腎動脈狭窄におけるレニン調節の修正された2つの腎臓1つのクリップマウスモデル
Summary
修正された2腎臓1クリップ(2K1C)ゴールドブラットマウスモデルは、腎動脈狭窄を開始し、レニン発現および腎臓損傷の増加を誘導するためにポリウレタンチューブを使用して開発された。ここでは、再現可能で一貫性のある2K1Cマウスモデルを生成するために、袖口を準備して腎動脈上に配置する詳細な手順について説明します。
Abstract
腎動脈狭窄は、レニンアンジオテンシンアルドステロン系(RAAS)が過剰に活性化されている冠状動脈または末梢血管疾患の患者における一般的な状態である。この文脈では、RAASにおける律速プロテアーゼであるレニンの発現および放出の増加を刺激する腎動脈の狭窄がある。結果として生じるレニン発現の上昇は、腎血管性高血圧症の既知のドライバーであり、しばしば腎臓損傷および末端器官損傷に関連する。したがって、この状態に対する新規治療法の開発に大きな関心がある。腎動脈狭窄におけるレニン制御の分子および細胞機構は完全には理解されておらず、さらなる研究が必要である。マウスにおいて腎動脈狭窄を誘導するために、改変2腎臓1クリップ(2K1C)ゴールドブラットマウスモデルが開発された。右腎臓を野生型マウスで狭窄し、偽手術マウスを対照として使用した。腎動脈狭窄後、レニン発現と腎障害を判定した。腎臓を採取し、新鮮な皮質を用いてレニンのタンパク質およびmRNA発現を決定した。この動物モデルは再現性があり、腎血管性高血圧症および腎損傷に関与する病態生理学的応答、分子および細胞経路を研究するために使用することができる。
Introduction
腎動脈狭窄症(RAStenosis)は、65歳以上の人々の約6%および冠状動脈または末梢血管疾患を有する人々の最大40%に影響を及ぼす難治性の問題である1,2。この疾患の現在の治療法は限られています;したがって、RAStenosisによって誘発される腎血管性高血圧症または抵抗性高血圧症を治療するための新しい治療法を開発することが決定的に必要である。レニンアンジオテンシンアルドステロン系(RAAS)は、RAStenosis誘発性高血圧症または腎血管性高血圧症の病因に関与する重要な経路である3,4。ACE阻害剤またはアンジオテンシン受容体遮断薬などのRAASを標的とする既知の治療法は、高血圧を緩和するが、腎不全および高カリウム血症について綿密に調べる必要がある5,6,7。レニンはRAASの律速ステップを触媒する。それはアンジオテンシノーゲンをアンジオテンシンIに変換する。アテローム性動脈硬化症では、プラーク形成はレニン分泌を駆動する腎動脈の狭窄を引き起こし、腎血管性高血圧症および腎臓損傷をもたらす8。多くの研究がヒトにおける腎血管性高血圧症中の酸化ストレスのレベルの増加を報告しており、これは2つの腎臓1クリップ(2K1C)マウスモデルならびに他の高血圧動物モデル2、9、10、11、12、13、14、15、16で裏付けられた.RAStenosis誘発性腎血管性高血圧症におけるレニン発現制御の分子機構は十分に理解されておらず、さらなる研究が必要である。
RAStenosisを確実かつ再現性よく再現性よく再現する実験動物モデルは、新規治療法の開発のためにレニン発現制御の細胞・分子機構を解明する上で重要です。2K1Cマウスモデルは、腎血管性高血圧症の病因を研究するための十分に確立された実験モデルである17、18、19、20。このモデルは、クリップ17、20、21を用いた腎動脈の狭窄によって生成され、したがってレニン発現および高血圧の増加をもたらす腎動脈閉塞を生じる17、19、20、21。しかしながら、動物モデルにおいて腎動脈狭窄を発生させるための段階的な手順を記述する技術報告は入手できない。
従来のU字型銀クリップ、ポリウレタンチューブおよび他のクリップは、腎動脈狭窄を誘発するために腎動脈を狭窄させるために使用されてきた。いくつかの研究は、クリップの設計と材料が、2K1C動物モデルで信頼性が高く再現可能なデータを得るために重要であることを示しています。Lorenzらによると、従来のUデザインの銀クリップを使用すると、高血圧の成功率が低い(40〜60%)21。クリップ設計のために、腎動脈は横方向に押され、いくつかのくびれを引き起こし、腎動脈から取り除かれる可能性が高くなります。銀の可鍛性と延性により、クリップ幅の変更が可能になる場合があります。したがって、マウス間で異なる高血圧レベルを引き起こす。クリップ上の二酸化銀は、血管周囲炎症、内膜増殖、および組織肉芽形成を引き起こし、腎動脈の直径22を変化させる可能性がある。従来のUデザインシルバークリップで得られた高血圧レベルの変動性のために、WarnerらおよびLorenzらは、ラウンダーデザインポリウレタンチューブを使用してマウスの腎動脈狭窄を開始し、2つの腎臓1つのクリップ動物モデルのより信頼性が高く一貫した誘導を生成することに成功した20、21。
この報告では、腎動脈を狭窄させるためにポリウレタンチューブを使用して、マウスにおいて実験的RAStenosisを生成するための外科的プロトコールについて記載する。ポリウレタンラウンドデザインのカフは、マウスに狭窄を発生させるための、より再現性が高く、信頼性が高く、低コストのクリップです。この実験モデルの目的は、腎動脈狭窄症におけるレニン発現制御の分子および細胞機構を研究し、定義することである。我々は、レニン発現および腎障害マーカー好中球ゼラチナーゼ関連リポカリン(N-GAL)を測定することによりRAStenosisマウスモデルの成功を確認した。
Protocol
Representative Results
Discussion
腎動脈狭窄は、二次性または抵抗性高血圧症、および腎臓損傷の重要な原因である1,29。この2つの腎臓1つのクリップ(2K1C)ゴールドブラットモデルは、RAStenosis誘発性腎血管性高血圧症を研究するために採用されている1、17、18、19。様々な動物モデルを用…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
研究は、NHLBIリサーチサイエンティスト開発助成金(1K01HL135461-01)によってJAGに支援されました。David Carmona-BerrioとIsabel Adarve-Rengifoの技術支援に感謝します。
Materials
| Diet Gel | Clear H2O | Diet-Gel 76A | Surgery recovery diet |
| EMC Heated Hard pad | Hallowell | 000A2788B | Heating pads were used to keep mice warm |
| Ethilon Nylon Suture | Ethicon | 662G | 4-0 (1.5 metric), This suture was used to close the peritoneum, and skin |
| Ethilon Nylon Suture | Ethicon | 2815 G | 8-0 (0.4 metric), This suture was used to close cuff to tie and constrict the artery |
