RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Kyoungrae Kim1, Erik M. Anderson2,4, Brian J. Fazzone2,4, Kerri A. O’Malley2,4, Scott A. Berceli2,4, Terence E. Ryan1,3, Salvatore T. Scali2,4
1Department of Applied Physiology and Kinesiology,University of Florida, 2Division of Vascular Surgery and Endovascular Therapy,University of Florida, 3Center for Exercise Science,University of Florida, 4Malcom Randall Veteran Affairs Medical Center
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
يفصل هذا البروتوكول الخطوات الجراحية لتكوين الناسور الشرياني الوريدي الحرقفي الشائع للفئران. قمنا بتطوير هذا النموذج لدراسة الفيزيولوجيا المرضية للأطراف المرتبطة بغسيل الكلى.
يعد مرض الكلى المزمن مشكلة صحية عامة رئيسية ، ويستمر انتشار مرض الكلى في المرحلة النهائية (ESRD) الذي يتطلب علاجات استبدال الكلى المزمنة مثل غسيل الكلى في الازدياد. يظل وضع الناسور الشرياني الوريدي الذاتي (AVF) خيارا أساسيا للوصول إلى الأوعية الدموية لمرضى ESRD. لسوء الحظ ، يعاني ما يقرب من نصف مرضى غسيل الكلى من خلل وظيفي في اليد مرتبط بغسيل الكلى (ARHD) ، بدءا من تنمل دقيق إلى الغرغرينا الرقمية. والجدير بالذكر أن الدوافع البيولوجية الأساسية المسؤولة عن ARHD غير مفهومة بشكل جيد ، ولا يوجد نموذج حيواني مناسب لتوضيح الآليات و / أو تطوير علاجات جديدة للوقاية / العلاج من ARHD. هنا ، نصف نموذجا جديدا للفأر يتم فيه إنشاء AVF بين الشريان الحرقفي المشترك الأيسر والوريد ، مما يسهل تقييم الفيزيولوجيا المرضية للأطراف. تشمل الجراحة المجهرية عزل الأوعية الدموية ، وبضع الوريد الطولي ، وإنشاء مفاغرة شريانية وريدية ، وإعادة بناء وريدي. تشمل جراحات الشام جميع الخطوات الحرجة باستثناء إنشاء التشوه الشرياني الوريدي. يؤدي وضع AVF الحرقفي إلى تغييرات ذات صلة سريريا في ديناميكا الدم المركزية ، ونقص التروية المحيطية ، وضعف في الأداء العصبي الحركي للأطراف الخلفية. يوفر نموذج AVF الجديد قبل السريري منصة مفيدة تلخص الاضطرابات العصبية الحركية الشائعة التي أبلغ عنها مرضى غسيل الكلى ، مما يسمح للباحثين بالتحقيق في آليات الفيزيولوجيا المرضية ARHD واختبار العلاجات المحتملة.
يظل إنشاء والحفاظ على الوصول الوظيفي للأوعية الدموية هدفا أساسيا مهما لمرضى المرحلة النهائية من مرض الكلى (ESRD) الذين يتلقون العلاج ببدائل الكلى عن طريق غسيل الكلى1. تعد علاجات غسيل الكلى المتكررة ضرورية لإزالة الفضلات ، وتطبيع الشوارد ، والحفاظ على توازن السوائل بمجرد أن تصبح وظائف الكلى غير كافية ، وبالتالي فهي ضرورية للبقاء على المدى الطويل2. لذلك ، يمثل الوصول إلى الأوعية الدموية "شريان الحياة" للمرضى الذين يعانون من ESRD ، ويظل وضع الناسور الشرياني الوريدي الذاتي (AVF) خيارا مفضلا للوصول إلى غسيل الكلى بين هذه المجموعة3. ومع ذلك ، فإن ما يقرب من 30٪ -60٪ من مرضى غسيل الكلى يعانون من مجموعة من إعاقات اليد ، والتي تعرف سريريا بأنها خلل وظيفي في اليد مرتبط بالوصول (ARHD). يمكن أن تتراوح أعراض اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه من الضعف وعدم التنسيق إلى الشلل الأحادي والغرغرينا الرقمية ، والتي يمكن أن تحدث في وقت مبكر بعد إنشاء الشريان الوريدي أو تتطور تدريجيا مع نضوج الناسور. علاوة على ذلك ، يعقد ARHD جدول علاج ESRD ، والذي يرتبط بسوء نوعية الحياة ، وارتفاع مخاطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية ، وزيادة معدل الوفيات2،3،4.
