Name: 機械的換気仔豚における糸球体濾過率の経皮吸収型測定 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-09-13T14:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 41 s
Description: 学ぶ経皮的糸球体濾過率測定法により、機械的換気下の仔豚で腎機能をリアルタイムに評価する手法です。採血や採尿を不要とし、反復測定が可能な画期的な技術を解説します。

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この研究は、国立衛生研究所の助成金R01 DK120595およびR01 DK127625によってAdebiyi博士に授与されました。この論文の内容は著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。MediBeacon GmbHのサイトディレクターであるDaniel Schock-Kusch博士のアドバイスに感謝します。

この論文では、機械的に換気され、麻酔をかけられた新生児ブタモデルで、小型経皮GFRモニターとFITCシニストリンを使用してブタの腎機能を決定するための実用的なステップについて説明します。以前の論文では、げっ歯類11,12,14で実験的経皮GFRプロトコルが確立されていますが、ブタにはプロトコルは存在しません。
最近、難病を解決し、ヒトの腎臓病の負担を軽減するために、代替動物モデルを探求する動きがあります。残念ながら、これらのアプローチの多くには、サイズ、解剖学的、および生理学的な違いのために翻訳上の制限がありました。げっ歯類の腎臓の解剖学と病態生理学は、人間と比較すると大きな違いがあります37。ヒトとブタのシステムは同様の解剖学的および機能的特徴を共有しているので、ブタモデルはヒト疾患のより現実的な病態生理学的モデルであり得る<sup class="...

腎機能の実用的かつ定量的な評価は、糸球体濾過率(GFR)測定であり、これは、クリアランス原理1に基づいて腎臓がどれだけうまく血液をろ過するかを示します。GFRを測定する以前の方法では、イヌリンやシニストリンなどの外因性化合物を静脈内注射し、血漿/尿レベルの連続測定を行ってクリアランスを検出します2,3。この方法は煩雑であり、血漿および尿試料の連続収集を必要とする4。別の方法は、クレアチニンなどの内因性代謝最終産物の測定です。しかしながら、これは糸球体によって濾過されるだけでなく、尿細管によっても分泌されるので、時間がかかり、時には不正確である5,6。さらに、クレアチニンレベルは、性別、年齢、食事、および筋肉量の影響を受けます7,8,9。
GFRのより正確で、低侵襲で、広く使用されている測定値は、動物のリアルタイムGFRを測定する経皮GFRモニターの使用です4,10。シニストリンは、溶解性が高く、自由にろ過される外因性腎マーカーであり、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)で標識されています。このコンジュゲート化合物を静脈内注射し、血液や尿サンプルを収集することなくリアルタイムの腎機能を評価できます11。経皮GFR測定の使用は、げっ歯類12、イヌ13、およびネコ14で検証されていますが、ブタでは検証されていません。
ブタ種は人間といくつかの解剖学的および生理学的特徴を共有しており、さまざまな人間の病気を研究するのに理想的な動物となっています15。トランスレーショナル生物医学研究におけるブタの使用は、ヒトの生理学および病態生理学を模倣するため、げっ歯類モデルよりもますます人気があり、好まれるようになっています16。新生児ブタは、小児患者に特有の疾患のメカニズムを理解することに関心があります17。さらに、ブタからヒトへの臓器移植の最近の進歩は、前臨床試験および臨床試験のための診断ツールを拡大する衝動を生じさせる18,19,20,21。この論文は、新生児ブタのGFRを測定する際の経皮デバイスの使用に関するガイドを初めて提供します。

