Een 5/6th Nefrectomie muismodel dat experimentele uremisch cardiomyopathie induceert
7 november 2017
Dit manuscript biedt een gedetailleerde chirurgische procedure voor het uitvoeren van muis 5/6th gedeeltelijke Nefrectomie (PNx) met pool afbinding. Vier weken na de operatie, in vergelijking met sham bediende muizen, de PNx muizen ontwikkeld nierfunctiestoornissen, bloedarmoede, hypertrofie van het hart, cardiale fibrose en daalde van systolische en diastolische hartfunctie.
Het algemene doel van deze procedure is om een eenvoudig muismodel voor vijf-zesde gedeeltelijke nefrectomie met poolligatie op te zetten met een betere overlevingssnelheid dan traditionele modellen. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen in het veld van chronische nierziekte te beantwoorden over de ontwikkeling en potentiële therapeutische behandeling van uremische cardiomyopathie. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een eenvoudig en consistent reproduceerbaar diermodel is dat de pathologie van chronische nierziekte bij menselijke patiënten nabootst.
Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn in deze methode worstelen vanwege de veel kleinere nieren, bloedvaten en urineleiders bij de muis. Begin met het bevestigen van het juiste niveau van sedatie door gebrek aan reactie op teenprik en het aanbrengen van glijmiddel op de ogen van de muis. Plaats de muis op een verwarmingspad en plaats een rectale thermometer om de lichaamstemperatuur rond de 37 graden Celsius tijdens de procedure te handhaven.
Plaats vervolgens het dier op zijn rechterzij en scheer het haar boven het chirurgische gebied. Verwijder eventueel overgebleven haar met ontharingscreme en desinfecteer de blootgestelde huid met polyhydroxydine-oplossing en 70% ethanol. Lijn een autoclaaf chirurgisch linnen uit over de operatieplaats.
En maak een ongeveer een centimeter lange lumbale incisie door de huid en spierweefsel. Gebruik het scalpel en de pincetten om de spier en fascia te scheiden om de linker nier bloot te leggen. Gebruik vervolgens kleine stompe pincetten om voorzichtig aan het perirenale vet te trekken om de nier uit de buikholte te verwijderen.
Trek voorzichtig het bindweefsel en de bijnier van het superieure uiteinde van de nier naar het middelste pylorus van het orgaan waar de bloedvaten het nierweefsel binnenkomen en verlaten. Isoleer de urineleider rond de onderste helft van de nier binnen het bindweefsel en scheid voorzichtig het bindweefsel van de nier om ervoor te zorgen dat de urineleider niet wordt geligateerd. Het is essentieel om het bindweefsel voorzichtig te scheiden, zodat de urineleider niet wordt beschadigd en niet bloedt.
Isoleer de urineleider rond de onderste helft van de nier binnen het bindweefsel. Gebruik vervolgens drie nul zijden zijden hechtdraden om de nier ongeveer 0,4 centimeter vanaf het superieure deel, naar het midden van de pylorus en 0,4 centimeter vanaf het inferieure deel naar de pylorus te binden. Bij het aanhalen van de hechtingen, pas net genoeg spanning toe om de bloedtoevoer naar het distale deel van de nier te compromitteren zonder bloeding aan beide kanten te veroorzaken.
Als er na twee minuten geen bloeding wordt waargenomen, plaats de nier voorzichtig terug in zijn oorspronkelijke anatomische locatie en sluit de spier- en huidlagen respectievelijk met vier nul en drie nul hechtingen. Breng vervolgens antibioticumzalf aan op het chirurgische gebied en huisvest de muis individueel met een verwarmingslamp en monitoring tot sternal liggen. Zeven dagen na de polaire ligatie, legt u de rechter nier bloot zoals zojuist is aangetoond.
Gebruik stompe pincetten om het omliggende vet en bindweefsel te verwijderen en plaats losjes twee drie nul zijden zijden hechtingen rond de nierslagader en -vene. Trek voorzichtig het bindweefsel en de bijnier van het superieure uiteinde van de nier naar het middelste pylorus. Verplaats voorzichtig de urineleider vanaf het inferieure uiteinde van het weefsel, ontbind alle vaten samen zonder bloeding te veroorzaken.