تم تطوير العديد من النماذج الحيوانية لدراسة إعادة تشكيل الأوعية الدموية الناجمة عن تغيرات الدورة الدموية بعد إنشاء AVF5،6،7،8،9،10،11،12،13،14،15. النماذج الحيوانية الكبيرة ذات التشوه الشرياني الوريدي الحرقفي أو الفخذي16،17،18،19،20 ونماذج القوارض التي تستخدم إما مفاغرة الشريان السباتي الوريد الوداجي أو تكوين ناسور الشريان الأورطي السفلي تحت الكلوي راسخة جيدا لفحص الجوانب المذكورة أعلاه لنضج AVF والمباح 21 . على سبيل المثال، ارتفاع ضغط الدم الوريدي، وزيادة قطر اللمعة، وزيادة سمك جدار الوريد هي علامات على نضوج AVF الناجح، في حين أن التليف الكبير للوسائط وتضخم الدم الباطني أو تطور الخثرة مع عدم وجود تغييرات في التدفق غالبا ما يميز فشل AVF 6,15. ومع ذلك ، تفتقر النماذج الحيوانية الكبيرة إلى المرونة التجريبية أو القدرات المعدلة وراثيا لنماذج الفئران ، في حين أن نماذج القوارض الحالية لا تسهل بسهولة التحقيق في ARHD بسبب الموقع التشريحي و / أو عدم وجود أمراض الأطراف المرتبطة بها. في الواقع ، نظرا لعدم وجود نموذج حيواني راسخ قبل السريري يلخص النمط الظاهري السريري ذي الصلة ، ظل التقدم البحثي لتوضيح الآليات البيولوجية المرضية وتطوير استراتيجيات علاجية جديدة راكدا ، على الرغم من الزيادة التدريجية في عدد مرضى ARHD الذين يعانون من أعراض. لذلك ، فإن الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو تقديم نموذج فأر فريد من ARHD ، وتوفير الخطوات الإجرائية للجراحة المجهرية AVF وتوصيف الفيزيولوجيا المرضية المتعلقة ب AVF.
تمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوانات (IACUC) بجامعة فلوريدا ومركز مالكوم راندال الطبي لشؤون المحاربين القدامى.
ملاحظة: تم شراء ذكور الفئران C57BL / 6J البالغة (8-10 أسابيع) من مختبر جاكسون وتم وضعها في ضوء (ضوء 12 ساعة: دورة مظلمة لمدة 12 ساعة) ، ودرجة حرارة (22 درجة مئوية ± 1 درجة مئوية) ، والرطوبة (50٪ ± 10٪) منشأة حيوانية خاضعة للرقابة. سمح لخمسة فئران بالسكن لكل قفص (العرض: 18 سم × الطول: 29 سم × الارتفاع: 12.5 سم) مع توفير مواد التعشيش والطعام والماء حسب الحاجة. بعد 7 أيام من تأقلم الموائل مع تشاو القياسي ، تم تغيير الفئران إلى نظام غذائي قائم على الكازين لمدة 7 أيام كمرحلة انتقالية للنظام الغذائي. بعد ذلك ، تم تغذية الفئران بالطعام القائم على الكازين مع مكملات الأدينين بنسبة 0.2٪ -0.15٪ لمدة 2-3 أسابيع للحث على الفشل الكلوي (CKD) قبل جراحة AVF كما هو موضح سابقا22،23،24. تلقت الفئران الضابطة نظاما غذائيا قائما على الكازين بدون مكملات الأدينين (السيطرة). تم الحفاظ على الوجبات الغذائية الضابطة و CKD طوال فترة التعافي بعد الجراحة (POD).