<table><tbody><tr><td>アルファ-クロラロー</td>ス <td>Sigma-Aldrich</td><td>C0128-25G</td><td>麻酔のメンテナンスに使用</td></tr><tr><td>黒編みこみシルク&nbsp; 3-0</td><td>外科専門</td><td>SP117</td><td>血管牽引および結紮用シルクタイ</td></tr><tr><td>遠心分離機 AccuSpin 8C</td><td>フィッシャー サイエンティフィック</td><td>75-008-821</td><td>全血サンプルから血漿を抽出するために使用されます</td></tr> 気<tr><td>管内チューブ 3.0 カフなし</td><td>プログレッシブ・メディカル・インターナショナル</td><td>1109021995</td> 気<td>管切開術による挿入</td></tr><tr><td>FITC-シニストリン 1.0g</td><td>株式会社メディビーコン</td><td>FTCF S001</td><td>室温で保管し、光から保護する</td></tr><tr><td>GEM Premier 3000 血液ガス分析装置</td><td>計装研究所</td><td>5700</td><td>ベッドサイドの血液ガス分析</td></tr><tr><td>用 加熱パッド 中型 20インチ x 29インチ</td><td>Adroit Medical Systems</td><td>V029</td><td>温熱療法ポンプHTPに接続</td>熱</tr><tr><td>治療ポンプHTP</td>に接続 <td>Adroit Medical Systems</td><td>HTP</td><td>必要に応じて温度を設定することができます。</td></tr><tr><td>IDEXXの触媒1</td><td>IDEXの実験室</td><td>89-92525-00</td><td>血しょうクレアチニンの分析</td></tr><tr><td>侵襲的な血圧のカテーテル 3.5Fr</td><td></td><td>ミラーSPR-524</td><td>大腿動脈に挿入され</td></tr>る <tr><td>IVの制御は流れの調整装置と</td>セットする <td>True Care</td><td>TCRTCBINF033G</td><td>静脈カテーテルにIVの液体袋を接続するのに使用</td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Covetrus</td><td>68317</td><td>麻酔の導入のために使用</td></tr><tr><td>MediBeacon 解析ソフトウェア version 3.0</td><td>株式会社MediBeacon</td><td>N / A</td><td>ソフトウェアプログラムは、シニストリンクリアランス半減期と曲線</td></tr><tr><td>Millex-GVシリンジフィルターユニット0.22 &microを取得するためのデータを分析するために使用されます。m</td><td>ミリポア シグマ</td><td>SLGVR33RS</td><td>クロラロース注射用シリンジフィルター</td></tr><tr><td>新生児/乳児用人工呼吸器</td><td>セクリスト・ミレニアム</td><td>20409</td><td>気管内チューブによる換気を行うために空気供給に接続</td></tr><tr><td>フェノバルビタール ナトリウム+フェニトインナトリウム (ユータゾール)</td> <td>コベトラス</td><td>72934</td><td>安楽死に使用</td></tr><tr><td>リンガー乳酸 500mL 袋</td><td>バクスター</td><td>2B2323Q</td><td>メンテナンス液注入</td></tr><tr><td>滅菌手袋</td><td>ヘンリー・シャイン</td><td>104-5920</td><td>手術中にオペレーターが使用</td></tr><tr><td>滅菌ガウン</td><td>ハリヤード 健康</td><td>95021</td><td>手術中にオペレーターが使用</td></tr><tr><td>滅菌タオル</td><td>メドライン</td><td>42131704</td> 手術<td>時に滅菌フィールドを維持するためのドレープとして使用</td></tr><tr><td>縫合糸 3-0 シルクリバースカッティングニードル</td><td>エチコン</td><td>NC1842168</td><td>腹壁層の縫合に使用</td></tr><tr><td>経皮ミニGFRモニター</td><td>MediBeacon Inc.</td><td>TDM004</td><td>バッテリーとUSBコネクタが同梱されている</td></tr><tr><td>経皮吸収型モニター粘着パッチ</td><td>MediBeacon Inc.</td><td>PTC-SM001</td><td>GFRプローブ用両面接着パッチ</td></tr><tr><td>アンビリカルテープ 1/8インチ x 20ヤード</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>NC9303017</td><td>気管内チューブを固定するため</td></tr><tr><td>静脈カテーテルサイズ PE/5</td><td>マイクロ医療用チューブ</td><td>BB31695</td><td>大腿静脈カニューレ挿入用</td></tr><tr><td>キシラジン</td><td>コベトラス</td><td>61035</td><td>麻酔の導入に使用</td></tr></tbody></table>

