تقدم هذه الورقة تعليمات مفصلة لتمكين الباحثين من إجراء انسداد الحالب أحادي الجانب القابل للانعكاس في الفئران باستخدام نموذج موحد يسمح بتحليل النتائج الهيكلية والوظيفية طويلة المدى بعد عكس انسداد الحالب لفترات طويلة.
Method Article
تقدم هذه الورقة تعليمات مفصلة لتمكين الباحثين من إجراء انسداد الحالب أحادي الجانب القابل للانعكاس في الفئران باستخدام نموذج موحد يسمح بتحليل النتائج الهيكلية والوظيفية طويلة المدى بعد عكس انسداد الحالب لفترات طويلة.
تتطلب الإدارة السريرية للمرضى الذين يعانون من انسداد المسالك البولية (UTO) تدخلا مبكرا لعكس سبب الانسداد ، ولكن على الرغم من ذلك ، فإن المرضى الذين يعانون من انسداد المسالك البولية لفترات طويلة معرضون بشكل متزايد لخطر الإصابة بأمراض الكلى المزمنة (CKD) وإصابات الكلى الحادة المتكررة (AKI). ومع ذلك ، بخلاف الانعكاس المبكر للانسداد والعلاج العام لتأخير تطور مرض الكلى المزمن ، لم تتحسن أي علاجات بشكل كبير من النتائج الكلوية طويلة المدى بعد انعكاس UTO. لمعالجة هذا الأمر ، طور عدد من المختبرات نماذج من UUO القابلة للانعكاس (R-UUO) ، لكنها تمثل تحديا تقنيا ولم يتم اعتمادها على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك ، في حين أن نماذج الفئران من R-UUO جذابة حيث يمكن استخدامها لتسخير قوة علم الوراثة للفأر لدراسة الفيزيولوجيا المرضية للمرض ، إلا أنها كانت صعبة بشكل خاص لأن الأساليب المستخدمة غالبا ما تؤدي إلى UUO لا رجعة فيه إذا استمر الانسداد >3 أيام. بالإضافة إلى ذلك ، نظرا لطبيعة هذه النماذج ، قام عدد قليل من الدراسات بتقييم النتائج الوظيفية طويلة المدى لعكس انسداد الحالب. لمعالجة هذا الأمر ، قمنا مؤخرا بتطوير نموذج فأر ل R-UUO مع استئصال الكلية المقابل المتأخر الذي يسمح بتحليل الآثار طويلة المدى لعكس UTO لفترات طويلة على النتائج الهيكلية والوظيفية الكلوية على المدى الطويل. تظهر هذه الدراسات أنه على الرغم من الشفاء النسيجي شبه الكامل بعد 3 أشهر من الانعكاس ، كان هناك انخفاض دائم في وظائف الكلى وعيب ملحوظ ومستمر في قدرة تركيز البول ، مما يدل على وجود خلل في وظيفة النخاع الكلوي. يتطلب النموذج ثلاث جراحات رئيسية للبقاء على قيد الحياة ولكنه ينتج عنه انخفاض قوي وقابل للتكرار على المدى الطويل في وظيفة الكلى يمكن استنساخه في سلالات الفئران المختلفة عن طريق تعديل فترة الانسداد. في هذه المقالة ، نقدم إرشادات مفصلة لإجراء هذه العمليات الجراحية ، وتحسين ظروف الاستخدام في سلالات الفئران المختلفة ، وتقييم النتائج الوظيفية للكلى ، وحصاد الأنسجة الكلوية.
قد يكون انسداد المسالك البولية (UTO) أحادي الجانب ، والذي غالبا ما يكون بدون أعراض ، ويظهر في وقت متأخر مع اعتلال المسالك البولية الانسدادي المزمن1 ، أو قد يظهر بشكل حاد مع المغص الكلوي و / أو البيلة الدموية. التهاب الحويضة والكلية الحاد أو إصابة الكلى الحادة بعد الكلى (AKI)2. مفتاح إدارة UTO هو الانعكاس المبكر للعرقلة2. ومع ذلك ، على الرغم من الانعكاس الفعال واستخدام العلاجات الجنيسة لتأخير تطور مرض الكلى المزمن (CKD) ، لا يزال المرضى المصابون معرضين لخطر متزايد للإصابة بمرض الكلى المزمن التدريجي وارتفاع ضغطالدم 3،4. بالإضافة إلى ذلك ، غالبا ما تضعف قدرة تركيز البول على المدى الطويل (UCC)5 ، مما قد يعرض المرضى المعرضين للجفاف وAKI المتكرر ، مما يسرع من التدهور التدريجي في وظائف الكلى بعد UTO.
