Ein effektives Mausmodell der einseitigen renalen Ischämie-Reperfusionsverletzung
15. Juli 2021
Nierenischämie-Reperfusionsverletzungen sind mit hoher Morbidität und Mortalität bei hospitalisierten Patienten verbunden. Hier stellen wir ein einfaches und effektives Mausmodell der einseitigen renalen Ischämie-Reperfusionsverletzung vor und geben einen sequentiellen Überblick über repräsentative pathologische Veränderungen, die in der Niere beobachtet wurden.
Nierenischämie-Reperfusionsverletzung ist die Hauptursache für akutes Nierenversagen. Dieses Modell ist sehr hilfreich, um die pathophysiologischen Veränderungen zu verstehen, die in der Niere nach einer ischämischen Beleidigung auftreten. Dieses Modell ist zeit- und kosteneffizient und liefert hochgradig reproduzierbare Daten.
Darüber hinaus ermöglicht dieses einseitige Nierenischämiemodell dem Forscher, mit längeren ischämischen Zeiten zu arbeiten und gleichzeitig eine hohe Überlebensrate aufrechtzuerhalten. Legen Sie zunächst die betäubte Maus auf den Operationstisch. Nach der Sterilisation des Operationsbereichs verwenden Sie eine Skalpellklinge, um einen etwa einen Zentimeter langen dorsalen lateralen chirurgischen Schnitt an der rechten Flanke hinter der Rippe vorzunehmen und coddley etwa einen Zentimeter parallel zur lumbalen Mittellinie fortzusetzen.
Transektieren Sie die Bauchmuskulatur mit einer Schere, um den retroperitonealen Raum zu visualisieren. Verwenden Sie ein steriles Wattestäbchen, um die kleinen Mengen Blut zu entfernen, die während des Schneidens der Muskeln produziert werden. Als nächstes drücken Sie die rechte Niere aus der Bauchhöhle heraus.
Legen Sie die Niere langsam und vorsichtig mit grauer Pinzette frei und identifizieren Sie den Nierenpedikel. Entfernen Sie dann vorsichtig das Fettgewebe um den Stiel herum. Verwenden Sie einen Halsted Mosquito Hemostat zur Manipulation der Gefäßklemme.
Um die Ischämie zu induzieren, legen Sie die Gefäßklemme über die Nierenarterie und die Vene, die im Nierenstamm vorhanden sind, und vermeiden Sie es, den benachbarten Harnleiter zu klemmen. Decken Sie die eingeklemmte Niere mit steriler Gaze ab, die in Kochsalzlösung getränkt ist, um Austrocknung zu vermeiden. Lassen Sie die Nieren 30 Minuten lang auf der Gaze und überwachen Sie regelmäßig die Anästhesietiefe und Feuchtigkeit der Gaze.
Kurz vor dem Ende der Ischämieperiode decken Sie die Niere auf und halten Sie den Halsted Mosquito Hämostat zur Klemmenentfernung bereit. Öffnen Sie am Ende der Ischämieperiode die Gefäßklemme mit der Hämostat und entfernen Sie die Klemme, um eine Durchblutung der Niere zu ermöglichen. Führen Sie bei Scheinkontrolltieren die nachgewiesene Operation ohne Klemmen des Nierenstiels durch.
Nachdem Sie die Veränderung der Nierenfarbe überprüft haben, bringen Sie die Niere in die Bauchhöhle zurück. Schließen Sie die Bauchmuskulatur in einem Kreuzmuster mit resorbierbarer Naht 5-0. Schließen Sie die Haut in einem horizontalen Matratzenmuster mit resorbierbarer Naht 5-0.
Reinigen Sie die Wunde mit Povidon-Jod-Lösung. Nach der Ischämie-Perfusionsverletzung wurde bei einigen Mäusen eine Verringerung des Körpergewichts mit weniger als 10% des ursprünglichen Körpergewichts beobachtet. Die meisten Mäuse erholten sich jedoch zwischen den Tagen 4 und 7 nach der Operation von ihrem anfänglichen Körpergewicht.
Die Kontrollmäuse zeigten nach der Operation keine Veränderungen des Körpergewichts. Mehrere Veränderungen in der Nierenmorphologie nach der Operation wurden mit Hämatoxylin-Eosin, Periodinsäure-Schiff und Massons Trichrom-Färbung identifiziert. Das Vorhandensein von proteinhaltigem Guss im röhrenförmigen Lumen wurde nach vier Stunden beobachtet.
