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 nierfunctiestoornissen met behulp van een door geneesmiddelen geïnduceerde nefrotoxiciteitsratmodel. Dit wordt bereikt door eerst de ultrasoonsonde te plaatsen met behulp van het railssysteem en het isoleren van de aorta. Vervolgens wordt de sondeverdraaiing aangepast om een volledige nierweergave in het midden van het scherm te verkrijgen en wordt het B-modusbeeld opgeslagen met behulp van de hoogst mogelijke framesnelheid.
Vervolgens wordt het akoestische venster voor kleuren-doppler geopend om de nierslagader en niervene te isoleren. Ten slotte wordt de gele indicatorlijn voor pulsgolf of PW gebruikt om de bloedstroom in de rechter nierslagader te beoordelen en wordt sinistore gebruikt om de gegevens te verzamelen met de hoogst mogelijke framesnelheid. Uiteindelijk wordt hoogwaardige ultrasoonbeeldvorming gebruikt om hemodynamische veranderingen in de nier na acute nierbeschadiging veroorzaakt door Cisplatin te tonen.
Deze methode kan belangrijke vragen in het gebied van nierfunctiebewaking beantwoorden, zoals hemodynamische veranderingen veroorzaakt door nierbeschadiging. Hoewel deze methode inzicht kan geven in de nierhemodynamiek, kan deze ook worden toegepast op andere systemen, zoals muismodellen. Op dag 0, na het anesthetiseren van de dieren volgens het tekstprotocol en het aanbrengen van oogzalf, gebruikt u een mesje nr. 40 en ontharingscrème om het haar van de borst te verwijderen.
Tijdens het controleren van de vitale functies van het dier, stelt u een hoogwaardig MS250-ultrasoonsysteem in met een centrumfrequentie van 21 MHz, aangesloten op de actieve poort en de toepassing vooraf ingesteld op nier. Plaats het onder narcose gebrachte dier in rugligging op het platform en positioneert u met behulp van het railssysteem de ultrasoonsonde midden op het dier in een hoek van 90 graden ten opzichte van de linker parasternale lijn waarbij de aorta wordt geïsoleerd. Vanuit deze positie, laat u het platform met het dier schuiven zodat de sonde op gelijke hoogte komt te liggen met de linker of rechter nierslagader.
Gebruik de micromanipulatoren om de nierslagader te bekijken. Vervolgens past u de sondeverdraaiing aan door deze lichtjes te kantelen langs de Y-as van de sonde om een volledige nierweergave in het midden van het scherm te verkrijgen. Zodra de nierpelvis en nierslagader zijn afgebeeld, slaat u de beelden op met behulp van de hoogst toegestane framesnelheid met de gebruikte sonde.
Druk vervolgens op de kleuren-doppler-toets op het toetsenbord om het akoestische venster voor kleuren-doppler te openen. Zorg ervoor dat de focusdiepte zich in het midden van de nier bevindt. Gebruik sinistore om de gegevens te registreren met de hoogst mogelijke framesnelheid.
Om afbeeldingen in pulsgolf of PW-weergave te maken, klikt u op de PW-toets om een gele indicatorlijn op het scherm te tonen. Gebruik de PW-hoektoets om de gele lijn in de nierslagader onder een hoek te plaatsen die parallel loopt aan de richting van de stroom door het vat, waarbij u ervoor zorgt dat de dopplerhoek minder dan 60 graden is. In deze modus splitst het akoestische venster zich in een bovenste en onderste sectie.
Gebruik sinistore om het beeld van de golfvormen vast te leggen die de snelheid van de arteriële stroom aangeven in de pieksystolische en diastolische fase. Plaats het dier na het afbeelden onder een verwarmingslamp in een schone herstelbereik in borstliggende positie. Houd de vitale functies van het dier continu in de gaten totdat het volledig is hersteld van de narcose voordat u het terugbrengt naar de huisvestingsfaciliteit.
Vierentwintig uur na het uitvoeren van de basisbeeldvorming, dient u een intraperitoneale injectie van 10 milligram per kilogram Cisplatin toe in een enkele dosis aan de behandelde dieren. Toedienen van fysiologisch zoutwater aan de controledieren. Volg het schema hieronder en voer, terwijl u de vitale functies van het dier controleert, de ultrasoonbeeldvorming uit zoals eerder in de video werd aangetoond.
Voer de gegevensanalyse uit volgens de richtlijnen in het tekstprotocol. De afbeeldingen die in deze studie worden gepresenteerd, zijn gemaakt door één operator en de beeldgegevens zijn geanalyseerd door één onderzoeker. De resultaten toonden aan dat bij Cisplatin-behandelde dieren het serumcreatinine varieerde van 0,5 tot 2,1 op dag 6.
Het normale niveau van creatinine is minder dan 1,1. De ultrasone afbeeldingen bieden een hoge gevoeligheid ten opzichte van histologische gegevens die in de volgende onderzoeken worden getoond. Op dag 6 vertoonde de histologie consistente patronen van acute tubulus-interstitiële letsels in door Cisplatin behandelde nieren in vergelijking met dieren behandeld met fysiologisch zoutwater.
Met behulp van hoogwaardige ultrasone beeldvorming om hemodynamische veranderingen in de nier te meten, was er geen verandering in de morfologie bij dieren zonder Cisplatin-behandeling tussen dag 0 en 6, terwijl pulsus parvus-morfologie werd gedetecteerd bij dieren behandeld met Cisplatin op dag 6. RI staat voor Resistive Index en PI staat voor Pulsatile Index. De bovengrenzen voor normale RI en PI zijn respectievelijk 0,7 en 1,15 bij ratten.
