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Die chronische Nierenerkrankung (CKD) ist eine fortschreitende Erkrankung, von der ein erheblicher Teil der Weltbevölkerung betroffen ist. Es ist gekennzeichnet durch den allmählichen Verlust der endokrinen und filtrativen Nierenfunktion im Laufe der Zeit, was zur Ansammlung von Abfallprodukten und Flüssigkeit im Körper und zu einem Ungleichgewicht im endokrinen System führt. Jüngste Daten deuten darauf hin, dass 9,1 % bis 13,4 % der Weltbevölkerung (zwischen 700 Millionen und einer Milliarde Menschen) an CKD1 leiden. Die Prävalenz von CKD nimmt mit dem Alter zu und betrifft etwa 34 % der Menschen im Alter von 65 Jahren oder älter in den Vereinigten Staaten, verglichen mit 12 % bei den 45- bis 64-Jährigen und 6 % der 18- bis 44-Jährigen.
Daher trägt CKD erheblich zur weltweiten Krankheitslast und Sterblichkeitsrate bei. Die Früherkennung und Behandlung von CKD ist entscheidend, um ihr Fortschreiten zu verlangsamen und das Risiko von Komplikationen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Anämie und schließlich einer Nierenerkrankung im Endstadium zu verringern, die eine Dialyse oder Nierentransplantation zum Überleben erfordert3.
Therapeutische Interventionen bei chronischer Niereninsuffizienz im Endstadium haben in den letzten Jahrzehnten eine bemerkenswerte Entwicklung durchlaufen. In der Vergangenheit war die Behandlung von CKD im Endstadium auf die unterstützende Versorgung beschränkt, wobei sich die Dialyse in den 1960er Jahren als lebenserhaltende Modalität herausstellte. Seitdem wurden bedeutende Fortschritte bei den Dialysetechniken erzielt, darunter die Entwicklung biokompatiblerer Membranen, ein verbesserter Gefäßzugang und das Aufkommen der Peritonealdialyse4. Darüber hinaus hat sich die Nierentransplantation als optimale Behandlung für CKD im Endstadium herausgestellt und bietet im Vergleich zur Dialyse ein verbessertes Überleben und eine verbesserte Lebensqualität5. Der Mangel an Spenderorganen bleibt jedoch eine große Herausforderung und treibt die Forschung an neuartigen Strategien wie Xenotransplantation und Ansätzen der regenerativen Medizin voran. Darüber hinaus wurde die Behandlung von CKD-assoziierten Komplikationen im Endstadium, wie z. B. sekundärem Hyperparathyreoidismus, durch die Einführung von Calcimimetika wie Etelcalcetid verbessert, die den Parathormonspiegel effektiv modulieren6.
Trotz dieser Fortschritte geht die Suche nach wirksameren und gezielteren Therapien weiter, angetrieben durch die laufende Erforschung der molekularen Mechanismen, die dem Fortschreiten der CKD im Endstadium und den damit verbundenen Begleiterkrankungen zugrunde liegen. Daher ist die CKD nach wie vor ein wichtiges Problem in der Patientenversorgung, was zu einem anhaltenden Bedarf an umfangreicher Forschung zu biomedizinischen Prozessen und Therapieansätzen führt. Robuste biologische Modelle sind unerlässlich, um solche Untersuchungen zu erleichtern. Angesichts der Vielschichtigkeit der CKD, die Aspekte umfasst, die von der Zellbiologie über die endokrine Signalübertragung zwischen Organen bis hin zur funktionellen Anatomie der Gefäße und der Rheologie reichen, muss ein ideales Modell ein Maß an biologischer Komplexität aufweisen, das nur ein umfassender Modellorganismus bieten kann. Daher erweisen sich Nagetiere aufgrund ihrer Fähigkeit, diese verschiedenen biologischen Dimensionen effektiv zu erfassen, als bevorzugtes Modell.
Das 5/6-Nephrektomie-Restnierenmodell dient aufgrund seiner stabilen Induktion der Niereninsuffizienz 7,8,9,10,11,12,13,14 als gängiges Werkzeug in der CKD-Forschung für Ratten- und Mausexperimente. Bei diesem Modell wird eine ganze Niere und 2/3 der anderen Niere entfernt. Die Bildung der Restniere kann durch die chirurgische Resektion der Nierenpole, die als Polektomiemodell bezeichnet wird, oder durch die Ligatur der oberen und unteren segmentalen Nierenarterien erreicht werden, was zum Polinfarkt 7,15,16,17,18,19,20 führt.
