Method Article

ヒト腎動脈枝のマルチレベル顕微解剖と機能構造プロファイリング

DOI:

10.3791/68579

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September 5th, 2025

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1Institute of Cardiovascular Sciences, School of Basic Medical Sciences, Peking University Health Science Center; State Key Laboratory of Vascular Homeostasis and Remodeling, Peking University, 2Beijing Key Laboratory of Cardiovascular Receptors Research, 3Department of Cardiology and Institute of Vascular Medicine, Peking University Third Hospital, Peking University, 4Department of Urology, Peking University First Hospital; Institute of Urology, Peking University; Beijing Key Laboratory of Urogenital Diseases (Male) Molecular Diagnosis and Treatment Center, National Urological Cancer Center, 5Institute of Cardiovascular Diseases, First Affiliated Hospital of Dalian Medical University, 6NHC Key Laboratory of Cardiovascular Molecular Biology and Regulatory Peptides, Peking University

In This Article

Summary

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この記事では、ヒト腎動脈枝の単離と機能評価のための段階的なプロトコルを紹介し、医薬品開発のための前臨床研究を促進します。

Abstract

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腎血管機能障害は、急性腎障害、腎虚血、高血圧などの複数の臨床症状の病因において重要な役割を果たしており、臨床管理に重大な課題をもたらし、患者の転帰に悪影響を及ぼします。腎内動脈の分離と機能的特徴付けは、特に腎障害に関連する腎血管機能障害の根底にあるメカニズムを解明し、標的治療の開発を導くために非常に重要です。臨床的重要性にもかかわらず、さまざまな分岐レベルにわたるヒト腎内動脈を分離し、機能的に評価するための標準化されたアプローチは、未開発のままです。このプロトコルは、生理学的および病理学的条件の両方下での機能的および構造的評価を組み込んだ、腎内動脈枝の体系的な分離と集学的評価のための包括的なフレームワークを提供します。この方法論には、次の 3 つの重要な要素が含まれます: (1) 構造確認のためのヘマトキシリン-エオシン (H&E) 染色を伴う、ドナー腎臓からの腎内動脈の正確な解剖学的同定と顕微解剖。(2) 測定の再現性と信頼性を高めるためのワイヤー ミオグラフィーにおける厳密な正規化手順。(3) 精密ワイヤー筋造影技術を使用した血管運動反応の定量的分析。正規化は筋肉の長さと張力の関係に基づいており、動脈セグメントの増分ストレッチにより最適な安静時張力が確立され、アクチンとミオシンの重複が最大化され、それによってピーク収縮反応が引き出されます。ワイヤー筋造影では、孤立した血管セグメントが 2 本の平行なワイヤーの間に吊り下げられ、血管張力を正確に測定できます。この技術は、厳密な正規化プロトコルを適用することにより、さまざまな病態生理学的状態や薬理学的介入にわたる血管反応性の再現性と信頼性の高い定量化を可能にします。

Introduction

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腎臓は、代謝老廃物の除去、電解質バランス、体液調節など、非常に高い血流を必要とする機能を通じて人間の恒常性を維持する重要な器官です。生理学的条件下では、腎臓は毎分心臓から送り出される総血液量の約 25% (心拍出量) を受け取り、全身血流における腎臓の重要な役割と、全体的な生理学的バランスを維持する上での腎灌流の決定的な重要性を強調しています1。腎動脈系は、全身の血行動態の変化に適応しながら GFR を維持するために、この大量の血液供給を正確に調節します。したがって、腎灌流の障害は、急性腎障害や腎虚血などの症状における糸球体濾過率 (GFR) の低下に寄与する重要な病理学的メカニズムです。さらに、ショック、心機能障害、敗血症など、腎血流を損なう全身性疾患に続発して頻繁に発生します 2,3,4,5。腎動脈は腎臓内で連続した分岐を遂げ、最初に髄質錐体間の腎柱を通る葉間動脈に分かれます。皮質髄質接合部に到達すると、これらの血管は弓状動脈を生じさせ、皮質と髄質の境界に沿ってアーチ状に描きます。これらの曲線血管から、皮質実質に放射状に浸透する小葉間動脈が出現し、最終的に求心....

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Protocol

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ここで説明するプロトコルと例は、北京大学第一病院泌尿器科 (承認番号 2023yan500-002) によって審査および承認され、ヘルシンキ宣言に従って実施されました。すべての参加者は、参加前に書面によるインフォームドコンセントを提供しました。

1. 溶液の調製

  1. pH 7.4で、119.0 mM NaCl、4.7 mM KCl、2.5 mM CaCl2、1.0 mM MgCl2、25.0 mM NaHCO3、1.2 mM KH2PO4、および11.0 mM D-グルコースを含むクレブスリンゲル溶液(クレブス)を調製します。
  2. pH 7.4で、64.0 mM NaCl、60 mM KCl、2.5 mM CaCl2、1.0 mM MgCl2、25.0 mM NaHCO3、1.2 mM KH2PO4、および11.0 mM D-グルコースを含む高カリウム塩溶液(60K+)を調製します。

