Ишемии-реперфузии Модель острого почечного повреждения и фиброза после травмы у мышей
Summary
Мы описываем модели средней и тяжелой степени ишемии-реперфузии индуцированного повреждения почек, в которых мышам пройти односторонних почечной ножки зажима последующим одновременным или задержкой контралатеральной почки, соответственно. Эти модели неизменно приводят к дисфункции почек и после травмы фиброзом, но тяжесть травмы и выживание зависят от оборудования мыши фона, возраста и хирургическое.
Abstract
Ишемии-реперфузии индуцированной острой почечной (IR-AKI) широко используется в качестве модели AKI на мышах, но результаты зачастую весьма переменная с высокими, часто сообщается, что смертность, могут затруднить анализов. Двусторонние почечной ножки зажимной обычно используется, чтобы вызвать ИК-AKI, но разница между эффективной давления зажима и / или почечной ответ на ишемию между почки часто приводит к более различные результаты. Кроме того, сокращение времени зажима как известно, вызывают более изменчивы трубчатых травмы, и то время как мыши проходят двусторонние травмы с большим временем зажим разработке более последовательных трубчатых травмы, они часто умирают в течение первых 3 дней после травмы в связи с тяжелой почечной недостаточностью. Для улучшения после травмы выживания и получения более последовательными и предсказуемыми результатами, мы разработали две модели односторонних ишемии-реперфузии последующим контралатеральной почки. Обе операции выполняются с использованием спинной подход, снижение стресса в результате хирургического FROM вентральной лапаротомия, обычно используются для мыши IR-AKI операций. Для индукции средней тяжести BALB / с мышами пройти одностороннего пережатия почечной ножки в течение 26 мин, а также проходят одновременные контралатеральной почки. Используя этот подход, 50-60% мышей развивается умеренными AKI 24 часа после травмы, но 90-100% мышей выжить. Чтобы вызвать более серьезные AKI, BALB / с мышами пройти почечной ножки зажима в течение 30 мин, после чего контралатеральной почки 8 дней после травмы. Это позволяет функциональной оценки почечной восстановления после травмы с 90-100% выживания. Ранние после травмы трубчатых повреждения, а также фиброз после травмы весьма последовательно с использованием этой модели.
Introduction
Различных экспериментальных моделях острого повреждения почек (AKI) были разработаны в соответствии с разнообразием и сложностью условий жизни человека (см. ссылку для недавней, всеобъемлющий обзор 1). Каждая из этих моделей имеет свои сильные и слабые стороны, и в то время как каждый имитирует соответствующие человеческих условиях с различной эффективностью, ни один не точно моделировать патофизиологии и их человеческие аналоги. Ишемия реперфузии (ИК)-индуцированной ОПН, было разработано в качестве модели острого ишемического повреждения почек у грызунов. В то время как тяжесть повреждение почечных канальцев видел в этой модели редко наблюдается у больных с почечной гипоперфузии травмы 2, несмотря на свою ограниченность и в значительной степени из-за относительно воспроизводимых характер этой модели, ее широкое использование оказывала и, как ожидается, будет продолжаться предоставить важную информацию о многих общих основных механизмов AKI, ремонт и терапии 3. ИК хирургии требует FAMiliarity с анатомией почки мыши, который мы иллюстрировали в упрощенном виде на рисунке 1. Почечная ишемии-реперфузии (ИК) травмы операция может быть выполнена через вентральный (лапаротомия) или спинного (забрюшинного) подходов. Мы используем подход спинной, так как это менее травматично, позволяя быстрее время восстановления и улучшение выживаемости (особенно при первом изучении процедуры). Почечная ИК травма может быть выполнена в одностороннем порядке или на двусторонней основе. Тем не менее, различие между эффективной давление зажима (что может привести посреднических perihilar жира между зажимными губками) и / или различий в ответах на почечную ишемию между сторонами приводит к более различные результаты. Хотя это не является непреодолимой проблемой, он может увеличить изменчивость между экспериментами, что является серьезной проблемой для этой модели. Односторонние ИК могут быть выполнены с противопоказаниями боковые почки. Это наш метод выбора, так как он снижает вариабельность зажима между ножек, и в то же времяllows одной оценить функцию почек, которая не влияет с односторонним ИК одиночку. Там была дискуссия о том, что является наиболее практичным по сравнению с оптимальным методом для оценки функции почек у мышей. Азот мочевины крови (АМК) позволяет определить функцию почек и является полезным "первый взгляд" маркером в некоторых моделях AKI, в том числе ИК травмы. Однако уровней азота мочевины может зависеть от объема состояние мышей, которые могут пострадать, особенно после травмы вентральной подход IR, когда задержки с восстановлением снижает пероральный прием жидкости в течение нескольких дней после операции. Креатинин сыворотки менее подвержены влиянию гидратации статус, но явно влияют мышечной массы. Одна из трудностей, с измерениями креатинина сыворотки были проблемы с обнаружением некреатининовых