En retrograd implantationsmetode til peritonealdialysekateterplacering hos mus

Summary

Denne artikel beskriver ændringer af en procedure til implantering af et peritonealdialysekateter i en murinmodel for at undgå større tekniske problemer observeret med de konventionelle teknikker.

Abstract

Murin modeller anvendes til at undersøge forskellige aspekter af peritonealdialyse (PD), såsom peritoneal inflammation og fibrose. Disse hændelser driver peritoneal membransvigt hos mennesker, hvilket fortsat er et område med intens undersøgelse på grund af dets dybe kliniske konsekvenser for behandling af patienter med nyresygdom i slutstadiet (ESKD). På trods af den kliniske betydning af PD og dens relaterede komplikationer lider de nuværende eksperimentelle murinmodeller af vigtige tekniske udfordringer, der kompromitterer modellernes ydeevne. Disse omfatter PD-katetermigration og kinking og garanterer normalt tidligere kateterfjernelse. Disse begrænsninger driver også behovet for et større antal dyr til at gennemføre en undersøgelse. For at imødegå disse ulemper introducerer denne undersøgelse tekniske forbedringer og kirurgiske nuancer for at forhindre almindeligt observerede PD-kateterkomplikationer i en murinmodel. Desuden valideres denne modificerede model ved at inducere peritoneal inflammation og fibrose ved anvendelse af lipopolysaccharidinjektioner. I det væsentlige beskriver dette papir en forbedret metode til at skabe en eksperimentel model af PD.

Introduction

Byrde af nyresygdom i slutstadiet
Kronisk nyresygdom (CKD) er et verdensomspændende sundhedsproblem¹. Nuværende skøn tyder på, at mere end 850 millioner mennesker verden over har nyresygdom. Forekomsten af nyresygdomme næsten fordobler antallet af mennesker med diabetes (422 millioner) og er mere end 20 gange så udbredt som forekomsten af kræftpatienter (42 millioner) eller hiv/aids (36,7 millioner) på verdensplan². Ca. en ud af syv amerikanere har CKD, og to ud af 1.000 amerikanere har ESKD, der kræver nyretransplantation eller dialysestøtte³. I betragtning af den eskalerende byrde af ESKD over hele verden er optimering af dialyseteknologi afgørende³.

Peritonealdialyse
PD er en signifikant underudnyttet modalitet til behandling af ESKD i USA. Ifølge United States Renal Data System (USRDS) var procentdelen af udbredte PD-patienter kun 11% i 2020 ^4,5. PD giver flere fordele i forhold til hæmodialyse i centrum (HD), herunder en bedre livskvalitet, færre klinikbesøg og et fald i Medicare-udgifter ^6,7. Derudover er PD en hjemmebaseret terapi og er forbundet med en meget lavere risiko for alvorlige infektioner såsom bakteriæmi og endokarditis, der ofte er relateret til hæmodialysekatetre. Desuden kan PD initieres hurtigt med en akut startprotokol, hvilket reducerer behovet for dialyseinitiering med indlagte vaskulære katetre⁸. PD betragtes som den foretrukne metode til dialyse i den pædiatriske ESKD-population⁹.

Peritoneal svækkelse induceret af peritonealdialyse
PD indebærer indførelse af PD-væske (dialysat) i bughinden, hvilket resulterer i betændelse og ombygning af peritonealmembranen over tid. Peritoneal inflammation udløser fibrose, der kulminerer i det potentielle tab af membranens ultrafiltreringsevne over tid. Bevarelse af bughinden er en væsentlig udfordring i PD, og yderligere forskning er kritisk vigtig for at sikre, at bedste kliniske praksis er tilgængelig for praktiserende læger. Der er veletablerede murinmodeller, der hjælper med at fremme forståelsen af patofysiologiske mekanismer for peritoneal infektion og betændelse, opløst stof, vandtransportkinetik og membransvigt; Alligevel begrænser tekniske problemer med kateteret ofte disse modeller¹⁰.