Eine tubuläre Dilatation wurde nach acht Stunden festgestellt und ein tubulärer Gips sowie zelluläre Nekrose in den medullären Segmenten wurden 16 Stunden nach der IRI-Operation bemerkt. Nach 24 Stunden der Operation wurde eine tubuläre Dilatation beobachtet. Infiltration von Lymphozyten und Makrophagen und vergrößerten Zellkernen wurden nach 48 Stunden nachgewiesen.
Am Tag 4 wurden mitotische tubuläre Zellen beobachtet und am Tag 7 nach der IRI-Operation wurde eine fokale Fibrose festgestellt. Die Nierenrinde der Mäuse während der frühen Reperfusion wurde mittels PAS-Färbung überwacht und eine fortschreitende Abschwächung des Bürstenrandes war sichtbar. Die Bereiche der interstitiellen Fibrose am Tag 7 nach der Operation wurden mit Massons Trichome-Färbung visualisiert.
Ein röhrenförmiges Verletzungs-Scoring-System wurde entwickelt, um den Schaden im Laufe der Zeit zu kategorisieren. Die höchsten tubulären Verletzungswerte wurden zwischen 8 Stunden und 24 Stunden nach der Nieren-IRI erzielt. Einige der kritischsten Schritte sind die korrekte Platzierung der Gefäßklemme im Nierenstamm und die Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur während der Operation.
Übersicht
Diese Studie stellt ein Mausmodell einer einseitigen renalen Ischämie-Reperfusionsschädigung vor, eine Erkrankung, die mit akutem Nierenversagen in Verbindung steht. Das Modell eignet sich zur Untersuchung der pathophysiologischen Veränderungen in der Niere nach ischämischen Ereignissen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Nephrologie
- Pathophysiologie
- Tiermodelle
Hintergrund
- Die renale Ischämie-Reperfusionsschädigung ist eine wesentliche Ursache des akuten Nierenversagens.
- Das Modell ermöglicht längere ischämische Zeiten, während gleichzeitig hohe Überlebensraten gewährleistet werden.
- Das Verständnis der morphologischen Veränderungen nach der Schädigung ist entscheidend für die Entwicklung therapeutischer Strategien.
- Pathologische Beurteilungen können Einblicke in die Schädigungsmechanismen liefern.
Zweck der Studie
- Etablierung eines zuverlässigen Mausmodells zur Untersuchung der renalen Ischämie-Reperfusionsschädigung.
- Dokumentation der sequenziellen pathologischen Veränderungen in der Niere.
- Beurteilung der Auswirkungen der Ischämie auf die renale Morphologie und Funktion.
Verwendete Methoden
- Ein einseitiger Nierenischemie wurde durch Abklemmen der Nierenarterie und -vene induziert.
- Chirurgische Techniken wurden angewandt, um die Niere freizulegen und die Klemme anzubringen.
- Histologische Analysen wurden mittels verschiedener Färbemethoden durchgeführt.
- Gewichtsveränderungen des Körpers und die Nierenmorphologie wurden nach der Operation überwacht.
Hauptergebnisse
- Bei einigen Mäusen wurde nach der Operation eine Abnahme des Körpergewichts beobachtet.
- Zu den pathologischen Veränderungen gehörten im Zeitverlauf tubuläre Dilatation, Nekrose und Fibrose.
- Die Infiltration von Immunzellen wurde zu verschiedenen Zeitpunkten festgestellt.
- Ein Bewertungssystem für tubuläre Schäden wurde entwickelt, um die Schwere der Schädigung zu beurteilen.
Schlussfolgerungen
- Das Modell eignet sich zur Untersuchung der renalen Ischämie-Reperfusionsschädigung.
- Die sequenziellen Veränderungen der Nierenmorphologie liefern Erkenntnisse zum Fortschreiten der Schädigung.
- Die Ergebnisse könnten zukünftige Forschungsarbeiten und therapeutische Ansätze beeinflussen.
