نموذج حيواني كبير لإصابة الكلى الحادة عن طريق انسداد الشريان الكلوي الثنائي المؤقت
Summary
تقدم هذه الدراسة نموذجا حيوانيا كبيرا قابلا للاستنساخ للغاية لإصابة نقص التروية الكلوية في الخنازير باستخدام انسداد ثنائي ثنائي مؤقت للقسطرة بالون عن طريق الجلد للشرايين الكلوية لمدة 60 دقيقة وإعادة التروية لمدة 24 ساعة.
Abstract
ترتبط الإصابات الكلوية الحادة بارتفاع خطر الإصابة بالمراضة والوفيات بعد الجراحة. إصابة الإسكيمية والتشويش (IRI) هي السبب الأكثر شيوعا ل AKI. لمحاكاة هذا السيناريو السريري، تقدم هذه الدراسة نموذجا حيواني كبير قابل للاستنساخ للغاية من IRI الكلوي في الخنازير باستخدام انسداد ثنائي ثنائي عن طريق الجلد مؤقت للقسطرة بالون من الشرايين الكلوية. يتم انسداد الشرايين الكلوية لمدة 60 دقيقة عن طريق إدخال قسطرات البالون عبر الشريان الفخذي وال السباتي ودفعها إلى الجزء القريب من الشرايين. يتم حقن التباين Iodinated في الشريان الأورطي لتقييم أي عتامة في الأوعية الكلوية وتأكيد نجاح انسداد الشريان. ويؤكد ذلك كذلك من خلال تسطيح شكل الموجات النبضية في طرف قسطرة البالون. يتم تفريغ البالونات وإزالتها بعد 60 دقيقة من انسداد الشريان الكلوي الثنائي ، ويسمح للحيوانات بالتعافي لمدة 24 ساعة. في نهاية الدراسة ، يزداد الكرياتينين البلازما ونيتروجين اليوريا في الدم بشكل كبير ، في حين ينخفض إنتاج eGFR والبول بشكل كبير. الحاجة إلى التباين iodinated هو الحد الأدنى ولا يؤثر على وظيفة الكلى. الانسداد الشريان الكلوي الثنائي يحاكي بشكل أفضل السيناريو السريري لنقص التروية الكلوية في العراء ، ويقلل النهج عن طريق الجلد من تأثير الاستجابة الالتهابية وخطر العدوى التي ينظر إليها بنهج مفتوح ، مثل استئصال البطن. القدرة على إنشاء وإعادة إنتاج هذا النموذج الخنازير ذات الصلة سريريا يخفف من الترجمة السريرية للبشر.
Introduction
إصابة الكلى الحادة (AKI) هي حالة يتم تشخيصها عادة بين المرضى الجراحيين المرتبطين بالمراضة والوفيات الكبيرة1،2. وتظهر البيانات المتاحة أن AKI يمكن أن تؤثر حتى على نصف جميع المرضى في المستشفيات في جميع أنحاء العالم ويؤدي إلى 50٪ معدل الوفيات في المرضى في وحدة العناية المركزة1،3. على الرغم من انتشاره المرتفع، لا يزال العلاج الحالي ب AKI يقتصر على الاستراتيجيات الوقائية، مثل إدارة السوائل وغسيل الكلى. لذلك ، هناك اهتمام مستمر باستكشاف العلاجات البديلة ل AKI4و5و6.
AKI تصنف عادة إلى ما قبل الكلوي، الجوهرية، وبعد الكلوية على أساس المسبباتلها 4،5،6. ترتبط غالبية المرضى الجراحيين الذين يعانون من AKI بأسباب ما قبل الكلى بسبب نقص الدم ، مما يؤدي إلى إصابة نقص التروية -reperfusion (IRI) للكلى2. سريريا, انخفاض انتاج البول, وزيادة مستويات الكرياتينين بسبب انخفاض وظيفة الكلى. الكلى هي عضو عالي معدل الأيض وعرضة للكيمياء. نموذج حيواني كبير قابل للاستنساخ للغاية من IRI الكلوي ضروري للحصول على رؤية أفضل في الفيزيولوجيا المرضية ل AKI ونهجها العلاجية المحتملة5.
لمحاكاة السيناريو السريري لنقص التروية الكلوية في الفترة المحيطة بال المنطوق ، يعتبر نموذج انسداد الشريان الكلوي الثنائي مناسبا. النماذج الموصوفة سابقا التي تنطوي على انسداد الشريان الكلوي من جانب واحد مع أو بدون استئصال الكلى الكونترالاتال لا توفر ما يكفي من التطبيق السريري7،8. على الرغم من أن هذه النماذج كافية للتسبب في AKI، فإنها لا تشبه سيناريوهات الحياة الحقيقية السريرية لا من حيث نوع ولا مدة الإصابة.
