Vroege opsporing van drugs geïnduceerde renale hemodynamische Dysfunction Met behulp van echografische Technologie in Ratten
11 maart 2016
Hemodynamische disfunctie in een vroeg stadium is cruciaal voor de ontwikkeling van nierziekte. Toch zijn detectiemethodologieën beperkt. Recente vorderingen in sonografie bieden een niet-invasieve, nauwkeurige optie voor vroege detectie van nierschade. Deze studie schetst een stap-voor-stap sonografische methodologie voor het detecteren van nierdisfunctie met behulp van een door geneesmiddelen geïnduceerde nefrotoxiciteit-ratmodel.
Het algemene doel van deze procedure is om een stapsgewijze sonografische methodologie te bieden voor het detecteren van nierdisfunctie met behulp van een ratmodel voor door geneesmiddelen geïnduceerde nefrotoxiciteit. Dit wordt bereikt door eerst de echoprobe te positioneren met behulp van het railsysteem en de aorta te isoleren. Vervolgens wordt de hoek van de probe aangepast om een volledig beeld van de nier in het centrum van het scherm te verkrijgen, waarna het B-mode-beeld wordt opgeslagen met de hoogst mogelijke framerate.
Vervolgens wordt het kleurdoppler-akoestische venster geopend om de nierslagader en nierader te isoleren. Ten slotte wordt de gele indicatorlijn van de gepulseerde golf of PW gebruikt om de doorbloeding in de rechter nierslagader te beoordelen, en wordt sinistore gebruikt om de gegevens bij de hoogst mogelijke beeldsnelheid te verzamelen. Uiteindelijk wordt echografie met hoge resolutie gebruikt om hemodynamische veranderingen in de nier aan te tonen na door Cisplatin geïnduceerd acuut nierfalen.
Deze methode kan antwoord bieden op kernvragen binnen het veld van de monitoring van de nierfunctie, zoals hemodynamische veranderingen veroorzaakt door nierschade. Hoewel deze methode inzicht kan geven in de renale hemodynamiek, kan deze ook worden toegepast op andere systemen, zoals muismodellen. Gebruik op dag 0, nadat de dieren volgens het tekstprotocol zijn geanestheseerd en er oogzalf is aangebracht, een mesje nr. 40 en ontharingscrème om het haar op de borst te verwijderen.
Stel, terwijl de vitale functies van het dier worden gemonitord, een MS250 echografie-systeem met een hoge resolutie in met een centerfrequentie van 21 MHz, aangesloten op de actieve poort, en de applicatie-preset ingesteld op nier. Plaats het geanestheseerde dier in rugligging op het platform en positioneer, met behulp van het railsysteem, de echoprobe in de middellijn van het dier in een hoek van 90 graden ten opzichte van de linker parasternale lijn om de aorta te isoleren. Verschuif vanuit deze positie het platform met het dier zodanig dat de probe ter hoogte van de linker of rechter nierslagader komt te liggen.
Bekijk de nierslagader met behulp van de micromanipulatoren. Pas vervolgens de hoek van de probe aan door deze lichtjes langs de Y-as van de probe te kantelen om een volledig beeld van de nier in het midden van het scherm te krijgen. Zodra het nierbekken en de nierslagader zijn in beeld gebracht, worden de beelden opgeslagen met de hoogste framerate die mogelijk is met de gebruikte probe.
Druk vervolgens op de kleurdoppler-toets op het toetsenbord om het kleurdoppler-akoestische venster in te schakelen. Controleer of de focusdiepte zich in het centrum van de nier bevindt. Gebruik sinistore om de gegevens op te nemen met de hoogst mogelijke beeldsnelheid.
Om beelden in gepulste golf- of PW-weergave vast te leggen, klikt u op de PW-toets om een gele indicatorlijn op het scherm weer te geven. Plaats de gele lijn met de PW-hoektoets in de nierslagader in een hoek die parallel loopt aan de stroomrichting door het vat, waarbij u ervoor zorgt dat de dopplerhoek minder dan 60 graden is. In deze modus wordt het akoestische venster gesplitst in een boven- en ondergedeelte.
Gebruik sinistore om de afbeelding van de golfvormen vast te leggen die de snelheid van de arteriële stroom op het piekpunt van de systole en diastole aangeven. Plaats het dier na de beeldvorming onder een warmtelamp in een schoon herstelgedeelte in sternale ligging. Bewaak continu de vitale functies van het dier tot het volledig is hersteld van de anesthesie voordat het terugkeert naar de huisvestingsfaciliteit.
Drieëntwintig uur na het uitvoeren van de baseline-beeldvorming wordt aan de behandelingsdieren een eenmalige dosis van 10 milligram per kilogram Cisplatin via een intraperitoneale injectie toegediend. De controledieren krijgen normale zoutoplossing toegediend. Voer, volgens het hier getoonde schema en terwijl de vitale functies van het dier worden gemonitord, echografie uit zoals eerder in de video is gedemonstreerd.