Dieses 5/6-Nephrektomiemodell mit Polektomie ist zwar eine etablierte Technik, wurde aber erst als transparentes und nachvollziehbares Protokoll mit dorsolateralem retroperitonealem Zugang eingeführt21. Dieser Zugang kann bei einem einseitigen Eingriff mit Nierenparenchymreduktion auf nur einer Seite oder bei einem zweistufigen Eingriff mit zeitlichem Abstand von wenigen Tagen vorteilhaft sein, um das postoperative Überleben des Tieres zu erhöhen22. Die Verwendung eines Mittellinien-Laparotomie-Ansatzes bietet jedoch deutliche Vorteile gegenüber dem konventionellen laterodorsalen retroperitonealen Zugangsweg.
Durch den Einsatz eines einzigen Mittellinien-Bauchschnitts erhält der Chirurg ungehinderten Zugang zur gesamten Bauchhöhle und ermöglicht so eine umfassende Exploration und Manipulation der intraabdominalen Organe. Dieses erweiterte Operationsfeld rationalisiert nicht nur das Nephrektomieverfahren, sondern ermöglicht auch die gleichzeitige Durchführung zusätzlicher Eingriffe, die für bestimmte experimentelle Protokolle erforderlich sein können, z. B. Eingriffe an den Harnleitern wie Ligatur, Resektion oder Rekonstruktion, die für die Untersuchung der Pathophysiologie der obstruktiven Uropathie unerlässlich sein können. Darüber hinaus ermöglicht dieser Ansatz die gleichzeitige Resektion oder Manipulation anderer Bauchorgane, wie z.B. der Leber, der Milz oder des Magen-Darm-Trakts, und erweitert damit den Umfang experimenteller Untersuchungen in Multiorgan-Wechselwirkungen oder systemische Krankheitsmodelle.
Darüber hinaus erleichtert der Midline-Laparotomie-Ansatz die Konstruktion eines Ileumkanals oder einer Neoblase, ein chirurgischer Eingriff, bei dem eine Harnableitung unter Verwendung eines Ileumsegments hergestellt wird, was besonders in Studien zur Untersuchung von Blasenfunktionsstörungen oder rekonstruktiven urologischen Techniken relevant ist. Diese Vielseitigkeit bei der Kombination der Nephrektomie mit anderen chirurgischen Eingriffen innerhalb desselben Operationsfeldes rationalisiert nicht nur die experimentellen Protokolle, sondern minimiert auch das kumulative chirurgische Trauma und die damit verbundenen Risiken für die Probanden. Daher sollte bei einstufigen bilateralen Nierenoperationen oder gleichzeitigen zusätzlichen intraabdominalen Eingriffen der ventrale Zugang über die Mittellinien-Laparotomie die bevorzugte Option sein.
Derzeit gibt es keine Veröffentlichung oder ein Protokoll, das diese Operationsstrategie beschreibt. Daher ist es unser Ziel, mit dieser Arbeit einen detaillierten Verfahrensleitfaden für die Durchführung einer Nierenresektion und chirurgischen Induktion von CKD mittels Mittellinien-Laparotomie bei Ratten zu präsentieren, der sowohl für Überlebens- als auch für Nicht-Überlebensstudien anwendbar ist. Dieses experimentelle Modell schafft ein reguliertes Umfeld, das für die Untersuchung der komplexen Dynamik von CKD förderlich ist und klinisch signifikante Szenarien nachahmt. Dieses Protokoll wurde speziell entwickelt, um die Operationstechnik zu veranschaulichen. Die Intervention wurde daher in einer Nicht-Überlebenssituation an einer homogenen Gruppe von 10 männlichen Ratten durchgeführt. Da es keinen aussagekräftigen Grund für den Vergleich mit einer Baseline- oder alternativen Intervention gab, war der Einschluss einer Kontrollgruppe nicht notwendig. Die 5/6-Nephrektomie bezieht sich explizit auf das Ausmaß der chirurgischen Parenchymresektion. Dies bedeutet sicherlich eine funktionelle Reduktion im Sinne einer Verringerung der glomerulären Filtrationsrate. Der genaue funktionelle Grad kann jedoch nicht vorhergesagt werden, sondern muss für jedes Tier individuell gemessen werden, z. B. mit Hilfe von Inulin oder p-Aminohippursäure-Clearance23,24, falls erforderlich.