La diagnosi precoce del farmaco-indotta renale emodinamica erettile Utilizzando ecografica Technology di ratti
March 11th, 2016
La disfunzione emodinamica in fase iniziale è fondamentale per lo sviluppo della malattia renale. Tuttavia, le metodologie di rilevamento sono limitate. I recenti progressi nell'ecografia forniscono un'opzione non invasiva e accurata per la diagnosi precoce del danno renale. Questo studio delinea una metodologia ecografica passo-passo per rilevare la disfunzione renale utilizzando un modello di ratto di nefrotossicità indotta da farmaci.
L'obiettivo generale di questa procedura è fornire una metodologia ecografica passo-passo per rilevare la disfunzione renale utilizzando un modello di ratto di nefrotossicità indotta da farmaci. Ciò si ottiene posizionando prima la sonda ecografica utilizzando il sistema a binario e isolando l'aorta. Successivamente, l'angolo della sonda viene regolato per ottenere una vista completa dei reni al centro dello schermo e l'immagine in modalità B viene memorizzata utilizzando il frame rate più alto possibile.
Quindi, la finestra acustica color doppler viene aperta per isolare l'arteria renale e la vena renale. Infine, l'onda pulsata o la linea gialla PW viene utilizzata per valutare il flusso nell'arteria renale destra e il sinistore viene utilizzato per raccogliere i dati alla massima frequenza di fotogrammi possibile. In definitiva, l'ecografia ad alta risoluzione viene utilizzata per mostrare i cambiamenti emodinamici nel rene a seguito di danno renale acuto indotto da cisplatino.
Questo metodo può rispondere a domande chiave nel campo del monitoraggio della funzionalità renale, come i cambiamenti emodinamici causati da danno renale. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sull'emodinamica renale, può essere applicato anche ad altri sistemi, come i modelli murini. Il giorno 0, dopo aver anestetizzato gli animali secondo il protocollo di testo e aver applicato l'unguento per gli occhi, utilizzare una lama n. 40 e una crema depilatoria per rimuovere i peli dal petto.
Durante il monitoraggio dei segni vitali dell'animale, è possibile configurare un ecografo MS250 ad alta risoluzione con una frequenza centrale di 21 MHz collegato alla porta attiva e l'applicazione preimpostata sul rene. Posizionare l'animale anestetizzato in posizione supina sulla piattaforma e, utilizzando il sistema di binari, posizionare la linea mediana della sonda ecografica sull'animale con un angolo di 90 gradi rispetto alla linea parasternale sinistra isolando l'aorta. Da questa posizione, far scorrere la piattaforma con l'animale in modo che la sonda sia all'altezza dell'arteria renale sinistra o destra.
Utilizzando i micromanipolatori, visualizzare l'arteria renale. Quindi regolare l'angolo della sonda inclinandolo leggermente lungo l'asse Y della sonda per ottenere una vista completa dei reni al centro dello schermo. Una volta che la pelvi renale e l'arteria renale sono state riprese, conservare le immagini utilizzando la frequenza di fotogrammi più alta consentita con la sonda utilizzata.
Quindi, premere il tasto color doppler sulla tastiera per attivare la finestra acustica color doppler. Assicurarsi che la profondità di messa a fuoco si trovi al centro del rene. Usa sinistore per registrare i dati alla massima frequenza di fotogrammi possibile.
Per acquisire immagini in onda pulsata o in vista PW, fare clic sul tasto PW per visualizzare una linea gialla sullo schermo. Utilizzando la chiave angolare PW, posizionare la linea gialla nell'arteria renale con un angolo parallelo alla direzionalità del flusso attraverso il vaso, assicurandosi che l'angolo doppler sia inferiore a 60 gradi. In questa modalità, la finestra acustica si divide in sezioni superiore e inferiore.
