Hier beschrijven we de inductie van experimentele nefrotisch syndroom bij 129S1/SvImJ muizen door snelle retrobulbaire injectie van Doxorubicine. Wij behandelen ook nefrotisch muizen met aanhoudende release pellets met aprotinin remmen urine serine protease-activiteit te voorkomen retentie van natrium.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Inductie van nefrotisch syndroom bij muizen door retrobulbaire injectie van Doxorubicine en preventie van Volume bewaren door aanhoudende Release Aprotinin
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Nefrotisch syndroom is de meest extreme uiting van proteinuric nierziekte en gekenmerkt door zware Proteïnurie, hypoalbuminemia en oedeem te wijten aan natrium retentie en hyperlipidemie. Studeren de pathofysiologie van dit syndroom, knaagdier modellen zijn ontwikkeld gebaseerd op de injectie van giftige stoffen zoals Doxorubicine podocyte schade. Bij muizen zijn alleen enkele stammen gevoelig voor dit model. In wildtype 129S1/SvImJ muizen induceert het beheer van Doxorubicine door snelle intraveneuze injectie aan de sinus van retrobulbaire experimentele nefrotisch syndroom dat beschikt over alle symptomen van de ziekte van de mens, met inbegrip van de retentie van natrium en oedeem. Na het begin van Proteïnurie verhoogde muizen vertonen urine serine protease activiteit die tot de activering van het kanaal van de epitheliale natrium (ENaC) en de retentie van natrium leidt. Farmacologische remming van urine serine proteasen door de behandeling met aanhoudende release aprotinin intrekt ENaC activatie en retentie van natrium voorkomt. Dit model is ideaal om te studeren de pathofysiologie van proteasuria, dwz., de uitscheiding van actieve serine proteasen waardoor ENaC activering door de proteolyse van de γ-subunit. Dit kan worden beschouwd als het primaire mechanisme van ENaC activatie en retentie van natrium in proteinuric nierziekte.
Inleiding
Nefrotisch syndroom wordt gekenmerkt door zware Proteïnurie, hypoalbuminemia, oedeem en hyperlipidemie, en kan worden beschouwd als de meest extreme uiting van proteinuric nierziekte. Bij knaagdieren, kan experimentele nefrotisch syndroom worden opgewekt door enkele injectie van anthracyclines of puromycin die leidt tot schade van de podocyte en lijkt op de menselijke minimale verandering ziekte en focale segmentale glomerulosclerosis (FSGS)1. Na de eerste beschrijving in 1955 door Frenk et al. 2, puromycin nucleoside nefrose (PAN) in ratten is een standaard model te onderzoeken de pathofysiologie van nefrotisch syndroom in talrijke studies3,,4,5,6geworden. Bij muizen, kan het desbetreffende model worden opgewekt door de anthracycline Doxorubicine7. Er is echter een sterke stam-afhankelijkheid die is genetisch bepaald door ten minste twee genetische loci8. Daarnaast zijn er verschillen in de proteinuric reactie en het verloop van het nefrotisch syndroom9,10. Met 129S1/SvImJ muizen en snelle intraveneuze injectie van Doxorubicine via de retrobulbaire sinus bereikt, Proteïnurie reacties waarden die toereikend zijn voor het opwekken van de typische kenmerken van nefrotisch syndroom, vooral volume retentie gekenmerkt door ascites en bijna natriumvrij urine7. Natrium retentie in experimentele nefrotisch syndroom heeft zijn ervan uitgegaan dat het resultaat van de activering van het kanaal (ENaC) van de epitheliale natrium in de distale zaadvormende door aberrantly gefilterde serine proteasen zoals Plasmine veroorzaakt proteolyse van de γ-subunit4 ,11,12. Dit concept werd onlangs, bewezen in nefrotisch muizen die werden beschermd tegen Proteolytische ENaC activatie en retentie van natrium door behandeling met de serine protease inhibitor aprotinin dat even effectief als de ENaC blocker amiloride13 was. Om te zorgen voor continue levering aan de distale zaadvormende, werd aprotinin toegediend via subcutaan geïmplanteerde aanhoudende release pellets. Toekomstige studies zijn vereist ter aanduiding van de serine proteasen die verantwoordelijk voor Proteolytische ENaC activering in nefrotisch syndroom, die wordt beschouwd zijn als de menselijke situatie parallel. Voor dit doel is Doxorubicine-geïnduceerde nefrotisch syndroom een waardevol model dat kan worden gebruikt in wild-type muizen of uitgebreid tot genetisch gemanipuleerde muizen. De voordelen zijn lage kosten van de drug, lagere complexiteit van management en goede reproduceerbaarheid14.
