نهج الزرع الرجعي لوضع قسطرة غسيل الكلى البريتوني في الفئران
Summary
توضح هذه المقالة تعديلات على إجراء لزرع قسطرة غسيل الكلى البريتوني في نموذج الفئران لتجنب المشكلات الفنية الرئيسية التي لوحظت مع التقنيات التقليدية.
Abstract
يتم استخدام نماذج الفئران لاستكشاف جوانب مختلفة من غسيل الكلى البريتوني (PD) ، مثل التهاب الصفاق والتليف. تؤدي هذه الأحداث إلى فشل الغشاء البريتوني لدى البشر ، والذي لا يزال مجالا للتحقيق المكثف بسبب آثاره السريرية العميقة في إدارة المرضى الذين يعانون من مرض الكلى في المرحلة النهائية (ESKD). على الرغم من الأهمية السريرية لمرض باركنسون والمضاعفات المرتبطة به، فإن نماذج الفئران التجريبية الحالية تعاني من تحديات تقنية رئيسية تؤثر على أداء النماذج. وتشمل هذه هجرة قسطرة PD والالتواء وعادة ما تستدعي إزالة القسطرة في وقت مبكر. تدفع هذه القيود أيضا الحاجة إلى عدد أكبر من الحيوانات لإكمال الدراسة. لمعالجة هذه العيوب ، تقدم هذه الدراسة تحسينات تقنية وفروق جراحية دقيقة لمنع مضاعفات قسطرة PD التي لوحظت بشكل شائع في نموذج الفئران. علاوة على ذلك ، يتم التحقق من صحة هذا النموذج المعدل عن طريق إحداث التهاب الصفاق والتليف باستخدام حقن عديد السكاريد الدهني. في جوهرها ، تصف هذه الورقة طريقة محسنة لإنشاء نموذج تجريبي ل PD.
Introduction
المرحلة النهائية من عبء مرض الكلى
مرض الكلى المزمن (CKD) هو مشكلة صحية في جميع أنحاء العالم1. تشير التقديرات الحالية إلى أن أكثر من 850 مليون شخص في جميع أنحاء العالم يعانون من أمراض الكلى. يضاعف انتشار أمراض الكلى تقريبا عدد مرضى السكري (422 مليون) وهو أكثر من 20 ضعف معدل انتشار السرطان (42 مليون) أو فيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز (36.7 مليون) في جميع أنحاء العالم2. ما يقرب من واحد من كل سبعة أمريكيين يعانون من مرض الكلى المزمن ، واثنان من كل 1000 أمريكي لديهم ESKD تتطلب زراعة الكلى أو دعم غسيل الكلى3. بالنظر إلى العبء المتصاعد ل ESKD في جميع أنحاء العالم ، فإن تحسين تقنية غسيل الكلى أمر بالغ الأهمية3.
غسيل الكلى البريتوني
PD هي طريقة غير مستغلة بشكل كبير لعلاج ESKD في الولايات المتحدة. وفقا لنظام بيانات الكلى بالولايات المتحدة (USRDS) ، كانت النسبة المئوية لمرضى PD السائدين 11٪ فقط في عام 2020 4,5. يمنح PD العديد من المزايا على غسيل الكلى في المركز (HD) ، بما في ذلك نوعية حياة أفضل ، وعدد أقل من زيارات العيادة ، وانخفاض في نفقات Medicare 6,7. بالإضافة إلى ذلك ، PD هو علاج منزلي ويرتبط بخطر أقل بكثير للإصابة بالتهابات شديدة مثل تجرثم الدم والتهاب الشغاف التي غالبا ما ترتبط بقسطرة غسيل الكلى. علاوة على ذلك ، يمكن بدء PD بسرعة من خلال بروتوكول البدء العاجل ، مما يقلل من الحاجة إلى بدء غسيل الكلى باستخدام القسطرة الوعائية الساكنة8. يعتبر PD الطريقة المفضلة لغسيل الكلى في مجموعة ESKD للأطفال9.
