Summary
本协议建立了葡萄糖酸氯己定(CG)诱导的腹膜纤维化的腹膜透析(PD)小鼠模型。与其他PD动物模型相比,目前的模型简单易用。
Abstract
腹膜纤维化是腹膜透析(PD)的重要并发症。为了调查和解决这个问题,需要适当的PD动物模型。本协议建立了葡萄糖酸氯己定(CG)诱导的腹膜纤维化模型,该模型模拟PD患者的状况。 腹膜内注射0.1%的CG在15%乙醇中3周(每隔一天给药),在雄性C57BL / 6小鼠中总共9次诱导腹膜纤维化。然后在第22天进行腹膜功能测试。处死小鼠后,收获腹壁壁腹膜和肝脏内脏腹膜。在Masson的三色染色后进行显微镜分析时,它们更厚,纤维化更多。超滤速率降低,葡萄糖质量转运表明CG诱导的腹膜通透性增加。这样建立的PD模型在改善PD技术、透析疗效和延长患者生存期方面具有应用价值。
Introduction
腹膜透析(PD)是一种肾脏替代疗法。但是,PD存在无法解决的问题。例如,长期PD治疗可引起腹膜损伤,最终导致超滤失败和治疗停止1,2,3,4,5,6。腹膜纤维化是最严重的并发症之一7,8。腹膜纤维化的特征是间质内细胞外基质的沉积和积累,以及腹膜9,10的新血管生成和血管病变。
这些腹膜变化的主要原因是复发性腹膜炎和透析液的非生物相容性,它们是高渗、高葡萄糖、低pH和葡萄糖降解产物积累11,12。因此,合适的动物实验模型可以帮助研究人员更好地研究PD治疗过程中腹膜的生理和病理变化。因此,建立动物PD模型对于提高PD技术和透析疗效,延长患者生存期具有重要意义。本研究旨在通过腹膜内(ip)注射葡萄糖酸氯己定(CG)来生成PD小鼠模型,如前所述13,14。与其他PD动物模型相比,该PD小鼠模型简单,易于使用且可行。
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Protocol
所有小鼠实验均由E-DA医院/义寿大学实验动物中心批准,并根据“实验动物护理和使用指南”(NRC,美国2011)进行处理。雄性C57BL / 6小鼠,7-8周龄,用于本研究。
1. 化学制剂
- 通过在15%乙醇中稀释0.1%葡萄糖酸氯己定(CG,见 材料表)来制备化学刺激物。
2. 动物治疗
- 指定三只小鼠作为对照组。每隔一天进行 1 mL/kg 0.9% 生理盐水 (NS) 的腹膜内注射 (ip),持续 3 周,共 9 次。
- 将三只小鼠分配到腹膜纤维化组。使用葡萄糖酸氯己定(CG)以12.5μL / g体重的剂量腹膜注射0.1%的CG在15%乙醇中(步骤1.1)诱导腹膜纤维化。每隔一天执行一次,持续 3 周,总共 9 次。
3. 腹膜功能检查(改良腹膜平衡试验)
- 制备含有4.25%葡萄糖的透析溶液。用注射器抽取0.5mL透析液样品,然后检查透析液样品中的葡萄糖浓度。
注意:葡萄糖浓度根据己糖激酶/ G6PD方法测定。透析液样品进行L型Glu 2测定,并用生化分析仪进行研究(见 材料表)。这是初始透析液葡萄糖浓度。 - 通过肌肉注射唑莱地尔和赛拉嗪(以1:2体积的比例制备,参见 材料表)以20μL / 20gw的剂量麻醉小鼠。此外,在眼睛上使用兽医软膏以防止麻醉下干燥。
- 进行腹膜滴注透析溶液(2mL / 20g体重)。
- 30分钟后,评估并验证缺乏脚趾夹反射的麻醉深度。然后,在腹部中线(剑突下方)进行垂直切口,然后打开小鼠的腹部并用注射器收集腹膜内液(定义为“体积1”)。然后,测量干净干燥的棉花的重量,并将棉花放入小鼠的腹腔中以吸收残留的腹腔内液。最后,再次测量棉花重量。
注意:棉花的体重增加等于残留腹腔内液的重量。然后,转换为获得的体积(比重:1 g/cm3;定义为“体积2”)。最终透析液体积为第 1 卷加第 2 卷。 - 使用 0.5 mL 透析液样品(最终透析液)测量葡萄糖浓度。这是最终的透析液葡萄糖浓度。
- 使用公式15 计算净超滤:
- 使用以下公式15计算腹膜通透性:
4.腹壁肌肉和肝脏的组织准备及组织学分析
- 通过心脏穿刺(静脉切开术) 处 死小鼠3,16。