1. قياسات ما قبل الجراحة
2. التحضير الجراحي
3. التخدير وتحديد المواقع
4. استكشاف المنطقة المستهدفة الجراحية
5. إنشاء مفاغرة الناسور الشرياني الوريدي الحرقفي المشترك
6. رعاية ما بعد الجراحة والقياس
الحيوانات التي تعرضت لنظام غذائي أدينين قد خفضت معدلات الترشيح الكبيبي (التحكم: 441.3 ± 54.2 ميكرولتر / دقيقة مقابل CKD: 165.1 ± 118.3 ميكرولتر / دقيقة ، p < 0.05) وزيادة مستويات نيتروجين اليوريا في الدم في الدم (التحكم: 20.39 ± 4.2 ميكرولتر / دقيقة مقابل CKD: 38.20 ± 10.65 ميكرولتر / دقيقة ، p < 0.05) مقارنة بالحيوانات التي تلقت تشاو القائم على الكازين ، مما يؤكد وجود قصور كلوي قبل جراحة الناسور الشرياني الوريدي.
التحقق من صحة سالكية AVF
على الرغم من أن التأكيد البصري أثناء العملية للنجاح التقني هو التحديد الأولي لسالكية الناسور ، إلا أنه لا يضمن تماما المباح أو النضج الفسيولوجي طوال فترة الدراسة. تم تحديد نتائج المباح بعد الجراحة (أي النجاح أو الفشل) باستخدام كل من التصوير بالموجات فوق الصوتية المزدوجة والفحص النسيجي ، كما أوضحنا سابقا25. يوضح الشكل 2 الوضع B التمثيلي ، ودوبلر بموجة النبض ، وصور الموجات فوق الصوتية دوبلر الملونة والأقسام المورفولوجية لمفاغرة الناسور الشرياني الوريدي ، على التوالي. يتم تصور الناسور السالكة مباشرة على تحليل دوبلر الملون مع ديناميكا الدم المضطربة ، وكذلك التوسيع الطيفي في موقع الناسور. كما تؤكد التغييرات التكيفية بوساطة التدفق لأوعية التدفق الداخل والخارج بشكل غير مباشر سالكية AVF. على وجه التحديد ، فإن الشريان الأورطي لديه ذروة ذروة السرعة الانقباضية ونهاية الانبساطي ، ويطور IVC النبض مع سرعة ذروة مرتفعة ، وتمدد الأوعية في كل من الشريان الأورطي و IVC واضح (الشكل 2 أ). في المقابل ، لا يحتوي الناسور الفاشل أو الخثاري على أي تغييرات تقريبا في قياسات التدفق الداخلي أو الخارجي ولا يوجد اضطراب أو اتساع طيفي داخل الأوعية الدموية الحرقفية اليسرى. عادة ما يؤدي فشل الناسور الناتج عن تجلط الدم جزئيا أو كليا إلى انسداد الشريان الحرقفي الأيسر ، والذي يتم تصوره على أنه تدفق ضئيل أو معدوم في تحليل دوبلر بالموجات النبضية. يوضح الشكل 2B أقسام الأنسجة التسلسلية ل AVF بعد أسبوعين من الإنشاء الجراحي. يبلغ سمك المقاطع 5 ميكرومتر وملطخة بثلاثية الألوان لماسون. المفاغرة الجراحية للشريان والوريد واضحة ، والشرايين الوريدية المتميزة موجودة (سماكة الجدار الوريدي والتليف مع تضخم neointimal). تم إجراء التصوير بالموجات فوق الصوتية في اليوم 3 بعد الجراحة لاستبعاد الفئران المصابة بفشل AVF المبكر ، ثم تم الحصول على قياسات متسلسلة غير جراحية طوال فترة الدراسة. يوفر التقييم المورفولوجي تفاصيل إعادة تشكيل الأوعية الدموية الخاصة بالفترة في وقت التضحية وكان يستخدم لتأكيد نتائج الموجات فوق الصوتية. من المتوقع في البداية أن يبلغ معدل سالكية AVF حوالي 50٪ (20٪ -30٪ من الوفيات بعد الجراحة و 20٪ -30٪ من فشل الناسور)25 ، لكن معدل النجاح الجراحي يتحسن بشكل كبير (~ 5٪ -10٪ معدل الفشل) مع الممارسة وزيادة الكفاءة.