جزئيا ، نتج هذا الفشل في تحديد الأساليب العلاجية لتحسين النتائج طويلة المدى في المرضى الذين يعانون من UTO عن اعتمادنا على استخدام نماذج انسداد الحالب أحادي الجانب التي لا رجعة فيها (UUO) لاستكشاف البيولوجيا المرضية ل UTO. ومع ذلك ، فإن هذه النماذج لا تكرر الوضع السريري الذي يخضع فيه المرضى للانعكاس بعد فترة وجيزة من التشخيص ولا يمكن استخدامها لاستكشاف الآليات والأساليب العلاجية التي يمكن استخدامها لتحسين الإصلاح طويل الأمد بعد عكس الانسداد. تم تطوير نماذج UUO القابلة للانعكاس (R-UUO) لمعالجة هذا الأمر ، ولكن هذه أكثر تحديا من الناحية الفنية من نماذج UUO التي لا رجعة فيها ، ويصعب إعادة إنتاجها بواسطة مختبرات مختلفة ، ونتيجة لذلك ، لم يتم تبنيها على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي. تعتبر نماذج الفئران جذابة حيث يمكن استخدامها لتسخير قوة علم الوراثة للفأر لدراسة الفيزيولوجيا المرضية للمرض ، ولكن كان من الصعب تحسينها بشكل خاص لأن الطرق غالبا ما تؤدي إلى UUO لا رجعة فيه إذا استمر الانسداد لأكثر من 3 أيام6. وقد تم نشر مجموعة متنوعة من الأساليب لمعالجة هذا, بما في ذلك الجراحة المتعددة, وضع المشابك المتسلسلة على طول الحالب كل 2 أيام 6,7; UUO تليها إعادة زرع المثانة8،9،10،11 ؛ واستخدام المشابك والأنابيب غير الضارة لعرقلة الحالب12،13،14. أظهرت دراسات النتائج طويلة المدى على الفئران والفئران تحسنا في وظائف الكلى ، وانخفاض التليف ، و / أو إصابة الكبيبات بعد عكس الانسداد ، ولكن الانتعاش الجزئي فقط إذا استمر UUO لفترة أطول من يومين6،7،8،9،12،14،15،16،17،18،19. بالإضافة إلى ذلك ، في حين أن النخاع الكلوي (RM) عرضة بشكل خاص للتلف الناجم عن UTO20،21 حتى وقت قريب ، لم تكن هناك دراسات طويلة الأمد للقوارض تمت فيها دراسة تأثيرات R-UUO لفترات طويلة على بنية ووظيفة RM. هذا مهم لأن UCC والقدرة على إفراز أحمال الملح دون زيادة ضغط الدم (ما يسمى باستجابة التهاب البول بالضغط) تعتمد على الحفاظ على السلامة التشريحية ل RM22،23،24 ، بحيث قد يفسر الإصلاح غير الكامل ل RM بعد عكس UTO سبب زيادة تعرض المرضى لالتهاب النواب العميق المتكرر وارتفاع ضغط الدم بعد انعكاس UTO. ومع ذلك ، فإن العديد من التقنيات المطلوبة لتقييم ذلك تتطلب جولات متعددة من الجراحة (خمس عمليات جراحية كبرى لمدة 6 أيام من الانسداد6،7) ، تتطلب خبرة جراحية يصعب تعليمها (على سبيل المثال ، إعادة زرع الحالب الجراحي في المثانة8،9،10،11)، ولأن الانسداد أحادي الجانب، يجعل من الصعب على المحققين تقييم التغيرات في وظائف الكلى بعد عكس الانسداد.
