Este artículo presenta un protocolo paso a paso para el aislamiento y la evaluación funcional de las ramas arteriales renales humanas, facilitando los estudios preclínicos para el desarrollo farmacéutico.
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Artículo de método
Este artículo presenta un protocolo paso a paso para el aislamiento y la evaluación funcional de las ramas arteriales renales humanas, facilitando los estudios preclínicos para el desarrollo farmacéutico.
La disfunción vascular renal juega un papel crítico en la patogénesis de múltiples afecciones clínicas, incluida la lesión renal aguda, la isquemia renal y la hipertensión, lo que presenta desafíos significativos en el manejo clínico y afecta negativamente los resultados de los pacientes. El aislamiento y la caracterización funcional de las arterias intrarrenales son cruciales para dilucidar los mecanismos subyacentes a la disfunción vascular renal, particularmente relacionados con la lesión renal, y guiar el desarrollo terapéutico dirigido. A pesar de su importancia clínica, los enfoques estandarizados para aislar y evaluar funcionalmente las arterias intrarrenales humanas en diferentes niveles de ramificación siguen estando poco desarrollados. Este protocolo proporciona un marco integral para el aislamiento sistemático y la evaluación multimodal de las ramas arteriales intrarrenales, incorporando evaluaciones funcionales y estructurales en condiciones fisiológicas y patológicas. La metodología abarca tres componentes clave: (1) identificación anatómica precisa y microdisección de arterias intrarrenales de riñones de donantes, acompañada de tinción de hematoxilina-eosina (H&E) para confirmación estructural; (2) procedimientos rigurosos de normalización en la miografía de alambre para mejorar la reproducibilidad y confiabilidad de la medición; y (3) análisis cuantitativo de respuestas vasomotoras utilizando técnicas de miografía con alambre de precisión. La normalización se basa en la relación longitud-tensión muscular, donde el estiramiento incremental de los segmentos arteriales establece una tensión de reposo óptima para maximizar la superposición actina-miosina, provocando así respuestas contráctiles máximas. En la miografía con alambre, los segmentos de vasos aislados se suspenden entre dos cables paralelos, lo que permite una medición precisa de la tensión vascular. Mediante la aplicación de rigurosos protocolos de normalización, esta técnica permite una cuantificación reproducible y fiable de la reactividad vascular en diversas condiciones fisiopatológicas e intervenciones farmacológicas.
El riñón es un órgano vital responsable de mantener la homeostasis humana a través de la eliminación de desechos metabólicos, el equilibrio electrolítico y la regulación de líquidos, funciones que exigen un flujo sanguíneo excepcionalmente alto. En condiciones fisiológicas, los riñones reciben aproximadamente el 25% del volumen total de sangre bombeado por el corazón cada minuto (gasto cardíaco), lo que subraya su papel sustancial en el flujo sanguíneo sistémico y la importancia crítica de la perfusión renal en el mantenimiento del equilibrio fisiológico general1. El sistema arterial renal regula con precisión este suministro masivo de sangre para mantener la TFG mientras se adapta a los cambios hemodinámicos sistémicos. En consecuencia, el deterioro de la perfusión renal representa un mecanismo patológico crítico que contribuye a la reducción de la tasa de filtración glomerular (TFG) en afecciones como la lesión renal aguda y la isquemia renal. Además, con frecuencia ocurre secundario a trastornos sistémicos que comprometen el flujo sanguíneo renal, incluyendo shock, disfunción cardíaca y sepsis 2,3,4,5. La arteria renal sufre una ramificación secuencial dentro del riñón, dividiéndose primero en arterias interlobulares que recorren las columnas renales entre las pirámides medulares. Al llegar a la unión corticomedular, estos vasos dan lugar a arterias arqueadas, que se arquean a lo largo del límite entre la corteza y la médula. De estos vasos curvilíneos emergen arterias interlobulillares que penetran radialmente en el parénquima cortical, y finalmente llevan sangre a los capilares glomerulares a través de arteriolas aferentes para perfundir las nefronas individuales 1,6,7. Las arterias interlobular, arqueadas e interlobulares constituyen la vasculatura de resistencia clave en el riñón, sirviendo como reguladores primarios de la hemodinámica intrarrenal y el control de la presión 1,8. El aislamiento y la caracterización precisos de estos vasos son cruciales para dilucidar los mecanismos fundamentales que gobiernan la homeostasis de la perfusión renal9. Además, su reactividad vascular heterogénea en diversas condiciones fisiopatológicas ofrece un marco estratégico para el desarrollo de nuevos agentes vasodilatadores con potencial protector renal10,11.