機械的換気仔豚における糸球体濾過率の経皮吸収型測定

Transdermal Measurement of Glomerular Filtration Rate in Mechanically Ventilated Piglets

糸球体濾過率(GFR)の経皮測定は、意識のある動物の腎機能を評価するために使用されています。この技術は、急性腎障害および慢性腎臓病を研究するためにげっ歯類で十分に確立されています。しかし、経皮吸収系を用いたGFR測定は、ヒトと同様の腎系を持つ種であるブタでは検証されていません。そこで,麻酔・機械的換気を施した新生児ブタの経皮GFRに対する敗血症の影響を調査した。多微生物敗血症は、盲腸結紮および穿刺(CLP)によって誘発された。小型化された蛍光センサーからなる経皮GFR測定システムをブタの剃毛皮膚に取り付けて、静脈注射されたGFRトレーサーであるフルオレセインイソチオシアネート(FITC)結合シニストリンのクリアランスを測定しました。私たちの結果は、CLPの12時間後に、血清クレアチニンがGFRの減少とともに増加したことを示しています。この研究は、機械的に換気された新生児ブタの腎機能を決定する際の経皮GFRアプローチの有用性を初めて実証しました。

このセクションでは、新生児ブタにおける経皮GFRの使用からの代表的なデータを初めて提示します。我々は、腎機能を低下させることが以前に示されている盲腸結紮および穿刺モデルを使用した28。したがって、CLPブタでは、AKIに対応するGFRの急激な低下があり、これを経皮GFR装置上でクリアランス時間の増加(t1/2)として検出し、ブタでの使用を検証するべきであるという仮説を立てました。7頭の雄子豚、3頭の偽の子豚、4頭の敗血症が含まれていました。2つのグループは同等の重みを有していた(図3A)。予想通り28、12時間敗血症は、菌血症および敗血症マーカーであるC反応性タンパク質(CRP)の血清レベルを増加させました(図3B)。偽子豚と敗血症子豚の代表的なFITCシニストリンクリアランス曲線が示され(図4 A、B)、AK...

糸球体濾過率(GFR)は、腎機能を評価するための理想的なマーカーです。しかし、イヌリン注射と連続血液および尿分析を用いた標準的な測定方法は実用的ではありません。この記事では、子豚のGFRを経皮的に測定する実用的な方法について説明します。

Transdermal measurement of glomerular filtration rate (GFR) has been used to evaluate kidney function in conscious animals. This technique is well ...

TGFRは、腎機能のリアルタイム評価を提供します。従来のマーカーと比較して、TGFRは同じ動物の腎機能の変化を複数回監視できます。さらに、この技術は採血や尿の採取を必要としません。異種移植の最近の進歩に伴い、豚モデルを使用してより多くの研究が行われます。したがって、このツールはトランスレーショナルリサーチに不可欠であり、今後数年間で臨床的に利用される可能性が高いと考えています。実験は3〜7日齢の子豚で行われます。動物は低体温、血液量減少、および手術から生じる他の合併症を起こしやすいです。したがって、手順全体を通して綿密な監視が必要です。また、この方法論には気管切開術と血管カニューレが含まれるため、練習が必要です。手順のために動物を準備した後、ブタの盲腸は左傍腰椎窩にあるので、外科用刃を使用して5〜6センチメートルの左傍正中垂直切開を作成します。表在性上腹部血管の損傷を避けて、腹壁層を解剖します。腹膜層を切開したら、開創器を使用して腹腔内構造へのアクセスを改善し、腹部の左上の象限にあるらせん状結腸を特定します。盲腸を見つけるには、らせん状の結腸を尾側と背側にたどります。盲腸の基部にあるらせん状結腸は腸骨に接合されています。回盲部接合部のちょうど遠位に盲腸を結睦する。18ゲージの針を使用して、盲腸に7つの穴を開け、腹膜領域に糞便を押し出します。単純な中断または連続ステッチを使用して、3/0シルク縫合糸で腹部層を閉じます。可能であれば、ステープラーを使用してスキン層を閉じることもできます。8時間の盲腸結紮後、経皮GFR測定を開始します。MB サービス ソフトウェア バージョン 3.0 を使用して、GFR デバイスのサンプリング レートを調整します。USBコネクタを使用して、経皮GFRデバイスをコンピューターに接続します。MBサービスソフトウェアを開きます。[接続]をクリックして、タイミングを4, 000ミリ秒に調整します。[書き込み]をクリックして設定を保存し、[切断]をクリックします。透明な窓のある両面粘着パッチをデバイスの片側に取り付けます。バッテリーをデバイスに接続し、発光ダイオードが透明なウィンドウの上に重なってトレーサーを検出できるようにします。バッテリーを取り付けたら、すぐに粘着パッチをデバイスを所定の位置に貼り付けます。しっかりと固定されていることを確認してください。子豚は深く麻酔されているため、デバイスを所定の位置に保持するためにテープが不要になる場合があります。生理食塩水でFITCシニストリン溶液1ミリリットルあたり50ミリグラムを調製し、適切な投与量を注射器に引き込みます。薬の入った注射器を三方活栓の片側に取り付け、生理食塩水を活栓の反対側にフラッシュします。FITCシニストリンを押し、すぐに5ミリリットルの生理食塩水ボーラスを押してから、子豚の静脈への三方活栓を閉じます。デバイスを子豚に4時間取り付けたままにします。この間のモーションアーチファクトを避けるために、原稿に記載されているように子豚を麻酔下に置いてください。4時間の終わりに、デバイスを取り外し、すぐにバッテリーを外します。サプライヤーが提供するUSBコネクタを使用して、経皮GFRデバイスをコンピューターに接続します。MB ラボ ソフトウェアを開いて、デバイスからデータを取得します。生データを保存するには、[接続] をクリックして [読み取り] を選択します。次に、デバイスが読み取りを完了するのを待ちます。[名前の変更]をクリックし、最後に[保存]をクリックします。保存されたデータは、マニュアルの指示に従って分析ソフトウェアで処理および評価されます。簡単に言うと、MBスタジオを開き、[ロード]をクリックして保存データをインポートします。自動マーカーを使用して、オフセット、開始位置、停止位置を調整します。必要に応じてアーティファクトを削除します。3コンパートメントモデルを選択し、フィットをクリックしてFITCシニストリンクリアランスを分単位で示す読み出しを取得し、この式を使用してTGFRを計算します。偽動物と敗血症動物の両方が同等の体重を持っていました。敗血症の12時間後、敗血症のマーカーであるC反応性タンパク質の血清レベルの上昇が敗血症群で観察されました。FITCシニストリンクリアランス曲線は、術後12時間の偽子豚および敗血症子豚について示されました。腎機能障害を有する敗血症性ブタは、曲線下面積の増加を示した。敗血症の子豚はFITCシニストリンのクリアランス障害を示し、急性腎障害を示した。偽群と敗血症群のFITCシニストリンの平均半減期はそれぞれ114分と537分でした。.偽群の平均GFRは敗血症群よりも有意に高かった。0時間および12時間の血清クレアチニンレベルは、偽群で同様でした。しかしながら、12時間後に敗血症ブタのクレアチニンレベルに有意な増加が観察された。バッテリーが子豚に正しく接続されていることを確認してください。電池が外れると、デバイスは動作しません。複数のピークを防ぐために、FITCシニストリンを1つの流体ボーラスに注入してみてください。また、モーションアーチファクトを防ぐために、デバイスが子豚に正しく接続されていることを確認してください。GFRをリアルタイムに測定することで、腎機能を適切に評価して早期AKIを検出し、場合によっては調査中の治療薬を評価することができます。

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このビデオは、微小電極アレイ(MEA)を使用して、麻酔をかけた新生児の子豚の脳内のグルタミン酸レベルを測定する方法を示しています。この手順では、ブタの頭蓋骨に開頭窓を作成し、MEAを関心のある脳領域に挿入します。MEAのグルタミン酸オキシダーゼでコーティングされた記録部位は、細胞外の脳グルタミン酸を過酸化水素に変換し、測定可能な電流を生成します。この電流は、麻酔下での脳のグルタミン酸レベルを決定するために、バックグラウンドノイズに対して測定および正規化されます。...