ضعف الصفاق الناجم عن غسيل الكلى البريتوني
يستلزم PD إدخال سائل PD (الديالة) في الصفاق ، مما يؤدي إلى التهاب وإعادة تشكيل الغشاء البريتوني بمرور الوقت. يؤدي الالتهاب البريتوني إلى التليف ، ويبلغ ذروته في الخسارة المحتملة لقدرات الترشيح الفائق للغشاء بمرور الوقت. يمثل الحفاظ على الغشاء البريتوني تحديا كبيرا في مرض باركنسون، ومن المهم إجراء المزيد من الأبحاث لضمان توفر أفضل الممارسات السريرية للممارسين. هناك نماذج راسخة للفئران للمساعدة في زيادة فهم الآليات الفيزيولوجية المرضية للعدوى البريتونية والالتهابات ، والمذاب ، وحركية نقل المياه ، وفشل الغشاء. ومع ذلك ، فإن المشكلات الفنية في القسطرة غالبا ما تحد من هذه النماذج10.
تحليل تغيرات الغشاء البريتوني
في مرضى ESKD ، يتم إدخال غسيل الكلى تقليديا في التجويف البريتوني من خلال قسطرة Tenkhoff ذات الكفة العميقة والسطحية. يمكن أن يعاني المرضى من مضاعفات مرتبطة بالقسطرة ، بما في ذلك هجرة القسطرة وألم التسريب وسوء تصريف الديالة11،12،13. تم إدخال نوعين رئيسيين من القسطرة البريتونية للبشر ، ملفوفة أو مستقيمة ، لتقليل هذه المضاعفات12. تمت إضافة العديد من التعديلات ، بما في ذلك الكفة الإضافية للقسطرة التقليدية ذات الأصفاد ، إلى القسطرة الأصلية لإطالة بقاء قسطرة PD11. تختلف تقنية الإدخال وفقا لعدة عوامل عن طريق منع هجرة القسطرة المراد إضافتها بعد البقاء على قيد الحياة ، بما في ذلك توفر الموارد ومستوى الخبرة14.
في المقابل ، فإن نماذج الفئران لغسيل الكلى البريتوني لها اختلافات جوهرية في التقنيات والغرض مقارنة بالقسطرة البريتونية البشرية. على سبيل المثال ، تستخدم القسطرة البريتونية في نماذج الفئران في المقام الأول لدراسة التغيرات الغشائية وهي أقل مخصصة لوظائف الصرف ثنائية الاتجاه. تعاني التقنية الحالية من احتمال إزاحة الميناء وهجرة القسطرة بسبب التعامل مع الحيوانات. في نماذج الفئران التقليدية ، لم يتم تثبيت منافذ الوصول على الجلد. خلق هذا الجانب منفذ وصول غير مستقر ، والذي قد يتم إزاحته في الحيوانات المستيقظة ، مما يؤدي إلى هجرة القسطرة. نظرا لأهمية نماذج الفئران في أبحاث الغشاء البريتوني ، من الضروري إنشاء تقنيات جراحية فعالة لتوليد نماذج موثوقة. لذلك ، شرعنا في تحسين النموذج التقليدي لوضع قسطرة PD. من المهم ملاحظة أن القسطرة نفسها تسبب تغيرات نسيجية مرضية في الغشاء البريتوني ، وبالتالي ، يجب تفسير أي استنتاجات تتعلق بتأثير محاليل PD في الدراسات على الحيوانات في سياق قسطرة PD كجسم غريب15،16،17.
الغشاء البريتوني التشريح المرضي
يرتبط فشل PD بشكل أساسي بالتليف وتكوين الأوعية الزائدة مما يؤدي إلى فقدان تدرج التركيز الأسمولي. بالإضافة إلى ذلك، قد تتأثر قدرة ترشيح الغشاء البريتوني بالتهاب الصفاق. بالإضافة إلى ذلك ، يعد التهاب الصفاق المعدي سببا راسخا للتغيير في طريقة غسيل الكلى من غسيل الكلى البريتوني إلى غسيل الكلى. 18.
