Methodenartikel

5/6th Nephrektomie Mausmodell, die experimentelle urämischen Kardiomyopathie induziert

DOI:

10.3791/55825

⸱

7. November 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Marshall Institute for Interdisciplinary Research (MIIR), Marshall University, 2Department of Biomedical Sciences, Marshall University Joan C. Edwards School of Medicine

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Diese Handschrift enthält eine detaillierte zweistufigen chirurgische Prozedur zum Maus 5/6th partiellen Nephrektomie (PNx) mit Pol Ligatur durchzuführen. Vier Wochen nach der Operation im Vergleich zu Schein betrieben Mäuse, die PNx Mäuse entwickelt, eingeschränkter Nierenfunktion, Anämie, Herzhypertrophie, kardialer Fibrose und sank der systolische und der diastolische Herzfunktion.

Zusammenfassung

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Chronische Niereninsuffizienz (CNI) ist ein großer Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Krankheit und Sterblichkeit und entwickelt sich zunehmend zu der klinischen Phänotyp "urämischen Kardiomyopathie" genannt. Wir beschreiben hier ein experimentelle CKD Maus-Modell namens 5/6th partiellen Nephrektomie (PNx) mit Pol Ligatur, die urämischen Kardiomyopathie auf vier Wochen nach der Operation entwickelt. Dieses PNx-Modell wurde von einer Operation in zwei Schritten durchgeführt. In Schritt eins Chirurgie waren beide Pole der linken Niere ligiert. In Schritt zwei Operationen, die 7 Tage nach der Schritt-eine Operation durchgeführt wurde, wurde die rechte Niere entfernt. Für die Schein-Chirurgie die gleichen Eingriffe erfolgten aber ohne Pol Ligatur der linken Niere oder Entfernung von der rechten Niere. Chirurgische Eingriffe sind einfacher und zeitsparender, im Vergleich zu anderen Methoden. Aber der Rest funktionellen Niereninsuffizienz Masse ist nicht so leicht als der Nierenarterie Ligatur gesteuert. Vier Wochen nach der Operation im Vergleich zu den Schein betrieben Mäusen die PNx Mäuse entwickelt, eingeschränkter Nierenfunktion, Anämie, Herzhypertrophie, kardialer Fibrose und sank der systolische und der diastolische Herzfunktion.

Einleitung

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CKD, auch bekannt als chronische Niereninsuffizienz ist eine fortschreitende Verlust der Nierenfunktion im Laufe der Zeit, die schließlich zur ständigen Nierenversagen entwickelt. CKD, vom frühen Stadium Nierenkrankheit Staaten terminaler Niereninsuffizienz (ESRD), ist ein großer Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Krankheit und Sterblichkeit, und entwickelt sich zunehmend zu der klinischen Phänotyp genannt "urämischen Kardiomyopathie"1, 2,3. Die urämische Kardiomyopathie bei Patienten mit CKD oder terminaler Niereninsuffizienz ist verbunden mit Herz-Kreislauf-Anomalien, hauptsächlich verursacht durch Überlastung des linken Ventrikeldruck (LV) und/oder Volumen, was zu LV-Hypertrophie (LVH), LV-Dilatation und LV systolische Dysfunktion4 ,5,6. Kardialer Fibrose ist eine weitere gemeinsame pathologischen Prozess der urämischen Kardiomyopathie, die kardialen Compliance LV diastolische Dysfunktion wiederum reduziert. Schwere kardiale Fibrose führt zu plötzlichen Herztod sogar in diesen ohne kardiale Symptome7.

5/6th PNx ist eine häufig verwendete CKD-Tiermodell für Tierversuche mit Nierenversagen, urämischen Kardiomyopathie und Bluthochdruck. PNx wird durch Ablation von 5/6 renale Parenchym erreicht. Die Rattenmodell entwickelte sich zunächst mit den beiden am häufigsten Protokolle eingesetzt, chirurgische Resektion oder Infarkt. PNx Rattenmodell ist ein äußerst nützliches Modell urämischen Kardiomyopathie mit erheblichen Erhöhungen des Blutdrucks, Herzhypertrophie und Beeinträchtigung der diastolischen Funktion zu studieren. Später wurden PNx Mausmodelle, betrieben mit ähnlichen Techniken wie die Rattenmodell, aufgrund der breiten Verfügbarkeit und Benutzerfreundlichkeit machen genetische Manipulationen im Maus-System entwickelt.

