Долгосрочное непрерывное измерение почечного кровотока у сознательных крыс
Summary
Настоящий протокол описывает долгосрочное непрерывное измерение почечного кровотока у сознательных крыс и одновременную регистрацию артериального давления с помощью имплантированных катетеров (заполненных жидкостью или с помощью телеметрии).
Abstract
Почки играют решающую роль в поддержании гомеостаза жидкостей организма. Регуляция почечного кровотока (RBF) имеет важное значение для жизненно важных функций фильтрации и метаболизма в функции почек. Многие острые исследования были проведены на анестезированных животных для измерения RBF в различных условиях для определения механизмов, ответственных за регуляцию перфузии почек. Однако по техническим причинам не удалось измерить RBF непрерывно (24 ч/сут) у неограниченных неанестезированных крыс в течение длительных периодов времени. Эти методы позволяют непрерывно определять RBF в течение многих недель, а также одновременно регистрировать артериальное давление (АД) с помощью имплантированных катетеров (заполненных жидкостью или с помощью телеметрии). Мониторинг RBF осуществляется с крысами, помещенными в круговую клетку для крыс с сервоконтролем, которая обеспечивает неограниченное движение крысы на протяжении всего исследования. В то же время предотвращается запутывание кабелей от проточного зонда и артериальных катетеров. Крысы сначала оснащаются ультразвуковым зондом потока на левой почечной артерии и артериальным катетером, имплантированным в правую бедренную артерию. Они направляются подкожно к затылку горловины и подключаются к расходомеру и датчику давления, соответственно, для измерения RBF и BP. После хирургической имплантации крысы немедленно помещаются в клетку, чтобы восстановиться в течение как минимум одной недели и стабилизировать записи ультразвукового зонда. Сбор мочи также возможен в этой системе. Хирургические и послеоперационные процедуры для непрерывного мониторинга демонстрируются в этом протоколе.
Introduction
Почки составляют всего 0,5% от массы тела, но богаты кровотоком, получая 20%-25% от общего сердечного выброса1. Регуляция почечного кровотока (RBF) занимает центральное место в функции почек, жидкости организма и электролитного гомеостаза. Важность регуляции притока крови к почкам хорошо иллюстрируется существенным увеличением RBF в оставшейся почке после односторонней нефрэктомии 2,3,4 и снижением RBF, которое происходит при почечной недостаточности 5,6,7. Происходят ли такие изменения в RBF в ответ на изменения функции почек или снижение функции из-за снижения RBF, было сложно установить у анестезированных хирургически подготовленных животных или людей. Требуются временные исследования, в которых события могут быть определены до и после определенного изменения и наблюдаться у одного и того же животного во время прогрессирования событий. В исследованиях на животных и людях RBF оценивался косвенно по клиренсу пара-аминогиповой кислоты (ЛАГ)8,9,10, а в более позднее время с помощью методов визуализации, таких какультразвук 9,11,12, МРТ 4,13 и ПЭТ-КТ14,15 которые дают полезные снимки каждой почки и которые могут следить за прогрессированием заболевания. Трудно оценить RBF у мелких животных с помощью ультразвука или МРТ без анестезии. Было невозможно непрерывно измерять RBF в сознательных условиях у одной и той же крысы в течение длительных периодов времени.
Таким образом, в настоящем протоколе разработаны методы, позволяющие проводить одновременные непрерывные измерения RBF со скоростью 24 ч/день, которые были объединены с методами непрерывного измерения артериального давления для свободно движущихся крыс, как описано ранее 16,17,18,19,20,21 . Эта технология позволяет проводить временную оценку RBF в различных моделях крыс для изучения причинно-следственных связей при различных почечных расстройствах в будущем.
Protocol
Representative Results
Discussion
Настоящий протокол описывает метод, который использует коммерчески доступные инструменты для непрерывной регистрации RBF и артериального давления в течение многих недель. Кроме того, моча может быть собрана с помощью устройства, описанного в шаге 1.1. Он также может быть использован для …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано грантами на научные исследования (P01 HL116264, RO1 HL137748). Авторы хотели бы поблагодарить Терезу Курт за ее советы и помощь в поддержании экспериментальной среды в качестве руководителя лаборатории.
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).