Analyse af peritoneale membranændringer
Hos ESKD-patienter introduceres dialysat traditionelt i bughulen gennem et Tenkhoff-kateter med en dyb og overfladisk manchet. Patienterne kan potentielt opleve kateterrelaterede komplikationer, herunder katetermigration, infusionssmerter og dårlig dræning af dialysatet^11,12,13. To hovedtyper af peritoneale katetre er blevet introduceret til mennesker, oprullet eller lige, for at minimere disse komplikationer¹². Flere ændringer, herunder en ekstra manchet til de konventionelle katetre med to manchetter, er blevet tilføjet til de originale katetre for at forlænge PD-kateteroverlevelsen¹¹. Indføringsteknikken varierer afhængigt af flere faktorer ved at forhindre, at katetermigration tilsættes efter overlevelse, herunder tilgængeligheden af ressourcer og ekspertiseniveauet¹⁴.

I modsætning hertil har murinmodellerne for peritonealdialyse grundlæggende forskelle i teknikker og formål sammenlignet med humane peritoneale katetre. For eksempel anvendes peritoneale katetre i murinmodeller primært til at studere membranændringer og er mindre beregnet til tovejs dræningsfunktioner. Den nuværende teknik lider under potentiel portløsrivelse og katetermigration på grund af håndteringen af dyrene. I de konventionelle murinmodeller var adgangsportene ikke fastgjort til huden. Dette aspekt skabte en ustabil adgangsport, som i vågne dyr kunne løsne sig, hvilket resulterede i katetermigration. I betragtning af betydningen af murinmodeller i peritoneal membranforskning er det bydende nødvendigt at skabe effektive kirurgiske teknikker til at generere pålidelige modeller. Derfor satte vi os for at optimere den konventionelle model for PD-kateterplacering. Det er vigtigt at bemærke, at kateteret selv forårsager histopatologiske ændringer i peritonealmembranen, og derfor skal eventuelle konklusioner vedrørende virkningen af PD-opløsninger i dyreforsøg fortolkes i sammenhæng med PD-kateteret som et fremmedlegeme^15,16,17.

Peritoneal membranhistopatologi
PD-svigt er hovedsageligt relateret til fibrose og overskydende angiogenese, hvilket resulterer i tab af en osmolær koncentrationsgradient. Derudover kan peritonealmembranfiltreringskapaciteten blive påvirket af peritonitis. Derudover er infektiøs peritonitis en veletableret årsag til ændring i dialysemodaliteten fra peritonealdialyse til hæmodialyse. ¹⁸.

Protocol

Til denne undersøgelse blev der anvendt otte C57BL/6J-hunmus, 8-12 uger gamle og en gennemsnitsvægt på 20 g. Musene blev opstaldet under standardforhold og blev fodret med chow og vand ad libitum. Denne undersøgelse blev udført med godkendelse af Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC), Boston University Medical Center (AN-1549). De procedurer, der er beskrevet her, blev udført under sterile forhold. 1. Bedøv musen i et isoflurankammer, og injicer smertestille…

Representative Results

Alle de implanterede katetre var funktionelle indtil afslutningen af undersøgelsen, og kateterløsrivelse eller knæk komplicerede ikke nogen af de implanterede katetre. Den nuværende, modificerede teknik blev yderligere valideret med en peritonitis-induceret model ved hjælp af LPS. Kontrolmusene modtog 200 μL daglige normale saltvandsinjektioner, mens forsøgsmusene blev injiceret med 200 μL LPS, som diskuteret i protokoltrin 11, i alt 7 dage efter kateterimplantation. Den peritoneale me…

Discussion

Tre murinmodeller af PD er beskrevet. Dette omfatter en blind punktering af peritonealoverfladen, et åbent-permanent system og et lukket system¹⁰. Den blinde punktering af peritonealoverfladen involverer direkte peritoneal adgang svarende til intraperitoneale injektioner, men tillader ikke dræning af dialysat. At være en blindet procedure kan denne metode skade de abdominale viscerale organer. Den åbne permanente systemmodel holder dialysekateteret og instillationsporten uden for kroppen. Denn…

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