In dit artikel tonen we de inductie van experimentele nefrotisch syndroom door snelle intraveneuze injectie van Doxorubicine aan de retrobulbaire sinus en implantatie opgelopen-release pellets met aprotinin om te remmen urine serine protease activiteit zoals gemeten met een chromogenic test.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle methodes werden uitgevoerd volgens de nationale instituten van gezondheid gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren en het Duitse recht voor het welzijn van dieren en ze zijn goedgekeurd door de lokale autoriteiten (Regierungspräsidium Tübingen).
1. de inductie van experimentele nefrotisch syndroom door Doxorubicine injectie aan de retrobulbaire Sinus
- Bereid een 0,5 mL injectiespuit met een gemonteerde 30G canule door markering van de stop-stand van de zuiger.
- Bereken geïnjecteerde volume van Doxorubicine voor (7,25 µL/g lichaamsgewicht (bw) gelijk is aan 14,5 µg/g bw Doxorubicine) mannelijke en vrouwelijke muizen (6.9 µL/g bw gelijk aan 13.8 µg/g bw Doxorubicine) volgens het lichaamsgewicht van de ochtend.
Opmerking: De gegeven dosering is geschikt voor inductie van nefrotisch syndroom. Kleine wijzigingen in de dosering leiden tot een cruciale verschillende natuurlijk nefropathie bereiken van milde chronische nierziekte met slechts kleine veranderingen in het glomerulaire filtratie snelheid (12.6 µg/g bw Doxorubicine) naar acute nier falen (15,4 µg/g bw Doxorubicine)7, 15. - Het berekende bedrag van Doxorubicine oplossing (2 µg/µL) in een warme kamer van 37 ° C warm.
Let op: Doxorubicine is schadelijk bij opname door de mond en kanker kunnen veroorzaken. Altijd draag handschoenen als werken met Doxorubicine en Vermijd elk contact met de huid. - Prefill de spuit met Doxorubicine oplossing tot het punt van de markering en de balans op nul gezet. Vul de injectiespuit met het geïnjecteerde volume en het volume controleren door weging van de spuit.
- Narcotize diep de muis met 5 vol % Isofluraan met behulp van een vaporizer en zuurstof stroom van 2 L/min.
- Gebruik geen zalf op de ogen vóór de injectie. De exploitant moet een duidelijk beeld van de orbitale holte voor het uitvoeren van een veilige en succesvolle retrobulbaire injectie.
- Beoordelen van het niveau van de verdoving door pedaal reflex en verdoving levering pas indien nodig voordat de injectie.
- Plaatst u de muisaanwijzer op een recht laterale lighouding met haar rug kijkend naar het operator's lichaam en haar hoofd kijkend naar de exploitant injectie hand.
Opmerking: De procedure is beschreven voor een rechtshandig persoon, voor linkshandige personen die de injectie met de linkerhand het is makkelijker om te doen de positie en injectie omgekeerd rechts naar links. - Zorgvuldig uitsteken van de muis links oogbol van de oogkas door zachte druk uit te oefenen op de huid, de dorsale en ventrale voor het oog.