| Germinator 500 | Braintree Scientific Inc. | GER 5287 | Sterilize surgical tools between surgeries |
| Ketoprofen | Zoetis | Ketofen | Painkiller |
| Polyurethane | Braintree Scientific Inc. | MRE-025 | This tube was used to initiate stenosis |
| Povidone-iodine antiseptic swabsticks | Medline | MDS093901 | It was applied after hair removal and surgery on the skin |
| Reflex 7 Clip Applier | Roboz Surgical Instrument Co | 204-1000 | This clip applier was used to apply clip in case one or more sutures went off |
| Sterile towel drapes | Dynarex | 4410 | It was used as a bedsheet for mice during surgery |
| Triple antibiotic ointment | Medi-First | 22312 | |
| Water pump | Stryker | T/pump Professionals | Used to warm and circulate water in the heating hard pad to keep mice warm during and post-surgery |
References
- Kashyap, S., et al. Blockade of CCR2 reduces macrophage influx and development of chronic renal damage in murine renovascular hypertension. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 310 (5), 372-384 (2016).
- Wang, W., et al. Changes in inflammatory biomarkers after renal revascularization in atherosclerotic renal artery stenosis. Nephrology Dialysis Transplantation. 31 (9), 1437-1443 (2016).
- Yerram, P., Karuparthi, P. R., Chaudhary, K. Pathogenesis and management of renovascular hypertension and ischemic nephropathy. Minerva Urologica e Nefrologica. 64 (1), 63-72 (2012).
- Covic, A., Gusbeth-Tatomir, P. The role of the renin-angiotensin-aldosterone system in renal artery stenosis, renovascular hypertension, and ischemic nephropathy: diagnostic implications. Progress in Cardiovascular Diseases. 52 (3), 204-208 (2009).
- Barreras, A., Gurk-Turner, C. Angiotensin II receptor blockers. Proceedings. 16 (1), 123-126 (2003).
- Sica, D. A. Angiotensin-converting enzyme inhibitors side effects–physiologic and non-physiologic considerations. Journal of Clinical Hypertension. 6 (7), 410-416 (2004).
- Hill, R. D., Vaidya, P. N. Angiotensin II Receptor Blockers (ARB, ARb). StatPearls. , (2019).
- Durante, A., et al. Role of the renin-angiotensin-aldosterone system in the pathogenesis of atherosclerosis. Current Pharmaceutical Design. 18 (7), 981-1004 (2012).
- Chen, K., et al. Plasma reactive carbonyl species: Potential risk factor for hypertension. Free Radical Research. 45 (5), 568-574 (2011).
- Zhang, X., et al. Angiotensin receptor blockade has protective effects on the poststenotic porcine kidney. Kidney International. 84 (4), 767-775 (2013).
- Zou, X., et al. Renal scattered tubular-like cells confer protective effects in the stenotic murine kidney mediated by release of extracellular vesicles. Scientific Reports. 8 (1), 1263 (2018).
- Kinra, M., Mudgal, J., Arora, D., Nampoothiri, M. An insight into the role of cyclooxygenase and lipooxygenase pathway in renal ischemia. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 21 (21), 5017-5020 (2017).
- Cavalcanti, C. O., et al. Inhibition of PDE5 Restores Depressed Baroreflex Sensitivity in Renovascular Hypertensive Rats. Frontiers in Physiology. 7, 15 (2016).
