מאמר זה מספק הוראות מפורטות כדי לאפשר לחוקרים לבצע חסימת שופכן חד צדדית הפיכה בעכברים באמצעות מודל סטנדרטי המאפשר ניתוח של התוצאות המבניות והתפקודיות ארוכות הטווח לאחר היפוך חסימת שופכן ממושכת.
Method Article
מאמר זה מספק הוראות מפורטות כדי לאפשר לחוקרים לבצע חסימת שופכן חד צדדית הפיכה בעכברים באמצעות מודל סטנדרטי המאפשר ניתוח של התוצאות המבניות והתפקודיות ארוכות הטווח לאחר היפוך חסימת שופכן ממושכת.
טיפול קליני בחולים עם חסימת דרכי השתן (UTO) דורש התערבות מוקדמת כדי להפוך את הגורם לחסימה, אך למרות זאת, חולים עם UTO ממושך נמצאים בסיכון מוגבר למחלת כליות כרונית (CKD) ופגיעה כלייתית חריפה חוזרת (AKI). עם זאת, מלבד היפוך מוקדם של החסימה וטיפול גנרי לעיכוב התקדמות CKD, אף טיפול לא שיפר באופן משמעותי את התוצאות הכלייתיות לטווח ארוך לאחר היפוך UTO. כדי להתמודד עם זה, מספר מעבדות פיתחו מודלים של UUO הפיך (R-UUO), אך אלה מאתגרים מבחינה טכנית ולא אומצו באופן נרחב. בנוסף, בעוד שמודלים עכבריים של R-UUO הם אטרקטיביים מכיוון שניתן להשתמש בהם כדי לרתום את כוחה של הגנטיקה של העכברים לחקר פתופיזיולוגיה של מחלות, אלה היו מאתגרים במיוחד מכיוון ששיטות המשמשות מובילות לעתים קרובות ל-UUO בלתי הפיך אם החסימה נמשכת >3 ימים. בנוסף, בגלל אופי המודלים הללו, מעט מחקרים העריכו את התוצאות התפקודיות ארוכות הטווח של היפוך חסימת השופכן. כדי לטפל בכך, פיתחנו לאחרונה מודל עכברי של R-UUO עם כריתת כליה נגדית מושהית המאפשר ניתוח של ההשפעות ארוכות הטווח של היפוך UTO ממושך על תוצאות מבניות ותפקודיות ארוכות טווח של הכליות. מחקרים אלה מראים כי למרות התאוששות היסטולוגית כמעט מלאה 3 חודשים לאחר ההיפוך, חלה ירידה קבועה בתפקוד הכליות ופגם ניכר ומתמשך ביכולת ריכוז השתן, המעיד על פגם בתפקוד המדולרי הכלייתי. המודל דורש שלושה ניתוחי הישרדות עיקריים אך מביא להפחתה חזקה וניתנת לשחזור לטווח ארוך בתפקוד הכליות שניתן לשחזר בזני עכברים שונים על ידי התאמת תקופת החסימה. במאמר זה, אנו מספקים הוראות מפורטות לביצוע ניתוחים אלה, אופטימיזציה של תנאים לשימוש בזני עכברים שונים, הערכת תוצאות תפקודי כליות וקצירת רקמות כליה.
חסימת דרכי השתן (UTO) עשויה להיות חד צדדית, שלעתים קרובות היא אסימפטומטית, מופיעה מאוחר עם אורופתיה חסימתיתכרונית 1, או עשויה להופיע באופן חריף עם קוליק כלייתי ו/או המטוריה; פיילונפריטיס חריפה או פגיעה כלייתית חריפה לאחר הכליות (AKI)2. המפתח לניהול UTO הוא היפוך מוקדם של חסימה2. עם זאת, למרות היפוך יעיל ושימוש בטיפולים גנריים לעיכוב התקדמות מחלת כליות כרונית (CKD), חולים מושפעים נותרים בסיכון מוגבר ל-CKD מתקדם ויתר לחץ דם 3,4. בנוסף, יכולת ריכוז השתן לטווח ארוך (UCC) נפגעת לעתים קרובות5, מה שעלול לגרום לחולים רגישים להתייבשות ול-AKI חוזר, מה שמאיץ את הירידה המתקדמת בתפקוד הכליות לאחר UTO.