- 切开腹壁(1 cm x 1 cm)和全肝切除术。将小鼠的腹壁和肝组织在10%中性缓冲福尔马林中固定过夜。
- 准备腹壁肌肉和肝脏的3μm厚的石蜡切片,并根据先前发表的报告17进行组织学分析。
- 使用形态测量法评估小鼠腹壁的顶腹膜和肝脏表面的内脏腹膜18。
- 使用统计和绘图软件进行统计分析(见 材料表)。将所有数据表示为平均值± SD,并使用t 检验 19 分析统计显著性。将 P < 0.05 的值定义为显著结果。
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Representative Results
在图1A,B中,在Masson三色染色17下,腹壁壁壁腹膜明显增厚且纤维化更多,表明在CG暴露组中,腹膜纤维化比对照盐水组(NS)更严重。在图2A,B中,肝脏表面的内脏腹膜也明显增厚且纤维化,从而证明在CG暴露组中,腹膜纤维化比对照盐水组(NS)更严重。在图3A中,CG组的超滤速率降低,葡萄糖质量转运表明CG诱导组的腹膜通透性增加(图3B)。
图1:腹膜透析(PD)小鼠模型中腹壁顶腹膜的纤维化。 (A)对于暴露于CG的组,在Masson三色染色下,腹膜纤维化比对照组(NS)更严重。(B) 量化数据 (A) 表示为平均值±标准差 n ≥ 3;P < 0.01。对于 (A),比例尺 = 100 μm。 请点击此处查看此图的大图。
图2:腹膜透析(PD)小鼠模型中肝脏表面内脏腹膜的纤维化 。 (A)对于暴露于CG的组,在Masson三色染色下,腹膜纤维化比对照组(NS)更严重。(B) 量化数据 (A) 表示为平均值±标准差 n ≥ 3; P < 0.005。对于 (A),比例尺 = 100 μm。 请点击此处查看此图的大图。
图3:PD小鼠模型中腹膜功能的恶化。 (A)在葡萄糖酸氯己定暴露组(CG)中,超滤率显着低于对照盐水组(NS)。(B)葡萄糖质量转运也表明CG诱导腹膜通透性增加。数据表示为平均值±标准差,n ≥ 3; P < 0.005。 请点击此处查看此图的大图。
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Discussion
本研究通过腹腔注射CG提出了小鼠PD模型,结果显示该模型存在腹膜纤维化和功能恶化,模拟PD患者的病情。
协议中有几个关键步骤。首先,为了进行CG或NS的腹腔注射,必须使用镊子拾取小鼠的腹壁皮肤,以防止穿刺引起的腹膜内器官损伤。其次,在收集腹壁腹膜进行组织学分析时,必须避免腹腔注射损伤的区域。
在腹膜纤维化的几种实验动物模型中,最常见的是CG模型,因为它易于使用和适应性强。Suga等人20 于1995年首次报告了CG诱导的腹膜纤维化大鼠模型。每天使用溶解在2mL盐水中的0.1%CG和15%乙醇的腹膜注射液,持续26天。IshiI等人21 使用C57BL / 6小鼠,并施用0.3mL的0.1%CG和溶解在盐水腹膜注射液中的15%乙醇共56天,其中在小鼠中诱导实验性硬化包封腹膜炎。Nishino等人22使用Wistar大鼠,每天接受0.1%CG的腹膜注射在溶解在2mL盐水中的15%乙醇中28 天。Mishima等人23 在同一年使用类似的方法诱导Sprague-Dawley(SD)大鼠的腹膜纤维化。Kushiyama等人24 使用SD大鼠,并在溶解在盐水(1.5mL / 100g体重)中的15%乙醇中施用0.1%CG,每周注射三次,持续21天。Nishino等25每天使用小鼠,腹腔注射0.1%CG在15%乙醇中,溶解在0.2mL盐水中7天和15 天。Lua等人26 使用他莫昔芬以12.5mg / mL在芝麻油中乳化,溶解在乙醇中,并在3天的间隔内以100mg / g体重腹膜注射到小鼠中。2周后,每隔一天向小鼠注射0.1%CG中的15%乙醇/磷酸盐缓冲盐水(1.5mL / 100g),共10次剂量。Yoh等人14 使用SD大鼠,并在溶解在盐水中腹膜注射剂中施用1.5mL / 100g体重的0.1%CG,每周三次,持续21天。Yoh等人使用10周龄小鼠,并在15%乙醇腹膜内注射0.1%CG(0.01ml / g体重),每周三次,共21天。同年,lo等人13 也使用了类似的方法。