Verplaats vervolgens één losse ligatuurknoop naar de zijde van de abdominale aorta en de tweede losse ligatuur naar de nierzijde. En bind de ligatuur van de abdominale aorta af met dubbele knopen. Een stevige knoop zal de kleur van de rechter nier veranderen.
Bind de tweede ligatuurknoop af met dubbele knopen, laat ruimtes tussen de knopen zodat de vaten kunnen worden doorgesneden en snijd de niervaten door. Na het verwijderen van de nier, sluit u de spier- en huidlagen zoals zojuist is aangetoond. Droog vervolgens de nier met steriele gaas en weeg het geoogste nierweefsel.
Vier weken na de operatie vertonen de muizen met gedeeltelijke nefrectomie significant verhoogde niveaus van cykstatine C, creatinine en bloedureumstikstof in het plasma vergeleken met dieren met schijnoperatie. Gedeeltelijke nefrectomie gestimuleerde anemie is ook duidelijk, zoals blijkt uit de significant lagere hematocrietniveaus in de polair geligeerde dieren. Cardiale hypertrofie en diastolische disfunctie bij de gedeeltelijk geëntercteerde muizen worden aangegeven door een verhoogde hart-tot-lichaamsgewichtsverhouding en door transthoracale echocardiografie-analyse die significante toenames in de achterwanddikte en voorwanddikte, de myocardiale prestatie-index en de linker ventrikelmassa-index aantoont.
Door gedeeltelijke nefrectomie gemedieerde cardiale fibrose wordt ook aangetoond door toenames in type 1 collageenexpressie in linker ventrikelhomogenaten en linker restnierhomogenaten. Verder speelt oxidatieve stress een belangrijke rol in de experimentele uremische cardiomyopathie, die directe eiwitcarbonyleringsmodificatie van meerdere eiwitten en proto-oncogen tyrosine-eiwitkinase activering in de linker ventrikelhomogenaten aanzienlijk stimuleert. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in 40 minuten worden voltooid als deze correct wordt uitgevoerd.
Wanneer u deze procedure probeert, is het belangrijk om te onthouden om de ademhalingssnelheid van het dier te controleren en het isofluranum zo nodig aan te passen. Na deze procedure kunnen andere experimenten, zoals het vergelijken van de effecten van specifieke medicamenteuze behandelingen op herstel na gedeeltelijke nefrectomie, worden uitgevoerd om traditionele vragen te beantwoorden over specifieke therapeutische behandelingen van belang. Na de ontwikkeling ervan, heeft deze techniek de weg geëffend voor onderzoekers op het gebied van chronische nierziekte om de pathologie van en potentiële geneesmiddelscreening in uremische cardiomyopathie te onderzoeken.
Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u een model voor gedeeltelijke nefrectomie bij de muis kunt opzetten.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit manuscript beschrijft een chirurgische procedure in twee stappen voor het uitvoeren van een 5/6e partiële nefrectomie (PNx) bij muizen met polligatie. Dit model is bedoeld om de overlevingspercentages te verbeteren in vergelijking met traditionele methoden en helpt bij het onderzoek naar chronische nierziekte en uremische cardiomyopathie.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschapsgebied
- Nefrologie
- Cardiologie
- Chirurgische technieken
Achtergrond
- Chronische nierziekte is een aanzienlijk gezondheidsprobleem.
- Uremische cardiomyopathie is een veelvoorkomende complicatie van nierziekten.
- Bestaande diermodellen hebben beperkingen wat betreft overlevingspercentages.
- Deze studie heeft tot doel een effectiever model voor onderzoek vast te stellen.
Doel van de studie
- Om een betrouwbaar muismodel te ontwikkelen voor 5/6e PNx.
- Om de effecten van chronische nierziekte op de hartfunctie te onderzoeken.
- Om inzicht te verschaffen in potentiële therapeutische benaderingen.
Gebruikte methoden
- Bevestiging van anesthesie en sedatie bij de muis.
- Aanbrengen van glijmiddel ter bescherming van de ogen.
- Gebruik van een warmtemat om de lichaamstemperatuur op peil te houden.
- Bewaking van de vitale functies tijdens de chirurgische procedure.
Belangrijkste resultaten
- PNx-muizen vertoonden een verminderde nierfunctie in vergelijking met sham-geopereerde muizen.
- De ontwikkeling van anemie en cardiale hypertrofie werd waargenomen.
- Cardiale fibrose en een afname van de hartfunctie werden vastgesteld.