الخصائص الفيزيولوجية المرضية بعد تكوين الناسور الشرياني الوريدي الحرقفي
التغير الديناميكي للدوران: يجب قياس خصائص ديناميكا الدم AVF والتروية الخلفية البعيدة لتحديد سياق الفيزيولوجيا المرضية للأطراف المرتبطة بالوصول. كشفت قياسات الموجات فوق الصوتية دوبلر ذات الوضع B والموجات النبضية بعد الجراحة عن اتساع الأوعية الدموية للتدفق الداخلي والخارج (IVC: 1.4 أضعاف عند POD3 و 1.6 أضعاف عند POD13 و IRA: 1.4 ضعف عند POD3 و 1.7 ضعف عند POD13 ، p < 0.05) وزيادات في ذروة السرعة الانقباضية (سرعة الانقباض القصوى IVC: 5.5 أضعاف عند POD3 و 4.9 أضعاف عند POD13 وسرعة الانقباض القصوى IRA: 2.8 أضعاف عند POD3 و 3.7 أضعاف عند POD13 ، P < 0.05) مقارنة بالحيوانات الوهمية (الشكل 3A-D). علاوة على ذلك ، كان نقص تروية الأطراف الخلفية أحادي الجانب واضحا بعد الجراحة ، مما يؤكد نقص تروية الشرايين بوساطة السرقة البعيد عن الناسور. من المتوقع أن يكون عجز نضح المخلب الأيسر ~ 20٪ من الطرف المقابل ، وعجز التروية في عضلة الظنبوب الأمامية هو ~ 60٪. استعادت الفئران جزئيا هذا العجز طوال فترة الدراسة (الشكل 3E ، F).
ضعف الأطراف الخلفية: من المتوقع حدوث إعاقة في الأطراف المماثلة بعد إنشاء AVF ، والذي يتضمن عرجا خفيفا (في معظم الحالات) إلى شديد (حالات قليلة) يمكن أن يستمر لعدة أيام. قد يكون شلل الأطراف الخلفية الذي لم يتم حله و / أو نخر المخلب مؤشرا على إهانة إقفارية شديدة ناتجة عن حجم الناسور خارج النطاق الطبيعي. تم قياس الوظيفة الحركية العصبية للأطراف الخلفية من خلال اختبار قوة القبضة وتحليل نمط مشية جهاز المشي ، والتي تم إجراؤها بالتتابع طوال فترة التعافي. قوة القبضة الأحادية المتوقعة هي ~ 50٪ من الطرف المقابل في اليوم 4 بعد الجراحة ، مع التعافي التدريجي. تتطلب الفئران AVF أيضا سرعات منخفضة لجهاز المشي أثناء تقييم المشي (<20 سم / دقيقة) (الشكل 3G ، H).

