גישת השתלה מדרדרית למיקום צנתר דיאליזה פריטוניאלית בעכברים
Summary
מאמר זה מתאר שינויים בהליך להשתלת צנתר דיאליזה פריטוניאלי במודל מורין כדי למנוע בעיות טכניות גדולות שנצפו בטכניקות הקונבנציונליות.
Abstract
מודלים של מורין משמשים לבדיקת היבטים שונים של דיאליזה פריטוניאלית (PD), כגון דלקת צפק ופיברוזיס. אירועים אלה גורמים לכשל בקרום הצפק בבני אדם, שנותר תחום מחקר אינטנסיבי בשל השלכותיו הקליניות העמוקות בניהול חולים עם מחלת כליות סופנית (ESKD). למרות החשיבות הקלינית של מחלת פרקינסון והסיבוכים הקשורים אליה, המודלים הניסיוניים הנוכחיים סובלים מאתגרים טכניים מרכזיים הפוגעים בביצועי המודלים. אלה כוללים נדידת צנתר PD וקילקול ובדרך כלל מצדיקים הוצאת קטטר מוקדמת יותר. מגבלות אלה גם מניעות את הצורך במספר גדול יותר של בעלי חיים כדי להשלים מחקר. מחקר זה מתייחס לחסרונות אלה, ומציג שיפורים טכניים וניואנסים כירורגיים למניעת סיבוכים נפוצים של צנתר פרקינסון במודל מורין. יתר על כן, מודל שונה זה מאומת על ידי גרימת דלקת הצפק ופיברוזיס באמצעות זריקות lipopolysaccharide. בעיקרו של דבר, מאמר זה מתאר שיטה משופרת ליצירת מודל ניסיוני של מחלת פרקינסון.
Introduction
נטל מחלת כליות סופנית
מחלת כליות כרונית (CKD) היא בעיה בריאותית עולמית1. ההערכות הנוכחיות מצביעות על כך שיותר מ-850 מיליון אנשים ברחבי העולם סובלים ממחלת כליות. השכיחות של מחלת כליות כמעט מכפילה את מספר האנשים עם סוכרת (422 מיליון) והיא יותר מפי 20 מהשכיחות של חולי סרטן (42 מיליון) או HIV / איידס (36.7 מיליון) ברחבי העולם2. בערך אחד מכל שבעה אמריקאים יש CKD, ושניים מתוך 1,000 אמריקאים יש ESKD הדורש השתלת כליה או דיאליזהתמיכה 3. בהתחשב בנטל ההולך וגובר של ESKD ברחבי העולם, אופטימיזציה של טכנולוגיית הדיאליזה היא חיונית3.
דיאליזה פריטוניאלית
PD היא שיטה לא מנוצלת באופן משמעותי לטיפול ב-ESKD בארצות הברית. על פי מערכת נתוני הכליות של ארצות הברית (USRDS), אחוז חולי פרקינסון השכיחים היה רק 11% בשנת 2020 4,5. מחלת פרקינסון מעניקה מספר יתרונות על פני המודיאליזה במרכז (HD), כולל איכות חיים טובה יותר, פחות ביקורים במרפאה וירידה בהוצאות מדיקר 6,7. בנוסף, פרקינסון הוא טיפול ביתי והוא קשור בסיכון נמוך בהרבה לזיהומים חמורים כגון חיידקים ואנדוקרדיטיס הקשורים לעיתים קרובות לצנתרי המודיאליזה. יתר על כן, ניתן להתחיל פרקינסון במהירות עם פרוטוקול התחלה דחופה, מה שמקטין את הצורך בהתחלת דיאליזה עםצנתרי כלי דם 8. מחלת פרקינסון נחשבת לשיטת הדיאליזה המועדפת באוכלוסיית ESKD בילדים9.