Voer de data-analyse uit volgens de richtlijnen in het tekstprotocol. De beelden in deze studie zijn door één operator opgenomen en de beeldata zijn door één onderzoeker geanalyseerd. De resultaten toonden aan dat dieren behandeld met Cisplatin op dag 6 een serumcreatininegehalte hadden variërend van 0,5 tot 2,1.
Het normale creatininieniveau is lager dan 1.1. De echobeelden bieden een hogere sensitiviteit dan de histologische gegevens die in de volgende studies worden getoond. Op dag 6 vertoonde de histologie consistente patronen van acute tubulinterstitiële letsels in de met Cisplatine behandelde nieren in vergelijking met dieren die met normale zoutoplossing werden behandeld.
Bij het gebruik van echografie met hoge resolutie om hemodynamische veranderingen in de nier te meten, was er tussen dag 0 en 6 geen verandering in de morfologie bij dieren zonder Cisplatin-behandeling, terwijl bij Cisplatin-behandelde dieren op dag 6 een pulsus parvus-morfologie werd waargenomen. RI staat voor Resistive Index en PI staat voor Pulsatile Index. De bovengrenzen voor een normale RI en PI bij ratten zijn respectievelijk 0,7 en 1,15.
De meting van deze indices om de hemodynamische veranderingen in de nier te beoordelen, toonde een significante toename aan bij beide met Cisplatin behandelde dieren op dag 6. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te controleren of het dier onder anesthesie normale vitale functies vertoont. Na de ontwikkeling heeft deze techniek de weg vrijgemaakt voor onderzoekers op het gebied van renale echografische hemodynamische veranderingen na acuut nierletsel.
Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u een nier in beeld brengt met behulp van een klein diermodel voor acuut nierfalen.
Overzicht
Deze studie presenteert een gedetailleerde sonografische methodologie voor het detecteren van nierdisfunctie in een ratmodel voor door geneesmiddelen geïnduceerde nefrotoxiciteit. Met behulp van echografie met een hoge resolutie beoogt deze methode inzicht te verschaffen in hemodynamische veranderingen na acuut nierfalen.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Nefrologie
- Echografische beeldvorming
- Diermodellen
Achtergrond
- De ontwikkeling van nierziekten is gekoppeld aan vroege hemodynamische dysfunctie.
- Huidige detectiemethodologieën voor nierschade zijn beperkt.
- Vooruitgang in de sonografie biedt een niet-invasieve detectieoptie.
- Deze studie richt zich op een ratmodel om deze methodologieën te onderzoeken.
Doel van de studie
- Om een stapsgewijze sonografische methodologie te schetsen voor het detecteren van nierfunctiestoornissen.
- Om hemodynamische veranderingen in de nier na behandeling met Cisplatin te beoordelen.
- Om een kader te bieden voor het monitoren van de nierfunctie in onderzoek.
Gebruikte methoden
- Positionering van de echoprobe en isoleren van de aorta.
- Aanpassen van de probehoeken voor optimale beeldvorming van de nieren.
- Gebruik van color Doppler om de doorstroming in de nierslagader en nierader te beoordelen.
- Toedienen van Cisplatin en monitoren van hemodynamische veranderingen in de loop van de tijd.
Belangrijkste resultaten
- Met cisplatin behandelde dieren vertoonden verhoogde serumcreatininespiegels.
- Hoge-resolutie echografie toonde significante hemodynamische veranderingen aan.
- Histologische analyse bevestigde acute tubulo-interstitiële letsels.
- De Resistive Index en Pulsatile Index waren significant veranderd bij de behandelde dieren.
Conclusies
- De voorgestelde sonografische methode is effectief voor het detecteren van nierdisfunctie.
- Het biedt waardevolle inzichten in de renale hemodynamiek na letsel.
- Deze techniek kan worden aangepast voor andere diermodellen in het nieronderzoek.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Vroege detectie van door geneesmiddelen geïnduceerde renale hemodynamische dysfunctie vult een kritisch gat in de preklinische veiligheidsbeoordeling, waarbij traditionele biomarkers zoals serumcreatinine achterblijven bij de fysiologische veranderingen. Deze sonografische benadering maakt mechanische risicoreductie mogelijk door vasculaire veranderingen te identificeren vóórdat er structurele schade optreedt, wat het voorspellend vertrouwen bij de optimalisatie van lead-verbindingen ondersteunt. Voor biofarma R&D verbetert de integratie van niet-invasieve hemodynamische monitoring de translationele continuïteit en vermindert het uitval in een laat stadium als gevolg van onvoorziene nefrotoxiciteit.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door blootstelling aan verbindingen te koppelen aan vroege hemodynamische verschuivingen in de nierfunctie.
