一种可诱导实验性尿毒症心肌病的小鼠 5/6th 肾切除模型

摘要

本论文提供了一种详细的小鼠5/6^th肾部分切除术（PNx）两步外科手术方法，包括肾极结扎。术后四周，与假手术小鼠相比，PNx小鼠出现肾功能受损、贫血、心脏肥大、心肌纤维化以及心脏收缩和舒张功能下降。

摘要

慢性肾脏病（CKD）是心血管疾病事件和死亡的重要危险因素，并会逐渐发展为一种称为“尿毒症性心肌病”的临床表型。本文介绍一种实验性CKD小鼠模型，即通过肾极结扎法实施的5/6^th部分肾切除术（PNx），该模型在术后四周即出现尿毒症性心肌病。该PNx模型采用两步手术完成：第一步手术结扎左肾的上下两极；第二步手术在第一步术后7天进行，切除右肾。假手术组接受相同的操作步骤，但不进行左肾极的结扎，也不切除右肾。与其他方法相比，该手术操作更简便、耗时更短，但残余功能性肾组织的控制不如肾动脉结扎法精确。术后四周，与假手术组小鼠相比，PNx小鼠出现肾功能受损、贫血、心脏肥厚、心肌纤维化以及心脏收缩和舒张功能下降。

引言

慢性肾脏病（CKD），也称为慢性肾功能衰竭，是一种随时间推移肾功能进行性丧失的疾病，最终发展为永久性肾功能衰竭。从早期肾病状态到终末期肾病（ESRD），CKD 均是心血管疾病事件和死亡的重要危险因素，并会逐渐发展为一种称为"尿毒症性心肌病"^1,2,3的临床表型。CKD 或 ESRD 患者中的尿毒症性心肌病与心血管异常相关，主要由左心室（LV）压力和/或容量超负荷引起，导致左心室肥厚（LVH）、左心室扩张以及左心室收缩功能障碍^4,5,6。心肌纤维化是尿毒症性心肌病的另一种常见病理过程，可降低心脏顺应性，从而导致左心室舒张功能障碍。严重的心肌纤维化甚至可在无心脏症状的患者中引发猝死⁷。

5/6^th PNx 是一种常用于研究肾功能衰竭、尿毒症性心肌病和高血压的慢性肾病（CKD）动物模型。PNx 通过消融 5/6 的肾实质实现。该大鼠模型最初建立时采用的两种最常见方案为手术切除或梗死法。大鼠 PNx 模型是研究尿毒症性心肌病的极佳....

方案

所有动物护理和实验均经马歇尔大学机构动物护理和使用委员会（IACUC）批准，符合美国国立卫生研究院（NIH）《实验动物护理和使用指南》。雄性C57BL/6小鼠（10–12周龄）饲养于无病原体动物设施的指定房间内，房间配备提供净化空气的笼具，并维持12小时光照/12小时黑暗循环。食物和水持续供应 随意摄取.

1. 手术准备

注意：手术器械和材料来自不同的供应商，且与特定手术操作无关。其他来源的器械和材料也可用于相同目的。有关手术器械的列表，请参见材料表。

1. 手术准备
   1. 将以下物品置于手术台附近：加热垫、卤素灯、氧气瓶和异氟烷瓶、异氟烷挥发器、毛发剪、脱毛膏、电子天平、灭菌手术器械包、灭菌手术布巾、棉签、70% 酒精、聚维酮碘溶液（含1% 碘）、0.9% NaCl 溶液、1 mL 注射器及针头（30 G）、3-0 和 4-0 丝线缝合线、布托啡诺和青霉素、抗生素软膏以及润滑性眼膏。
   2. 清洁一个鼠笼，并在垫料下放置加热垫，用于术后小鼠的饲养。

2. 第一步手术：左肾极血管结扎

注意：手术过程中需保持无菌条件。将已高压灭菌的手术器械用....

结果

数据表明，通过极性结扎法改良的 5/6^th PNx 模型是一种简单且有效的研究尿毒症性心肌病的模型。术后四周，该 PNx 模型表现出肾功能受损、贫血、心脏肥厚、心肌纤维化以及心脏收缩和舒张功能下降。结果总结如下。

术后四周，PNx 小鼠出现肾功能损害，同时伴有心脏形态学和生化改变，这些特征与人类尿毒症性心肌病的表型一致。与假手术小鼠相比，PNx 所介导的这些变化包括以下观察结果。首先，正如预期，PNx 手术导致肾功能显著受损。如图2所示，与假手术组相比，PNx 手术显著升高了血浆中胱抑素 C 水平（图2a，n = 16）、肌酐水平（图2b，n = 16）.......

讨论

大鼠 5/6^th PNx 模型已广泛用于慢性肾脏病（CKD）的研究。由于小鼠肾脏体积显著较小，在小鼠模型中实施经典的动脉结扎和肾极切除手术极具挑战性，可能导致较高的死亡率以及意外的出血或失血。

我们采用了一种通过结扎血管蒂来避免出血/失血的小鼠部分肾切除（PNx）模型。该PNx模型所需时间更短，且具有更高的存活率和良好的可重复性。该血管蒂结扎模型在术后四周即可出现人类尿毒症性心肌病的表型改变，因此为研究其发病机制及治疗靶点提供了一个理想的模型。

在此PNx模型中，5/6^th PNx仅是对肾质量减少的近似估算，因为迄今为止尚无方法可精确计算两个大小/质量不同的肾脏的残余肾质量。然而，结扎操作应尽可能采用相似的方式进行，以减少手术变异。我们估计，保留约40%的左肾（或约20%的总肾质量）可在不牺牲尿毒症性心肌病表型发展的前提下，显著降低死亡率（约20%）。另一个问题是结扎力度的掌握，这需要通过练习来熟练。

与通过极部切除或肾动脉结扎.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
虹膜剪，11.5 厘米，直型	World Precision Instruments	501758
WPI 瑞士镊子 #5，11 厘米，0.1×0.06 毫米尖端	World Precision Instruments	504506
珠宝匠 #5 镊子，11 厘米，直型，钛材质	World Precision Instruments	555227F
虹膜镊，10 厘米，直型，带齿	World Precision Instruments	15914
镊子 #3，11 厘米，0.2×0.4 毫米尖端	World Precision Instruments	501976
Medesy 虹膜 4.5" 弯型剪，不锈钢	Net23	3512	www.Net32.com
Dr. Slick 虹膜剪；3.5"	Avid Max	220-1-965-IrisScsrs-P	www.Avid Max.com
Miltex 虹膜剪 4 1/8" 弯型	4mdmedical	V95-306	www.4mdmedical.com
5" 止血钳，弯头钳口	PJTool	4355	www.pjtool.com
sklar Knapp 虹膜剪，直型，锐/钝头 4"	Medical Device depot	64-3430	www.medicaldevicedepot.com
Kelly 止血镊，直型 5.5"	Pilgtimmedical	FA710-50	www.pilgtimmedical.com
C57BL/6 小鼠	Hilltop Lab Animals Inc.
小鼠操作台及直肠温度计	Visualsonics
MicroScan 换能器	Vevo 1100	MS400
Vevo 1100 成像系统	FUJIFILM VisualSonics Inc.
胱抑素 C ELISA 试剂盒和小鼠肌酐试剂盒	Crystal Chem. Inc.
小鼠 BUN ELISA 试剂盒	MyBioSource Inc