Utilizzare sinistore per catturare l'immagine delle forme d'onda che indicano la velocità del flusso arterioso al picco di sistole e diastole. Dopo l'imaging, posizionare l'animale sotto una lampada riscaldante in un'area di recupero pulita in decubito sternale. Monitorare continuamente i segni vitali dell'animale fino al completo recupero dall'anestesia prima di riportarlo alla struttura di stabulazione.
Ventiquattro ore dopo aver effettuato l'imaging di base, somministrare un'iniezione interperitoneale di 10 milligrammi per chilogrammo di cisplatino in una singola dose agli animali da trattare. Somministrare soluzione fisiologica normale agli animali di controllo. Seguendo il programma mostrato qui, e monitorando i segni vitali dell'animale, eseguire l'imaging ecografico come dimostrato in precedenza nel video.
Eseguire l'analisi dei dati secondo le linee guida del protocollo di testo. Le immagini presentate in questo studio sono state scattate da un singolo operatore e i dati di imaging sono stati analizzati da un singolo ricercatore. I risultati hanno mostrato che gli animali trattati con cisplatino hanno creatinina sierica compresa tra 0,5 e 2,1 al giorno 6.
Il livello normale di creatinina è inferiore a 1,1. Le immagini ecografiche offrono un'elevata sensibilità rispetto ai dati istologici mostrati negli studi successivi. Al giorno 6, l'istologia ha dimostrato modelli coerenti di lesioni interstiziali acute dei tubuli nei reni trattati con cisplatino rispetto agli animali normali trattati con soluzione salina.
Utilizzando l'ecografia ad alta risoluzione per misurare i cambiamenti emodinamici nei reni, non vi è stato alcun cambiamento nella morfologia negli animali senza trattamento con cisplatino tra il giorno 0 e il giorno 6, mentre la morfologia del pulso parvo è stata rilevata negli animali trattati con cisplatino al giorno 6. RI è l'acronimo di Resistive Index e PI è l'acronimo di Pulsatile Index. I limiti superiori per RI e PI normali sono rispettivamente 0,7 e 1,15 nei ratti.
La misurazione di questi indici per valutare i cambiamenti emodinamici nel rene, ha dimostrato un aumento significativo in entrambi gli animali trattati con cisplatino al giorno 6. Durante il tentativo di questa procedura, è importante assicurarsi che l'animale abbia segni vitali normali sotto anestesia. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo dei cambiamenti emodinamici dell'ecografia renale a seguito di danno renale acuto.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come visualizzare un rene utilizzando un piccolo modello animale di danno renale acuto.
Panoramica
Questo studio presenta una metodologia sonografica dettagliata per la rilevazione della disfunzione renale in un modello di nefrotossicità indotta da farmaci nei ratti. Utilizzando l'imaging ad ultrasuoni ad alta risoluzione, il metodo mira a fornire informazioni sui cambiamenti emodinamici successivi a un'insufficienza renale acuta.
Componenti principali dello studio
Area di scienza
- Nefrologia
- Imaging ad ultrasuoni
- Modelli animali
Contesto
- Lo sviluppo delle malattie renali è collegato alla disfunzione emodinaminica precoce.
- Le metodologie attuali di rilevazione delle lesioni renali sono limitate.
- I progressi nell'ecografia offrono un'opzione di rilevazione non invasiva.
- Questo studio si concentra su un modello di ratto per esplorare queste metodologie.
Obiettivo dello studio
- Delineare una metodologia sonografica passo-passo per la rilevazione della disfunzione renale.
- Valutare i cambiamenti emodinamici nel rene dopo il trattamento con Cisplatin.
- Fornire un quadro per il monitoraggio della funzione renale nella ricerca.
Metodi utilizzati
- Posizionamento della sonda ad ultrasuoni e isolamento dell'aorta.
- Regolazione degli angoli della sonda per un'imaging ottimale del rene.
- Utilizzo del Doppler a colori per valutare il flusso dell'arteria e della vena renale.
- Somministrazione di Cisplatin e monitoraggio dei cambiamenti emodinamici nel tempo.
