מדידה מתמשכת ארוכת טווח של זרימת הדם הכלייתית בחולדות מודעות
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר מדידה רציפה ארוכת טווח של זרימת הדם הכלייתית בחולדות מודעות ובמקביל רישום לחץ דם עם צנתרים מושתלים (מלאים בנוזלים או בטלמטריה).
Abstract
הכליות ממלאות תפקיד מכריע בשמירה על הומאוסטזיס של נוזלי הגוף. ויסות זרימת הדם הכלייתית (RBF) חיוני לתפקודים החיוניים של סינון וחילוף חומרים בתפקוד הכליות. מחקרים חריפים רבים בוצעו בבעלי חיים מורדמים כדי למדוד RBF בתנאים שונים כדי לקבוע מנגנונים האחראים על ויסות של זליגת כליות. עם זאת, מסיבות טכניות, לא ניתן היה למדוד RBF באופן רציף (24 שעות ביממה) בחולדות חסרות מעצורים לאורך תקופות ממושכות. שיטות אלה מאפשרות קביעה רציפה של RBF במשך שבועות רבים תוך רישום לחץ דם (BP) בו זמנית עם צנתרים מושתלים (מלאים בנוזל או בטלמטריה). ניטור RBF מתבצע עם חולדות הממוקמות בכלוב חולדות מעגלי מבוקר סרוו המאפשר תנועה בלתי מרוסנת של החולדה לאורך כל המחקר. במקביל, נמנעת הסתבכות של כבלים מבדיקת הזרימה וצנתרים עורקיים. חולדות עוברות תחילה בדיקת זרימה על-קולית הממוקמת בעורק הכליה השמאלי וצנתר עורקי המושתל בעורק הירך הימני. אלה מנותבים תת עורית לעורף הצוואר, ומחוברים למד הזרימה ומתמר הלחץ, בהתאמה, כדי למדוד RBF ו- BP. לאחר השתלה כירורגית, חולדות מוכנסות מיד לכלוב כדי להתאושש לפחות שבוע ולייצב את הקלטות הבדיקה העל-קוליות. איסוף שתן הוא גם אפשרי במערכת זו. ההליכים הכירורגיים והפוסט-כירורגיים לניטור רציף מודגמים בפרוטוקול זה.
Introduction
הכליות הן רק 0.5% ממשקל הגוף אך עשירות בזרימת הדם, ומקבלות 20%-25% מתפוקת הלב הכוללת1. ויסות זרימת הדם הכלייתי (RBF) הוא מרכזי בתפקוד הכליות, בנוזלי הגוף ובהומאוסטזיס של אלקטרוליטים. החשיבות של ויסות זרימת הדם לכליה מומחשת יפה על ידי העלייה המשמעותית של RBF בכליה הנותרת לאחר כריתת רחם חד צדדית 2,3,4 ועל ידי הפחתות של RBF המתרחשות באי ספיקת כליות 5,6,7. האם שינויים כאלה ב- RBF מתרחשים בתגובה לשינויים בתפקוד הכליות או ירידה בתפקוד עקב הפחתת RBF היה מאתגר לברר בבעלי חיים שהוכנו כירורגית מורדמים או נבדקים אנושיים. נדרשים מחקרים זמניים בהם ניתן לקבוע את האירועים לפני ואחרי שינוי מוגדר ולצפות באותה חיה במהלך התקדמות האירועים. במחקרים בבעלי חיים ובבני אדם, RBF הוערך בעקיפין על ידי סילוק של חומצה היפופורית פרה-אמינו (PAH)8,9,10 ובזמן האחרון על ידי טכניקות הדמיה כגון אולטרסאונד9,11,12, MRI 4,13 ו- PET-CT14,15 אשר נותנים תמונות תמונה מועילות של כל כליה ואשר יכול לעקוב אחר התקדמות המחלה. זה מאתגר להעריך RBF בבעלי חיים קטנים על ידי אולטרסאונד או MRI סריקות ללא הרדמה. אי אפשר היה למדוד באופן רציף RBF בתנאים מודעים באותה חולדה לאורך תקופות ממושכות.