Het meten van deze indices om de hemodynamische veranderingen in de nier te beoordelen, toonde een significante toename aan bij beide Cisplatin-behandelde dieren op dag 6. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om ervoor te zorgen dat het dier normale vitale functies heeft tijdens de narcose. Na de ontwikkeling van deze techniek werd de weg vrijgemaakt voor onderzoekers op het gebied van hemodynamische veranderingen in de nier na acute nierbeschadiging.
Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u een nier kunt afbeelden met behulp van een klein diermodel voor acute nierbeschadiging.
Overzicht
Deze studie presenteert een gedetailleerde sonografische methodologie voor het detecteren van nierdisfunctie in een door geneesmiddelen geïnduceerde nephrotoxiciteitsratmodel. Met behulp van hoog-resolutie echografie beoogt de methode inzichten te verschaffen in hemodynamische veranderingen na acute nierbeschadiging.
Belangrijkste onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Nefrologie
- Echografie
- Diermodellen
Achtergrond
- De ontwikkeling van nierziekte is gekoppeld aan vroege hemodynamische disfunctie.
- Huidige detectiemethodologieën voor nierbeschadiging zijn beperkt.
- Vooruitgang in sonografie biedt een niet-invasieve detectieoptie.
- Deze studie richt zich op een ratmodel om deze methodologieën te onderzoeken.
Doel van het onderzoek
- Een stapsgewijze sonografische methodologie voor het detecteren van nierdisfunctie beschrijven.
- Hemodynamische veranderingen in de nier na Cisplatin-behandeling beoordelen.
- Een raamwerk bieden voor het monitoren van nierfunctie in onderzoek.
Gebruikte methoden
- Positionering van de echografie-sonde en isolering van de aorta.
- Aanpassen van sondehoeken voor optimale nierbeeldvorming.
- Gebruik van color Doppler om de nierarterie- en vene stroom te beoordelen.
- Toedienen van Cisplatin en het monitoren van hemodynamische veranderingen in de loop van de tijd.
Belangrijkste resultaten
- Bij dieren die met Cisplatin werden behandeld, werden verhoogde serum creatinine niveaus waargenomen.
- Hoog-resolutie echografie toonde significante hemodynamische veranderingen.
- Histologische analyse bevestigde acute tubulaire interstitiële verwondingen.
- Resistive Index en Pulsatile Index werden significant veranderd bij behandelde dieren.
Conclusies
- De voorgestelde sonografische methode is effectief voor het detecteren van nierdisfunctie.
- Het biedt waardevolle inzichten in renale hemodynamiek na letsel.
- Deze techniek kan worden aangepast voor andere diermodellen in nieronderzoek.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Early detection of drug-induced renal hemodynamic dysfunction addresses a critical gap in preclinical safety assessment, where traditional biomarkers like serum creatinine lag behind physiological changes. This sonographic approach enables mechanistic de-risking by identifying vascular alterations prior to structural damage, supporting predictive confidence in lead optimization. For biopharma R&D, integrating noninvasive hemodynamic monitoring improves translational continuity and reduces late-stage attrition due to unanticipated nephrotoxicity.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by linking compound exposure to early hemodynamic shifts in renal function.
- Operational Value: Provides a noninvasive, serial monitoring capability that reduces animal use and supports longitudinal study designs.
- Predictive Value: Resistive Index (RI) and Pulsatile Index (PI) serve as quantifiable biomarkers that precede serum creatinine elevation, improving early safety signal detection.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized hemodynamic parameters (RI, PI, peak-systolic velocity, end-diastolic velocity, VTI) for reproducible compound screening in rodent models.
- Quantitative Output: Generates continuous, numerical readouts that enable dose-response modeling and threshold-based go/no-go decisions.
- Platform Scalability: Compatible with high-frequency ultrasound systems and adaptable to mouse models, supporting cross-species validation in discovery pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models clinically relevant acute kidney injury (AKI) hemodynamic precursors, aligning with human pathophysiology where vascular changes precede biomarker rise.
- Translational Continuity: Bridges discovery and preclinical stages by providing functionally relevant readouts that predict later histopathological outcomes.
- Risk-Adjusted Advancement: Supports go/no-go decisions based on hemodynamic deterioration, reducing progression of compounds with latent nephrotoxic potential.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery-to-preclinical continuum, specifically enhancing lead identification and preclinical safety assessment by providing early hemodynamic biomarkers that inform compound selection and advancement.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by revealing compound-induced alterations in renal blood flow before overt toxicity manifests.
- Screening: Enables assay standardization through reproducible Doppler-derived metrics, facilitating high-confidence compound profiling.
- Analytics: Delivers quantitative hemodynamic indices (RI, PI, velocity metrics) that allow objective comparison across treatment groups and time points.
- Translational Research: Connects early vascular dysfunction to histopathological injury, strengthening the predictive value of preclinical models.
- Enterprise Reuse: Represents a noninvasive, serial imaging platform applicable across multiple therapeutic areas and target classes requiring renal safety evaluation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in nephrotoxicity assessment by detecting functional changes before structural damage or biomarker elevation.
- Operational Value: Enhances reproducibility and reduces variability through standardized probe positioning, Doppler settings, and serial imaging protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling earlier termination of nephrotoxic candidates, minimizing investment in high-risk leads.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by identifying compounds with early hemodynamic liability, informing safer advancement decisions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal ultrasound imaging and Doppler hemodynamics interpretation.
- Dependent on high-resolution ultrasound systems (21 MHz or higher) with color and pulsed wave Doppler capabilities.
- Necessitates standardization of animal positioning, probe angle, and acquisition settings across studies and operators.
- Adaptation across models (e.g., rats to mice) may require frequency and depth adjustments due to anatomical differences.
- Practical limitations include operator dependency and the need for controlled physiological conditions (e.g., anesthesia stability) to ensure measurement validity.