- Dias, A. T., et al. Sildenafil ameliorates oxidative stress and DNA damage in the stenotic kidneys in mice with renovascular hypertension. Journal of Translational Medicine. 12, 35 (2014).
- Lerman, L. O., Chade, A. R., Sica, V., Napoli, C. Animal models of hypertension: an overview. Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 146 (3), 160-173 (2005).
- Reckelhoff, J. F., Romero, D. G., Yanes Cardozo, L. L. Sex, Oxidative Stress, and Hypertension: Insights From Animal Models. Physiology (Bethesda). 34 (3), 178-188 (2019).
- Goldblatt, H., Lynch, J., Hanzal, R. F., Summerville, W. W. Studies on Experimental Hypertension : I. The Production of Persistent Elevation of Systolic Blood Pressure by Means of Renal Ischemia. Journal of Experimental Medicine. 59 (3), 347-379 (1934).
- Gollan, F., Richardson, E., Goldblatt, H. Hypertension in the systemic blood of animals with experimental renal hypertension. Journal of Experimental Medicine. 88 (4), 389-400 (1948).
- Lewis, H. A., Goldblatt, H. Studies on Experimental Hypertension: XVIII. Experimental Observations on the Humoral Mechanism of Hypertension. Bulletin of the New York Academy of Medicine. 18 (7), 459-487 (1942).
- Warner, G. M., et al. Genetic deficiency of Smad3 protects the kidneys from atrophy and interstitial fibrosis in 2K1C hypertension. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 302 (11), 1455-1464 (2012).
- Lorenz, J. N., et al. Renovascular hypertension using a modified two-kidney, one-clip approach in mice is not dependent on the alpha1 or alpha2 Na-K-ATPase ouabain-binding site. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 301 (3), 615-621 (2011).
- Ebina, K., Iwabuchi, T., Suzuki, S. Histological change in permanently clipped or ligated cerebral arterial wall. Part II: Autopsy cases of aneurysmal neck clipping. Acta Neurochirurgica. 66 (1-2), 23-42 (1982).
- Saleem, M., et al. Sox6: A new modulator of renin expression during physiological conditions. bioRxiv. , (2019).
- Saleem, M., et al. Sox6 as a new modulator of renin expression in the kidney. American Journal of Physiology-Renal Physiology. , (2019).
- Chade, A. R., Williams, M. L., Engel, J., Guise, E., Harvey, T. W. A translational model of chronic kidney disease in swine. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 315 (2), 364-373 (2018).
- Xue, Y., Xu, Z., Chen, H., Gan, W., Chong, T. Low-energy shock wave preconditioning reduces renal ischemic reperfusion injury caused by renal artery occlusion. Acta Cirúrgica Brasileira. 32 (7), 550-558 (2017).
- Lalanne, A., Beaudeux, J. L., Bernard, M. A. NGAL: a biomarker of acute and chronic renal dysfunction. Annales de Biologie Clinique. 69 (6), 629-636 (2011).
- Bolignano, D., et al. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) as a marker of kidney damage. American Journal of Kidney Diseases. 52 (3), 595-605 (2008).
- Kashyap, S., et al. Development of renal atrophy in murine 2 kidney 1 clip hypertension is strain independent. Research in Veterinary Science. 107, 171-177 (2016).
- Anderson, W. P., Woods, R. L., Kline, R. L., Korner, P. I. Acute haemodynamic responses to unilateral renal artery stenosis in conscious dogs. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 12 (3), 305-309 (1985).
- Imanishi, M., et al. Critical degree of renal arterial stenosis that causes hypertension in dogs. Angiology. 43 (10), 833-842 (1992).
- Ziecina, R., Abramczyk, P., Lisiecka, A., Papierski, K., Przybylski, J. Adrenal-renal portal circulation contributes to decrease in renal blood flow after renal artery stenosis in rats. Journal of Physiology and Pharmacology. 49 (4), 553-560 (1998).
- Johnson, J. A., Ichikawa, S., Kurz, K. D., Fowler, W. L., Payne, C. G. Pressor responses to vasopressin in rabbits with 3-day renal artery stenosis. American Journal of Physiology. 240 (6), 862-867 (1981).
- Eirin, A., et al. Changes in glomerular filtration rate after renal revascularization correlate with microvascular hemodynamics and inflammation in Swine renal artery stenosis. Circulation: Cardiovascular Interventions. 5 (5), 720-728 (2012).
- Ma, Z., Jin, X., He, L., Wang, Y. CXCL16 regulates renal injury and fibrosis in experimental renal artery stenosis. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory. 311 (3), 815-821 (2016).
- Cheng, J., et al. Temporal analysis of signaling pathways activated in a murine model of two-kidney, one-clip hypertension. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 297 (4), 1055-1068 (2009).
- Wiesel, P., Mazzolai, L., Nussberger, J., Pedrazzini, T. Two-kidney, one clip and one-kidney, one clip hypertension in mice. Hypertension. 29 (4), 1025-1030 (1997).
- Johns, C., Gavras, I., Handy, D. E., Salomao, A., Gavras, H. Models of experimental hypertension in mice. Hypertension. 28 (6), 1064-1069 (1996).