目前的模式有一些局限性。首先,在该动物模型中,CG被用作化学兴奋剂,以诱导由于腹膜纤维化而不是透析液引起的功能恶化。CG是一种化学刺激物,其反复给药可导致间皮细胞变性和炎症反应,从而引起过度纤维化。观察到炎症和新生血管形成,这些发现与PD患者观察到的相似。虽然CG注射导致腹膜增厚,但先前的一项研究表明纤维蛋白沉积相对较弱27。其次,本研究中使用的小鼠没有肾脏疾病;因此,无法评估尿毒症毒素对腹膜的影响。第三,我们没有评估腹膜中的炎症、血管生成和细胞外基质沉积。然而,根据之前的一项研究13,相同的动物模型已经表明,在CG暴露后,F4 / 80阳性细胞和CD31阳性血管的数量增加。因此,必须注意的是,在该动物模型中获得的结果不能完全代表腹膜透析患者PD的状况。在帕金森病患者中,腹膜损伤的机制很复杂,可能遵循不同的模式。
尽管存在所有这些限制,但根据先前的研究3,13,14,16,18,25,与PD的其他动物模型相比,本模型是简单,易于使用和可行的。该方法代表了一种PD相关的腹膜纤维化模型,可以应用于PD现场研究。
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Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
我们衷心感谢Shin-Han Tseng对这项研究的批判性讨论和部分执行。本研究得到了台湾E-DA医院研究基金和国立成功大学的EDAHP110003和NCKUEDA110002的支持。
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% Normal Saline | Y F CHEMICAL CORP., New Taipei City, Taiwan | - | |
10% neutral buffered formalin | Taiwan Burnett International Co., Ltd., Taipei City, Taiwan | 00002A | |
Automatic biochemical analyzer | Hitachi Ltd., Tokyo, Japan | Labospect Series 008 | for determining glucose concentration |
Chlorhexidine digluconate solution, 20% in H2O | Sigma-Aldrich, MO, USA | C9394 | diluted to 0.1% with 15% ethanol for injection |
Ethanol | Avantor Performance Materials, LLC, PA, USA | BAKR8006-05 | diluted to 15% with normal saline for working concentration |
Glucose (Dianeal) | Baxter International, Inc., IL, USA | FNB9896 | Commercial dialysis solution (4.25%) |
GraphPad Prism 8.0 | GraphPad Software, Inc., CA, US | ||
L-type Glu 2 assay | FUJIFILM Wako, Japan | 461-32403 | |
Xylazine 20 | Juily Pharmaceutical Co., Ltd., New Taipei City, Taiwan | - | |
Zoletil 50 | Virbac Laboratories, Carros, France | - |
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