בחלקו, כישלון זה בזיהוי גישות טיפוליות לשיפור תוצאות ארוכות טווח בחולים עם UTO נבע מהסתמכותנו על שימוש במודלים בלתי הפיכים של חסימת שופכן חד צדדית (UUO) כדי לחקור את הפתוביולוגיה של UTO. עם זאת, מודלים אלה אינם משכפלים את המצב הקליני שבו חולים עוברים היפוך זמן קצר לאחר האבחנה ולא ניתן להשתמש בהם כדי לחקור את המנגנונים והגישות הטיפוליות שניתן להשתמש בהם כדי לשפר את התיקון לטווח ארוך לאחר היפוך החסימה. מודלים הפיכים של UUO (R-UUO) פותחו כדי להתמודד עם זה, אך אלה מאתגרים יותר מבחינה טכנית ממודלים בלתי הפיכים של UUO, קשים יותר לשכפול על ידי מעבדות שונות, וכתוצאה מכך, לא אומצו באופן נרחב על ידי הקהילה המדעית. מודלים של עכברים הם אטרקטיביים מכיוון שניתן להשתמש בהם כדי לרתום את כוחה של הגנטיקה של העכברים לחקר פתופיזיולוגיה של מחלות, אך הם היו מאתגרים במיוחד לאופטימיזציה מכיוון שהשיטות מובילות לעתים קרובות ל-UUO בלתי הפיך אם החסימה נמשכת יותר מ-3 ימים6. מגוון גישות נפרסו כדי לטפל בכך, כולל ריבוי ניתוחים, מיקום רציף של מהדקים לאורך השופכן כל יומיים 6,7; UUO ואחריו השתלה מחדש של שלפוחית השתן 8,9,10,11; והשתמש במלחציים וצינורות שאינם מזיקים כדי לחסום את השופכן 12,13,14. מחקרי תוצאות ארוכי טווח בחולדות ועכברים הראו שיפור בתפקוד הכליות, ירידה בפיברוזיס ו/או פגיעה גלומרולרית לאחר היפוך החסימה, אך התאוששות חלקית בלבד אם UUO נמשך יותר מיומיים 6,7,8,9,12,14,15,16,17,18,19 . בנוסף, בעוד שמדולה הכליה (RM) רגישה במיוחד לנזק שנגרם על ידי UTO20,21 עד לאחרונה, לא נערכו מחקרי מכרסמים ארוכי טווח שבהם נחקרו ההשפעות של R-UUO ממושך על מבנה ותפקוד RM. זה משמעותי מכיוון ש-UCC והיכולת להפריש עומסי מלח מבלי להעלות את לחץ הדם (מה שנקרא תגובת לחץ נטריאורזיס) תלויים בשמירה על שלמות אנטומית של RM 22,23,24, כך שתיקון לא שלם של ה-RM לאחר היפוך UTO עשוי להסביר מדוע לחולים יש רגישות מוגברת ל-AKI חוזר ויתר לחץ דם לאחר היפוך UTO. עם זאת, רבות מהטכניקות הנדרשות כדי להעריך זאת דורשות סבבי ניתוח מרובים (חמישה ניתוחים גדולים ל-6 ימי חסימה 6,7), דורשות מומחיות כירורגית שקשה ללמד (למשל, השתלה מחדש כירורגית של השופכן בשלפוחית השתן 8,9,10,11), ומכיוון שהחסימה היא חד צדדית, מקשה על החוקרים להעריך שינויים בתפקוד הכליות לאחר היפוך החסימה.