Risultati principali
- Gli animali trattati con Cisplatin hanno mostrato un aumento dei livelli di creatinina sierica.
- L'ecografia ad alta risoluzione ha mostrato cambiamenti emodinamici significativi.
- L'analisi istologica ha confermato lesioni interstiziali tubulari acute.
- L'Indice Resistivo e l'Indice Pulsante erano significativamente alterati negli animali trattati.
Conclusioni
- Il metodo sonografico proposto è efficace per rilevare la disfunzione renale.
- Fornisce preziose informazioni sull'emodinamica renale dopo una lesione.
- Questa tecnica può essere adattata per altri modelli animali nella ricerca renale.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Early detection of drug-induced renal hemodynamic dysfunction addresses a critical gap in preclinical safety assessment, where traditional biomarkers like serum creatinine lag behind physiological changes. This sonographic approach enables mechanistic de-risking by identifying vascular alterations prior to structural damage, supporting predictive confidence in lead optimization. For biopharma R&D, integrating noninvasive hemodynamic monitoring improves translational continuity and reduces late-stage attrition due to unanticipated nephrotoxicity.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by linking compound exposure to early hemodynamic shifts in renal function.
- Operational Value: Provides a noninvasive, serial monitoring capability that reduces animal use and supports longitudinal study designs.
- Predictive Value: Resistive Index (RI) and Pulsatile Index (PI) serve as quantifiable biomarkers that precede serum creatinine elevation, improving early safety signal detection.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized hemodynamic parameters (RI, PI, peak-systolic velocity, end-diastolic velocity, VTI) for reproducible compound screening in rodent models.
- Quantitative Output: Generates continuous, numerical readouts that enable dose-response modeling and threshold-based go/no-go decisions.
- Platform Scalability: Compatible with high-frequency ultrasound systems and adaptable to mouse models, supporting cross-species validation in discovery pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models clinically relevant acute kidney injury (AKI) hemodynamic precursors, aligning with human pathophysiology where vascular changes precede biomarker rise.
- Translational Continuity: Bridges discovery and preclinical stages by providing functionally relevant readouts that predict later histopathological outcomes.
- Risk-Adjusted Advancement: Supports go/no-go decisions based on hemodynamic deterioration, reducing progression of compounds with latent nephrotoxic potential.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery-to-preclinical continuum, specifically enhancing lead identification and preclinical safety assessment by providing early hemodynamic biomarkers that inform compound selection and advancement.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by revealing compound-induced alterations in renal blood flow before overt toxicity manifests.
- Screening: Enables assay standardization through reproducible Doppler-derived metrics, facilitating high-confidence compound profiling.
- Analytics: Delivers quantitative hemodynamic indices (RI, PI, velocity metrics) that allow objective comparison across treatment groups and time points.
- Translational Research: Connects early vascular dysfunction to histopathological injury, strengthening the predictive value of preclinical models.
- Enterprise Reuse: Represents a noninvasive, serial imaging platform applicable across multiple therapeutic areas and target classes requiring renal safety evaluation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in nephrotoxicity assessment by detecting functional changes before structural damage or biomarker elevation.
- Operational Value: Enhances reproducibility and reduces variability through standardized probe positioning, Doppler settings, and serial imaging protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling earlier termination of nephrotoxic candidates, minimizing investment in high-risk leads.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by identifying compounds with early hemodynamic liability, informing safer advancement decisions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal ultrasound imaging and Doppler hemodynamics interpretation.
- Dependent on high-resolution ultrasound systems (21 MHz or higher) with color and pulsed wave Doppler capabilities.
- Necessitates standardization of animal positioning, probe angle, and acquisition settings across studies and operators.
- Adaptation across models (e.g., rats to mice) may require frequency and depth adjustments due to anatomical differences.
- Practical limitations include operator dependency and the need for controlled physiological conditions (e.g., anesthesia stability) to ensure measurement validity.