- Punctie van de linker retrobulbaire sinus van de hoek van het innerlijk oog (mediale ooglidreflex commissuur). Vermijd elk contact met de oogbol mouse´s.
- Lichtjes kantelen van de spuit en volledige volume in één keer te injecteren. Zorg ervoor dat het volume wordt geïnjecteerd zonder enige weerstand en zonder enig teken van extravasation zoals exopthalmus of lekkage van de injectieplaats.
- Aangezien Doxorubicine een bijzonder giftige stof is, controleren welzijn ten minste eenmaal per dag met behulp van een scorekaart volgens Morton en Griffiths et al. 16 en betalen speciale aandacht voor de injectieplaats. Symptomen van extravasation als exopthalmus, verminderde ooglid sluiting of geen tekenen van necrose zoals zwelling of huid laesies occure na injectie of in de volgende dagen, de muis moet worden euthanized.
2. het implanteren van aanhoudende-Release Pellets met Aprotinin
- Pellets met de gewenste dosis per dag en release duur op voorhand bestellen Kies in het geval van aprotinin, een dosis van 1 mg per dag gedurende 10 dagen worden vrijgegeven.
Opmerking: In deze studie, de aprotinin pellets bevatten een dosis van 10 mg.- Opslaan van de pellets onder droge omstandigheden en Vermijd eventuele blootstelling aan vochtigheid.
- Vereiste onderdelen voor te bereiden voor de operatie, met inbegrip van een paar van haar schaar, een paar huid voorbereiding schaar een scalpel, chirurgische pincetten, twee paren van weefsel pincet, een naald houder en 15 cm monofile hechtdraad niet resorbeerbare.
- Steriliseren van de instrumenten met behulp van een warmte-sterilisator voor 5 min op 240 ° C. Voordat u de instrumenten, gedurende 5 minuten te wachten totdat ze bij kamertemperatuur.
- Vermijd elk contact van gesteriliseerde instrument tips voor niet-steriele oppervlakken.
- Voorkomen branden van de huid door hete instrumenten.
- Steriliseren van de instrumenten met behulp van een warmte-sterilisator voor 5 min op 240 ° C. Voordat u de instrumenten, gedurende 5 minuten te wachten totdat ze bij kamertemperatuur.
- Narcotize muis met Isofluraan 5 vol % gevolgd door 1,5 vol % met behulp van een vaporizer en zuurstof stroom van 2 L/min.
- Hiermee plaatst u de muisaanwijzer in een liggend op een opwarming van de aarde apparaat bedekt met een laagje gaas om thermische verwondingen aan de muis. Oppervlakte temperatuur is ongeveer 37 ° C.
- Bescherm de ogen met zalf.
- De haren op het midden terug in een gebied van 0,5 cm2 met behulp van schaar of een tondeuse verwijderen en Desinfecteer de kale huid met een desinfecterend middel geschikt voor desinfectie van de huid. Verwijder als minder haren mogelijk zodat het moeilijker voor de muis tot de wond blijft en draad later eindigt en te houden van de lichaamstemperatuur.
- Incise de kale huid met een scalpel in cranio-caudal richting in een lengte van ongeveer 5 mm. voorbereiden een linker laterale zak van ongeveer 1 cm diepte in het onderhuids bindweefsel met behulp van een botte voorbereiding.
- Beoordelen van het niveau van de verdoving door pedaal reflex en verdoving levering pas indien nodig voordat chirurgie.
- Een 10-daagse introductie pellet invoegen het bereid links laterale zakje met behulp van steriele weefsel pincet. Laat de pellet aan de onderkant van het zakje in een vlakke positie.
- Vermijd elk contact van de pellet tegen vocht en vocht tot in het voorbereid zakje geplaatst.
- Sluit de huid met 2-3 hechtingen. Laat slechts zeer korte draadeinden zodat het moeilijker voor de muis om te openen de hechtingen door knagen.
