Un modello murino efficace di danno unilaterale da ischemia-riperfusione renale
15 luglio 2021
La lesione da ischemia-riperfusione renale è associata ad alta morbilità e mortalità nei pazienti ospedalizzati. Qui, presentiamo un modello murino semplice ed efficace di danno unilaterale da ischemia-riperfusione renale e forniamo una panoramica sequenziale dei cambiamenti patologici rappresentativi osservati nel rene.
Il danno da ischemia-riperfusione renale è la principale causa di insufficienza renale acuta. Questo modello è molto utile per comprendere i cambiamenti fisiopatologici che si verificano nel rene dopo un insulto ischemico. Questo modello è efficiente in termini di tempo e costi e fornisce dati altamente riproducibili.
Oltre a questo, questo modello di ischemia renale unilaterale consente al ricercatore di lavorare con tempi ischemici più lunghi mantenendo un alto tasso di sopravvivenza. Per cominciare, posizionare il mouse anestetizzato sul tavolo delle operazioni. Dopo aver sterilizzato l'area chirurgica, utilizzare una lama di bisturi per eseguire un'incisione chirurgica laterale dorsale di circa un centimetro sul fianco destro dietro la costola e continuare il coddley di circa un centimetro parallela alla linea mediana lombare.
Transect la muscolatura addominale usando le forbici per visualizzare lo spazio retroperitoneale. Utilizzare un batuffolo di cotone sterile per rimuovere le piccole quantità di sangue prodotte durante il sezionamento dei muscoli. Quindi, spingere il rene destro fuori dalla cavità addominale.
Esporre lentamente e con attenzione il rene con una pinza grigia e identificare il peduncolo renale. Quindi rimuovere con cura il tessuto adiposo intorno al peduncolo. Utilizzare un Halsted Mosquito Hemostat per manipolare il morsetto vascolare.
Per indurre l'ischemia, posizionare il morsetto vascolare sopra l'arteria renale e la vena presenti nel peduncolo renale evitando di bloccare l'uretere adiacente. Coprire il rene bloccato con una garza sterile imbevuta di soluzione salina per evitare l'essiccazione. Lasciare i reni sulla garza per 30 minuti e monitorare periodicamente la profondità e l'umidità dell'anestesia della garza.
Poco prima della fine del periodo di ischemia, scoprire il rene e tenere l'Halsted Mosquito Hemostat, pronto per la rimozione del morsetto. Alla fine del periodo di ischemia, aprire il morsetto vascolare con l'emostato e rimuovere il morsetto per consentire la perfusione del rene. Per gli animali di controllo fittizi, eseguire l'intervento chirurgico dimostrato senza bloccare il peduncolo renale.
Dopo aver verificato il cambiamento di colore del rene, riportare il rene nella cavità addominale. Chiudere i muscoli addominali in uno schema crociato con sutura riassorbibile 5-0. Chiudere la pelle in un modello di materasso orizzontale con sutura riassorbibile 5-0.
Pulire la ferita con la soluzione di povidone-iodio. Dopo la lesione da perfusione da ischemia, la riduzione del peso corporeo è stata osservata in alcuni topi con meno del 10% del peso corporeo iniziale. Tuttavia, la maggior parte dei topi ha recuperato il loro peso corporeo iniziale tra i giorni 4 e 7 dopo l'intervento chirurgico.
I topi di controllo non hanno mostrato alcun cambiamento di peso corporeo dopo l'intervento chirurgico. Diversi cambiamenti nella morfologia renale post-operatoria sono stati identificati utilizzando ematossilina-eosina, acido periodico Schiff e colorazione Trichrome di Masson. La presenza di colata proteica nel lume tubulare è stata osservata dopo quattro ore.
La dilatazione tubulare è stata rilevata a otto ore e il calco tubulare e la necrosi cellulare nei segmenti midollari sono stati notati a 16 ore dopo l'intervento chirurgico IRI. Dopo 24 ore dall'intervento chirurgico, è stata osservata una dilatazione tubulare. L'infiltrazione di linfociti e macrofagi e nuclei cellulari ingrossati sono stati rilevati dopo 48 ore.
Entro il giorno 4, sono state osservate cellule tubulari mitotiche e al giorno 7 dopo l'intervento chirurgico IRI è stata rilevata la fibrosi focale. La corteccia renale dei topi durante la riperfusione precoce è stata monitorata utilizzando la colorazione PAS e la progressiva attenuazione del bordo del pennello era visibile. Le aree della fibrosi interstiziale al giorno 7 post-operatorio sono state visualizzate utilizzando la colorazione del tricomi di Masson.
È stato sviluppato un sistema di punteggio delle lesioni tubolari per classificare il danno nel tempo. I punteggi più alti di lesioni tubulari sono stati ottenuti tra 8 ore e 24 ore dopo l'IRI renale. Alcuni dei passaggi più critici sono il corretto posizionamento del morsetto vascolare nel peduncolo renale e il mantenimento di una temperatura corporea costante durante l'intervento chirurgico.
Panoramica
Questo studio presenta un modello murino di lesione renale da ischemia-riperfusione unilaterale, una condizione associata a insufficienza renale acuta. Il modello è efficace per esaminare i cambiamenti fisiopatologici nel rene in seguito a eventi ischemici.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Nefrologia
- Patofisiologia
- Modelli animali
Sfondo
- L'ischemia-renale da riperfusione è una causa significativa di insufficienza renale acuta.
- Il modello consente tempi ischemici più lunghi garantendo al contempo elevati tassi di sopravvivenza.
- Comprendere i cambiamenti morfologici dopo la lesione è fondamentale per lo sviluppo di strategie terapeutiche.
- Le valutazioni patologiche possono fornire informazioni sui meccanismi della lesione.
Scopo dello studio
- Stabilire un modello murino affidabile per lo studio del danno renale da ischemia-riperfusione.
- Documentare i cambiamenti patologici sequenziali nel rene.
- Valutare gli effetti dell'ischemia sulla morfologia e sulla funzione renale.
Metodi Utilizzati
- L'ischemia renale unilaterale è stata indotta clampando l'arteria e la vena renale.
- Sono state utilizzate tecniche chirurgiche per esporre il rene e applicare il clamp.
- Sono state effettuate analisi istologiche mediante l'uso di diversi metodi di colorazione.
- Sono stati monitorati i cambiamenti del peso corporeo e della morfologia renale dopo l'intervento chirurgico.
Risultati principali
- È stata osservata una riduzione del peso corporeo in alcuni topi dopo l'intervento chirurgico.
- I cambiamenti patologici includevano dilatazione tubulare, necrosi e fibrosi nel tempo.
- È stata rilevata l'infiltrazione di cellule immunitarie in diversi punti temporali.
- È stato sviluppato un sistema di valutazione del danno tubulare per determinare la gravità del danno.
Conclusioni
- Il modello è efficace per lo studio del danno renale da ischemia-riperfusione.
- I cambiamenti sequenziali nella morfologia renale forniscono informazioni sull'evoluzione del danno.
- I risultati potrebbero orientare ricerche future e approcci terapeutici.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo modello fornisce un sistema riproducibile per lo studio del danno renale da ischemia-riperfusione, un meccanismo chiave nell'insufficienza renale acuta e nella funzione ritardata del trapianto. Permette la riduzione del rischio meccanicistico di terapie mirate al rene, catturando i cambiamenti patofisiologici temporali. Il modello supporta la validazione degli obiettivi terapeutici e lo sviluppo di saggi in programmi di scoperta focalizzati sulla nefrologia.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Valore scientifico: Consente l'analisi di ipotesi terapeutiche in un sistema rilevante per la malattia, con endpoint istopatologici quantificabili.
- Valore operativo: Fornisce dati altamente riproducibili in diversi punti temporali di riperfusione, supportando una valutazione coerente dell'interazione con il bersaglio.
- Valore predittivo: Facilita la riduzione del rischio biologico modellando la progressione del danno, dalla dilatazione tubulare alla fibrosi.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Fornisce una piattaforma standardizzata per valutare gli effetti dei composti sul punteggio di danno tubulare e sull'infiltrazione immunitaria.
- Valore operativo: Favorisce la standardizzazione del saggio attraverso tempistiche definite per l'intervento chirurgico e la riperfusione.
- Scalabilità: Permette un monitoraggio longitudinale da 4 ore a 7 giorni per la caratterizzazione farmacodinamica dipendente dal tempo.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Continuità Translazionale: Rispecchia la fisiopatologia dell'IRI umana, consentendo la validazione preclinica di agenti nefroprotettivi.
- Allineamento dei Biomarcatori: Correla i cambiamenti istopatologici con parametri funzionali come il recupero del peso corporeo.
- Progressione Basata sul Rischio: Guida le decisioni di avanzamento o interruzione dello studio in base al punteggio di gravità della lesione valutato in diversi intervalli di riperfusione.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il modello si inserisce nel percorso dalla scoperta alla fase preclinica, sostenendo la validazione del bersaglio mediante screening fenotipico e fornendo informazioni meccanicistiche sui percorsi di danno renale.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi mediante analisi temporale della necrosi tubulare, della formazione di cilindri e dell'attività mitotica.
- Screening: Permette la valutazione quantitativa dei punteggi di danno tubulare e dell'infiltrazione di cellule immunitarie come biomarcatori farmacodinamici.
- Analisi: Genera output istopatologici misurabili che consentono il confronto della modulazione del danno tra gruppi sperimentali.
- Ricerca traslazionale: Collega gli eventi precoci di danno alla fibrosi in stadio avanzato, supportando la valutazione dell'efficacia preclinica.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce un quadro chirurgico e di valutazione riutilizzabile per campagne di test su più composti.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Fornisce una previsione affidabile della modulazione del bersaglio attraverso un modello di lesione riproducibile.
- Valore operativo: Garantisce standardizzazione mediante tempi ischemici definiti, campionamento della riperfusione e protocolli di colorazione.
- Valore strategico: Migliora l'efficienza del capitale riducendo l'abbandono dei candidati grazie a una riduzione precoce dei rischi meccanicistici.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione dei candidati terapeutici renali adeguata al rischio, basata sui dati di modifica della lesione.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in microchirurgia su roditori e tecniche di occlusione vascolare.
- È dipendente da strumentazione chirurgica sterile e sistemi di monitoraggio dell'anestesia.
- Necessita di infrastrutture istologiche per la colorazione e la valutazione istopatologica con ematossilina-eosina, PAS e tricromia di Masson.
- Richiede considerazioni adattative nel passaggio a modelli bilaterali o con comorbilità.
- I limiti pratici includono la variabilità nel posizionamento delle pinze e nel mantenimento della temperatura, fattori che influiscono sulla riproducibilità.