хромогенами в мышиной сыворотке использованием пикриновой кислоты на основе методов. В качестве альтернативы, ряд центров разработали ВЭЖХ на основе количественного метода определения креатинина мышь, которая не влияет на этот артефакт 4. Тем не менее, УНЛIKE АМК и креатинина пикриновой кислоты анализов, которые требуют только 5-10 мкл сыворотки, ВЭЖХ-анализов требуют ~ 25 мкл сыворотки на анализ, который, если оно проводится в двух экземплярах и потребует примерно 100 мкл цельной крови на анализ. Это может быть предельными для мыши исследований. Некоторые центры разработали более чувствительны ВЭЖХ и масс-спектрометрии на основе методов, которые позволяют анализ меньший объем пробы 5, 6. Тем не менее, эти технологии не являются широко доступными. Альтернативным, ферментативный анализ каскада (который требует лишь 5-10 мкл сыворотки) была оценена на мышах и крысах образцы сыворотки и показано тесно параллельно ВЭЖХ измерение сывороточного креатинина в то время как пикриновой кислоты анализов всегда переоценить креатинина 7. При этом анализе не используется широко в литературе AKI, анализ является коммерчески доступным, простым в использовании, и мы находим дает достоверных результатов с этой моделью ИК-индуцированной AKI у мышей.
Protocol
Representative Results
Discussion
Дается описание двух моделей IR-AKI для изучения влияния средней и тяжелой степени поражения почек. Эти модели позволяют вызывать последовательной и предсказуемой травмы с низким уровнем смертности. Наш протокол излагаются многие трудности и подводные камни традиционно ассоциируется ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Лаборатория доктора де Caestecker получает поддержку от NIH 1RO1 HL093057-01 и 1RC4DK090770-01. Лаборатория доктора Харриса поддерживается DK38226, DK51265, DK62794 и финансирование от администрации ветеранов. Поддержка мыши ушиб почки операции, креатинина сыворотки, и фиброз анализы также предоставляется Вандербильта О'Брайен ушиб почки центр грант 1P30 DK079341.
Materials
| Drug or solution | Company | Catalogue number | Comments |
| Ketamine (anesthetic) | Webster Veterinary | 07-881-9413 (100 mg/ml) | Final concentration 30 mg/ml Ketamine with 3 mg/ml Xylazine administered at 3-4 ml/kg (100 mg/kg Ketamine and 10 mg/kg Xylazine) |
| Xylazine (analgesic) | Webster Veterinary | 07-808-1939 (100 mg/ml) | As above |
| Antisedan (anti-Xylazine) | Webster Veterinary | 07-867-7097 (5 mg/ml) | Optional: to reverse effects of Xylazine in order to increase the rate of recovery after surgery Use 0.5-0.7 mg/kg |
| Buprenorphine (analgesic) | Bedford Laboratories | NDC 55390-100-10 (0.3 mg/ml) | Dose 0.05-0.1 μg/g every 8-12 hr. Make up a 1:5 dilution in sterile normal saline preoperatively and give 2.5-5 μl/g of the diluted solution. |
| Ophthalmic ointment | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
| Betadine swab sticks | Purdue Products L.P. | NDC 67618-153-01 | |
| Nolvasan Surgical Scrub | Pfizer Animal Care | 300253 | |
| Table 2. Drugs and solutions for I/R surgery. | |||
| Iris Scissors | Integra Miltex | VWR 21909-404 | For skin and muscle dissection |
| Curved iris forceps | FST | 11065-07 | To hold skin and muscle, to remove peri-nephric fat |
| Blunt forceps | ROBOZ | RS-5228 | To manipulate kidneys |
| Vascular clamp (795 g pressure) | ROBOZ | RS-5459 | Good for C57BL/6 and BALB/c mice strains |
| Schwartz clip applying forceps | ROBOZ | RS-5450 | For RS-5459 clamps |
| Vascular clamp (75-85 g pressure) | FST | 18055-02 | Optimal for CD1 mice strain, but also can be used for C57BL/6 and BALB/c |
| Micro-Serrefine Clamp Applicator-14 cm with Lock | FST | 18056-14 | For FST 18055-02 clamps |
| Gayman T/Pump (water-bath heated platform) | Braintree Scientific | TP-650 | The water heater is set at 38 °C 1 hr prior surgery |
| 15″ W x 24″ Heated platform | Braintree Scientific | HHP-2 | Connect to Gayman heated water pump |
| Heating pad | Braintree Scientific | Model 39DP | Uses microwave for heating. This is useful for warming during recovery |
| Absorbable suture (Vicryl 5-0) | ETHICON | VCP834G | For fascia and muscle |
| Non-absorbable suture: monofilament nylon MONOMID 6/0 660B) | CP Medical | CP-B660B-03 | For skin |
| Halsey needle holder: Tungsten Carbide/13 cm | FST | 12501-13 | To hold suture needles |
| Timer | FST | 06-662-3 | To quantify ischemia time |
| Hot bead sterilizer | FST | 18000-45 | To sterilize instruments between mice if you are performing multiple surgeries (it is not sufficient to soak instruments in ethanol) |
| Electric razor | Braintree Scientific | CLP-22965 | |
| Tape | Durapore | 1538-0 | |
| 1 ml Syringe | EXELint | 26044 | |
| Sterile cotton tipped applicators | Kendall | 8884541300 | |
| Absorbent BenchPad | VWR | 56617-014 | |
| Surgical drapes | VWR | 21902-985 | Need to be autoclaved |
| 2” x 2” Gauze Pads | Medi-First | 60673 | |
| Sterile gloves | Cardinal Health | 2D7251 | |
| Table 3. Equipment and instruments for I/R surgery. |
References
- Singh, A. P., Junemann, A., Muthuraman, A., Jaggi, A. S., Singh, N., Grover, K., Dhawan, R. Animal models of acute renal failure. Pharmacological reports: PR. 64, 31-44 (2012).