כדי לטפל בכך, פיתחנו מודל עכברי של R-UUO שהוא פשוט יחסית לביצוע ולהוראה, דורש מספר מוגבל יותר של ניתוחים מאשר טכניקות אחרות (שני ניתוחים למשך 5 עד 7 ימים של חסימה), ומאפשר ניתוח של התאוששות תפקודית כלייתית ללא צורך במחקרי תפקוד כליות מפוצל פולשני ו/או יקר25. לשם כך, עכברים עוברים שלושה ניתוחים עיקריים: 1) הנחת מהדק כלי דם לא טראומטי על השופכן השמאלי הפרוקסימלי; 2) הסרת מהדק כלי הדם 5 עד 7 ימים לאחר מכן, תלוי בזן העכבר; ו-3) הסרת הכליה הנגדית 10 ימים לאחר מכן כדי להעריך את תפקוד הכליות. כ-20 עד 40% מהעכברים מתים תוך 2-3 ימים מכריתת הכליה, מה שמצביע על כך שה-UUO אינו מתהפך בכל העכברים. מעקב ארוך טווח אחר העכברים ששרדו מראה כי למרות ההתאוששות ההיסטולוגית הכמעט מלאה של מדולה הכליה (RM) 3 חודשים לאחר R-UUO. יש תפקוד כליות מופחת, הנמדד על ידי קצב סינון גלומרולרי טרנסדרמלי (tGFR)26. בנוסף, יש ירידה ניכרת ב-UCC, הנקבעת על ידי מדידת אוסמולליות שתן לאחר הגבלת מים, מה שמצביע על כך שיש פגם קבוע בתפקוד RM. מחקרי מהלך הזמן מראים שבעוד שיש שיפור ב-tGFR בין הימים 28 ל-56 לאחר ה-RUUO, זה מתייצב בין הימים 56 ל-84. לעומת זאת, אין שיפור ב-UCC בין הימים 28 ל-84 לאחר R-UUO25. באמצעות scRNA-Seq של RMs מבודדים, שאומתו על ידי שושלת תאים ומחקרי אימונוהיסטוכימיה, זיהינו תגובות רגנרטיביות חזקות ששיחזרו את ממדי ה-RM לאחר R-UUO, אך כל התאים העיקריים ב-RM הראו שינויים קבועים במספר התאים ובחתימות הגנים שעשויים להשפיע על ההתאוששות התפקודית לאחר R-UUO. זה כלל תגובות פרו-דלקתיות מתמשכות בצינור איסוף ה-RM והלולאה של אוכלוסיות תאי הנלה 84 ימים לאחר R-UUO, בדומה לחתימות הדלקתיות וההזדקנות של תאי אפיתל צינוריים פרוקסימליים לתיקון כושל לאחר AKI ו-UUO 27,28,29,30. שינויים דומים נצפו גם בצינורות איסוף RM מחולים עם מחלת אבנים כלייתית חוזרת31, מה שמצביע על כך שיש תגובת פגיעה שכיחה לנזק ל-RM הן בבני אדם והן בעכברים. במאמר זה, אנו מספקים הוראות מפורטות כיצד אנו מבצעים ניתוחים אלה, כיצד אנו מייעלים את התנאים לשימוש בו בזני עכברים שונים, כיצד אנו קובעים אם השופכן עדיין חסום לאחר היפוך, כיצד אנו מעריכים תוצאות תפקודיות מרכזיות וכיצד אנו קוצרים רקמות כליה כדי להעריך את המבנים המדולריים של הכליה.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
כאן, מתואר פרוטוקול ארבעת השלבים שמשמש למחקרים ארוכי טווח (איור 1). כפי שנדון בסוף כתב היד הזה, חוקרים יכולים לבחור לבצע רק שלושה מהם (סעיפים 1, 2 ו-4) או את כל הארבעה אם הם מעוניינים לחקור תוצאות ארוכות טווח. כל הניסויים בעכברים בכתב יד זה אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של ונדרבילט ועומדים בהנחיות השימוש בבעלי חיים.
1. מיקום מהדק השופכן (10 - 15 דקות/עכבר)
הערה: הסתמך על הידע באנטומיה של כליות עכבר כדי לאתר את השופכן מכיוון שלא ניתן לראות אותו ישירות ללא רקמת החיבור שמסביב. השופכן עובר לאורך ההיבט האחורי התחתון של רקמת ההילר כאשר הכליה נחשפת (איור 2). הבחירה במהדק כלי הדם חשובה. אלה יכולים להיות יקרים אך ניתן לנקות, לבצע חיטוי ולעשות בהם שימוש חוזר מספר פעמים. ניתן לעשות שימוש חוזר במלחציים אלה לפחות 100 פעמים ללא בעיות.