لمعالجة هذا الأمر ، قمنا بتطوير نموذج فأر من R-UUO سهل الأداء والتدريس نسبيا ، ويتطلب عددا محدودا من العمليات الجراحية أكثر من التقنيات الأخرى (عمليتان جراحيتان لمدة 5 إلى 7 أيام من الانسداد) ، ويسمح بتحليل الانتعاش الوظيفي الكلوي دون الحاجة إلى دراسات وظائف الكلى المتداخلة الغازية و / أو المكلفة25. لهذا الغرض ، تخضع الفئران لثلاث عمليات جراحية كبرى: 1) وضع مشبك وعائي غير مؤلم على الحالب الأيسر القريب. 2) إزالة المشبك الوعائي بعد 5 إلى 7 أيام ، اعتمادا على سلالة الفأر ؛ و 3) إزالة الكلى المقابلة بعد 10 أيام لتقييم وظائف الكلى. يموت ما يقرب من 20 إلى 40٪ من الفئران في غضون 2-3 أيام من استئصال الكلية ، مما يشير إلى أن UUO لا ينعكس في جميع الفئران. تظهر المتابعة طويلة الأمد للفئران الباقية أنه على الرغم من الشفاء النسيجي شبه الكامل للنخاع الكلوي (RM) بعد 3 أشهر من R-UUO. هناك انخفاض في وظائف الكلى ، يقاس بمعدل الترشيح الكبيبي عبر الجلد (tGFR) 26. بالإضافة إلى ذلك ، هناك انخفاض ملحوظ في UCC ، يتم تحديده عن طريق قياس الأسمولية البولية بعد تقييد الماء ، مما يشير إلى وجود عيب دائم في وظيفة RM. تظهر دراسات الدورة الزمنية أنه في حين أن هناك تحسنا في tGFR بين اليومين 28 و 56 بعد RUUO ، فإن هذا يستقر بين اليومين 56 و 84. في المقابل ، لا يوجد تحسن في UCC بين اليومين 28 و 84 بعد R-UUO25. باستخدام scRNA-Seq ل RMs المعزولة ، التي تم التحقق من صحتها من خلال دراسات سلالة الخلية والكيمياء المناعية ، حددنا استجابات تجديدية قوية استعادت أبعاد RM بعد R-UUO ولكن جميع المقصورات الخلوية الرئيسية في RM أظهرت تغيرات دائمة في أعداد الخلايا والتوقيعات الجينية التي من المحتمل أن تؤثر على التعافي الوظيفي بعد R-UUO. وشمل ذلك الاستجابات المسببة للالتهابات المستمرة في قناة وحلقة تجميع RM لمجموعات خلايا Henle بعد 84 يوما من R-UUO ، على غرار التوقيعات الالتهابية والشيخوخة للخلايا الظهارية الأنبوبية القريبة الفاشلة بعد AKI و UUO27،28،29،30. شوهدت تغييرات مماثلة أيضا في RM التي تجمع القنوات من المرضى الذين يعانون من مرض حصوات الكلىالمتكرر 31 ، مما يشير إلى وجود استجابة إصابة شائعة لتلف RM في كل من البشر والفئران. في هذه المقالة ، نقدم إرشادات مفصلة حول كيفية إجراء هذه العمليات الجراحية ، وكيف نحسن الظروف لاستخدامها في سلالات الفئران المختلفة ، وكيف نحدد ما إذا كان الحالب لا يزال مسدودا بعد الانعكاس ، وكيف نقيم النتائج الوظيفية الرئيسية ، وكيف نحصد الأنسجة الكلوية لتقييم الهياكل النخاعية الكلوية.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
هنا ، يتم وصف البروتوكول المكون من أربع خطوات المستخدم للدراسات طويلة المدى (الشكل 1). كما تمت مناقشته في نهاية هذه المخطوطة ، قد يختار الباحثون إجراء ثلاثة فقط من هذه (الأقسام 1 و 2 و 4) أو الأربعة إذا كانوا مهتمين بدراسة النتائج طويلة المدى. تمت الموافقة على جميع تجارب الفئران في هذه المخطوطة من قبل لجنة رعاية واستخدام المؤسسية في فاندربيلت وتلتزم بإرشادات استخدام.
1. وضع مشبك الحالب (10-15 دقيقة / فأر)
ملاحظة: اعتمد على معرفة تشريح الكلى بالفأر لتحديد موقع الحالب لأنه لا يمكن رؤيته مباشرة بدون النسيج الضام المحيط. يمتد الحالب على طول الجانب الخلفي السفلي من الأنسجة النزفية عند تعرض الكلى (الشكل 2). اختيار المشبك الوعائي مهم. يمكن أن تكون باهظة الثمن ولكن يمكن تنظيفها وتعقيمها وإعادة استخدامها عدة مرات. يمكن إعادة استخدام هذه المشابك 100 مرة على الأقل دون مشاكل.