- Plaats de muizen individueel te verminderen van postoperatieve nood en om te voorkomen dat de opening van de hechtingen door knagen. Houd de muis in de weergave totdat het voldoende bewustzijn na versuffing heeft herwonnen.
Opmerking: Er is geen behoefte postoperatieve pijn beheer omdat deze interventie goed zonder tekenen van ongemak of pijn verdragen wordt. Als alternatief wordt aangeraden topische analgetica, bijvoorbeeld een druppel bupivacaine op de incisie vóór sluiting die voor maximaal 8 uur van analgesie zorgen zou.
3. beoordeling voor Model inductie, tekenen van nefrotisch syndroom en welzijn
- Ochtend urine (08:00 uur) verzamelen in een reactie beker (1,5 mL), wordt elke dag vanaf de dag van de injectie door het masseren van de blaas.
- Proteïnurie meten met behulp van de analyse van Bradford eiwit en normaliseren naar creatinine.
Opmerking: Voor de inductie van nefrotisch syndroom, Proteïnurie moet bereiken een drempel van 120 mg/mg creatinine tussen dag 7 en 10 na Doxorubicine injectie.
- Proteïnurie meten met behulp van de analyse van Bradford eiwit en normaliseren naar creatinine.
- Kijk voor de ontwikkeling van ascites. Selectievakje voor verhoging van de buik omtrek of overhangende flanken.
- Weeg de muis, de voedsel-korrels en de bidon in de ochtend (08:00 am) elke dag.
- Controleren welzijn ten minste eenmaal per dag met behulp van een scorekaart volgens Morton en Griffiths et al.. 16
4. meting van de urine Serine Protease met een Chromogenic test
- Bereiden substraat werkoplossing door toevoeging van 15 mL steriele fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) tot een fles van 25 mg drooggevroren chromogenic substraat S-2251, opbrengst van een concentratie van 2 mM. Los aprotinin in PBS te verkrijgen van een aprotinin oplossing met een concentratie van 2 mg/mL.
- Bewaar bereide oplossingen bij-20 ° C. Dit aanzienlijk vertraagt de auto-afbraak van S-2251. Gebruik geen oude oplossingen met een sterke tint van geel.
- Gebruik vers bereid of substraat werkoplossing ontdooid en warm het in een zaal van 37 ° C warmte.
- Ontdooi urine monsters bij kamertemperatuur.
- Protease degradatie voorkomen door het vermijden van herhaalde ontdooien en bevriezen. Opslaan van de urine monsters bij-20 ° C.
- Een 96 microwell plaat geschikt voor fotometrische meting gebruiken. Voeg 3 µL van onverdunde urine in elk van de twee putten en breng 50 µL van de werkoplossing substraat met 3 µL van PBS of aprotinin oplossing in de putjes. De afdekplaat met een plaat sealer.
- Incubeer de overdekte microwell plaat gedurende 60 min. in een kamer van 37 ° C warmte.
- Meet de extinctie van elk putje bij 450 nm met behulp van een microplate-lezer.
- Neem het verschil tussen de Franse overzeese departementen zonder aprotinin en met aprotinin als urine aprotinin-gevoelige serine protease-activiteit.