Es ist gut dokumentiert, dass systemische oxidativen Stress ein konstantes Merkmal der beiden klinischen und experimentellen urämischen Kardiomyopathie8,9 ist. Des weiteren oxidativen Stress trägt zur urämischen Syndrom10und spielt eine entscheidende Rolle in der Pathogenese der kardialen Anomalien gesehen im urämischen Kardiomyopathie11,12,13. Zu diesem Punkt haben wir gezeigt, dass das Nagetier 5/6th PNx Modell bewirkt, dass physiologische, morphologische und biochemische Funktionen von urämischen Kardiomyopathie14,15,16, 17. in dem PNx Mausmodell hier beschriebenen, PNx betrieben Mäuse entwickelten bedeutenderen oxidativen Stress, zumindest teilweise vermittelte von Na/K-ATPase Signalisierung-Funktion, die in PNx-vermittelten experimentelle urämischen Kardiomyopathie ankommt. Dämpfung der Na/K-ATPase Signalisierung nicht nur reduziert oxidativen Verstärkung, sondern auch mildert die phänotypischen Veränderungen in PNx-vermittelten experimentelle urämischen Kardiomyopathie18.

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Protokoll

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alle Tierpflege und Experimente wurden von der Marshall University institutionelle Pflege der Tiere und Nutzung Committee (IACUC) gemäß dem National Institute of Health (NIH)-Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren genehmigt. Männliche C57BL/6 Mäusen (10-12 Wochen alt) untergebracht waren, in ein Erreger frei Tierstation in bestimmten Zimmern ausgestattet mit Käfigen, die gereinigte Luft unter einer 12 h hell/dunkel-Zyklus zu liefern. Nahrung und Wasser waren mitgelieferten Ad Libitum.

1. Vorbereitung der Operation

Hinweis: die chirurgische Instrumente und Materialien stammen aus verschiedenen Quellen, die nicht speziell für Chirurgie Operationen. Instrumente und Materialien aus anderen Quellen können auch für den gleichen Zweck verwendet werden. Siehe die Tabelle der Materialien für eine Liste von chirurgischen Instrumenten.

  1. Vorbereitung auf die Operation
    1. Ort innerhalb der Reichweite der Betrieb folgende Tabelle: Erwärmung Pad, Halogenlampe, Sauerstofftank und Isofluran Tank, Verdampfer Isoflurane, Haarschneider, Haarentfernung Creme, Waagen, sterilisiert Satz, sterilisierten chirurgischen Leinen, Wattestäbchen, 70 % Alkohol, Polyhydroxydine Lösung (1 % jodhaltigen), 0,9 % NaCl-Lösung, 1 mL Spritzen und Nadeln (30 G), 3: 0 und 4: 0 Seide Nahtmaterial, Buprenorphin und Penicillin, antibiotische Salbe, Betrieb und Schmierstoff Augensalbe.
    2. Reinigen Sie einen Käfig und setzen ein Wärmekissen unter die Einstreu für Mäuse Gehäuse nach der Operation.

2. Schritt eine Operation: Pole Ligatur der linken Niere

Hinweis: sterile Bedingungen während der Operation zu erhalten. Decken Sie die autoklaviert chirurgische Instrumente mit einem sterilen Pad. Halten Sie mehr als einen Satz von chirurgischen Instrumenten in der hand für mehr als eine Operation, um Kreuzkontaminationen während der Operation zu verhindern. Wenn die Instrumente wieder verwendet werden müssen, bei mehreren Operationen Desinfektion von Instrumenten mit Betadine Lösung und 70 % Ethanol und dann in einem Germinator Glas Bead Sterilisator für 5 min. im OP-Bereich mit 70 % Ethanol desinfizieren sterilisieren. Eine Kleid zu tragen, Maske (zur Abdeckung Nase und Mund), Kappe (Kopfbedeckung), und ein paar sterile Handschuhe. Handschuhe nach jeder Operation ändern.