الشكل 1: خطوات الجراحة المجهرية لمفاغرة الناسور الشرياني الوريدي . (أ) تعرض المنطقة المستهدفة الجراحية ، بما في ذلك بضع البطن في خط الوسط وعزل الشريان الحرقفي الأيسر / الوريد. (ب) 4-0 أربطة خياطة (على سبيل المثال ، تستخدم كمشابك وعائية مؤقتة) على الحزمة الشريانية الوريدية الحرقفية المشتركة اليسرى في المواقع القريبة والبعيدة. ج: بضع الوريد الطولي على الجدار الأمامي للوريد الحرقفي. د: 10-0 درز مشبك عبر الجدار الخلفي للوريد الحرقفي والجدار الأمامي للشريان الحرقفي. ه: شق بيضاوي الشكل مع الانتفاخ المتداخل. (F) يتم إصلاح بضع الوريد الطولي الأولي من الصورة C باستخدام خياطة متقطعة 10-0. شريط المقياس = 1 مم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2: التحقق من صحة سالكية الناسور الشرياني الوريدي . (أ) تحديد الموجات فوق الصوتية دوبلر لسالكية AVF. تشمل خصائص الناسور السالكي التمدد الشرياني والوريدي في التصوير في الوضع B ، والتدفق المضطرب على تحليل دوبلر الملون للأوعية الدموية الحرقفية اليسرى ، والتوسيع الطيفي النابض على تقييم دوبلر بالموجات النبضية للأوعية الحرقفية اليسرى ، والزيادات في ذروة السرعة الانقباضية ونهاية الانبساطي للشريان الأورطي تحت الكلوي ، والنبض داخل IVC مع زيادة في ذروة السرعة الانقباضي. يشير التدفق المتناقص أو الغائب داخل الأوعية الحرقفية إلى فشل / تخثر AVF. توفر تقنية الموجات فوق الصوتية المزدوجة كلا من البيانات المورفولوجية والفسيولوجية. قياسات السرعة بالمليمترات في الثانية. (ب) التقييم المورفولوجي لمفاغرة التشوه الشرياني الوريدي بعد 14 يوما من تكون الناسور. كانت الصور ملطخة بثلاثية الألوان لماسون. هناك تغييرات تشريحية في الفحص المجهري للمقطع التسلسلي من التشريح الشرياني الوريدي الحرقفي المشترك القريب (الطرف الأيسر) إلى التشريح الشرياني الوريدي الحرقفي المشترك البعيد (الطرف الأيمن). انسداد الأوعية الدموية بسبب الجلطة و / أو تضخم neointimal المفرط يؤكد فشل AVF. الصور هي تكبير 10x. ج: الشريان الحرقفي المشترك ، V: الوريد الحرقفي المشترك. شريط المقياس = 500 ميكرومتر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: الخصائص الفيزيولوجية المرضية قبل وبعد تكوين AVF. القياس الكمي للتصوير بالموجات فوق الصوتية في (أ) قطر الأبهر تحت الكلوي ، (ب) ذروة الأبهر تحت الكبري السرعة الانقباضية ، (ج) قطر الوريد الأجوف السفلي ، و (د) ذروة الوريد الأجوف السفلي السرعة الانقباضية قبل الجراحة وفي أيام ما بعد الجراحة 3 و 13. قياس نضح الدم الموضعي (دوبلر الليزر) على (E) الظنبوب الأمامي و (F) المخلب البطني قبل الجراحة وطوال فترة النقاهة لمدة 2 أسبوع. تضمن الاختبار الوظيفي العصبي الحركي (G) قوة القبضة و (H) اختبار جهاز المشي قبل وبعد الجراحة. تم تحليل البيانات باستخدام ANOVA ثنائي الاتجاه ، وتم إجراء اختبار Tukey اللاحق عند الاقتضاء. القيم تعني ± SD. * p < 0.05 ، ** p < 0.01 ، ***p < 0.001 ، **** p < 0.0001 مقابل Control_Sham. #p < 0.05 ، ##p < 0.01 ، ###p < 0.001 ، ####p < 0.0001 مقابل CKD_Sham. ن = 6-10 / مجموعة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
يفصل هذا البروتوكول الخطوات الجراحية لتكوين الناسور الشرياني الوريدي الحرقفي الشائع للفئران. قمنا بتطوير هذا النموذج لدراسة الفيزيولوجيا المرضية للأطراف المرتبطة بغسيل الكلى.
