Renal Iskæmi reperfusionskade: en musemodel af Skade og Regeneration
Summary
The mouse model of renal ischaemia reperfusion injury described here comprises of a right nephrectomy that provides control tissue and clamping of the left renal pedicle to induce ischaemia that results in acute kidney injury. This model uses a midline laparotomy approach with all steps performed via one incision.
Abstract
Renal iskæmi reperfusionsskade (IRI) er en almindelig årsag til akut nyreskade (AKI) hos patienter og okklusion blodgennemstrømningen i nyrerne er uundgåelig i løbet af nyretransplantation. Eksperimentelle modeller, der præcist og reproducerbart rekapitulere renal IRI er afgørende for at dissekere patofysiologien af AKI og udvikling af nye terapeutiske midler. Præsenteres her, er en musemodel for renal IRI, der resulterer i reproducerbar AKI. Dette opnås ved en midtlinie laparotomi tilgang til operation med et indsnit tillader både en ret nefrektomi som giver kontrol væv og fastspænding af den venstre nyre pedicle at inducere iskæmi af den venstre nyre. Ved omhyggelig overvågning af klemmen position og kropstemperatur i løbet af iskæmi denne model opnår reproducerbar funktionel og strukturel skade. Mus aflivet 24 timer efter operationen demonstrere tab af nyrefunktion med elevation af serum eller plasma kreatinin niveau samt strukmer nyreskader med akut tubulær nekrose indlysende. Nyrefunktion forbedrer og den akutte vævsskade løser i løbet af 7 dage efter renal IRI sådan, at denne model kan anvendes til at studere renal regeneration. Denne model for renal IRI er blevet brugt til at studere de molekylære og cellulære patofysiologi AKI samt analyse af det efterfølgende renal regenerering.
Introduction
Iskæmi-reperfusionsskade (IRI) er en almindelig form for skade for flere organer, herunder nyrer, hjerte og hjerne. Renal IRI kan føre til akut nyreskade (AKI) hos patienter, og ingen specifik behandling er tilgængelig. AKI som et resultat af IRI har en kompliceret patogenese involverer både immunrespons 1 medfødte og adaptive. En eksperimentel model for renal IRI giver mulighed for at dissekere de centrale celler og mediatorer involveret i patogenesen af AKI samt den efterfølgende renal regenerering, som indledes i løbet af de efterfølgende dage. Desuden kan vurderes effekten af nye terapeutiske agenter efter sygdomsprocesser.
Det overordnede mål for den eksperimentelle model af renal IRI beskrevet her er at fremkalde både akutte funktionelle og strukturelle nyreskade. Nogle forskere har udnyttet en model, der involverer induktion af bilaterale IRI 2. Selv om bilateral nyre IRI model er af brug, den ensidige renal IRI model har den fordel, at en ret nefrektomi, der gennemføres på tidspunktet for operationen. Den højre nefrektomi væv tjener som værdifulde kontrol væv i studier involverer et forbehandlingstrin, der inducerer eller undertrykker ekspressionen af et gen eller protein. For eksempel har vi brugt denne model til at vurdere Forkonditioneringen virkninger af hæm arginat (HA) injektion 24 timer før renal IRI 3. Den vellykkede induktion af cytobeskyttende enzym hemoxygenase-1 (HO-1) af HA før IRI blev bekræftet i den højre nefrektomi kontrol væv 4. HA reduceret renal IRI i alderen mus delvis via en HO-1 afhængig mekanisme. Ligeledes har vi brugt modellen i makrofag undersøgelser af nedbrydningen at undersøge, hvilken rolle makrofager i renal IRI 5.. Immunhistokemisk analyse af den højre nefrektomi væv kan anvendes til at bekræfte effektiviteten af ablation metode. Den højre nefrektomi væv kan derfor anvendes til både at bekræfte og kvantificere niveauet af induction eller inhibering af molekylet af interesse i hvert enkelt forsøgsdyr. Denne model vil være af interesse for forskere, der bruger narkotika eller andre forbindelser til at modulere ekspression af gener eller proteiner mv forud for induktion af renal IRI.
Andre undersøgelser har anvendt flank snit til at få adgang til nyrerne. Den her beskrevne model bruger en enkelt midterlinjen abdominal kirurgi til at udføre både højre nefrektomi og fremkalde iskæmi reperfusion af den venstre nyre. Denne kirurgiske metode giver fremragende visualisering af det kirurgiske område, herunder de renale pedicles og farve ændringer, der følger renal pedicle fastspænding. Vores publicerede erfaringer med den model, 4-6 viser, at mus hurtigt komme sig efter operationen med en næsten 100% overlevelse sats.
Endelig kinetisk analyse af model over en periode på 7 dage viser, at denne model udviser restaurering af både nyrefunktion og tubulær integritet, medvæsentlig rørformet celleproliferation.
Protocol
Representative Results
Discussion
Renal IRI er en vigtig årsag til AKI uden nogen specifik behandling til rådighed. Den eksperimentelle undersøgelse af renal IRI har været yderst informativ med tidligere arbejde demonstrerer rolle makrofager, dendritiske celler, lymfocytter, regulatoriske T-celler samt andre celler og mæglere i induktion af både den akutte skader og helbredende fase 5,8 – 16.. Desuden har eksperimentel renal IRI blevet anvendt til at vurdere virkningen af forskellige terapeutiske midler 4,17-19.
