Method Article

人肾动脉分支的多层次显微解剖和功能结构分析

DOI:

10.3791/68579

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September 5th, 2025

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1Institute of Cardiovascular Sciences, School of Basic Medical Sciences, Peking University Health Science Center; State Key Laboratory of Vascular Homeostasis and Remodeling, Peking University, 2Beijing Key Laboratory of Cardiovascular Receptors Research, 3Department of Cardiology and Institute of Vascular Medicine, Peking University Third Hospital, Peking University, 4Department of Urology, Peking University First Hospital; Institute of Urology, Peking University; Beijing Key Laboratory of Urogenital Diseases (Male) Molecular Diagnosis and Treatment Center, National Urological Cancer Center, 5Institute of Cardiovascular Diseases, First Affiliated Hospital of Dalian Medical University, 6NHC Key Laboratory of Cardiovascular Molecular Biology and Regulatory Peptides, Peking University

In This Article

Summary

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本文提出了人肾动脉分支分离和功能评估的分步方案，促进了药物开发的临床前研究。

Abstract

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肾血管功能障碍在急性肾损伤、肾缺血和高血压等多种临床疾病的发病机制中起着至关重要的作用，给临床管理带来了重大挑战，并对患者的预后产生不利影响。肾内动脉的分离和功能表征对于阐明肾血管功能障碍的潜在机制（特别是与肾损伤相关的）和指导靶向治疗开发至关重要。尽管具有临床重要性，但分离和功能评估不同分支水平的人肾内动脉的标准化方法仍然不发达。该协议为肾内动脉分支的系统分离和多模式评估提供了一个全面的框架，结合了生理和病理条件下的功能和结构评估。该方法包括三个关键组成部分：（1）从供体肾脏对肾内动脉进行精确解剖鉴定和显微解剖，并伴有苏木精-曙红（H&E）染色以确认结构;（2）线肌图中严格的归一化程序，以提高测量的可重复性和可靠性;（3） 使用精密线肌成像技术定量分析血管舒缩反应。归一化基于肌肉长度-张力关系，其中动脉段的增量拉伸建立了最佳静息张力，以最大限度地提高肌动蛋白-肌球蛋白重叠，从而引发峰值收缩反应。在线肌图中，孤立的血管段悬挂在两根平行线之间，从而可以精确测量血管张力。通过应用严格的标准化方案，该技术能够对不同病理生理条件和药物干预的血管反应性进行可重复且可靠的量化。

Introduction

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肾脏是一个重要的器官，负责通过清除代谢废物、电解质平衡和体液调节来维持人体体内平衡——这些功能需要极高的血流量。在生理条件下，肾脏每分钟接受心脏泵出的总血容量（心输出量）的约 25%，这凸显了它们在全身血流中的重要作用以及肾灌注在维持整体生理平衡方面的至关重要性1。肾动脉系统精确调节这种大量血液输送，以维持 GFR，同时适应全身血流动力学变化。因此，肾灌注受损是一种关键的病理机制，有助于在急性肾损伤和肾缺血等疾病中降低肾小球滤过率 （GFR）。此外，它经常继发于损害肾血流的全身性疾病，包括休克、心功能不全和脓毒症 2,3,4,5。肾动脉在肾脏内经历连续分支，首先分裂成叶间动脉，穿过髓锥体之间的肾柱。到达皮质髓质交界处后，这些血管产生弓形动脉，沿着皮质和髓质之间的边界拱起。从这些曲线血管中出现小叶间动脉，这些动脉径向渗透到皮质实质，最终通过传入小动脉将血液输送到肾小球毛细血管，以灌注单个肾单位 1,6,7。

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Protocol

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本文描述的方案和示例由北京大学第一医院泌尿外科审查和批准（批准号：2023yan500-002），并根据赫尔辛基宣言进行。所有参与者在参与前都提供了书面知情同意书。

1. 溶液制备

  1. 制备含有 119.0 mM NaCl、4.7 mM KCl、2.5 mM CaCl2、1.0 mM MgCl2、25.0 mM NaHCO3、1.2 mM KH2PO4 和 11.0 mM D-葡萄糖的 Krebs-Ringer 溶液 （Krebs），pH 7.4。
  2. 制备含有 64.0 mM NaCl、60 mM KCl、2.5 mM CaCl2、1.0 mM MgCl2、25.0 mM NaHCO3、1.2 mM KH2PO4 和 11.0 mM D-葡萄糖的高钾盐溶液 （60K+），pH 7.4。

2.试剂制备

注意：收到药物后立即按照材料安全数据表 （MSD....