Opmerking: Meting van een gepaarde monster met en zonder aprotinin verhoogt specificiteit van de test, aangezien het substraat kan ook worden cleaved door andere proteasen die niet een pathofysiologische rol spelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Na de inductie van Isofluraan versuffing, was Doxorubicine snel geïnjecteerd via de linker retrobulbaire sinus. Het gehele volume van 7,25 µL/g bw werd geïnjecteerd zonder enige weerstand en extravasation blijkt intraveneuze locatie van de canule juist. De muis verhaald versuffing snel en had geen bijzondere waardevermindering op die dag en daarna. Met name, was er geen teken van schade in het linkeroog. Na Doxorubicine injectie, voedsel en vloeistof inname daalde in de eerste 3 dagen als...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Hier, we laten zien dat Doxorubicine injectie via retrobulbaire sinus injectie experimentele nefrotisch syndroom bij 129S1/SvImJ muizen met Proteïnurie, retentie van natrium, hypoalbumenia en hyperlipidemie induceert. Er zijn echter twee belangrijke onderwerpen die rekening worden gehouden moet bij het gebruik van dit model. In de eerste plaats de model-inductie is strikt dosis afhankelijk en afwijkingen van Doxorubicine dosis zo klein als 0,3 µg/g invloed op de reactie van de muizen15. Wanneer ge...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Deze studie werd gesteund door een subsidie van de Duitse Research Foundation (DFG, AR 1092/2-1).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| materialen | |||
| BD Micro FINE + U-40 (0.30 mm x 8 mm) | BD Deutschland GmbH, Heidelberg, Germany | PZN: 07468060 | spuit |
| ETHILON*II (5/0, 16 mm, 3/8c, 45 cm) | Johnson&Johnson Medical GmbH, Ethicon Deutschland, Norderstedt, Germany) | EH7823H | naald |
| Naam | Bedrijf | Artikelnummer | Opmerkingen |
| reagentia | |||
| aprotinine (6000 KIU/mg) | LOXO, Heidelberg, Germany | CAS 9087-70-1 | |
| Bepanthen, Augen- und Nasensalbe | Bayer Vital GmbH, Leverkusen, Germany | PZN: 1578681 | zalf |
| Chromogenix S-2251 | HAEMOCHROM DIAGNOSTICA GmbH, Essen, Germany | 82 0332 39 | chromogeen substraat |
| doxorubicine (2,0 µg/µL) | Cell Pharm, Bad Vilbel, Germany | CAS 25316-40-9 | doxorubicine |
| isofluraan CP (1 mL/mL) | CP-Pharma, Burgdorf, Germany | CAS 26675-46-7 | isofluraan |
| pellets met matrix-gestuurde gecontroleerde afgifte (op maat gemaakt) | Innovative Research of America, Sarasota, FL | X-999 | pellet |
| Naam | Bedrijf | Artikelnummer | Opmerkingen |
| apparatuur | |||
| ELx808 Absorbance Mikroplate Reader | BioTek, Bad Friedrichshall, Germany | ELx808 | microplate reader |
| MICROSTERIL - 436 | B.M.S., Trescore Balneario, Italy | GAL/436 | steriliseermiddel |
| Hybridisatieoven/schudder | GE Healthcare UK Limited, Amersham LIFE SCIENCE, Little Chalfont, UK | RPN 2511 | verwarmingskamer |
| Thermo MAT Pro 10 W, 15x25 cm, Lucky Reptile | Import Export Peter Hoch GmbH, Waldkirch, Germany | 61201 | muisverwarmingsapparaat |
Referenties
- Lee, V. W., Harris, D. C. Adriamycin nephropathy: a model of focal segmental glomerulosclerosis. Nephrology (Carlton). 16 (1), 30-38 (2011).
- Frenk, S., Antonowicz, I., Craig, J. M., Metcoff, J. Experimental nephrotic syndrome induced in rats by aminonucleoside; renal lesions and body electrolyte composition. Proc Soc Exp Biol Med. 89 (3), 424-427 (1955).
- Ichikawa, I., et al. Role for intrarenal mechanisms in the impaired salt excretion of experimental nephrotic syndrome. J Clin Invest. 71, (1983).
- Deschenes, G., Wittner, M., Stefano, A., Jounier, S., Doucet, A. Collecting duct is a site of sodium retention in PAN nephrosis: a rationale for amiloride therapy. J Am Soc Nephrol. 12 (3), 598-601 (2001).
- Lourdel, S., et al. Hyperaldosteronemia and activation of the epithelial sodium channel are not required for sodium retention in puromycin-induced nephrosis. J Am Soc Nephrol. 16 (12), 3642-3650 (2005).