2. 試薬の調製

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Results

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人間の腎臓では、葉間動脈は対応する静脈に沿って腎錐体の間を走っています。比較的厚い血管壁と重要な脂肪組織の包囲を特徴とするこの動脈は、特に慎重な解剖を必要とします。周囲の脂肪組織は、分離手順中に過度の力を加えないように注意深く除去する必要があります(図1C)。

弓状動脈は解剖学的に皮質髄質接合部に位置し、腎錐体の外縁に沿って特徴的な半円形のアーチを形成します。葉間動脈と比較して、血管壁が薄いです。隔離中は、動脈の湾曲した形態のために周囲の実質組織を除去する際には特に注意する必要があります。解剖は、弧の長さ全体に沿って外膜と末梢実質の両方に体系的に対処する必要があります。不完全な除去は、解放された動脈が未クリア側に向かって曲がり、その後の実験操作を損なう可能性があるため、両側から同時に実質組織を完全に除去するには特別な注意が必要です(図1C)。

小葉間動脈は、比較的薄い血管壁で腎皮質を直線的に走っています。周囲.......

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Discussion

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腎灌流の安定性は、重要な治療標的であると同時に、血行動態の病態生理学への窓としても機能します39,40。私たちは、新鮮な腎摘出標本からのヒト腎動脈の階層的分離と機能評価のためのプロトコルを提示し、現在の方法論の大きなギャップに対処します。死体標本や動物モデルに限定された既存のアプローチとは異なり、私たちの技術は、形態学的完全性と生理学的機能の両方を維持しながら、生存可能な腎内動脈(葉間から小葉間)の信頼性の高い分離を可能にします。この進歩により、ヒトの腎血管生物学を調査し、潜在的な治療法をスクリーニングするための忠実度の高い実験プラットフォームが確立されます。

このプロトコルの有効性は、いくつかの重要なステップにかかっています。まず、根治的腎摘出術から得られた腎組織を氷冷のクレブス溶液に直ちに浸漬し、続いて6時間以内に単離を完了することで、血管反応性を最適に維持します。第二に、私たちの特殊な顕微解剖.......

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Disclosures

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著者らは開示するものは何もない。

Acknowledgements

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著者らは、この研究に参加してくれたボランティアに感謝するとともに、腎臓組織を提供してくれた北京大学第一病院泌尿器科の外科スタッフにも感謝したいと思います。この研究は、北京市自然科学基金(YZにF251013、YLに7232096)によって支援されました。中国国家科学基金(82325004、92168114からY.Z.、82170422からY.L.);中国国家重点研究開発プログラム (2021YFF0501401、2018YFA0800501 から YZ、2021YFF0501404 から YL、2023YFC2415500 から LY);北京大学第三病院の血管恒常性とリモデリングの国家重点研究所の研究プロジェクト (北京大学; 2024-VHR-SY-07 から Y.Z.);2023年北京市衛生健康委員会首都医学科学技術イノベーション成果変革優秀推進プログラムプロジェクト(YC202301QX0162からL.Y.まで);国立高レベル病院臨床研究資金(北京大学第一病院科学技術成果変革インキュベーション指導基金プロジェクト、2024CX24〜L.Y.)。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
塩化アセチルコリンSigma-Aldrich、メルク、ダルムシュタット、ドイツA6625
黒底培養皿デンマークのMyo Technology、オーフス、デンマーク300412
CaCl2Sangon Biotech Co.,Ltd.、上海、中国A501330
D-グルコースSangon Biotech Co.,Ltd.、上海、中国A610219
デュモン鉗子デンマークのMyo Technology、オーフス、デンマーク300413
Geuder解剖はさみデンマークのMyo Technology、オーフス、デンマーク400431
ガイドワイヤーデンマークのMyo Technology、オーフス、デンマーク400447直径40&マイクロ;m
KClSangon Biotech Co.,Ltd.、上海、中国A100395
KH2PO4Sangon Biotech Co.,Ltd.、上海、中国A100781
LabChart Professionalバージョン8.3 ADInstruments, オーストラリア-
MgCl2·6H2OSangon Biotech Co.,Ltd.、上海、中国A100288
マルチミオグラフシステム デンマークのMyo Technology、オーフス、デンマーク620メートル
NaClSangon Biotech Co.,Ltd.、上海、中国A100241
NaHCO3Sangon Biotech Co.,Ltd.、上海、中国A100865
フェニレフリンSigma-Aldrich、メルク、ダルムシュタット、ドイツP6126

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Molema, G., Aird, W. C. Vascular heterogeneity in the kidney. Semin Nephrol. 32 (2), 145-155 (2012).
  2. Jentzer, J. C., et al. Contemporary management of severe acute kidney injury and refractory cardiorenal syndrome: Jacc council perspectives.

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