Actualmente, las técnicas de imagen clínica (por ejemplo, ultrasonido) se utilizan de forma rutinaria para monitorear los cambios en el flujo sanguíneo renal; Sin embargo, las metodologías experimentales en investigación básica para evaluar directamente la tensión vascular renal, un determinante clave de la perfusión renal, siguen siendo limitadas 12,13,14,15. El sistema de miografía con alambre es una plataforma experimental bien establecida que mide los cambios de tensión en pequeños tejidos biológicos in vitro, incluidos los vasos sanguíneos, la tráquea 16,17,18, con diámetros que van desde 50 μm a 10 mm 16,19,20. Aunque la miografía con alambre se ha aplicado ampliamente en estudios con animales, las diferencias entre especies en la estructura y función vascular limitan el grado en que los vasos de roedores pueden representar la fisiología vascular humana21. Por lo tanto, la identificación y el aislamiento precisos de las arterias intrarrenales humanas en varios niveles anatómicos (interlobar, arqueado e interlobulillar) son cruciales para permitir investigaciones integrales in vitro sobre sus propiedades fisiológicas, así como las alteraciones funcionales relacionadas con la enfermedad y los mecanismos de lesión patológica. Cuando se combina con intervenciones farmacológicas que utilizan varios compuestos vasoactivos, este sistema permite la evaluación dinámica y el registro cuantitativo de las respuestas de vasoconstricción/vasodilatación en anillos arteriales aislados, proporcionando una poderosa herramienta para investigar la reactividad vascular en condiciones experimentales controladas 19,22,23.
Este protocolo detalla una metodología integral para la localización anatómica precisa y la microdisección de las ramas de la arteria intarenal humana (arterias interlobares, arqueadas e interlobulillares), seguida de una caracterización funcional utilizando un sistema de monitoreo de la tensión vascular in vitro para evaluar su reactividad diferencial a los fármacos vasoactivos, estableciendo así distinciones estructurales y funcionales entre estos segmentos vasculares. Al combinar la localización anatómica con el perfil de reactividad farmacológica y el análisis histopatológico, establecemos una plataforma ex vivo que permite una evaluación integral de las respuestas vasculares específicas de la región a los agentes vasoactivos.
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El protocolo y los ejemplos descritos aquí fueron revisados y aprobados por el Departamento de Urología del Primer Hospital de la Universidad de Pekín (aprobación No. 2023yan500-002) y realizados de acuerdo con la Declaración de Helsinki. Todos los participantes dieron su consentimiento informado por escrito antes de participar.
1. Preparación de la solución
2. Preparación del reactivo
NOTA: Almacene los medicamentos según los detalles proporcionados en la Hoja de datos de seguridad del material (MSDS) inmediatamente después de recibirlos.
3. Recolección de tejido renal y aislamiento de la arteria intrarrenal
4. Montaje del anillo arterial
5. Normalización específica del vaso para una determinación óptima de la tensión inicial
NOTA: Establecer condiciones de referencia estables, definidas como la tensión de reposo óptima para una máxima capacidad de respuesta contráctil, es fundamental para mediciones funcionales reproducibles. Sin embargo, debido a las diferencias fisiológicas interindividuales inherentes, los vasos sanguíneos humanos exhiben una mayor variabilidad en las propiedades mecánicas basales en comparación con los vasos sanguíneos animales 32,33,34,35,36. Estos factores, combinados con la heterogeneidad vascular intrínseca (p. ej., disparidades estructurales y funcionales en diámetro, grosor de pared y propiedades contráctiles), conducen colectivamente a variaciones significativas en la tensión basal. Por lo tanto, para garantizar la reproducibilidad experimental, se recomienda normalizar cada vaso sanguíneo individualmente. El sistema de miógrafo de alambre incluye un módulo de normalización dedicado, que permite determinar con precisión la tensión de referencia para cada vaso.