Häufig gestellte Fragen
Ausführliche Bedeutung für die Industrie
Dieses Modell bietet ein reproduzierbares System zur Untersuchung der renalen Ischämie-Reperfusionsschädigung, einem zentralen Mechanismus bei akutem Nierenversagen und verzögerter Transplantatfunktion nach Transplantation. Es ermöglicht die mechanistische Absicherung von nierenspezifischen Therapeutika, indem es zeitliche pathophysiologische Veränderungen erfasst. Das Modell unterstützt die Zielvalidierung und die Entwicklung von Assays in entdeckungsorientierten Programmen mit nephrologischem Fokus.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen in einem krankheitsrelevanten System mit quantifizierbaren histopathologischen Endpunkten.
- Operationaler Wert: Liefert hochgradig reproduzierbare Daten über verschiedene Reperfusionszeitpunkte hinweg und unterstützt damit eine konsistente Beurteilung der Zielstrukturenbindung.
- Predictive Value: Erleichtert die biologische Risikominimierung, indem die Verletzungsprogression von tubulärer Dilatation bis zur Fibrose modelliert wird.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bietet eine standardisierte Plattform zur Bewertung der Wirkung von Substanzen auf die tubuläre Verletzungsskala und die Immuninfiltration.
- Operationaler Wert: Unterstützt die Standardisierung von Assays durch definierte chirurgische und Reperfusionszeitpläne.
- Skalierbarkeit: Ermöglicht die longitudinale Überwachung über einen Zeitraum von 4 Stunden bis 7 Tage zur zeitsabhängigen pharmakodynamischen Profilierung.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Spiegelt die Pathophysiologie einer humanen IRI wider und ermöglicht die präklinische Validierung renalschützender Wirkstoffe.
- Biomarker-Korrelation: Verknüpft histopathologische Veränderungen mit funktionellen Messgrößen wie der Erholung des Körpergewichts.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Unterstützt Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch auf Grundlage von Schweregradskorungen der Verletzung über verschiedene Reperfusionsintervalle hinweg.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das Modell fügt sich in den Übergang von der Entdeckung zur präklinischen Phase ein und unterstützt die Target-Validierung durch phänotypische Screening-Verfahren sowie ein mechanistisches Verständnis der Signalwege bei Nierenschädigungen.
- Entdeckungsbiochemie: Unterstützt die Hypothesenprüfung durch zeitliche Analyse von tubulärer Nekrose, Zylinderbildung und mitotischer Aktivität.
- Screening: Ermöglicht die quantitative Beurteilung von tubulären Schädigungsscores und Infiltration von Immunzellen als pharmakodynamische Biomarker.
- Analysen: Erzeugt messbare histopathologische Ergebnisse, die einen Vergleich der Schädigungsmodulation zwischen experimentellen Gruppen ermöglichen.
- Translationale Forschung: Verbindet frühe Schädigungsereignisse mit spät einsetzender Fibrose und unterstützt die präklinische Wirksamkeitsbewertung.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft einen wiederverwendbaren chirurgischen und Bewertungsrahmen für mehrere Wirkstofftestkampagnen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Bietet vorhersagbare Sicherheit hinsichtlich der Zielmodulation durch reproduzierbare Verletzungsmodellierung.
- Operativer Wert: Stellt Standardisierung sicher durch definierte Ischämiezeit, Reperfusionsentnahmen und Färbeprotokolle.
- Strategischer Wert: Verbessert die Kapitaleffizienz, indem die Ausscheidung von Kandidaten durch frühzeitige mechanistische Entschärfung von Risiken verringert wird.
- Portfolio-Implikation: Ermöglicht die risikoadjustierte Priorisierung von Nieren-Therapiekandidaten basierend auf Daten zur Verletzungsmodifikation.
Durchführungsüberlegungen
- Benötigt Fachkenntnisse in der Mikrochirurgie an Nagetieren und Techniken zur vaskulären Okklusion.
- Setzt sterile chirurgische Instrumente und Systeme zur Überwachung der Anästhesie voraus.
- Erfordert eine histologische Infrastruktur für H&E-, PAS- und Azan-Färbung sowie deren Bewertung.
- Erfordert Anpassungsbetrachtungen bei der Übertragung auf bilaterale oder komorbide Modelle.
- Praktische Einschränkungen umfassen Variabilität in der Platzierung der Klemmen und die Aufrechterhaltung der Temperatur, was die Reproduzierbarkeit beeinträchtigen kann.