  1. Waschen und desinfizieren der Hände und sterile OP-Handschuhe zu tragen. Tragen Sie einen Kopf Kappe und eine Maske.
  2. Desinfizieren Sie die Tabelle mit 70 % Alkohol. Beide Augen der Maus Augentrockenheit unter Narkose zu verhindern Schmiermittel Augensalbe zuweisen.
  3. Platzieren Sie den Mauszeiger in eine Kammer der Induktion eines Isofluran-Vaporizer-Systems und induzieren Anästhesie mit einer Mischung aus 2,5 % Isofluran mit 100 % Sauerstoff (0,8 - 1,2 L/min) für 1 – 2 min.
    Hinweis: Die Wirksamkeit der Betäubung wurde bestimmt durch die Abwesenheit von Schmerz-Reflex ausgelöst durch Kneifen das Heck, sowie durch das Fehlen von palpebrale Reflex durch Berühren des Augenlids.
  4. Spritzen Penicillin (40.000 Einheit/kg-Körpergewicht, IM) und Buprenorphin (0,02 mg/kg Körpergewicht, SC), um Infektionen und Schmerzen während der Operation zu verhindern.
  5. Platzieren Sie den Mauszeiger auf eine wärmende Unterlage (anfänglich bei 42 ° C) mit einer rektalen Thermometer gewartet und überwacht die Körpertemperatur um 37 ° C während des Verfahrens. Platzieren Sie die Maus-Nase in die Bugnase und lüften Sie mit einer Mischung von 0,8-1,2 % Isofluran mit 100 % Sauerstoff (0,8-1,2 L/min) während der Operation.
  6. Platzieren Sie die Maus auf der rechten Seite. Rasieren Sie die Haare der OP-Bereich mit einem Haarschneider und dann mit der Enthaarungscreme entfernen. Desinfizieren Sie die Website mit Polyhydroxydine-Lösung (1 % jodhaltigen) gefolgt von 70 % Ethanol. Autoklaviert chirurgische Bettwäsche auf den OP-Bereich auszurichten.
  7. Einen ~1.0 cm lumbale Einschnitt machen und trennen Sie den Muskel und Faszie, die linke Niere mit Skalpell und Pinzette ( Abbildung 1a) verfügbar zu machen.
  8. Ziehen Sie aus der linken Niere sehr sanft auf das Tubulussystem Fett mit kleinen stumpfen Pinzette. In den Prozess, um nicht zu stören der Nebenniere, bewegen der Nebenniere nach oben aus der Niere, mit der Pinzette.
  9. Mit stumpfen Pinzette, sanft zu necken, des Bindegewebes und Nebenniere von überlegenen Ende der Niere in Richtung der mittleren Pylorus der Niere, wo Blutgefäße betreten und verlassen. Identifizieren und isolieren den Harnleiter.
    Hinweis: Der Harnleiter liegt um die schlechtere Hälfte der Niere eingebettet in das Bindegewebe und deutlich sichtbar unter Licht.
  10. Sanft schnappen Sie sich das Bindegewebe und trennen von Nierengewebe um sicherzustellen, dass die Harnleiter nicht ligiert ist.
  11. Vor polar grundsätzlich mit einer sterilen Herrscher den oberen und unteren 1/3 Teil der Niere bestimmt werden. Die Mausniere ist in der Regel um 1,25-1,5 cm lang
  12. Ligate mit eine 3-0 Seide Zeichenfolge Naht und mit der richtigen Kraft, ca. 0,4 cm von der überlegenen Teil in der Mitte des Pylorus und ebenso 0,4 cm aus dem minderwertigen Teil in Richtung der Pylorus ( Abbildung 1a, punktiert Linien).
  13. Nach Ligation beide Pole ( Abbildung 1 b), ermöglichen eine Beobachtungszeit von 2 min um sicherzustellen, dass es keine Blutung gibt.
    Hinweis: Dabei ist es sehr wichtig, Unterbindung der Nierenarterien, Nebenniere und Harnleiter zu vermeiden. Der linken Harnleiter ligiert ist, stirbt die Maus nach der Entfernung von der rechten Niere in der zwei-Schritt-Chirurgie. Die Ligatur Kraft kann Blutfluss zu den Polen einschränken, ohne dass Intra renale Blutungen. Innerhalb von 1-2 Minuten nach Ligatur, die Polen aufgrund der Begrenzung des Blutflusses zu den Polen verfärbt sind.
  14. Drücken Sie die linke Niere zurück an den ursprünglichen Ort. Schließen Sie Muskel und Haut mit 4: 0 und 3: 0 Seide Naht Saiten, bzw.. Antibiotische Salbe auf den OP-Bereich für eine bessere Erholung und Desinfektion anwenden.
  15. Nach Unterbindung, Haus die Maus einzeln in einem Käfig mit einer Wärmelampe über den Käfig so, dass die Betten in der Nähe von 37 ° C (mit einem Thermometer überwacht), befindet sich vor dem Einlegen der Tiere in einzelnen Käfigen.
    Hinweis: Überwachen die Maus, bis es ausreichend Bewusstsein zur Aufrechterhaltung der sternalen liegen wiedererlangt hat.
  16. Ermöglichen einfachen Zugang zu Wasser und Nahrung während der Wiederherstellung. Verwaltung von Penicillin und Buprenorphin alle 12 h für die ersten 3 Tage nach der Operation, Infektion und Schmerzen zu verhindern.
    Hinweis: Die Maus sollte innerhalb von 2-3 Tagen aus dem Trauma der Operation erholen und sollte wieder normal essen, trinken und bewegen. Zu diesem Zeitpunkt Haus der Maus individuell für vollständige Genesung. Folgendes muss überwacht werden: trinken, Essen, Wandern, Muster, unbeholfen Gang, Rundrücken, okuläre und/oder nasale Entladung und aggressives Verhalten. Die Maus einschläfern, wenn es Anzeichen einer Beschlagnahme, Koma, behandelbare Infektionen, Schwierigkeiten zeigt zu Fuß, Verlust des Gehens, nicht in der Lage zu essen und zu trinken, und Verlust von mehr als 15 % vor der Operation Gewicht.

