$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Die Harnwegsobstruktion (UTO) kann einseitig sein, was oft asymptomatisch ist und sich spät mit chronisch obstruktiver Uropathie1 manifestiert, oder sie kann akut mit Nierenkoliken und/oder Hämaturie auftreten. akute Pyelonephritis oder postrenale akute Nierenschädigung (AKI)2. Der Schlüssel zum Management von UTO ist die frühzeitige Umkehrung der Obstruktion2. Trotz einer wirksamen Umkehrung und des Einsatzes generischer Therapien zur Verzögerung des Fortschreitens der chronischen Nierenerkrankung (CKD) besteht bei den betroffenen Patienten jedoch weiterhin ein erhöhtes Risiko für eine fortschreitende CKD und Hypertonie 3,4. Darüber hinaus ist die langfristige Konzentrationskapazität des Urins (UCC) häufig beeinträchtigt5, was anfällige Patienten für Dehydration und rezidivierende AKI prädisponieren kann, was den fortschreitenden Rückgang der Nierenfunktion nach UTO beschleunigt.
Dieses Versäumnis, therapeutische Ansätze zur Verbesserung der Langzeitergebnisse bei Patienten mit UTO zu identifizieren, ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass wir uns auf die Verwendung von Modellen für irreversible unilaterale Harnterobstruktion (UUO) verlassen haben, um die Pathobiologie der UTO zu erforschen. Diese Modelle replizieren jedoch nicht die klinische Situation, in der Patienten kurz nach der Diagnose eine Umkehrung erleiden, und können nicht verwendet werden, um die Mechanismen und therapeutischen Ansätze zu erforschen, die zur Verbesserung der Langzeitreparatur nach der Umkehrung der Obstruktion verwendet werden könnten. Um dieses Problem zu lösen, wurden reversible UUO-Modelle (R-uuo) entwickelt, aber diese sind technisch anspruchsvoller als die irreversiblen UUO-Modelle, von verschiedenen Labors schwieriger zu reproduzieren und wurden daher von der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht so weit verbreitet. Mausmodelle sind attraktiv, da sie verwendet werden können, um die Leistungsfähigkeit der Mausgenetik zur Untersuchung der Pathophysiologie von Krankheiten zu nutzen, aber sie waren besonders schwierig zu optimieren, da die Methoden oft zu einer irreversiblen UUO führen, wenn die Obstruktion länger als 3 Tage andauert6. Um dies zu beheben, wurde eine Vielzahl von Ansätzen eingesetzt, darunter multichirurgische Eingriffe, bei denen alle 2 Tage sequentielle Klemmen entlang des Harnleiters platziertwurden 6,7; UUO, gefolgt von Blasenreimplantation 8,9,10,11; und verwenden Sie nicht beschädigende Klemmen und Schläuche, um den Harnleiter 12,13,14 zu verstopfen. Langzeitstudien an Ratten und Mäusen haben eine verbesserte Nierenfunktion, eine verringerte Fibrose und/oder glomeruläre Schädigung nach Umkehrung der Obstruktion gezeigt, aber nur eine teilweise Erholung, wenn die UUO länger als 2 Tage anhält 6,7,8,9,12,14,15,16,17,18,19 . Obwohl das Nierenmark (RM) bis vor kurzem besonders anfällig für Schäden durch UTO20,21 ist, gab es keine Langzeitstudien an Nagetieren, in denen die Auswirkungen einer verlängerten R-UUO auf die RM-Struktur und -Funktion untersucht wurden. Dies ist von Bedeutung, da UCC und die Fähigkeit, Salzlasten auszuscheiden, ohne den Blutdruck zu erhöhen (die sogenannte Drucknatriuresereaktion), von der Aufrechterhaltung der anatomischen Integrität des RMabhängen 22,23,24, so dass eine unvollständige Reparatur des RM nach Umkehrung der UTO erklären könnte, warum Patienten eine erhöhte Anfälligkeit für rezidivierende AKI und Hypertonie nach Umkehrung der UTO haben. Viele der Techniken, die zur Beurteilung erforderlich sind, erfordern jedoch mehrere Operationsrunden (fünf große Operationen für 6 Tage Obstruktion 6,7), erfordern chirurgisches Fachwissen, das schwer zu vermitteln ist (z. B. chirurgische Reimplantation des Harnleiters in die Blase 8,9,10,11), und da die Obstruktion einseitig ist, ist es für die Forscher schwierig, Veränderungen der Nierenfunktion nach Umkehrung der Obstruktion zu beurteilen.
