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Medicina

기계적으로 환기된 새끼 돼지의 사구체 여과율의 경피 측정

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

Summary

사구체 여과율(GFR)은 신장 기능을 평가하는 데 이상적인 지표입니다. 그러나 연속 혈액 및 소변 분석과 함께 이눌린 주사를 사용하는 표준 측정 방법은 비실용적입니다. 이 기사에서는 새끼 돼지에서 GFR을 경피로 측정하는 실용적인 방법을 설명합니다.

Abstract

사구체 여과율(GFR)의 경피 측정은 의식이 있는 동물의 신장 기능을 평가하는 데 사용되었습니다. 이 기술은 급성 신장 손상 및 만성 신장 질환을 연구하기 위해 설치류에서 잘 확립되어 있습니다. 그러나 경피 시스템을 사용한 GFR 측정은 인간과 유사한 신장 시스템을 가진 종인 돼지에서 검증되지 않았습니다. 따라서 우리는 마취되고 기계적으로 환기되는 신생아 돼지에서 경피 GFR에 대한 패혈증의 영향을 조사했습니다. 다발성 미생물 패혈증은 맹장 결찰 및 천자 (CLP)에 의해 유도되었다. 소형 형광 센서로 구성된 경피 GFR 측정 시스템을 돼지의 면도 피부에 부착하여 정맥 주사 GFR 추적자 인 플루오레세인-이소티오시아네이트(FITC) 접합 시니스트린의 클리어런스를 확인했습니다. 우리의 결과는 CLP 후 12 시간에 혈청 크레아티닌이 GFR의 감소와 함께 증가한다는 것을 보여줍니다. 이 연구는 기계적으로 환기되는 신생아 돼지의 신장 기능을 결정하는 데 경피 GFR 접근법의 유용성을 처음으로 보여줍니다.

Introduction

신장 기능의 실용적이고 정량적 인 평가는 사구체 여과율 (GFR) 측정으로, 신장이 클리어런스 원리1에 따라 혈액을 얼마나 잘 여과하는지 알려줍니다. GFR을 측정하는 초기 방법은 이눌린 또는 시니스트린과 같은 외인성 화합물을 정맥 주사하여 혈장/비뇨기 수준의 연속 측정을 수행하여클리어런스를 감지하는 것입니다2,3. 이 방법은 번거롭고 혈장 및 소변 샘플의 연속 수집이 필요합니다4. 대안은 크레아티닌과 같은 내인성 대사 최종 생성물의 측정입니다. 그러나 이것은 시간이 많이 걸리고 때로는 부정확한데, 이는 사구체에 의해 여과될 뿐만 아니라 세뇨관 5,6에 의해 분비되기 때문입니다. 또한 크레아티닌 수치는 성별, 연령,식이 요법 및 근육량 7,8,9의 영향을받습니다.

보다 정확하고 최소 침습적이며 널리 사용되는 GFR 측정은 동물 4,10에서 실시간 GFR을 측정하는 경피 GFR 모니터를 사용하는 것입니다. 용해성이 높고 자유롭게 여과된 외인성 신장 마커인 시니스트린은 플루오레세인-이소티오시아네이트(FITC)로 표지되어 있습니다. 이 접합 화합물은 정맥 주사되고, 혈액 및 소변 샘플11을 수집하지 않고도 실시간 신장 기능을 평가할 수 있습니다. 경피 GFR 측정의 사용은 설치류12, 개13 및 고양이14에서 검증되었지만 돼지에서는 검증되지 않았습니다.

돼지 종은 인간과 여러 해부학 적 및 생리 학적 특성을 공유하므로 다양한 인간 질병15를 연구하는 데 이상적인 동물입니다. 중개 생물 의학 연구에서 돼지의 사용은 인간 생리학 및 병태 생리학을 모방하기 때문에 설치류 모델보다 점점 더 대중화되고 선호되고 있습니다16. 신생아 돼지는 소아 환자에게 고유 한 질병의 메커니즘을 이해하는 데 관심이 있습니다17. 또한, 최근 돼지에서 인간 장기 이식으로의 발전은 전임상 및 임상 시험18,19,20,21을위한 진단 도구를 확장하려는 충동을 불러 일으킨다. 이 논문은 처음으로 신생아 돼지의 GFR 측정에 경피 장치를 사용하는 방법에 대한 가이드를 제공합니다.

Protocol

절차는 실험실 동물의 관리 및 사용에 대한 국가 표준에 따라 작성되었으며 테네시 대학 보건 과학 센터 (UTHSC)의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)의 승인을 받았습니다. 참고 : 실험 그룹의 새끼 돼지는 맹장 결찰 및 천자를받는 반면, 가짜 그룹은 맹장 결찰이나 천자없이 복부 개방 만 겪습니다. 두 그룹의 새끼 돼지는 실험 그룹에서 패혈증 및 급성 신장 손상 (AKI)이 발생?…

Representative Results

이 섹션에서는 신생아 돼지에서 경피 GFR 사용의 대표 데이터를 처음으로 제시합니다. 우리는 이전에 신장 기능을 감소시키는 것으로 밝혀진 맹장 결찰 및 천자 모델을 사용했습니다28. 따라서 우리는 CLP 돼지에서 AKI에 해당하는 GFR이 급격히 감소해야 하며, 이는 경피 GFR 장치에서 클리어런스 시간(t1/2)이 증가하여 돼지에서의 사용을 검증해야 한다는 가설을 세웠습니다. …

Discussion

이 논문은 기계적으로 환기되고 마취된 신생아 돼지 모델에서 소형화된 경피 GFR 모니터와 FITC-시니스트린을 사용하여 돼지의 신장 기능을 결정하는 실용적인 단계를 설명합니다. 이전 논문에서는 설치류11,12,14에서 실험용 경피 GFR 프로토콜을 확립했지만 돼지에는 프로토콜이 존재하지 않습니다.

최근에?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 연구는 Adebiyi 박사에게 수여 된 국립 보건원 보조금 R01 DK120595 및 R01 DK127625의 지원을 받았습니다. 이 논문의 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 국립 보건원의 공식 견해를 나타내는 것은 아닙니다. MediBeacon GmbH의 사이트 디렉터인 Daniel Schock-Kusch 박사의 조언에 감사드립니다.

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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