6. Detección de la reactividad del anillo de la arteria renal
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En el riñón humano, la arteria interlobular corre entre pirámides renales a lo largo de su vena correspondiente. Caracterizada por una pared vascular relativamente gruesa y un revestimiento significativo de tejido adiposo, esta arteria requiere una disección particularmente cuidadosa. El tejido adiposo circundante debe eliminarse meticulosamente para evitar la aplicación de fuerza excesiva durante el procedimiento de aislamiento (Figura 1C).
La arteria arqueada se...
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La estabilidad de la perfusión renal sirve como un objetivo terapéutico crítico y una ventana a la fisiopatología hemodinámica39,40. Presentamos un protocolo para el aislamiento jerárquico y la evaluación funcional de las arterias renales humanas a partir de muestras frescas de nefrectomía, abordando brechas significativas en las metodologías actuales. A diferencia de los enfoques existentes limitados a especímenes cadavéricos o ...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores desean agradecer a los voluntarios por su participación en este estudio, y también agradecer al personal quirúrgico del Departamento de Urología del Primer Hospital de la Universidad de Pekín por proporcionar tejido renal. Este trabajo fue apoyado por la Fundación Municipal de Ciencias Naturales de Beijing (F251013 a Y. Z., 7232096 a Y. L.); Fundación Nacional de Ciencias de China (82325004, 92168114 a Y. Z., 82170422 a Y. L.); Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China (2021YFF0501401, 2018YFA0800501 a Y. Z., 2021YFF0501404 a Y. L., 2023YFC2415500 a L. Y.); Proyecto de investigación del Tercer Hospital de la Universidad de Pekín en el Laboratorio Estatal Clave de Homeostasis y Remodelación Vascular (Universidad de Pekín; 2024-VHR-SY-07 a Y.Z.); 2023 Comisión Municipal de Salud de Beijing Proyecto del Programa de Promoción Excelente de Transformación de Innovación en Ciencia y Tecnología Médica de la Capital (YC202301QX0162 a L. Y.); Financiación de la investigación clínica hospitalaria nacional de alto nivel (Proyecto del Fondo de Orientación de Incubación de Transformación de Logros Científicos y Tecnológicos del Primer Hospital de la Universidad de Pekín, 2024CX24 a L. Y.).
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Cloruro de acetilcolina | Sigma-Aldrich, Merck, Darmstadt, Alemania | Referencia A6625 | |
| Plato de cultivo de fondo negro | Danish Myo Technology, Aarhus, Dinamarca | 300412 | |
| CaCl2 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghái, China | A501330 | |
| D-glucosa | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghái, China | A610219 | |
| Pinzas Dumont | Danish Myo Technology, Aarhus, Dinamarca | 300413 | |
| Tijera de disección Geuder | Danish Myo Technology, Aarhus, Dinamarca | 400431 | |
| Alambre guía | Danish Myo Technology, Aarhus, Dinamarca | 400447 | Diámetro 40 µ m |
| Kcl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghái, China | A100395 | |
| KH2PO4 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghái, China | A100781 | |
| LabChart Professional versión 8.3 | ADInstruments, Australia | - | |
| MgCl2· 6H2O | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghái, China | A100288 | |
| Sistema de multimiógrafo | Danish Myo Technology, Aarhus, Dinamarca | 620 millones | |
| NaCl | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghái, China | A100241 | |
| NaHCO3 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghái, China | A100865 | |
| Fenilefrina | Sigma-Aldrich, Merck, Darmstadt, Alemania | P6126 |
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