Protocol
Representative Results
Discussion
تم وصف ثلاثة نماذج الفئران من PD. يتضمن ذلك ثقبا أعمى للسطح البريتوني ، ونظام مفتوح دائم ، ونظام مغلق10. يتضمن الثقب الأعمى للسطح البريتوني وصولا بريتوني مباشرا مشابها للحقن داخل الصفاق ولكنه لا يسمح بتصريف الديالة. كونها إجراء أعمى ، يمكن لهذه الطريقة أن تجرح الأعضاء الحشوية ف?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من قبل NIH 1R01HL132325 و R21 DK119740-01 (VCC) و AHA لأمراض القلب والأورام SFRN CAT-HD CENTER GRANT 857078 (VCC و SL).
Materials
| 10% heparin | Canada Inc., Boucherville, QC, Canada) | Pharmaceutical product | |
| Buprenorphine 0.3 mg/mL | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | |
| C57BL/6J mice | The Jackson Lab | IMSR_JAX:000664 | |
| CD31 | Abcam | Ab9498 | |
| Clamp | Fine Science Tools | 13002-10 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11002-12 | |
| Dumont #5SF Forceps | Fine Science Tools | 11252-00 | |
| Dumont Vessel Cannulation Forceps | Fine Science Tools | 11282-11 | |
| Fine Scissors – Large Loops | Fine Science Tools | 14040-10 | |
| Fisherbrand Animal Ear-Punch | Fisher Scientific | 13-812-201 | |
| Hill Hemostat | Fine Science Tools | 13111-12 | |
| Huber point needle | Access technologies | PG25-500 | Needle for injections |
| Isoflurane, USP | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
| Lipopolysaccharide from E.coli | SIGMA | L4391 | |
| Microscope | Nikon Eclipse Inverted Microscope | TE2000 | |
| Minute Mouse Port 4French with retention beads and cross holes | Access technologies | MMP-4S-061108A | |
| Posi-Grip Huber point needles 25 G x 1/2´´ | Access technologies | PG25-500 | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14079-10 | |
| Vicryl Suture | AD-Surgical | #L-G330R24 |
References
- Saran, R., et al. US Renal Data System 2019 Annual Data Report: Epidemiology of Kidney Disease in the United States. American Journal of Kidney Diseases. 75, 6-7 (2020).
- ESRD, U.S.R.D.S.M. 2017 USRDS Annual Data Report: Epidemiology of Kidney Disease in the United States, Bethesda, MD, National Institutes of Health, National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases. USRD. , (2017).
- Center of Disease Control, U.S.D.o.H.a.H.S. Chronic Kidney Disease in the United States, 2019. CDC Publications and Resources. , (2019).
- Cho, Y., et al. Peritoneal dialysis use and practice patterns: An international survey study. American Journal of Kidney Diseases. 77 (3), 315-325 (2021).
- Xieyi, G., Xiaohong, T., Xiaofang, W., Zi, L. Urgent-start peritoneal dialysis in chronic kidney disease patients: A systematic review and meta-analysis compared with planned peritoneal dialysis and with urgent-start hemodialysis. Peritoneal Dialysis International. 41 (2), 179-193 (2021).
- Gokal, R., Figueras, M., Olle, A., Rovira, J., Badia, X. Outcomes in peritoneal dialysis and haemodialysis–a comparative assessment of survival and quality of life. Nephrology Dialysis Transplantation. 14, 24-30 (1999).
- Gardezi, A. I., Sequeira, A., Narayan, R. Going home: Access for home modalities. Advances in Chronic Kidney Disease. 27 (3), 253-262 (2020).
- van de Luijtgaarden, M. W., et al. Trends in dialysis modality choice and related patient survival in the ERA-EDTA Registry over a 20-year period. Nephrology Dialysis Transplantation. 31 (1), 120-128 (2016).
- Schaefer, F., Warady, B. A. Peritoneal dialysis in children with end-stage renal disease. Nature Reviews. Nephrology. 7 (11), 659-668 (2011).