2. إزالة مشبك الحالب (10-15 دقيقة / فأر)
3. استئصال الكلية المقابل (10-15 دقيقة / فأر)
4. جمع الأنسجة
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
بالنسبة للدراسات طويلة المدى ، نقوم عموما بتقييم وظائف الكلى عن طريق قياس نيتروجين اليوريا في الدم المتسلسل (BUN) ومعدلات الترشيح الكبيبي عبر الجلد (tGFR) في الفئران الواعية (راجع مقالة منشورة سابقا تصف هذا26) ، بالإضافة إلى قياس قدرة تركيز البول (UCC) عن طريق تقييم الأسمولية البولية من عينات البول الموضعية التي تم جمعها بعد 18 ساعة من الحرمان من الماء. بينما نجري دائما دراسات BUN ، إلا أنها مفيدة للغاية لتقييم شدة الإصابة في نقاط زمنية مبكرة بعد استئصال الكلية (انظر المناقشة). ومع ذلك ، بالنسبة ل...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
مقارنة ببعض الأساليب التي تم استخدامها لدراسة انعكاس UUO المطول في الفئران6,7,8,9,10,11,12,13,14، البروتوكول الموصوف هنا بسيط نسبيا ولا يتطلب مستوى عال من الخبرة الجراحية السابقة. يتضمن عد...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تم دعم هذا البحث من قبل المعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى (NIDDK) تحت أرقام الجوائز RO1DK128823 و UC2DK126122.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 0.9٪ كلوريد الصوديوم | صيدلية VUMC | ضعف | |
| خياطة قابلة للامتصاص Vicryl 6-0 | ميد فيت إنترناشيونال- إيثيكون | جي 492 جي | |
| مسحات الكحول | مسحات الكحول الأيزوبروبيل ماركة BD | 326895 دينار بحريني | |
| محلول البيتادين | شركة حنا للتوريدات الدوائية | 67618015017 | |
| المشبك تطبيق الملقط: S & amp تي CAF-4 | أدوات العلوم الجميلة | 00071-14 | |
| وسادة متساوية الحرارة الطور | برينتري العلمية | DPIP | |
| ماكينة تشذيب كهربائية | اوستر | ضعف | |
| قفازات جراحية محكم ENCORE Latex | انسل | 5785003 | |
| إيثيكا إكس آر بوبروفينور (CIII) السادس 1.3 مجم / مل | باترسون البيطري - إيثيقة | 86084010030 | |
| مشبك EZ 9 مم | برينتري العلمية | EZC-CS | أو 7 مم |
| EZ كليب applier 9 مم ؛ | برينتري العلمية | EZC-APL | أو 7 مم |
| مزيل مشبك EZ 9 مم ؛ | برينتري العلمية | EZC-RMV | أو 7 مم |
| إسفنج الشاش 2 ´ 2 | فيشر العلمية | 22-362178 | |
| طرف مسنن بزاوية أو منحني | أدوات العلوم الجميلة | 11049-10 | |
| Graefe طرف مسنن مستقيم | أدوات العلوم الجميلة | 11050-10 | |
| وسادة صلبة ساخنة 15 ´ 24 | برينتري العلمية | برنامج HHP 2 | |
| موصلات مضخة الوسادة الصلبة المسخنة | برينتري العلمية | موصل HHP Gaymar | |
| معقم حبة ساخنة | أدوات العلوم الجميلة | 18000-45 | |
| حقنة الأنسولين 0.5 مل 29 جم | إكسيل انترناشيونال | 26028 | |
| Isoflurane | باترسون البيطرية - بيفيتال | 78949580 | |
| كيتامين 100 مجم / مل | صيدلية VUMC | ||
| خياطة غير قابلة للامتصاص حرير 4-0 | ميد فيت إنترناشيونال- إيثيكون | 683 جرام | |
| حامل إبرة أولسن هيغار: مع قاطع خياطة | أدوات العلوم الجميلة | 12002-12 | |
| أوبتيكسكير - زيوت العين 20 جم | ميد فيت انترناشيونال | فوبتيكسكير | |
| مقص بلانت ليكسر بيبي | أدوات العلوم الجميلة | 14078-10 | |
| مقص حاد منحني | أدوات العلوم الجميلة | 14005-12 | |
| أدوات تطبيق معقمة برأس قطني | البروتستانتي | 25806 2 دبليو سي | |
| إسفنج شاش معقم 4 ´ 4 | فيشر العلمية | 22-415-469 | |
| ستارة جراحية معقمة يمكن التخلص منها 18 á ؛ 26 | ميد فيت انترناشيونال | 20001 | |
| الحقيبة أداة التعقيم 5 ´ 10 | فيشر العلمية | 01-812-54 | |
| مضخة تبريد التدفئة T / مضخة | برينتري العلمية | تي بي -700 | |
| ملقط تايلور منحني ، ناعم | أدوات العلوم الجميلة | 11017-17 | |
| المشبك الوعائي: S & amp مكبس من 5 إلى 15 جم | أدوات العلوم الجميلة | 00396-01 | |
| زيلازين 100 مجم / مل | باترسون البيطري - كرونوس | CR04305 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission