Un Mouse 5/6th Nephrectomy modello che induce cardiomiopatia uremica sperimentale
7 novembre 2017
Questo manoscritto fornisce una procedura chirurgica in due passaggi dettagliati per eseguire nefrectomia parzialeth da mouse 5/6 (PNx) con legatura di palo. Quattro settimane dopo la chirurgia, in confronto ai topi falsità-azionati, i topi di PNx sviluppato fibrosi cardiaca, insufficienza renale, l'anemia, ipertrofia cardiaca e ridotta funzione sistolica e diastolica del cuore.
L'obiettivo generale di questa procedura è quello di mettere a punto un semplice modello di nefrectomia parziale di topo a cinque sesti con legatura del polo con un tasso di sopravvivenza migliore rispetto ai modelli tradizionali. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della malattia renale cronica sullo sviluppo e il potenziale trattamento terapeutico della cardiomiopatia uremica. Il vantaggio principale di questa tecnica è che si tratta di un modello animale facile e costantemente riproducibile che imita la patologia della malattia renale cronica nei pazienti umani.
In generale, gli individui nuovi a questo metodo avranno difficoltà a causa dei reni, dei vasi sanguigni e degli ureteri molto più piccoli nel topo. Inizia confermando il livello appropriato di sedazione con una mancanza di risposta al pizzicamento delle dita dei piedi e applicando lubrificante sugli occhi del topo. Posiziona il mouse su un tappetino riscaldante e inserisci un termometro rettale per mantenere la temperatura corporea intorno ai 37 gradi Celsius durante la procedura.
Quindi, posiziona l'animale sul lato destro e rade i peli sopra l'area chirurgica. Rimuovere i peli rimanenti con una crema depillatoria e disinfettare la pelle esposta con una soluzione di poliidrossi dine e etanolo al 70%. Allineare un lino chirurgico per autoclave sul sito dell'intervento.
E fai un'incisione lombare di circa un centimetro attraverso la pelle e il tessuto muscolare. Usando il bisturi e la pinza, separa il muscolo e la fascia per esporre il rene sinistro. Quindi, usa una piccola pinza smussata per tirare delicatamente il grasso perirenale per estrarre il rene dalla cavità addominale.
Stuzzicare delicatamente il tessuto connettivo e la ghiandola surrenale dall'estremità superiore del rene verso il piloro medio dell'organo in cui i vasi sanguigni entrano ed escono dal tessuto renale. Isolare l'uretere attorno alla metà inferiore del rene all'interno del tessuto connettivo e separare delicatamente il tessuto connettivo dal rene per assicurarsi che l'uretere non sia legato. È essenziale separare accuratamente il tessuto connettivo in modo che l'uretere non venga danneggiato e non sanguini.
Isolare l'uretere attorno alla metà inferiore del rene all'interno del tessuto connettivo. Quindi, utilizzare tre corde di sutura di seta zero per legare il rene a circa 0,4 centimetri dalla parte superiore, verso il centro del piloro e a 0,4 centimetri dalla parte inferiore verso il piloro. Quando si stringono i punti di sutura, applicare una tensione sufficiente a compromettere l'afflusso di sangue alla parte distale del rene senza causare sanguinamento su entrambi i lati.
Se non si osserva sanguinamento dopo due minuti, riportare delicatamente il rene nella sua posizione anatomica originale e utilizzare quattro punti di sutura zero e tre zero per chiudere rispettivamente gli strati muscolari e cutanei. Quindi, applicare un unguento antibiotico sull'area chirurgica e alloggiare il topo individualmente con una lampada termica e monitorare fino alla decubito sternale. Sette giorni dopo la legatura polare, esporre il rene destro come appena dimostrato.
Usa una pinza smussata per eliminare il grasso circostante e il tessuto connettivo e posiziona liberamente due punti di sutura di seta a tre zero attorno all'arteria renale e alla vena. Stuzzicare delicatamente il tessuto connettivo e la ghiandola surrenale dall'estremità superiore del rene verso il piloro medio. Spostando delicatamente l'uretere dall'estremità inferiore del tessuto, sciogliere tutti i vasi insieme senza causare sanguinamento.
Quindi, sposta un nodo di legatura sciolto verso il lato dell'aorta addominale e il secondo nodo sciolto verso il lato del rene. E legare la legatura dell'aorta addominale con doppi nodi. Un nodo solido cambierà il colore del rene destro.
Sciogliere il secondo nodo di legatura con doppi nodi, lasciando degli spazi tra i nodi in modo che i vasi possano essere tagliati, e tagliare i vasi renali. Dopo aver rimosso il rene, chiudere gli strati muscolari e cutanei come appena dimostrato. Quindi, asciugare il rene con una garza sterile e pesare il tessuto renale prelevato.
A quattro settimane dall'intervento chirurgico, i topi con nefrectomia parziale dimostrano livelli significativamente aumentati di cictatina C, creatinina e azoto ureico nel sangue nel plasma rispetto agli animali sottoposti a chirurgia fittizia. È evidente anche l'anemia stimolata dalla nefrectomia parziale, come evidenziato dai livelli di ematocrito significativamente più bassi negli animali legati polarmente. L'ipertrofia cardiaca e la disfunzione diastolica nei topi parzialmente nefrectomizzati sono indicate da un aumento del rapporto cuore/peso corporeo e dall'ecocardiografia transtoracica che rivela aumenti significativi degli spessori delle pareti posteriori e anteriori, dell'indice di prestazione miocardica e dell'indice di massa del ventricolo sinistro.