- Heyman, S. N., Rosenberger, C., Rosen, S. Experimental ischemia-reperfusion: Biases and myths-the proximal vs. Distal hypoxic tubular injury debate revisited. Kidney Int. 77, 9-16 (2010).
- Lieberthal, W., Nigam, S. K. Acute renal failure. II. Experimental models of acute renal failure: Imperfect but indispensable. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 278, F1-F12 (2000).
- Dunn, S. R., Qi, Z., Bottinger, E. P., Breyer, M. D., Sharma, K. Utility of endogenous creatinine clearance as a measure of renal function in mice. Kidney Int. 65, 1959-1967 (2004).
- Yuen, P. S., Dunn, S. R., Miyaji, T., Yasuda, H., Sharma, K., Star, R. A. A simplified method for HPLC determination of creatinine in mouse serum. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 286, F1116-F1119 (2004).
- Hetu, P. O., Gingras, M. E., Vinet, B. Development and validation of a rapid liquid chromatography isotope dilution tandem mass spectrometry (LC-IDMS/MS) method for serum creatinine. Clin. Biochem. 43, 1158-1162 (2010).
- Keppler, A., Gretz, N., Schmidt, R., Kloetzer, H. M., Groene, H. J., Lelongt, B., Meyer, M., Sadick, M., Pill, J. Plasma creatinine determination in mice and rats: An enzymatic method compares favorably with a high-performance liquid chromatography assay. Kidney Int. 71, 74-78 (2007).
- Yang, L., Besschetnova, T. Y., Brooks, C. R., Shah, J. V., Bonventre, J. V. Epithelial cell cycle arrest in G2/M mediates kidney fibrosis after injury. Nat. Med. 16, 535-543 (2010).
- Shanley, P. F., Rosen, M. D., Brezis, M., Silva, P., Epstein, F. H., Rosen, S. Topography of focal proximal tubular necrosis after ischemia with reflow in the rat kidney. Am. J. Pathol. 122, 462-468 (1986).
- Chawla, L. S., Amdur, R. L., Amodeo, S., Kimmel, P. L., Palant, C. E. The severity of acute kidney injury predicts progression to chronic kidney disease. Kidney Int. 79, 1361-1369 (2012).
- Lo, L. J., Go, A. S., Chertow, G. M., McCulloch, C. E., Fan, D., Ordonez, J. D., Hsu, C. Y. Dialysis-requiring acute renal failure increases the risk of progressive chronic kidney disease. Kidney Int. 76, 893-899 (2009).
- Burne, M. J., Haq, M., Matsuse, H., Mohapatra, S., Rabb, H. Genetic susceptibility to renal ischemia reperfusion injury revealed in a murine model. Transplantation. 69, 1023-1025 (2000).
- Muller, V., Losonczy, G., Heemann, U., Vannay, A., Fekete, A., Reusz, G., Tulassay, T., Szabo, A. J. Sexual dimorphism in renal ischemia-reperfusion injury in rats: Possible role of endothelin. Kidney Int. 62, 1364-1371 (2002).
- Schmitt, R., Marlier, A., Cantley, L. G. Zag expression during aging suppresses proliferation after kidney injury. J. Am. Soc. Nephrol. 19, 2375-2383 (2008).
- Oxburgh, L., de Caestecker, M. P. Ischemia-reperfusion injury of the mouse kidney. Methods Mol. Biol. 886, 363-379 (2012).