نشكر بصدق الدكتور Guanyi Lu من قسم جراحة الأوعية الدموية والعلاج داخل الأوعية الدموية في جامعة فلوريدا على الدعم الفني لتطوير نموذج AVF الحرقفي ، وكذلك التدريب الجراحي ، ورافي كومار من قسم علم وظائف الأعضاء التطبيقي وعلم الحركة في جامعة فلوريدا للدعم الفني للحصول على الصور المجهرية الحية.
تم دعم هذا العمل بمنح من المعاهد الوطنية للصحة والقلب والرئة والدم الوطنية ، أرقام المعهد R01-HL148697 (إلى S.T.S.) ، بالإضافة إلى رقم منحة جمعية القلب الأمريكية POST903198 (إلى KK).
| 0.15٪ حمية الأدينين | ENVIGO | TD.130899 | 20٪ كازين ، 0.15٪ أدينين ، 0.9٪ P |
| 0.2٪ حمية الأدينين | ENVIGO | TD.130900 | 20٪ كازين ، 0.2٪ أدينين ، 0.9٪ P |
| 10-0 خياطة نايلون | AD جراحية | XXS-N1005T4 | |
| 29 G محاقن إبرة | Exel International | 14-841-32 | |
| 31 G محاقن إبرة | Advocate | U-100 حقنة | الأنسولين |
| 4-0 خياطة الحرير | AD الجراحية | S-S41813 | |
| ملقط دومون بزاوية 45 درجة | أدوات العلوم الدقيقة | 11253-25 | |
| 5-0 خياطة PGA | AD الجراحية | PSGU-518R13 | |
| 6-0 خياطة الحرير | AD الجراحية | S-S618R13 | |
| إسفنجة الجيلاتين القابلة للامتصاص | ETHICON | 1975 | |
| الكحول الجاهزة | Covidien | 5110-cs4000 | 70٪ كحول الأيزوبروبيل |
| بوبرينورفين | NA | NA | 0.01 جم / مل |
| C57BL6 / J الفئران | جاكسون مختبر | ||
| الكازين الغذائي | ENVIGO | TD.130898 | 20٪ كازين ، 0.9٪ P |
| مسحات قطنية | CONSTIX | SC-9 | مسحة قطنية مستديرة متوسطة أحادية |
| مسحات قطنية | CONSTIX | SC-4 | قطعة قطن صغيرة مزدوجة النهايات وحادة ومدببة |
| إسفنج كوريتي غير المنسوج (2 × 2) | Covidien | 9022 | |
| مقص زنبركي منحني Vannas | أدوات العلوم الدقيقة | 15001-08 | |
| الموجات فوق الصوتية دوبلر | VisualSonics | Vevo 2100 | |
| ملقط غرايف ناعم للغاية | أدوات العلوم الدقيقة | 11150-10 | 2 أزواج |
| العين زيوت التشحيم | CLCMEDICA | Optixcare تشحيم | العين |
| Heparin (5000 U / mL) | قائمة رموز الأدوية الوطنية | 63739-953-25 | 100 وحدة دولية / مل |
| معقم حبة ساخنة | أدوات العلوم | الدقيقة 18000-50 | |
| كي بدرجة حرارة منخفضة | Bovie | AA04 | |
| ماكينة تشذيب القلم | Wahl | 5640-600 | |
| قفازات | جراحية خالية من المسحوقAnsell | 7824PF | |
| حاملات إبرة مستديرة | أدوات العلوم | الدقيقة 12076-12 | |
| ثنى منشفة معقمة | Dynarex | DY440-MI | |
| معقم 0.9٪ محلول | ملحي قائمة رموز الأدوية الوطنية | 46066-807-25 | |
| ملقط دومون مستقيم | أدوات العلوم الدقيقة | 11253-20 | |
| حامل إبرة مستقيم | العلوم الدقيقة أدوات | FST 12001-13 | |
| مقص زنبركي مستقيم فاناس | أدوات العلوم الدقيقة | 25001-08 | |
| رموز المخدرات الوطنية | TrizChLOR4 | 17033-279-50 |