3. Schritt zwei Operation: Entfernung der rechten Niere

  1. sieben Tage später, aussetzen die rechte Niere, wie bei der linken Niere Schritte 2.1 bis 2.10, außer die Maus auf der linken Seite zu platzieren.
  2. Legen Sie die rechte Niere auf die Wäsche und klare umgebenden Fett- und Bindegewebe mit stumpfen Pinzette.
  3. Identifizieren die renale Arterie und Vene, und legen Sie zwei Ligaturen (3: 0 Seide) jeweils mit einem einzelnen losen Knoten um die Gefäße. Sanft zu necken, des Bindegewebes und der Nebennieren Drüse von überlegenen Ende der Niere in Richtung der mittleren Pylorus der Niere mit stumpfen Pinzette. Sanft den Harnleiter vom unteren Ende zu verdrängen und binden alle Schiffe zusammen (3: 0 Seide) ohne Blutungen.
  4. Bewegen Sie die beiden losen Ligatur Knoten entlang der Gefäße. Eine in Richtung der Bauchschlagader-Seite und eine auf die Niere Seite.
  5. Zuerst binden Sie die Ligatur Knoten (in Richtung der Bauchschlagader Seite) mit Doppelknoten; ein fester Knoten ändert sich die Farbe der rechten Niere. Binden Sie den Knoten der Ligatur (zur Niere hin) mit Doppelknoten. Lassen Sie genug Raum zwischen diesen zwei Doppelknoten um die Schiffe zwischen den beiden Knoten ohne schneiden die Ligatur Knoten schneiden.
  6. Schneiden die renale Schiffe zwischen zwei Knoten und die rechte Niere zu entfernen. Überprüfen Sie auf mögliche Blutungen der renalen Schiffe.
  7. Trocknen die rechte Niere mit steriler Gaze und wiegen it.
  8. Schließen den Muskel-Schnitt mit 4: 0 Seide Naht Zeichenfolge und anschließend der Hautschnitt mit 3: 0 Seide Naht Zeichenfolge.
  9. Haus die Maus separat in einem sauberen einsame Käfig mit einer Wärmelampe über den Käfig (Schritt 2.15) mit einfachem Zugang zu Wasser und Nahrung für mindestens 24 Stunden zur Erholung. Verwaltung von Penicillin und Buprenorphin alle 12 h für 3 Tage, Infektionen und Schmerzen zu verhindern.
    Hinweis: Die Maus sollte aus dem Trauma der Operation innerhalb von 2-3 Tagen zu erholen, und sollte zurück zu normal essen, trinken und bewegen.
  10. Nach der Operation überwachen die Mäuse zweimal täglich für drei Tage und dann einmal täglich für die Dauer des Experiments. Die postoperative Überwachung und Behandlung nachfolgend beschriebenen Schritt 2.16 folgen.

4. Sham Chirurgie

  1. für die Schein-Chirurgie, führen Sie die gleichen Eingriffe, einschließlich der Exposition der Niere, Dissektion der Gewebe und Wundverschluss, aber ohne die Pol-Ligatur der linken Niere oder Entfernung der rechten Niere.