微小電極アレイを用いた新生児仔の麻酔下での脳グルタミン酸濃度の測定

糸球体濾過率（GFR）の測定は、腎機能の評価のための金本位である。ここでは、二相指数関数的減衰モデルで血漿およびGFRの計算に単一のボーラス注射、フルオレセインイソチオシアネートの判定（FITC）-イヌリンを使用して、意識のあるマウスでGFRを決定することができる高スループット方法を説明する。...

意識マウスにおける糸球体濾過率の測定のためのハイスループット法

このプロトコルの目的は、ラットの糸球体濾過率、尿流量、ナトリウムとカリウムの排泄を測定し計算するための原理と技術を示すことです。このデモンストレーションは、腎機能の測定方法に関する全体的な概念的理解を学生に提供するために使用できます。...

生理学ラボデモンストレーション：ラットにおける糸球体濾過率

肺高血圧症は、肺動脈の拍動性、収縮性、弾力性の大幅な低下と関連しており、肺動脈圧と肺抵抗の増加に貢献しています。本研究では、低酸素子豚モデルを用いて、新たに開発した拍動性カテーテルを用いて肺動脈の可塑性を改善することで、低酸素性肺高血圧症を改善することを実証しました。...

増加肺動脈の拍動流が豚における低酸素性肺高血圧を改善しました

慢性血栓塞栓性肺高血圧症(CTEPH)と右心室(RV)機能障害は、肺動脈の進行性閉塞によって子豚に誘発されました。結果は、CTEPH患者で観察されたものと非常に類似していました。この動物モデルは、CTEPHおよびRV不全の病態生理学および治療実験に非常に有用なツールとなるでしょう。...

慢性血栓塞栓性肺高血圧症とピグレットにおける右室機能の評価

糸球体濾過率(GFR)の決定は、全体的な腎機能を評価するためのゴールドスタンダードです。しかし、このパラメータを測定する従来の手順は面倒で、多額の時間を費やす必要があります。ここでは、GFRを経皮的に測定するためのより迅速で低侵襲な方法について説明します。...

コンシャスげっ歯類における腎機能の経皮評価

麻酔誘発性発達神経毒性（AIDN）研究は、ヒトに広く適用されないげっ歯類に焦点を当てている。非ヒト霊長類モデルはより関連性が高いが、費用がかかり、実験に使用することは困難である。対照的に、仔ブタは、麻酔性神経毒性の研究に理想的な、臨床的に関連性のある実用的な動物モデルである。...

麻酔誘発性発達神経毒（AIDN）研究のための子豚モデルの使用：翻訳神経科学的アプローチ

ここで経皮 GFR モニターを使用してマウスを自由に移動して、意識し、糸球体濾過率 (GFR)...

マウスにおける糸球体濾過率の経皮吸収測定

ここでのプロトコルは、ユーボレミーのブタ/子豚の中心静脈へのクリスタロイドの連続投与により、急性容量過負荷の生理学的影響の適切な調査がどのように可能になるかを示しています。...

急性ボリューム過負荷の成人および小児ブタモデル

このプロトコルは、気管支肺異形成の分子トリガーの理解を促進し、治療翻訳を強化するために、不十分な界面活性剤量、高酸素、高圧換気、炎症など、早産肺で発生する初期の病原性事象をモデル化する急性肺損傷の新生児子豚モデルの開発について説明しています。...

早産児肺の初期環境を再現した新生児子豚急性肺損傷モデルの開発

学ぶ経皮的糸球体濾過率測定法により、機械的換気下の仔豚で腎機能をリアルタイムに評価する手法です。採血や採尿を不要とし、反復測定が可能な画期的な技術を解説します。

機械的換気仔豚における糸球体濾過率の経皮吸収型測定

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