机械通气仔猪肾小球滤过率的经皮测量

摘要

肾小球滤过率（GFR）是评估肾功能的理想指标。然而，采用菊粉注射并结合连续血液和尿液分析的标准测量方法在实际应用中并不实用。本文阐述了一种在仔猪中经皮测量GFR的实用方法。

摘要

肾小球滤过率（GFR）的经皮测量已被用于评估清醒动物的肾功能。该技术在啮齿类动物中已较为成熟，常用于急性肾损伤和慢性肾病的研究。然而，经皮GFR测量系统在肾脏系统与人类相似的猪中尚未得到验证。因此，我们研究了脓毒症对麻醉并接受机械通气的新生猪经皮GFR的影响。通过盲肠结扎穿刺法（CLP）诱导多微生物性脓毒症。将包含微型荧光传感器的经皮GFR测量系统贴附于猪只剃毛后的皮肤，以检测静脉注射的GFR示踪剂——异硫氰酸荧光素（FITC）标记的菊粉（sinistrin）的清除率。结果显示，在CLP术后12小时，血清肌酐升高，同时GFR下降。本研究首次证明了经皮GFR检测方法在机械通气新生猪中评估肾功能的可行性。

引言

评估肾功能的一种实用且定量的方法是测量肾小球滤过率（GFR），该指标基于清除率原理，反映肾脏过滤血液的能力¹。早期测量GFR的方法包括静脉注射外源性物质（如菊粉或右旋糖酐），并通过连续测定血浆和尿液中的浓度变化来评估其清除情况^2,3。该方法操作繁琐，需要连续采集血浆和尿液样本⁴。另一种替代方法是检测内源性代谢终产物，例如肌酐。然而，这种方法耗时较长，且有时准确性较差，因为肌酐不仅经肾小球滤过，还由肾小管分泌^5,6。此外，肌酐水平受性别、年龄、饮食和肌肉量的影响^7,8,9。

一种更精确、微创且广泛应用的肾小球滤过率（GFR）测量方法是使用经皮GFR监测仪，可在动物体内实时测量GFR^4,10。辛丝林（sinistrin）是一种高度可溶且可自由通过肾小球滤....

方案

实验操作遵循实验室动物护理和使用的国家标准，并已获得田纳西大学健康科学中心（UTHSC）机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准。

注意：实验组仔猪接受盲肠结扎穿孔处理，而假手术组仅进行开腹操作，不进行盲肠结扎或穿孔。两组仔猪在术后均维持麻醉状态12小时，以确保实验组有足够时间发展为脓毒症和急性肾损伤（AKI）。经皮肾小球滤过率（GFR）测量将在术后8小时开始，持续共12小时。

1. 仔猪供应与饲养

1. 确定一家可提供3至5日龄新生仔猪的本地养猪场。安排在周 early 交付，以确保在仔猪不超过7日龄前完成实验。
   注意：本实验中供应商每周一提供三至五头仔猪；到周五时，所有仔猪已完成实验。使用相同性别且年龄相近的仔猪至关重要，以避免混杂因素的影响。
2. 仔猪到达后，确保每头仔猪具有独立标识（例如耳标，并记录其体重和年龄）。
3. 将仔猪饲养在实验动物护理单元（LACU）中，并由持证兽医负责照护。动物以群体方式饲养于宽敞的围栏内，地面为易于用水清洗的实心混凝土，以保持良好卫生条件。
4. 添加如重球等设施，以提供环境丰富化和刺激。
5. 确保LACU提供最佳环境条件，包括以下关键要素：卫生、营养、温度控制、通风，以及通过光照控制昼夜循环。
6. 由兽医每日检查仔猪状况，包括测量体重，若发....