5. Auswertung der experimentellen urämischen Kardiomyopathie

  1. Opfer, am Vortag durchführen einer transthorakalen Echokardiographie und erfassen Bilder 18.
    Hinweis: Hier wurde der transthorakalen Echokardiographie mit einer Maus Umgang mit Tisch und rektalen Thermometer durchgeführt. Die echokardiographischen Bilder wurden aufgenommen mit einer 18-38 MHz operative Frequenz Wandler ein bildgebendes System zugeordnet. Relative Wanddicke (RWT), myokardiale Performance-Index (MPI) und linken Ventrikel-mass-Index (LVMI) wurden berechnet, wie wir 18.
  2. Zur Zeit des Opfers, das Körpergewicht zu messen. Hämatokrit (HKT) mit einer Zentrifuge HCT gemäß Hersteller messen ' Anweisungen. Bereiten Sie die Plasmaproben mit Heparin-beschichtete Rohre durch Zentrifugieren der Blutproben für 10 min bei 1.500 x g bei 4 ° C in einer Tischplatte gekühlten Zentrifuge. Messen, Cystatin C, Kreatinin und BUN mit Anschluss an den Hersteller-Kits ' Anweisungen. Führen Sie die Messungen in zweifacher Ausfertigung.
  3. Am Ende des Experiments, die Mäuse mit Ketamin (90 mg/kg, IP) und Xylaxine (10 mg/kg, IP) zu betäuben und durch Thorakotomie zu opfern. Messen Sie die Herz-Gewicht nach der Entfernung der Brustkorbes. Herzstillstand (LV) sowie Nieren Homogenates und Bestimmung von Typ-1-Kollagen (COL-1), Phosphorylierung von c-Src und Protein Carbonylierung vorbereiten, wie beschrieben, 18 , 19.

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Ergebnisse

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Die Daten zeigten, dass dies geändert 5/6th PNx durch Pol Ligatur ist ein einfaches und effektives Modell urämischen Kardiomyopathie zu untersuchen. Vier Wochen nach der Operation dieses Model präsentiert PNx beeinträchtigte Nierenfunktion, Anämie, Herzhypertrophie, kardialer Fibrose und sank der systolische und der diastolische Herzfunktion. Die Ergebnisse sind nachfolgend zusammengefasst.

Vier Woche...

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Diskussion

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Die Ratte 5/6th PNx Modell ist weit verbreitet, CKD zu studieren. Aufgrund der viel kleineren Niere Größe in der Maus sind die klassischen Arterie Ligatur und Pol Resektion in Mausmodellen mit möglichen hohen Sterblichkeitsraten und unerwartete Blutungen/Blutverlust sehr anspruchsvoll.

Wir beschlossen ein Mausmodell PNx mit Pol Ligatur der Blutungen/Blutverlust zu überwinden. Dieses PNx-Modell nimmt weniger Zeit mit verbesserten Überlebensrate und hohe Reproduzierbarkeit. Dieses Pol...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

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Diese Arbeit wurde von NIH R15 1R15DK106666-01A1 (, J. Liu) und NIH RO1 HL071556 (, J.I Shapiro) unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Irisschere, 11,5 cm, geradeWorld Precision Instruments501758
WPI Swiss Pinzette #5 11 cm, 0,1x0,06 mm SpitzenWorld Precision Instruments504506
Jewelers #5 Pinzette, 11cm, gerade, TitanWorld Precision Instruments555227F
Irispinzette, 10cm, gerade, gezahntWorld Precision Instruments15914
Pinzette #3, 11cm, 0.2x0.4mm SpitzenWorld Precision Instruments501976
Medesy Iris 4.5" gebogene Schere, EdelstahlNet233512www.Net32.com
Dr. Slick Iris Schere; 3.5"Avid Max220-1-965-IrisScsrs-P www. Avid Max.com
Miltex Iris Schere 4 1/8" Gebogen4mdmedicalV95-306www.4mdmedical.com
5" Hämostat Clap, gebogene BackePJTool4355www.pjtool.com
sklar Knapp Iris Schere, gerade und scharf/stumpf 4"Medical Device Depot64-3430www.medicaldevicedepot.com
Kelly Hämostatische Pinzette gerade 5,5"PilgtimmedicalFA710-50www.pilgtimmedical.com
C57BL/6 MäuseHilltop Lab Animals Inc.
  Maus-Handhabungstisch und RektumthermometerVisualsonics
MicroScan-Schallkopf Vevo 1100MS400
Vevo 1100 BildgebungssystemFUJIFILM VisualSonics Inc.
Cystatin C ELISA-Kit und Maus-Kreatinin-Kit Crystal Chem. Inc.
Maus BUN ELISA-Kit MyBioSource Inc 

Referenzen

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Partielle NephrektomieMausmodellPolligaturNierenfunktionHerzhypertrophieHerzfibroseEchokardiographie AnalyseCystatin C MessungH matokritwerte

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