2. הסרת מהדק השופכן (10 - 15 דקות/עכבר)
3. כריתת כליה נגדית (10 - 15 דקות/עכבר)
4. איסוף רקמות
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
עבור מחקרים ארוכי טווח, אנו בדרך כלל מעריכים את תפקוד הכליות על ידי מדידת חנקן אוריאה בדם רציף (BUN) ושיעורי סינון גלומרולרי טרנסדרמלי (tGFR) בעכברים מודעים (עיין במאמר שפורסם בעבר המתאר26 זה), בנוסף למדידת יכולת ריכוז שתן (UCC) על ידי הערכת אוסמולריות שתן מדגימות שתן נקודתיות שנאספו לאחר 18 שעות של מחסור במים. בעוד שאנו תמיד מבצעים מחקרי BUN, אלה שימושיים ביותר להערכת חומרת הפציעה בנקודות זמן מוקדמות לאחר כריתת הכליה (ראה דיון). עם זאת, במחקרים ארוכי טווח, מדידות BUN (וקריאטינין בסרום) אינן רגישו...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
בהשוואה לחלק מהגישות ששימשו לחקר היפוך של UUO ממושך בעכברים6,7,8,9,10,11,12,13,14הפרוטוקול המתואר כאן הוא פשוט יחסית ואינו דורש רמה גבוהה של מומחיות כירורגית קודמת., זה כרוך במספר קטן יחסי...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
מחקר זה נתמך על ידי המכון הלאומי לסוכרת ומחלות עיכול וכליות (NIDDK) תחת פרסים מספרי RO1DK128823 ו-UC2DK126122.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 0.9% נתרן כלורי | בית מרקחת VUMC | מרובים | |
| תפר נספג ויקריל 6-0 | Med Vet International- ETHICON | J492G | |
| ספוגיות אלכוהול | ספוגיות אלכוהול איזופרופיל של מותג BD | BD 326895 | |
| תמיסת בטדין | חנה אספקת תרופות ושות', בע"מ | 67618015017 | |
| מהדק מריחת מלקחיים: S& טי CAF-4 | כלים מדעיים עדינים | 00071-14 | |
| פד איזותרמי Deltaphase | בריינטרי סיינטיפיק | DPIP | |
| גוזם חשמלי | אוסטר | מרובים | |
| כפפות כירורגיות במרקם לטקס ENCORE | אנסל | 5785003 | |
| אתיקה XR בופרופנור (CIII) VI 1.3 מ"ג/מ"ל | פטרסון וטרינריה- אתיקה | 86084010030 | |
| קליפ EZ 9 מ"מ | בריינטרי סיינטיפיק | EZC-CS | או 7 מ"מ |
| אפליקציות EZ Clip 9 מ"מ | בריינטרי סיינטיפיק | EZC-APL | או 7 מ"מ |
| מסיר קליפס EZ 9 מ"מ | בריינטרי סיינטיפיק | EZC-RMV | או 7 מ"מ |
| ספוגי גזה 2 וחריפים; 2 | פישר סיינטיפיק | 22-362178 | |
| קצה משונן זוויתי או מעוקל | כלים מדעיים עדינים | 11049-10 | |
| קצה משונן ישר Graefe | כלים מדעיים עדינים | 11050-10 | |
| כרית קשה מחוממת 15 וחריפה; 24 | בריינטרי סיינטיפיק | HHP 2 | |
| מחברי משאבת כרית קשיחה מחוממת | בריינטרי סיינטיפיק | מחבר HHP Gaymar | |
| מעקר חרוזים חם | כלים מדעיים עדינים | 18000-45 | |
| מזרק אינסולין 0.5 מ"ל 29 גרם | אקסל אינטרנשיונל | 26028 | |
| איזופלורן | פטרסון וטרינרי - פיווטל | 78949580 | |
| קטמין 100 מ"ג/מ"ל | בית מרקחת VUMC | ||
| תפר לא נספג משי 4-0 | Med Vet International- ETHICON | 683 גרם | |
| מחזיק מחט אולסן הגר: עם חותך תפרים | כלים מדעיים עדינים | 12002-12 | |
| Optixcare, סיכה לעיניים 20 גרם | מד וטרינר בינלאומי | פוטיקסקר | |
| מספריים-קהה לקסר-בייבי | כלים מדעיים עדינים | 14078-10 | |
| מספריים-חדים מעוקלים | כלים מדעיים עדינים | 14005-12 | |
| אפליקטורים סטריליים עם קצה כותנה | פוריטני | 25806 2WC | |
| ספוגי גזה סטריליים 4 וחריפים; 4 | פישר סיינטיפיק | 22-415-469 | |
| וילון חד פעמי כירורגי סטרילי 18 וחריף; 26 | מד וטרינר בינלאומי | 20001 | |
| נרתיק מכשיר עיקור 5 וחריף; 10 | פישר סיינטיפיק | 01-812-54 | |
| משאבת קירור חימום T / משאבת | בריינטרי סיינטיפיק | TP-700 | |
| מלקחיים של טיילור מעוקלים, חלקים | כלים מדעיים עדינים | 11017-17 | |
| מהדק כלי דם: S& מכבש T 5 עד 15 גרם | כלים מדעיים עדינים | 00396-01 | |
| קסילזין 100 מ"ג/מ"ל | וטרינריה פטרסון- קרונוס | CR04305 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission