Un modèle murin efficace de lésion unilatérale d’ischémie rénale-reperfusion
July 15th, 2021
Les lésions d’ischémie-reperfusion rénale sont associées à une morbidité et une mortalité élevées chez les patients hospitalisés. Ici, nous présentons un modèle murin simple et efficace de lésion unilatérale d’ischémie rénale-reperfusion et fournissons un aperçu séquentiel des changements pathologiques représentatifs observés dans le rein.
La lésion de l’ischémie rénale-reperfusion est la principale cause d’insuffisance rénale aiguë. Ce modèle est très utile pour comprendre les changements physiopathologiques qui se produisent dans le rein après une insulte ischémique. Ce modèle est rapide et rentable et fournit des données hautement reproductibles.
En plus de cela, ce modèle unilatéral d’ischémie rénale permet au chercheur de travailler avec des temps ischémiques plus longs tout en maintenant un taux de survie élevé. Pour commencer, placez la souris anesthésiée sur la table d’opération. Après avoir stérilisé la zone chirurgicale, utilisez une lame de scalpel pour faire une incision chirurgicale latérale dorsale d’environ un centimètre sur le flanc droit derrière la côte et continuez à dorloter d’environ un centimètre parallèlement à la ligne médiane lombaire.
Transectez la musculature abdominale à l’aide de ciseaux pour visualiser l’espace rétropéritonéal. Utilisez un coton-tige stérile pour enlever les petites quantités de sang produites lors de la section des muscles. Ensuite, poussez le rein droit hors de la cavité abdominale.
Exposez lentement et soigneusement le rein avec une pince grise et identifiez le pédicule rénal. Ensuite, retirez soigneusement le tissu adipeux autour du pédicule. Utilisez un Halsted Mosquito Hemostat pour manipuler la pince vasculaire.
Pour induire l’ischémie, placez la pince vasculaire sur l’artère rénale et la veine présentes dans le pédicule rénal en évitant de serrer l’uretère adjacent. Couvrez le rein serré avec de la gaze stérile imbibée de solution saline pour éviter la dessiccation. Laissez les reins sur la gaze pendant 30 minutes et surveillez périodiquement la profondeur de l’anesthésie et l’humidité de la gaze.
Peu de temps avant la fin de la période d’ischémie, découvrez le rein et tenez le Halsted Mosquito Hemostat, prêt pour le retrait de la pince. À la fin de la période d’ischémie, ouvrez la pince vasculaire avec l’hémostat et retirez la pince pour permettre la perfusion du rein. Pour les animaux témoins simulés, effectuez la chirurgie démontrée sans serrer le pédicule rénal.
Après avoir vérifié le changement de couleur des reins, retournez le rein dans la cavité abdominale. Fermez les muscles abdominaux en croisé avec une suture résorbable 5-0. Fermez la peau dans un motif de matelas horizontal avec une suture résorbable 5-0.
Nettoyez la plaie avec une solution de povidone-iode. Après la lésion de perfusion de l’ischémie, une réduction du poids corporel a été observée chez certaines souris avec moins de 10% du poids corporel initial. Cependant, la plupart des souris ont récupéré leur poids corporel initial entre les jours 4 et 7 après la chirurgie.
Les souris témoins n’ont montré aucun changement de poids corporel après la chirurgie. Plusieurs changements dans la morphologie rénale après la chirurgie ont été identifiés en utilisant l’hématoxyline-éosine, l’acide périodique de Schiff et la coloration trichrome de Masson. La présence de coulée protéique dans la lumière tubulaire a été observée après quatre heures.
Une dilatation tubulaire a été détectée à huit heures et une fonte tubulaire ainsi qu’une nécrose cellulaire dans les segments médullaires ont été remarquées 16 heures après la chirurgie IRI. Après 24 heures de la chirurgie, une dilatation tubulaire a été observée. L’infiltration de lymphocytes et de macrophages et de noyaux cellulaires élargis a été détectée après 48 heures.
Au jour 4, des cellules tubulaires mitotiques ont été observées et au jour 7 après la chirurgie IRI, une fibrose focale a été détectée. Le cortex rénal des souris au début de la reperfusion a été surveillé à l’aide d’une coloration PAS et une atténuation progressive de la bordure de la brosse était visible. Les zones de fibrose interstitielle au jour 7 après la chirurgie ont été visualisées à l’aide de la coloration Trichome de Masson.
Un système de notation des blessures tubulaires a été développé pour catégoriser les dommages au fil du temps. Les scores de lésion tubulaire les plus élevés ont été obtenus entre 8 heures et 24 heures après l’IRI rénal. Certaines des étapes les plus critiques sont le placement correct de la pince vasculaire dans le pédicule rénal et le maintien d’une température corporelle constante pendant la chirurgie.
Aperçu
Cette étude présente un modèle murin d'ischémie-reperfusion rénale unilatérale, une condition liée à l'insuffisance rénale aiguë. Le modèle est efficace pour examiner les changements physiopathologiques dans le rein suite à des événements ischémiques.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Néphrologie
- Physiopathologie
- Modèles animaux
Contexte
- L'ischémie-reperfusion rénale est une cause importante d'insuffisance rénale aiguë.
- Le modèle permet des temps ischémiques plus longs tout en assurant des taux de survie élevés.
- Comprendre les changements morphologiques après la lésion est crucial pour développer des stratégies thérapeutiques.
- Les évaluations pathologiques peuvent fournir des informations sur les mécanismes de la lésion.
Objectif de l'étude
- Établir un modèle murin fiable pour étudier l'ischémie-reperfusion rénale.
- Documenter les changements pathologiques séquentiels dans le rein.
- Évaluer les effets de l'ischémie sur la morphologie et la fonction rénales.
Méthodes utilisées
- L'ischémie rénale unilatérale a été induite par un clampage de l'artère et de la veine rénales.
- Des techniques chirurgicales ont été employées pour exposer le rein et appliquer le clamp.
- Des analyses histologiques ont été menées en utilisant diverses méthodes de coloration.
- Les changements de poids corporel et la morphologie rénale ont été surveillés après la chirurgie.
Résultats principaux
- Une réduction du poids corporel a été observée chez certains souris après la chirurgie.
- Les changements pathologiques comprenaient une dilatation tubulaire, une nécrose et une fibrose au fil du temps.
- Une infiltration de cellules immunitaires a été notée à divers moments.
- Un système de notation de lésion tubulaire a été développé pour évaluer la gravité des dommages.
Conclusions
- Le modèle est efficace pour étudier l'ischémie-reperfusion rénale.
- Les changements séquentiels dans la morphologie rénale fournissent des informations sur la progression de la lésion.
- Les résultats pourraient informer les recherches futures et les approches thérapeutiques.
Questions fréquemment posées
Executive Industry Relevance
This model provides a reproducible system for studying renal ischemia-reperfusion injury, a key mechanism in acute kidney injury and delayed graft function in transplantation. It enables mechanistic de-risking of renal-targeted therapeutics by capturing temporal pathophysiological changes. The model supports target validation and assay development in nephrology-focused discovery programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in a disease-relevant system with quantifiable histopathological endpoints.
- Operational Value: Delivers highly reproducible data across reperfusion time points, supporting consistent target engagement assessment.
- Predictive Value: Facilitates biological de-risking by modeling injury progression from tubular dilation to fibrosis.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized platform for evaluating compound effects on tubular injury scoring and immune infiltration.
- Operational Value: Supports assay standardization through defined surgical and reperfusion timelines.
- Scalability: Allows longitudinal monitoring across 4 hours to 7 days for time-dependent pharmacodynamic profiling.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Mirrors human IRI pathophysiology, enabling preclinical validation of renal protective agents.
- Biomarker Alignment: Correlates histopathological changes with functional readouts like body weight recovery.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on injury severity scoring across reperfusion intervals.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery-to-preclinical continuum, supporting target validation through phenotypic screening and mechanistic insight into renal injury pathways.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing via temporal analysis of tubular necrosis, cast formation, and mitotic activity.
- Screening: Enables quantitative assessment of tubular injury scores and immune cell infiltration as pharmacodynamic biomarkers.
- Analytics: Generates measurable histopathological outputs that allow comparison of injury modulation across experimental groups.
- Translational Research: Connects early injury events to late-stage fibrosis, supporting preclinical efficacy evaluation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical and scoring framework for multiple compound testing campaigns.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target modulation through reproducible injury modeling.
- Operational Value: Ensures standardization via defined ischemic time, reperfusion sampling, and staining protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by reducing attrition through early mechanistic de-risking.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of renal therapeutic candidates based on injury modification data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent microsurgery and vascular occlusion techniques.
- Dependent on sterile surgical instrumentation and anesthesia monitoring systems.
- Necessitates histology infrastructure for H&E, PAS, and Masson's Trichrome staining and scoring.
- Requires adaptation considerations when translating to bilateral or comorbid models.
- Practical limitations include variability in clamp placement and temperature maintenance affecting reproducibility.