La fibrosi cardiaca mediata da nefrectomia parziale è dimostrata anche dall'aumento dell'espressione del collagene di tipo 1 negli omogenati del ventricolo sinistro e negli omogenati del rene residuo sinistro. Inoltre, lo stress ossidativo svolge un ruolo importante nella cardiomiopatia uremica sperimentale, stimolando significativamente la modifica diretta della carbonilazione proteica di più proteine e l'attivazione della proto-oncogene tirosina-proteina chinasi negli omogenati del ventricolo sinistro. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in 40 minuti se eseguita correttamente.
Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordarsi di controllare la frequenza respiratoria dell'animale e di regolare gli isoflurani in modo appropriato. Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri esperimenti, come il confronto degli effetti di specifici trattamenti farmacologici sul recupero parziale della nefrectomia, per rispondere alle domande tradizionali su specifici trattamenti terapeutici di interesse. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della malattia renale cronica per esplorare la patologia e il potenziale screening dei farmaci nella cardiomiopatia uremica.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come impostare un modello di nefrectomia parziale nel mouse.
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Panoramica
Questo manoscritto descrive una procedura chirurgica in due fasi per eseguire una nefrectomia parziale 5/6 del topo con legatura del polo. Questo modello mira a migliorare i tassi di sopravvivenza rispetto ai metodi tradizionali e aiuta a studiare la malattia renale cronica e la cardiomiopatia uremica.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Nefrologia
- Cardiologia
- Tecniche chirurgiche
Sfondo
- La malattia renale cronica è un problema di salute significativo.
- La cardiomiopatia uremica è una complicazione comune della malattia renale.
- I modelli animali esistenti hanno limitazioni nei tassi di sopravvivenza.
- Questo studio mira a stabilire un modello più efficace per la ricerca.
Obiettivo dello studio
- Sviluppare un modello murino affidabile per la PNx 5/6.
- Indagare gli effetti della malattia renale cronica sulla funzione cardiaca.
- Fornire informazioni su potenziali approcci terapeutici.
Metodi utilizzati
- Anestesia e conferma della sedazione del topo.
- Applicazione di lubrificante per proteggere gli occhi.
- Utilizzo di un cuscinetto riscaldante per mantenere la temperatura corporea.
- Monitoraggio dei segni vitali durante la procedura chirurgica.
Risultati principali
- I topi PNx hanno mostrato una funzione renale compromessa rispetto ai topi sottoposti a operazione scherma.
- È stata osservata lo sviluppo di anemia e ipertrofia cardiaca.
- Sono state notate fibrosi cardiaca e diminuzione della funzione cardiaca.
- Il modello imita efficacemente la patologia della malattia renale cronica umana.
Conclusioni
- Il modello PNx in due fasi è riproducibile ed efficace.
- Questo modello può facilitare la ricerca sulla cardiomiopatia uremica.
- Migliori tassi di sopravvivenza ne aumentano l'utilità per futuri studi.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
This model provides a reproducible system for studying the progression from chronic kidney disease to uremic cardiomyopathy, a key comorbidity in drug safety and efficacy assessments. It enables mechanistic de-risking of cardiovascular liability in renal impairment populations, supporting early target validation and predictive confidence in lead optimization. The model's utility in quantifying cardiac dysfunction and fibrosis aligns with preclinical screening needs for cardioprotective candidates in CKD populations.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses linking renal dysfunction to cardiac pathology through measurable endpoints like cystatin C, creatinine, and BUN.
- Scientific Value: Supports functional target validation by demonstrating cardiac hypertrophy, fibrosis, and diastolic dysfunction in response to reduced renal mass.
- Scientific Value: Facilitates pathway clarification via observed oxidant stress and protein carbonylation modifications in left ventricle homogenates.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized biological system with quantifiable renal and cardiac readouts for assay standardization and reproducibility testing.
- Operational Value: Enables reliable compound evaluation through consistent phenotyping of anemia, cardiac hypertrophy, and fibrosis at four weeks post-surgery.
- Operational Value: Supports platform reuse due to the model's simplicity and improved survival rate compared to traditional methods.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Demonstrates disease relevance by mimicking human uremic cardiomyopathy pathology, including cardiac fibrosis and systolic/diastolic dysfunction.
- Scientific Value: Supports translational biomarker alignment through measurable shifts in cystatin C, creatinine, BUN, hematocrit, and heart-to-body-weight ratio.
- Scientific Value: Enables risk-adjusted advancement decisions by quantifying cardiac functional decline via echocardiography-derived indices like myocardial performance and left ventricle mass index.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical safety assessment, particularly for compounds where renal impairment is a comorbidity concern.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of cardiorenal axis mechanisms through inducible uremic cardiomyopathy phenotypes.
- Screening: Delivers quantitative outputs such as plasma biomarker levels and echocardiographic parameters for compound effect comparison.
- Analytics: Enables statistical analysis of cardiac structural and functional changes, including wall thickness ratios and diastolic function indices.
- Translational Research: Connects discovery findings to preclinical validation through shared pathological features like collagen upregulation and oxidant stress.
- Enterprise Reuse: Represents a scalable, reproducible surgical model suitable for multi-program screening campaigns in cardiorenal drug discovery.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in cardiorenal pathway modulation.
- Operational Value: Enhances standardization and reproducibility through a streamlined two-step surgical procedure with defined postoperative timelines.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by enabling early detection of cardiovascular liability in CKD-relevant models.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization by identifying compounds that mitigate or exacerbate uremic cardiomyopathy phenotypes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgical techniques and rodent anesthesia management.
- Dependent on sterile surgical equipment, suture materials, and postoperative monitoring infrastructure.
- Necessitates standardization across teams for consistent pole ligation and nephrectomy timing.
- Involves adaptation considerations when translating to other strain or age models due to variability in renal reserve.
- Limited by the inability to precisely titrate remnant renal mass compared to artery ligation models, affecting dose-response control.