结果

在本节中，我们首次展示了在新生仔猪中使用经皮肾小球滤过率（GFR）检测所获得的代表性数据。我们采用了盲肠结扎穿刺模型，该模型此前已被证明可导致肾功能下降²⁸。因此，我们假设在CLP仔猪中会出现与急性肾损伤（AKI）相对应的GFR急性下降，并且经皮GFR检测设备应能通过延长的清除时间（t_1/2）检测到这一变化，从而验证该设备在猪模型中的适用性。实验共纳入7只雄性仔猪，其中假手术组3只，脓毒症组4只。两组动物体重相近（图3A）。如预期所示²⁸，脓毒症12小时后，血清C反应蛋白（CRP）水平升高，CRP是菌血症和脓毒症的标志物（图3B）。图中展示了假手术组与脓毒症组仔猪典型的FITC-司尼司丁清除曲线（图4 A,B），通过将假手术组与脓毒症组曲线叠加，可直观显示AKI情况（图.......

讨论

本文介绍了在使用机械通气的麻醉新生猪模型中，利用微型经皮肾小球滤过率（GFR）监测仪和荧光素标记的西尼司丁（FITC-sinistrin）测定猪肾脏功能的实用步骤。先前的研究已在啮齿类动物中建立了实验性经皮GFR检测方案^11,12,14，但目前尚无适用于猪的相应方案。

近年来，人们致力于探索替代性动物模型，以攻克难治性疾病并减轻人类肾脏疾病的负担。然而，由于体型、解剖结构和生理学上的差异，许多此类方法在转化应用中存在局限性。啮齿类动物的肾脏解剖结构和病理生理学特征与人类存在显著差异³⁷。由于猪与人类在解剖和功能特征上具有相似性，猪模型可能更适合作为人类疾病的病理生理学模型^38,39。目前，猪已广泛用于阐明疾病机制及药物研发。随着猪基因.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
α-氯醛糖	Sigma-Aldrich	C0128-25G	用于维持麻醉
黑色编织丝线  3-0	Surgical Specialties	SP117	用于血管牵引和结扎的丝线
离心机 AccuSpin 8C	Fischer Scientific	75-008-821	用于从全血样本中提取血浆
3.0 型无套囊气管插管	Progressive Medical International	1109021995	经气管造口插入
FITC-肾素 1.0 g	MediBeacon Inc.	FTCF S001	室温保存并避光
GEM Premier 3000 血气分析仪	Instrumentation Laboratory	5700	用于床旁血气分析
中号加热垫 20 英寸 × 29 英寸	Adroit Medical Systems	V029	连接至热疗泵
HTP-热疗泵	Adroit Medical Systems	HTP	可根据需要设定温度
IDEXX Catalyst One	IDEXX Laboratories	89-92525-00	用于血浆肌酐分析
侵入性血压导管 3.5Fr	Millar	SPR-524	插入股动脉
带流量调节器的静脉输液器	True Care	TCRTCBINF033G	用于连接静脉输液袋与静脉导管
氯胺酮	Covetrus	68317	用于麻醉诱导
MediBeacon 分析软件 3.0 版	MediBeacon Inc.	N/A	用于分析数据以获得肾素清除率半衰期和曲线
Millex-GV 注射器滤器 0.22 µm	Millipore Sigma	SLGVR33RS	用于氯醛糖注射的注射器滤器
新生儿/婴儿呼吸机	Sechrist Millennium	20409	连接气源，通过气管插管提供通气
苯巴比妥钠 + 苯妥英钠（Euthasol）	Covetrus	72934	用于安乐死
乳酸林格液 500 mL 袋装	Baxter	2B2323Q	用于维持性液体输注
无菌手套	Henry Schein	104-5920	手术操作者使用
无菌手术衣	Halyard Health	95021	手术操作者使用
无菌巾	Medline	42131704	用作手术铺巾以维持无菌区域
3-0 丝线反向切割针缝合线	Ethicon	NC1842168	用于缝合腹壁各层
经皮微型肾小球滤过率监测仪	MediBeacon Inc.	TDM004	包装内含电池和 USB 连接器
经皮监测仪粘性贴片	MediBeacon Inc.	PTC-SM001	肾小球滤过率探头用双面粘性贴片
脐带绳 1/8 英寸 × 20 码	Fisher Scientific	NC9303017	用于固定气管插管
静脉导管 PE/5 规格	Micro medical tubing	BB31695	用于股静脉插管
赛拉嗪	Covetrus	61035	用于麻醉诱导