- Seigneux, S., Kim, S. W., Hemmingsen, S. C., Frokiaer, J., Nielsen, S. Increased expression but not targeting of ENaC in adrenalectomized rats with PAN-induced nephrotic syndrome. Am J Physiol Renal Physiol. 291 (1), F208-F217 (2006).
- Artunc, F., et al. Serum- and glucocorticoid-inducible kinase 1 in doxorubicin-induced nephrotic syndrome. Am J Physiol Renal Physiol. 295 (6), F1624-F1634 (2008).
- Zheng, Z., et al. A Mendelian locus on chromosome 16 determines susceptibility to doxorubicin nephropathy in the mouse. Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (7), 2502-2507 (2005).
- Kimura, M., et al. Interstrain differences in murine daunomycin-induced nephrosis. Nephron. 63 (2), 193-198 (1993).
- Wang, Y., Wang, Y. P., Tay, Y. C., Harris, D. C. Progressive adriamycin nephropathy in mice: sequence of histologic and immunohistochemical events. Kidney Int. 58 (4), 1797-1804 (2000).
- Svenningsen, P., et al. Plasmin in nephrotic urine activates the epithelial sodium channel. Journal of the American Society of Nephrology : JASN. 20 (2), 299-310 (2009).
- Passero, C. J., Hughey, R. P., Kleyman, T. R. New role for plasmin in sodium homeostasis. Curr Opin Nephrol Hypertens. 19 (1), 13-19 (2010).
- Bohnert, B. N., et al. Aprotinin prevents proteolytic epithelial sodium channel (ENaC) activation and volume retention in nephrotic syndrome. Kidney Int. 93 (1), 159-172 (2018).
- Pippin, J. W., et al. Inducible rodent models of acquired podocyte diseases. Am J Physiol Renal Physiol. 296 (2), F213-F229 (2009).
- Bohnert, B. N., et al. Impact of phosphorus restriction and vitamin D-substitution on secondary hyperparathyroidism in a proteinuric mouse model. Kidney Blood Press Res. 40 (2), 153-165 (2015).
- Morton, D. B., Griffiths, P. H. Guidelines on the recognition of pain, distress and discomfort in experimental animals and an hypothesis for assessment. Vet Rec. 116 (16), 431-436 (1985).
- Beath, S. M., et al. Plasma aprotinin concentrations during cardiac surgery: full- versus half-dose regimens. Anesth Analg. 91 (2), 257-264 (2000).
- Kanter, P. M., et al. Preclinical toxicology study of liposome encapsulated doxorubicin (TLC D-99): comparison with doxorubicin and empty liposomes in mice and dogs. In Vivo. 7 (1), 85-95 (1993).
- Ma, L. J., Fogo, A. B. Model of robust induction of glomerulosclerosis in mice: importance of genetic background. Kidney Int. 64 (1), 350-355 (2003).
- Kren, S., Hostetter, T. H. The course of the remnant kidney model in mice. Kidney Int. 56 (1), 333-337 (1999).
- Mizuno-Horikawa, Y., Mizuno, S., Tamura, S., Kurosawa, T. Advanced glomerulosclerosis is reversible in nephrotic mice. Biochem Biophys Res Commun. 284 (3), 707-713 (2001).
- Friberger, P. Chromogenic peptide substrates. Their use for the assay of factors in the fibrinolytic and the plasma kallikrein-kinin systems. Scand J Clin Lab Invest Suppl. 162, 1-298 (1982).
- Haerteis, S., et al. Plasma kallikrein activates the epithelial sodium channel in vitro but is not essential for volume retention in nephrotic mice. Acta Physiologica. , (2018).
- Schork, A., et al. Association of Plasminuria with Overhydration in Patients with CKD. Clin J Am Soc Nephrol. 11 (5), 761-769 (2016).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