<p class=…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The present study was supported by grants from Kidney Research UK (ST4/2011), the Cunningham Trust (CT11/14) and the Mrs EA Hogg’s Charitable Trust.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Tissue scissors | Fine Science Tools | 14072 – 10 | |
| Micro-Adson forceps (Rat toothed) | Fine Science Tools | 11019 – 12 | |
| S&T JFA-5bTC Forceps – SuperGrip Angled | Fine Science Tools | 00649-11 | |
| Colibri retractor | Fine Science Tools | 17000 – 04 | |
| Micro clip applicator | Fine Science Tools | 18057-14 | |
| Micro serrafines | Fine Science Tools | 18055-04 | |
| Olsen-Hegar needle holder | Fine Science Tools | 12002 – 12 | |
| Hemoclip Plus Ligating Clips Small | Weck | 533837 | |
| Autoclip Wound Clip System, 9mm | Harvard Apparatus | PY2 52-3748 | |
| Silk Black Braided Suture, Size 6-0 | Harvard Apparatus | 723288 | |
| Standard Heat Matt | |||
| Homeothermic Blanket & Control Unit | Harvard Apparatus | ||
| Lacri-Lube | Allergan | ||
| Vetasept Chlorhexidine | AnimalCare | ||
| Vetalar : Ketamine hydrochloride | 100mg/ml solution | ||
| Domitor : medetomidine hydrochloride | 1mg/ml | ||
| Vetergesic : Buprenorphine hydrochloride | 0.3mg/ml | ||
| Antisedan : Atipamezole hydrochoride | 5mg/ml | ||
References
- Kinsey, G. R., Li, L., Okusa, M. D. Inflammation in acute kidney injury. Nephron Exp Nephrol. 109, (2008).
- Wei, Q., Dong, Z. Mouse model of ischemic acute kidney injury: technical notes and tricks. Am J Physiol Renal Physiol. 303, (2012).
- Ferenbach, D. A., Kluth, D. C., Hughes, J. Hemeoxygenase-1 and renal ischaemia-reperfusion injury. Nephron Exp Nephrol. 115, (2010).
- Ferenbach, D. A., et al. The induction of macrophage hemeoxygenase-1 is protective during acute kidney injury in aging mice. Kidney Int. 79, 966-976 (2011).
- Ferenbach, D. A., et al. Macrophage/monocyte depletion by clodronate, but not diphtheria toxin, improves renal ischemia/reperfusion injury in mice. Kidney Int. 82, 928-933 (2012).
- Ferenbach, D. A., et al. Macrophages expressing heme oxygenase-1 improve renal function in ischemia/reperfusion injury. Mol Ther. 18, 1706-1713 (2010).
- Keppler, A., et al. 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).
- Vinuesa, E., et al. Macrophage involvement in the kidney repair phase after ischaemia/reperfusion injury. J Pathol. 214, 104-113 (2008).
- Friedewald, J. J., Rabb, H. Inflammatory cells in ischemic acute renal failure. Kidney Int. 66, 486-491 (2004).
- Gandolfo, M. T., et al. Foxp3+ regulatory T cells participate in repair of ischemic acute kidney injury. Kidney Int. 76, 717-729 (2009).
- Burne, M. J., et al. Identification of the CD4+ T cell as a major pathogenic factor in ischemic acute renal failure. J Clin Invest. , 1283-1290 (2001).
- Burne-Taney, M. J., et al. B cell deficiency confers protection from renal ischemia reperfusion injury. J Immunol. 171, 3210-3215 (2003).
- Kinsey, G. R., et al. Regulatory T cells suppress innate immunity in kidney ischemia-reperfusion injury. J Am Soc Nephrol. 20, 1744-1753 (2009).
- Li, L., Okusa, M. D. Macrophages, dendritic cells, and kidney ischemia-reperfusion injury. Semin Nephrol. 30, 268-277 (2010).
- Lin, S. L., et al. Macrophage Wnt7b is critical for kidney repair and regeneration. Proc Natl Acad Sci U S A. 107, 4194-4199 (2010).
- Lee, S., et al. Distinct macrophage phenotypes contribute to kidney injury and repair. J Am Soc Nephrol. 22, 317-326 (2011).
- Kumar, S., et al. Dexamethasone ameliorates renal ischemia-reperfusion injury. J Am Soc Nephrol. 20, 2412-2425 (2009).
- Sharples, E. J., et al. Erythropoietin protects the kidney against the injury and dysfunction caused by ischemia-reperfusion. J Am Soc Nephrol. 15, 2115-2124 (2004).
- Gueler, F., et al. Statins attenuate ischemia-reperfusion injury by inducing heme oxygenase-1 in infiltrating macrophages. Am J Pathol. 170, 1192-1199 (2007).
- Delbridge, M. S., Shrestha, B. M., Raftery, A. T., ElNahas, A. M., Haylor, J. L. The effect of body temperature in a rat model of renal ischemia-reperfusion injury. Transplant Proc. 39, 2983-2985 (2007).