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Results

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在人肾中，叶间动脉沿着相应的静脉在肾锥体之间运行。该动脉的特点是血管壁相对较厚，脂肪组织包裹明显，需要特别仔细的解剖。应仔细去除周围的脂肪组织，以避免在分离过程中施加过大的力（图1C）。

弓状动脉在解剖学上位于皮质髓节交界处，沿肾锥体外缘形成特征性的半圆形弓。与叶间动脉相比，它的血管壁更薄。在隔离期间，由于动脉的弯曲形态，在切除周围实质组织时必须特别小心。解剖应系统地解决整个弧线长度的外膜和外周实质。需要特别注意同时从两侧完全清除实质组织，因为不完全切除可能会导致释放的动脉向未清除的一侧弯曲，从而可能影响后续的实验作（图1C）。

小叶间动脉线性穿过肾皮层，血管壁相对较薄。由于它与周围的皮质组织紧密结合，因此在解剖过程中必须特别小心，以避免过度修剪，以免损害血管完整性。外膜的保存至关重要，因为损坏可能会严重影响后续的实验程序。解剖应采用温和的技术来保持结构连续性，同时小心地将动脉与贴壁皮质组织分开（

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Discussion

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肾灌注稳定性既是关键的治疗靶点，也是了解血流动力学病理生理学的窗口39,40。我们提出了一种从新鲜肾切除术标本中对人肾动脉进行分层分离和功能评估的方案，解决了当前方法中的重大差距。与仅限于尸体标本或动物模型的现有方法不同，我们的技术能够可靠地分离活的肾内动脉（叶间到小叶间），同时保持形态完整性和生理功能。这一进展为研究人类肾血管生物学和筛选潜在疗法建立了一个高保真实验平台。

该协议的有效性取决于几个关键步骤。首先，立即将根治性肾切除术获得的肾组织浸入冰冷的克雷布斯溶液中，然后在6小时内完成分离，以最佳方式保留血管反应性。其次，我们的专业显微切割技术最大限度地减少了内皮损伤，同时确保完全去除血管周围脂肪组织，考虑到脂肪组织在调节血管收缩和松弛功能中的作用，这是一个至关重要的考虑因素 41,42,43,44。

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Disclosures

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作者没有什么可透露的。

Acknowledgements

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笔者感谢志愿者参与本研究，也感谢北京大学第一医院泌尿外科的外科工作人员提供肾组织。这项工作得到了北京市自然科学基金资助（F251013 给 Y. Z.，7232096 给 Y. L.）;国家科学基金（82325004,92168114 至 Y. Z.，82170422 至 Y. L.）;国家重点研发计划（2021YFF0501401、2018YFA0800501至Y.Z.、2021YFF0501404至Y.L.、2023YFC2415500至L.Y.）;北京大学第三医院血管稳态与重塑国家重点实验室研究项目（北京大学;2024-VHR-SY-07至Y.Z.）;2023年北京市卫健委首都医学科技创新成果转化优秀推进计划项目（YC202301QX0162至L.Y.）;国家高水平医院临床科研经费（北京大学第一医院科技成果转化孵化引导基金项目，2024CX24至L.Y.）。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
乙酰胆碱氯化物Sigma-Aldrich，默克公司，达姆施塔特，德国A6625
黑底培养皿丹麦 Myo Technology，丹麦奥胡斯300412
CaCl2三强生物科技有限公司，中国上海A501330
D-葡萄糖三强生物科技有限公司，中国上海A610219
杜蒙镊子丹麦 Myo Technology，丹麦奥胡斯300413
Geuder 解剖剪刀丹麦 Myo Technology，丹麦奥胡斯400431
导丝丹麦 Myo Technology，丹麦奥胡斯400447直径 40 & 微;m
氯化钾三强生物科技有限公司，中国上海A100395
KH2PO4三强生物科技有限公司，中国上海A100781
LabChart Professional 8.3 版 ADInstruments， 澳大利亚-
MgCl2·6H2O三强生物科技有限公司，中国上海A100288
多肌图系统 丹麦 Myo Technology，丹麦奥胡斯620米
氯化钠三强生物科技有限公司，中国上海A100241
NaHCO3三强生物科技有限公司，中国上海A100865
苯肾上腺素Sigma-Aldrich，默克公司，达姆施塔特，德国第 6126 页

References

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  1. Molema, G., Aird, W. C. Vascular heterogeneity in the kidney. Semin Nephrol. 32 (2), 145-155 (2012).
  2. Jentzer, J. C., et al. Contemporary management of severe acute kidney injury and refractory cardiorenal syndrome: Jacc council perspectives.

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