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Medicina

機械的換気仔豚における糸球体濾過率の経皮吸収型測定

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

Summary

糸球体濾過率(GFR)は、腎機能を評価するための理想的なマーカーです。しかし、イヌリン注射と連続血液および尿分析を用いた標準的な測定方法は実用的ではありません。この記事では、子豚のGFRを経皮的に測定する実用的な方法について説明します。

Abstract

糸球体濾過率(GFR)の経皮測定は、意識のある動物の腎機能を評価するために使用されています。この技術は、急性腎障害および慢性腎臓病を研究するためにげっ歯類で十分に確立されています。しかし、経皮吸収系を用いたGFR測定は、ヒトと同様の腎系を持つ種であるブタでは検証されていません。そこで,麻酔・機械的換気を施した新生児ブタの経皮GFRに対する敗血症の影響を調査した。多微生物敗血症は、盲腸結紮および穿刺(CLP)によって誘発された。小型化された蛍光センサーからなる経皮GFR測定システムをブタの剃毛皮膚に取り付けて、静脈注射されたGFRトレーサーであるフルオレセインイソチオシアネート(FITC)結合シニストリンのクリアランスを測定しました。私たちの結果は、CLPの12時間後に、血清クレアチニンがGFRの減少とともに増加したことを示しています。この研究は、機械的に換気された新生児ブタの腎機能を決定する際の経皮GFRアプローチの有用性を初めて実証しました。

Introduction

腎機能の実用的かつ定量的な評価は、糸球体濾過率(GFR)測定であり、これは、クリアランス原理1に基づいて腎臓がどれだけうまく血液をろ過するかを示します。GFRを測定する以前の方法では、イヌリンやシニストリンなどの外因性化合物を静脈内注射し、血漿/尿レベルの連続測定を行ってクリアランスを検出します2,3。この方法は煩雑であり、血漿および尿試料の連続収集を必要とする4。別の方法は、クレアチニンなどの内因性代謝最終産物の測定です。しかしながら、これは糸球体によって濾過されるだけでなく、尿細管によっても分泌されるので、時間がかかり、時には不正確である5,6。さらに、クレアチニンレベルは、性別、年齢、食事、および筋肉量の影響を受けます7,8,9。

GFRのより正確で、低侵襲で、広く使用されている測定値は、動物のリアルタイムGFRを測定する経皮GFRモニターの使用です4,10。シニストリンは、溶解性が高く、自由にろ過される外因性腎マーカーであり、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)で標識されています。このコンジュゲート化合物を静脈内注射し、血液や尿サンプルを収集することなくリアルタイムの腎機能を評価できます11。経皮GFR測定の使用は、げっ歯類12、イヌ13、およびネコ14で検証されていますが、ブタでは検証されていません。

ブタ種は人間といくつかの解剖学的および生理学的特徴を共有しており、さまざまな人間の病気を研究するのに理想的な動物となっています15。トランスレーショナル生物医学研究におけるブタの使用は、ヒトの生理学および病態生理学を模倣するため、げっ歯類モデルよりもますます人気があり、好まれるようになっています16。新生児ブタは、小児患者に特有の疾患のメカニズムを理解することに関心があります17。さらに、ブタからヒトへの臓器移植の最近の進歩は、前臨床試験および臨床試験のための診断ツールを拡大する衝動を生じさせる18,19,20,21。この論文は、新生児ブタのGFRを測定する際の経皮デバイスの使用に関するガイドを初めて提供します。

Protocol

手順は、実験動物の世話と使用に関する国家基準に従って書かれており、テネシー大学健康科学センター(UTHSC)の施設動物管理使用委員会(IACUC)によって承認されました。 注:実験群の子豚は盲腸結紮と穿刺を受けますが、偽群は盲腸結紮や穿刺なしで腹部の開口部のみを受けます。両方のグループの子豚は、敗血症と急性腎障害(AKI)が実験グループで発生するのに十分な時…

Representative Results

このセクションでは、新生児ブタにおける経皮GFRの使用からの代表的なデータを初めて提示します。我々は、腎機能を低下させることが以前に示されている盲腸結紮および穿刺モデルを使用した28。したがって、CLPブタでは、AKIに対応するGFRの急激な低下があり、これを経皮GFR装置上でクリアランス時間の増加(t1/2)として検出し、ブタでの使用を検証するべきである…

Discussion

この論文では、機械的に換気され、麻酔をかけられた新生児ブタモデルで、小型経皮GFRモニターとFITCシニストリンを使用してブタの腎機能を決定するための実用的なステップについて説明します。以前の論文では、げっ歯類11,12,14で実験的経皮GFRプロトコルが確立されていますが、ブタにはプロトコルは存在しません。</p…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、国立衛生研究所の助成金R01 DK120595およびR01 DK127625によってAdebiyi博士に授与されました。この論文の内容は著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。MediBeacon GmbHのサイトディレクターであるDaniel Schock-Kusch博士のアドバイスに感謝します。

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
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Referências

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Keywords: Transdermal GFR MeasurementKidney FunctionSwine ModelXenotransplantationPigletsCecal LigationTracheostomyVessel CannulationReal-time AssessmentNon-invasive
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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).
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