- Operationele waarde: Biedt een niet-invasieve mogelijkheid voor seriële monitoring, waardoor het aantal gebruikte dieren wordt verminderd en longitudinale onderzoeksontwerpen worden ondersteund.
- Voorspellende waarde: De resistentie-index (RI) en pulsatie-index (PI) dienen als kwantificeerbare biomarkers die voorafgaan aan een stijging van het serumcreatinine, wat de detectie van vroege veiligheidssignalen verbetert.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Klaarheid voor de assay: Stelt gestandaardiseerde hemodynamische parameters vast (RI, PI, peak-systolic velocity, end-diastolic velocity, VTI) voor reproduceerbare screening van verbindingen in knaagdiermodellen.
- Kwantitatieve output: Genereert continue, numerieke readouts die dosis-responsvariabelen en drempelwaarde-gebaseerde go/no-go-beslissingen mogelijk maken.
- Schaalbaarheid van het platform: Compatibel met hoogfrequent ultrasone systemen en aanpasbaar aan muismodellen, wat cross-species validatie in discovery-pipelines ondersteunt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziektebeeld: Modelleert klinisch relevante hemodynamische voorlopers van acute nierschade (AKI), in overeenstemming met de menselijke pathofysiologie waarbij vasculaire veranderingen voorafgaan aan de stijging van biomarkers.
- Translationele continuïteit: Slaat een brug tussen de ontdekkingsfase en preklinische stadia door functioneel relevante read-outs te bieden die latere histopathologische uitkomsten voorspellen.
- Risico-gecorrigeerde voortgang: Ondersteunt go/no-go-beslissingen op basis van hemodynamische verslechtering, waardoor de verdere ontwikkeling van verbindingen met latent nefrotoxisch potentieel wordt beperkt.
Integratie van pipeline en workflow
Deze methode past binnen het continuüm van ontdekking tot prekliniek, waarbij specifiek de identificatie van lead-verbindingen en de preklinische veiligheidsbeoordeling worden verbeterd door vroege hemodynamische biomarkers te leveren die bijdragen aan de selectie en verdere ontwikkeling van verbindingen.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt het mechanistisch verminderen van risico's door verbinding-geïnduceerde veranderingen in de renale bloedstroom te onthullen voordat er openlijke toxiciteit optreedt.
- Screening: Maakt standaardisatie van assays mogelijk via reproduceerbare Doppler-afgeleide metrieken, wat bijdraagt aan profielschetsen van verbindingen met een hoge betrouwbaarheid.
- Analytica: Levert kwantitatieve hemodynamische indices (RI, PI, snelheidsmetrieken) die een objectieve vergelijking tussen behandelgroepen en tijdspunten mogelijk maken.
- Translationeel onderzoek: Verbindt vroege vasculaire dysfunctie aan histopathologische schade, waardoor de voorspellende waarde van preklinische modellen wordt versterkt.
- Herbruikbaarheid binnen de organisatie: Vormt een niet-invasief, serieel beeldvormingsplatform dat toepasbaar is op meerdere therapeutische gebieden en doelwitklassen die een evaluatie van de renale veiligheid vereisen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen bij de beoordeling van nefrotoxiciteit door functionele veranderingen te detecteren voordat er sprake is van structurele schade of een verhoging van biomarkers.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid en vermindert variabiliteit door gestandaardiseerde positionering van de probe, Doppler-instellingen en seriële beeldvormingsprotocollen.
- Strategische waarde: Verbetert de kapitaalefficiëntie door een eerdere stopzetting van nefrotoxische kandidaten mogelijk te maken, waardoor investeringen in risicovolle leads worden geminimaliseerd.
- Impact op de portfolio: Ondersteunt risicogecorrigeerde prioritering door verbindingen met vroege hemodynamische risico's te identificeren, wat bijdraagt aan veiligere beslissingen voor verdere ontwikkeling.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in echografische beeldvorming van kleine dieren en interpretatie van Doppler-hemodynamiek.
- Afhankelijk van hogeresolutie-echosystemen (21 MHz of hoger) met mogelijkheden voor kleur- en gepulste golf-Doppler.
- Vereist standaardisatie van de positionering van het dier, de hoek van de probe en de acquisitie-instellingen over verschillende studies en operators heen.
- Aanpassing tussen modellen (bijv. van ratten naar muizen) kan aanpassingen in frequentie en diepte vereisen vanwege anatomische verschillen.
- Praktische beperkingen omvatten de afhankelijkheid van de operator en de noodzaak van gecontroleerde fysiologische omstandigheden (bijv. stabiliteit van de anesthesie) om de validiteit van de metingen te waarborgen.