الهدف من هذه الورقة هو تقديم نموذج porcine من انسداد مؤقت ثنائي عن طريق الجلد من الشرايين الكلوية عن طريق انسداد بالون القسطرة تحت تصوير الأوعية. انسداد الشريان الكلوي الثنائي يحاكي السيناريو السريري لنقص التروية الكلوية ، يليه الإزالة اللاحقة للبالون لإعادة التروية9،10. يتم وصف الخطوات التقنية، بما في ذلك القسطرة، وتوجيه القسطرة، وتصوير الأوعية، ورصد الدورة الدموية. هذا الأسلوب لا يسمح فقط لانسداد الشرايين الكلوية التي تسيطر عليها للغاية ويمكن تكرارها، ولكن النهج عن طريق الجلد يقلل من تأثير الاستجابة الالتهابية عن طريق الحد من كمية من إهانة للجسم مقارنة بنهج مفتوح.
Protocol
Representative Results
Discussion
AKI هو اضطراب سريري شائع يؤثر على ما يصل إلى 50٪ من المرضى البالغين في المستشفى في جميع أنحاء العالم6،12. وهناك حاجة إلى نموذج حيواني ذي صلة سريريا لمواصلة التحقيق في الفيزيولوجيا المرضية للمرض والأهداف العلاجية المحتملة. على الرغم من أن هناك العديد من نماذج مو…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونود أن نشكر الدكتور آرثر نيدر على مساعدته وتوجيهاته. وقد دعم هذا العمل جائزة ريتشارد أ. وسوزان ف. سميث للابتكار، ومايكل ب. كلاين والأسرة، ومؤسسة سيدمان العائلية، ومؤسسة مايكل ب. روكين الخيرية، وصندوق كينيث غريفين للبحوث الخيرية، ومجلس الاستثمار في بوسطن.
Materials
| 0.9% sodium chloride injection, usp, 100 ml viaflex plastic container | Baxter | 2B1302 | For animal hydration |
| Agent contrast 100.0ml injection media btl ioversal 74% | CARDINAL HEALTH | 133311 | For visualizing the vasculature |
| Bard Bardia Closed System Urinary Drainage Bag | BARD Inc | 802001 | For urine collection |
| BD Vacutainer K2 EDTA | BD | 367841 | For blood sample storage |
| BD Vacutainer Lithium Heparin | BD | 366667 | For blood sample storage |
| Betadine | Henry Schein | 6906950 | For skin disinfection |
| Bookwalker retractor | Codman | For skin retraction | |
| Bupivacaine 0.25% | Hospira | Administer at incision site for analgesia | |
| Buprenorphine SR | Zoo Pharm | 10mg/ml bottle, Dose: 0.2mg/kg SC | |
| Cath angio 5.0 Fr x100.0 cm 0.038 in JR4 | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | 7523-21 | For identification of the renal arteries |
| Cuffed endotracheal tube | Emdamed | To establish a secure airway for the duration of the operation | |
| EKG Medtronics- Physiocontrol LifePak 20 Oxygen saturation monitor | GE Healthcare Madison WI | For oxygen saturation monitoring | |
| Encore 26 inflator | BOSTON SCIENTIFIC | 710113 | For inflating the balloon catheters |
| Ethanol 95% (Ethyl alcohol) | Henry Schein | For skin disinfection | |
| Fentanyl patch | Mylan | Dose: 25-50mcg/hr, TD | |
| Gold silicone coated Foley | TELEFLEX MEDICAL INC | 180730160 | For urine collection |
| Heparin sodium | LEO Pharma A/S | Dose: 200 IU/kg IV | |
| i33 ultrasound machine | Phillips | Use ultrasonographic guidance for femoral catherization if necessary | |
| Inqwire diagnostic guide wire – 0.035" (0.89 mm) – 260 cm (102") – 1.5 mm j-tip | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | 6609-33 | For guiding the balloon catheters to the renal arteries |
| Intravenous catheter, size 20 gauge | Santa Cruz Biotechnology | Inc SC-360097 | For fluid administration |
| Isoflurane | Patterson Veterinary Supply, Inc. | 21283620 | Dose: 3%, INH |
| Metzenbaum blunt curved 14.5 cm – 5(3/4)" | Rudolf Medical | RU-1311-14M | For tissue dissection and cutting |
| Neonatal disposable transducer kit with 30ml/hr flush device and double 4-way stopcocks for continuous monitoring | Argon Medical | 041588505A | For pressure measurement |
| Powerflex pro PTA dilatation catheter 6 x 20 mm – shaft length (135cm) | CARDINAL HEALTH | 4400602X | For occlusion of the renal arteries |
| Pressure monitoring lines mll/mll – 12" clear, mll/mll | Smiths Medical | B1571/MX571 | For pressure measurement |
