New England Journal of Medicine. 386 (20), 1871-1873 (2022).
- 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).
- Reardon, S. First pig kidneys transplanted into people: what scientists think. Nature. 605 (7911), 597-598 (2022).
- Lu, T., Yang, B., Wang, R., Qin, C. Xenotransplantation: current status in preclinical research. Frontiers in Immunology. 10, 3060 (2019).
- 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).
- Tucker, B. S., Petrovski, K. R., Kirkwood, R. N. Neonatal piglet temperature changes: effect of intraperitoneal warm saline injection. Animals. 12 (10), 1312 (2022).
- 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).
- Swindle, M. M., Smith, A. C. . Swine in the Laboratory: Surgery, Anesthesia, Imaging, and Experimental Techniques, Third Edition. , (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Turner, A. S., McIlwraith, C. W. . Techniques in Large Animal Surgery. , (1989).
- 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).
- 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).
- Schock-Kusch, D., et al. Transcutaneous measurement of glomerular filtration rate using FITC-sinistrin in rats. Nephrology Dialysis Transplantation. 24 (10), 2997-3001 (2009).
- Peters, A. M. Expressing glomerular filtration rate in terms of extracellular fluid volume. Nephrology Dialysis Transplantation. 7 (3), 205-210 (1992).
- Groth, S., Christensen, A. B., Nielsen, H. CdTe-detector registration of 99mTc-DTPA clearance. European Journal of Nuclear Medicine. 8 (6), 242-244 (1983).
- 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).
- Luis-Lima, S., et al. Iohexol plasma clearance simplified by dried blood spot testing. Nephrology, Dialysis, Transplantation. 33 (9), 1597-1603 (2018).
- 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).
- Swindle, M. M., et al. Swine as models in biomedical research and toxicology testing. Veterinary Pathology. 49 (2), 344-356 (2012).
- Ibrahim, Z., et al. Selected physiologic compatibilities and incompatibilities between human and porcine organ systems. Xenotransplantation. 13 (6), 488-499 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Frennby, B., Sterner, G. Contrast media as markers of GFR. European Radiology. 12 (2), 475484 (2002).
- Burchardi, H., Kaczmarczyk, G. The effect of anaesthesia on renal function. European Journal of Anaesthesiology. 11 (3), 163-168 (1994).
- Fusellier, M., et al. Influence of three anesthetic protocols on glomerular filtration rate in dogs. American Journal of Veterinary Research. 68 (8), 807811 (2007).
- Arant, B. S. Functional immaturity of the newborn kidney-paradox or prostaglandin. Homeostasis, Nephrotoxicity, and Renal Anomalies in the Newborn. , 271-278 (1986).
- Gattineni, J., Baum, M. Developmental changes in renal tubular transport-an overview. Pediatric Nephrology. 30 (12), 2085-2098 (2015).
- Gu, X., Yang, B. Methods for assessment of the glomerular filtration rate in laboratory animals. Kidney Diseases. , 1-11 (2022).
- 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).