הפרוטוקול הנוכחי, אם כן, פיתח טכניקות המאפשרות מדידות רציפות בו זמנית של RBF 24 שעות ביממה, אשר שולבו עם שיטות מדידת לחץ דם רציפות עבור חולדות הנעות בחופשיות כפי שתואר קודם לכן 16,17,18,19,20,21 . טכנולוגיה זו מאפשרת הערכה זמנית של RBF במודלים שונים של חולדות כדי לחקור יחסי סיבה ותוצאה בהפרעות כליות שונות בעתיד.
Protocol
Representative Results
Discussion
הפרוטוקול הנוכחי מתאר טכניקה המשתמשת במכשור זמין מסחרית כדי להקליט RBF ולחץ עורקי ברציפות במשך שבועות רבים. בנוסף, ניתן לאסוף שתן באמצעות המכשיר המתואר בשלב 1.1. זה יכול לשמש גם כדי להעריך מטבוליטים בשתן, וכאשר קטטר עורקי מושתל, דגימת דם לניתוח.
באופן מסורתי, מדידות RBF התקבלו בא…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי מענקים למחקר מדעי (P01 HL116264, RO1 HL137748). המחברים רוצים להודות לתרזה קורט על עצתה ועזרתה בשמירה על סביבת הניסוי כמנהלת המעבדה.
Materials
| 1RB probe | Transonic | 1RB | ultrasonic flow probe |
| Betadine | Avrio Health | povidone-iodine | |
| Buprenorphine SR-LAB | ZooPharm | Buprenorphine | |
| Cefazolin | APOTEX | NDC 60505 | Cefazolin |
| Crile Hemostats | Fine Surgical Instruments | 13004-14 | Hemostats for blunt dissection |
| Isoflurane | Piramal | NDC 66794 | Isoflurane |
| Medium Clear PVC cement | Oatey | PVC cement | |
| Mersilene polyester fiber mesh | Ethicon | polyester fiber mesh | |
| MetriCide28 | Metrex | SKU 10-2805 | 2.5% glutaraldehyde |
| Micro-Renathane 0.025 x 0.012 | Braintree Scientific | MRE 025 | use for catheter |
| MINI HYPE-WIPE | Current Technologies | #9803 | 1% sodium hypochlorite |
| Oatey Medium Clear PVC Cement | Oatey | #31018 | PVC cement |
| PHD2000 syringe pump | Harvard apparatus | 71-2000 | syringe pump |
| Ponemah software | DSI | recording software | |
| Precision 3630 Tower | Dell | Computer for recording | |
| Raturn Stand-Alone System | BASi | MD-1407 | a movement response caging system |
| RenaPulse High Fidelity Pressure Tubing 0.040 x 0.025 | Braintree Scientific | RPT 040 | use for catheter |
| Silicone cuff | Transonic | AAPC102 | skin button |
| Surgical lubricant sterile bacteriostatic | Fougera | 0168-0205-36 | gell for flow probe |
| Tergazyme | Alconox | protease contained anionic detergent | |
| TS420 Perivascular Flow Module | Transonic | TS420 | perivascular flow module |
| Vetbond | 3M | 1469SB | tissue adhesive |
| WinDaq software | DATAQ | recording software |
References
- Chonchol, M., Smogorzewski, M., Stubbs, J., Yu, A. . Brenner & Rector’s The Kidney. 11, (2019).
- Chen, J. -. K., et al. Phosphatidylinositol 3-kinase signaling determines kidney size. Journal of Clinical Investigation. 125 (6), 2429-2444 (2015).
- Sigmon, D. H., Gonzalez-Feldman, E., Cavasin, M. A., Potter, D. L., Beierwaltes, W. H. Role of nitric oxide in the renal hemodynamic response to unilateral nephrectomy. Journal of the American Society of Nephrology. 15 (6), 1413-1420 (2004).
- Romero, C. A., et al. Noninvasive measurement of renal blood flow by magnetic resonance imaging in rats. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 314 (1), 99-106 (2018).
- Basile, D. P., Anderson, M. D., Sutton, T. A. Pathophysiology of acute kidney injury. Comprehensive Physiology. 2 (2), 1303-1353 (2012).