| Procedure pack | Molnlycke Health Care | 97027809 | Surgical drape, gauze pads, syringes, beaker etc |
| Protamine | Henry Schein | 1044148 | For heparin reversal |
| Scalpel blade – size #10 | Cardinal Health (Allegiance) | 32295-010 | For the skin incisions |
| Stopcock iv 4 way lrg bore rotg male ll adptr strl | Peoplesoft | 1550 | For connecting tubings |
| Straight lateral retractor | Codman | For skin retraction | |
| Suture perma hnd 18in 2-0 braid silk blk | CARDINAL HEALTH 1 | A185H | For suturing incision site and securing catheters |
| Syringe contrast injection 10ml fixed male luer red | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | MSS111-R | To administer the contrast agent |
| Syringe medical 60ml ll plst strl ltx free disp | CARDINAL HEALTH 1 | BF309653 | For urine collection and flushing of the angiocath |
| Tilzolan (tiletamine/zolazepam) | Patterson Veterinary Supply, Inc. | 07-893-1467 | Dose: 4-6 mg/kg, IM |
| Xylazine | Putney, INC | Dose: 1.1-2.2 mg/kg, IM |
References
- Ali Pour, P., Kenney, M. C., Kheradvar, A. Bioenergetics consequences of mitochondrial transplantation in cardiomyocytes. Journal of the American Heart Association. 9 (7), 014501 (2020).
- Giraud, S., Favreau, F., Chatauret, N., Thuillier, R., Maiga, S., Hauet, T. Contribution of large pig for renal ischemia-reperfusion and transplantation studies: The Preclinical Model. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 14 (2011).
- Amdisen, C., et al. Testing Danegaptide effects on kidney function after ischemia/reperfusion injury in a new porcine two week model. PLoS ONE. 11 (10), 1-13 (2016).
- Bhargava, P., Schnellmann, R. G. Mitochondrial energetics in the kidney. Nature Reviews Nephrology. 13 (10), 629-646 (2017).
- Bonventre, J. V., Weinberg, J. M. Recent advances in the pathophysiology of ischemic acute renal failure. Journal of the American Society of Nephrology. 14 (8), 2199-2210 (2003).
- Case, J., Khan, S., Khalid, R., Khan, A. Epidemiology of Acute Kidney Injury in the Intensive Care Unit. Critical Care Research and Practice. 2013, 9 (2013).
- Jabbari, H., et al. Mitochondrial transplantation ameliorates ischemia/reperfusion-induced kidney injury in rat. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease. 1866 (8), 165809 (2020).
- Malagrino, P. A., et al. Catheter-based induction of renal ischemia/reperfusion in swine: Description of an experimental model. Physiological Reports. 2 (9), 1-13 (2014).
- Freeman, R. V., et al. Nephropathy requiring dialysis after percutaneous coronary intervention and the critical role of an adjusted contrast dose. American Journal of Cardiology. 90 (10), 1068-1073 (2002).
- Gasthuys, E., et al. Postnatal maturation of the glomerular filtration rate in conventional growing piglets as potential juvenile animal model for preclinical pharmaceutical research. Frontiers in Pharmacology. 8 (431), 1-7 (2017).
- Doulamis, I. P., et al. Mitochondrial transplantation by intra-arterial injection for acute kidney injury. American Journal of Physiology – Renal Physiology. 319 (3), 403-413 (2020).
- Rewa, O., Bagshaw, S. M. Acute kidney injury-epidemiology, outcomes and economics. Nature Reviews Nephrology. 10 (4), 193-207 (2014).
- Grossini, E., et al. Levosimendan Protection against Kidney Ischemia/Reperfusion Injuries in Anesthetized Pigs. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 342 (2), 376-388 (2012).
- Laskey, W. K., et al. Volume-to-creatinine clearance ratio. A pharmacokinetically based risk factor for prediction of early creatinine increase after percutaneous coronary intervention. Journal of the American College of Cardiology. 50 (7), 584-590 (2007).