- Gonzalez-Mateo, G. T., Pascual-Anton, L., Sandoval, P., Aguilera Peralta, A., Lopez-Cabrera, M. Surgical techniques for catheter placement and 5/6 nephrectomy in murine Models of Peritoneal Dialysis. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (137), e56746 (2018).
- Chow, K. M., et al. Straight versus coiled peritoneal dialysis catheters: A randomized controlled trial. American Journal of Kidney Diseases. 75 (1), 39-44 (2020).
- LaPlant, M. B., et al. Peritoneal dialysis catheter placement, outcomes and complications. Pediatric Surgery International. 34 (11), 1239-1244 (2018).
- Al-Hwiesh, A. K. A modified peritoneal dialysis catheter with a new technique: Farewell to catheter migration. Saudi Journal of Kidney Diseases and Transplantation. 27 (2), 281-289 (2016).
- Crabtree, J. H., Chow, K. M. Peritoneal dialysis catheter insertion. Seminars Nephrology. 37 (1), 17-29 (2017).
- Flessner, M. F., et al. Peritoneal changes after exposure to sterile solutions by catheter. Journal of the American Society of Nephrology. 18 (8), 2294-2302 (2007).
- Kowalewska, P. M., Margetts, P. J., Fox-Robichaud, A. E. Peritoneal dialysis catheter increases leukocyte recruitment in the mouse parietal peritoneum microcirculation and causes Fibrosis. Peritonial Dialysis International: Journal of the International Society for Peritonial Dialysis. 36 (1), 7-15 (2016).
- Kowalewska, P. M., Patrick, A. L., Fox-Robichaud, A. E. Syndecan-1 in the mouse parietal peritoneum microcirculation in inflammation. PLoS One. 9 (9), 104537 (2014).
- Yanez-Mo, M., et al. Peritoneal dialysis and epithelial-to-mesenchymal transition of mesothelial cells. The New England Journal of Medicine. 348 (5), 403-413 (2003).
- Arinze, N. V., et al. Tryptophan metabolites suppress Wnt pathway and promote adverse limb events in CKD patients. The Journal of Clinical Investigation. 132 (1), (2021).
- Belghasem, M., et al. Metabolites in a mouse cancer model enhance venous thrombogenicity through the aryl hydrocarbon receptor-tissue factor axis. Blood. 134 (26), 2399-2413 (2019).
- Krediet, R. T. The peritoneal membrane in chronic peritoneal dialysis. Kidney International. 55 (1), 341-356 (1999).
- Gonzalez-Mateo, G. T., et al. Chronic exposure of mouse peritoneum to peritoneal dialysis fluid: structural and functional alterations of the peritoneal membrane. Peritonial Dialysis International: Journal of the International Society for Peritonial Dialysis. 29 (2), 227-230 (2009).
- Sukul, N., et al. Patient-reported advantages and disadvantages of peritoneal dialysis: results from the PDOPPS. BMC Nephrology. 20 (1), 116 (2019).
- Lu, Y., et al. A method for islet transplantation to the omentum in mouse. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (143), e57160 (2019).
- Gotloib, L., Wajsbrot, V., Shostak, A. A short review of experimental peritoneal sclerosis: from mice to men. The International Journal of Artificial Organs. 28 (2), 97-104 (2005).
- Tateda, K., Matsumoto, T., Miyazaki, S., Yamaguchi, K. Lipopolysaccharide-induced lethality and cytokine production in aged mice. Infection and Immunity. 64 (3), 769-774 (1996).
- Vila Cuenca, M., et al. Differences in peritoneal response after exposure to low-GDP bicarbonate/lactate-buffered dialysis solution compared to conventional dialysis solution in a uremic mouse model. International Urology and Nephrology. 50 (6), 1151-1161 (2018).
- Penar, J., et al. Selected indices of peritoneal fibrosis in patients undergoing peritoneal dialysis. Postepy Higieny Medycyny Doswiadczalnej (Online). 63, 200-204 (2009).
- Yung, S., Chan, T. M. Pathophysiological changes to the peritoneal membrane during PD-related peritonitis: the role of mesothelial cells. Mediators of Inflammation. 2012, 484167 (2012).