- Regan, M. C., Young, L. S., Geraghty, J., Fitzpatrick, J. M. Regional renal blood flow in normal and disease states. Urological Research. 23 (1), 1-10 (1995).
- Ter Wee, P. M. Effects of calcium antagonists on renal hemodynamics and progression of nondiabetic chronic renal disease. Archives of Internal Medicine. 154 (11), 1185 (1994).
- Mazze, R. I., Cousins, M. J., Barr, G. A. Renal effects and metabolism of isoflurane in man. Anesthesiology. 40 (6), 536-542 (1974).
- Corrigan, G., et al. PAH extraction and estimation of plasma flow in human postischemic acute renal failure. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 277 (2), 312-318 (1999).
- Laroute, V., Lefebvre, H. P., Costes, G., Toutain, P. -. L. Measurement of glomerular filtration rate and effective renal plasma flow in the conscious beagle dog by single intravenous bolus of iohexol and p-aminohippuric acid. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 41 (1), 17-25 (1999).
- Wei, K., et al. Quantification of renal blood flow with contrast-enhanced ultrasound. Journal of the American College of Cardiology. 37 (4), 1135-1140 (2001).
- Cao, W., et al. Contrast-enhanced ultrasound for assessing renal perfusion impairment and predicting acute kidney injury to chronic kidney disease progression. Antioxidants & Redox Signaling. 27 (17), 1397-1411 (2017).
- Markl, M., Frydrychowicz, A., Kozerke, S., Hope, M., Wieben, O. 4D flow MRI. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 36 (5), 1015-1036 (2012).
- Juillard, L., et al. Dynamic renal blood flow measurement by positron emission tomography in patients with CRF. American Journal of Kidney Diseases. 40 (5), 947-954 (2002).
- Juárez-Orozco, L. E., et al. Imaging of cardiac and renal perfusion in a rat model with 13N-NH3 micro-PET. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 31 (1), 213-219 (2015).
- Mori, T., Cowley, A. W. Role of pressure in angiotensin II-induced renal injury. Hypertension. 43 (4), 752-759 (2004).
- Mori, T., et al. High perfusion pressure accelerates renal injury in salt-sensitive hypertension. Journal of the American Society of Nephrology. 19 (8), 1472-1482 (2008).
- Polichnowski, A. J., Cowley, A. W. Pressure-induced renal injury in angiotensin II versus norepinephrine-induced hypertensive rats. Hypertension. 54 (6), 1269-1277 (2009).
- Polichnowski, A. J., Jin, C., Yang, C., Cowley, A. W. Role of renal perfusion pressure versus angiotensin II renal oxidative stress in angiotensin II-induced hypertensive rats. Hypertension. 55 (6), 1425-1430 (2010).
- Evans, L. C., et al. Increased perfusion pressure drives renal T-cell infiltration in the dahl salt-sensitive rat. Hypertension. 70 (3), 543-551 (2017).
- Shimada, S., et al. Renal perfusion pressure determines infiltration of leukocytes in the kidney of rats with angiotensin II-induced hypertension. Hypertension. 76 (3), 849-858 (2020).
- Cousins, M. J., Mazze, R. I. Anaesthesia, surgery and renal function: Immediate and delayed effects. Anaesthesia and Intensive Care. 1 (5), 355-373 (1973).
- Cousins, M. J., Skowronski, G., Plummer, J. L. Anaesthesia and the kidney. Anaesthesia and Intensive Care. 11 (4), 292-320 (1983).
- Schiffer, T. A., Christensen, M., Gustafsson, H., Palm, F. The effect of inactin on kidney mitochondrial function and production of reactive oxygen species. PLOS ONE. 13 (11), 0207728 (2018).
- Evans, R. G., et al. Chronic renal blood flow measurement in dogs by transit-time ultrasound flowmetry. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 38 (1), 33-39 (1997).
- Bell, T. D., DiBona, G. F., Biemiller, R., Brands, M. W. Continuously measured renal blood flow does not increase in diabetes if nitric oxide synthesis is blocked. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 295 (5), 1449-1456 (2008).