Um dies zu beheben, haben wir ein Mausmodell von R-UUO entwickelt, das relativ einfach durchzuführen und zu unterrichten ist, eine geringere Anzahl von Operationen erfordert als andere Techniken (zwei Operationen für 5 bis 7 Tage Obstruktion) und die Analyse der Wiederherstellung der Nierenfunktion ermöglicht, ohne dass invasive und/oder teure Studien zur geteilten Nierenfunktion erforderlich sind25. Zu diesem Zweck werden die Mäuse drei großen Operationen unterzogen: 1) Platzierung einer nicht-traumatischen Gefäßklemme auf dem proximalen linken Harnleiter; 2) Entfernung der Gefäßklemme 5 bis 7 Tage später, je nach Mausstamm; und 3) Entfernung der kontralateralen Niere 10 Tage später, um die Nierenfunktion zu beurteilen. Etwa 20 bis 40 % der Mäuse sterben innerhalb von 2-3 Tagen nach der Nephrektomie, was darauf hindeutet, dass sich die UUO nicht bei allen Mäusen umkehrt. Die Langzeitbeobachtung der überlebenden Mäuse zeigt, dass trotz der nahezu vollständigen histologischen Erholung des Nierenmarks (RM) 3 Monate nach R-UUO. Es kommt zu einer verminderten Nierenfunktion, gemessen an der transdermalen glomerulären Filtrationsrate (tGFR)26. Darüber hinaus gibt es eine deutliche Verringerung des UCC, die durch Messung der Osmolalität des Urins nach Wasserrestriktion bestimmt wird, was auf einen dauerhaften Defekt der RM-Funktion hindeutet. Zeitverlaufsstudien zeigen, dass sich die tGFR zwar zwischen den Tagen 28 und 56 nach der RUUO verbessert, sich aber zwischen den Tagen 56 und 84 stabilisiert. Im Gegensatz dazu gibt es zwischen den Tagen 28 und 84 nach R-UUO25 keine Verbesserung des UCC. Unter Verwendung von scRNA-Seq von isolierten RMs, die durch Zelllinien- und immunhistochemische Studien validiert wurden, identifizierten wir starke regenerative Reaktionen, die die RM-Dimensionen nach R-UUO wiederherstellten, aber dass alle wichtigen zellulären Kompartimente im RM dauerhafte Veränderungen der Zellzahl und der Gensignaturen zeigten, die sich wahrscheinlich auf die funktionelle Erholung nach R-UUO auswirken. Dies beinhaltete anhaltende proinflammatorische Reaktionen im RM-Sammelkanal und in der Schleife von Henle-Zellpopulationen 84 Tage nach R-UUO, ähnlich den Entzündungs- und Seneszenzsignaturen von proximalen tubulären Epithelzellen mit fehlgeschlagener Reparatur nach AKI und UUO 27,28,29,30. Ähnliche Veränderungen wurden auch bei der RM-Entnahme von Kanälen von Patienten mit rezidivierender Nierensteinerkrankungbeobachtet 31, was darauf hindeutet, dass es sowohl bei Menschen als auch bei Mäusen eine gemeinsame Verletzungsreaktion auf RM-Schäden gibt. In diesem Artikel geben wir detaillierte Anweisungen, wie wir diese Operationen durchführen, wie wir die Bedingungen für den Einsatz bei verschiedenen Mausstämmen optimieren, wie wir feststellen, ob der Harnleiter nach der Umkehrung noch verstopft ist, wie wir die wichtigsten funktionellen Ergebnisse bewerten und wie wir Nierengewebe entnehmen, um die medullären Strukturen der Niere zu beurteilen.