פגיעה פריטוניאלית הנגרמת על ידי דיאליזה פריטוניאלית
מחלת פרקינסון כרוכה בהחדרת נוזל פרקינסון (דיאליזה) לצפק, הגורם לדלקת ולעיצוב מחדש של קרום הצפק לאורך זמן. דלקת צפק מעוררת פיברוזיס, ששיאה באובדן פוטנציאלי של יכולות אולטרה-סינון של הממברנה לאורך זמן. שימור קרום הצפק הוא אתגר משמעותי בפרקינסון, ומחקר נוסף חשוב באופן קריטי כדי להבטיח שהפרקטיקות הקליניות הטובות ביותר יהיו זמינות למטפלים. ישנם מודלים מבוססים היטב של מורין המסייעים לקדם את ההבנה של מנגנונים פתופיזיולוגיים של זיהום ודלקת בצפק, מומסים, קינטיקה של הובלת מים וכשל ממברנה; עם זאת, בעיות טכניות עם הצנתר לעתים קרובות להגביל מודלים אלה10.
ניתוח השינויים בקרום הצפק
בחולי ESKD, דיאליזה מוחדרת באופן מסורתי לחלל הצפק באמצעות קטטר טנקהוף עם שרוול עמוק ושטחי. החולים עלולים לחוות סיבוכים הקשורים לצנתר, כולל נדידת קטטר, כאבי עירוי וניקוז לקוי של הדיאליזה11,12,13. שני סוגים עיקריים של צנתרי הצפק הוכנסו לבני אדם, מפותל או ישר, כדי למזער סיבוכים אלה12. מספר שינויים, כולל שרוול נוסף לצנתרים הקונבנציונליים בעלי שני אזיקים, נוספו לצנתרים המקוריים כדי להאריך את הישרדות צנתר פרקינסון11. טכניקת ההחדרה משתנה בהתאם למספר גורמים על ידי מניעת נדידת קטטר להוספה לאחר ההישרדות, כולל זמינות המשאבים ורמת המומחיות14.
לעומת זאת, למודלים של דיאליזה פריטוניאלית יש הבדלים מהותיים בטכניקות ובמטרה בהשוואה לצנתרים פריטוניאליים אנושיים. לדוגמה, צנתרים פריטוניאליים במודלים של מורין משמשים בעיקר לחקר שינויים בממברנות ומיועדים פחות לתפקודי ניקוז דו-כיווניים. הטכניקה הנוכחית סובלת מעקירת נמלים פוטנציאלית ומנדידת צנתרים עקב הטיפול בבעלי החיים. בדגמי מורין הקונבנציונליים, יציאות הגישה לא היו מקובעות לעור. היבט זה יצר פתח גישה לא יציב, אשר בבעלי חיים ערים עלול להיעקר ממקומו, וכתוצאה מכך נדידת קטטר. בהתחשב בחשיבות של מודלים murine במחקר קרום הצפק, זה הכרחי ליצור טכניקות כירורגיות יעילות כדי ליצור מודלים אמינים. לכן, יצאנו לייעל את המודל המקובל של מיקום צנתר PD. חשוב לציין כי הצנתר עצמו גורם לשינויים היסטופתולוגיים בקרום הצפק, ולכן יש לפרש כל מסקנה לגבי השפעת תמיסות פרקינסון במחקרים בבעלי חיים בהקשר של צנתר פרקינסון כגוף זר15,16,17.
היסטופתולוגיה של קרום הצפק
כשל PD קשור בעיקר לפיברוזיס ולאנגיוגנזה עודפת וכתוצאה מכך לאובדן שיפוע ריכוז אוסמולרי. בנוסף, יכולת סינון קרום הצפק עשויה להיות מושפעת מדלקת הצפק. בנוסף, דלקת צפק זיהומית היא סיבה מבוססת היטב לשינוי בשיטת הדיאליזה מדיאליזה פריטוניאלית להמודיאליזה. 18.
Protocol
Representative Results
Discussion
מתוארים שלושה מודלים מורינים של PD. זה כולל נקב עיוור של משטח הצפק, מערכת פתוחה-קבועה, ומערכת סגורה10. הניקוב העיוור של משטח הצפק כרוך בגישה צפקית ישירה בדומה להזרקות תוך פריטוניאליות אך אינו מאפשר ניקוז של דיאליזה. בהיותה הליך עיוור, שיטה זו יכולה לפגוע באיברי הקרביים של הבטן. מ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי NIH 1R01HL132325 ו- R21 DK119740-01 (VCC) ו- AHA Cardio-oncology SFRN CAT-HD CENTER GRANT 857078 (VCC ו- 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).