- Het model bootst de pathologie van humane chronische nierziekte effectief na.
Conclusies
- Het twee-staps PNx-model is reproduceerbaar en effectief.
- Dit model kan onderzoek naar uremische cardiomyopathie faciliteren.
- Verbeterde overlevingspercentages vergroten de bruikbaarheid voor toekomstige studies.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
Dit model biedt een reproduceerbaar systeem voor het bestuderen van de progressie van chronische nierziekte naar uremische cardiomyopathie, een belangrijke comorbiditeit bij beoordelingen van de veiligheid en werkzaamheid van geneesmiddelen. Het maakt mechanistische risicoreductie van cardiovasculaire complicaties bij populaties met nierinsufficiëntie mogelijk, wat bijdraagt aan vroege targetvalidatie en voorspellend vertrouwen bij lead-optimalisatie. Het nut van het model bij het kwantificeren van cardiale dysfunctie en fibrose sluit aan bij de preklinische screeningbehoeften voor cardioprotectieve kandidaten in populaties met CKD.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk die nierdysfunctie koppelen aan cardiale pathologie via meetbare eindpunten zoals cystatine C, creatinine en BUN.
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt functionele targetvalidatie door het aantonen van cardiale hypertrofie, fibrose en diastolische dysfunctie als reactie op een verminderde niermassa.
- Wetenschappelijke waarde: Faciliteert de verduidelijking van signaalpaden via geobserveerde oxidatieve stress en eiwitcarbonyleringsmodificaties in homogenaten van de linker ventrikel.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Biedt een gestandaardiseerd biologisch systeem met kwantificeerbare renale en cardiale meetwaarden voor assay-standaardisatie en reproduceerbaarheidstesten.
- Operationele waarde: Maakt betrouwbare evaluatie van verbindingen mogelijk door consistente fenotypering van anemie, cardiale hypertrofie en fibrose vier weken na de operatie.
- Operationele waarde: Ondersteunt hergebruik van het platform vanwege de eenvoud van het model en de verbeterde overlevingskans in vergelijking met traditionele methoden.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Toont de relevantie voor de ziekte aan door de pathologie van humane uremische cardiomyopathie na te bootsen, inclusief cardiale fibrose en systolische/diastolische dysfunctie.
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt de uitlijning van translationele biomarkers via meetbare verschuivingen in cystatine C, creatinine, BUN, hematocriet en de hart-lichaamsgewichtverhouding.
- Wetenschappelijke waarde: Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling mogelijk door het kwantificeren van de cardiale functionele achteruitgang via echocardiografische indices, zoals de myocardiale prestatie en de linker ventrikel massa index.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het model past binnen het continuüm van ontdekking, van targetvalidatie via leadidentificatie tot preklinische veiligheidsbeoordeling, in het bijzonder voor verbindingen waarbij nierinsufficiëntie een zorg vormt als comorbiditeit.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing van mechanismen in de cardiorenale as via induceerbare fenotypen van uremische cardiomyopathie.
- Screening: Levert kwantitatieve resultaten, zoals plasmaniveaus van biomarkers en echocardiografische parameters, voor het vergelijken van het effect van verbindingen.
- Analyses: Maakt statistische analyse mogelijk van structurele en functionele veranderingen in het hart, waaronder verhoudingen van de wanddikte en indices voor de diastolische functie.
- Translationeel onderzoek: Verbindt ontdekkingsbevindingen met preklinische validatie via gedeelde pathologische kenmerken zoals collageen-upregulatie en oxidatieve stress.
- Bedrijfsmatige hergebruik: Vertegenwoordigt een schaalbaar, reproduceerbaar chirurgisch model dat geschikt is voor screeningcampagnes in meerdere programma's voor cardiorenaal geneesmiddelenonderzoek.
Operationele impact & impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen door mechanistische ambiguïteit in de modulatie van cardiorenale pathways te verminderen.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie en reproduceerbaarheid door middel van een gestroomlijnde chirurgische twee-staps procedure met gedefinieerde postoperatieve tijdlijnen.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroege detectie van cardiovasculaire risico's in CKD-relevante modellen mogelijk te maken.
- Impact op portfolio: Informeert risico-gecorrigeerde prioritering door verbindingen te identificeren die uremische cardiomyopathie-fenotypes verminderen of verergeren.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in microsurgische technieken en het beheer van anesthesie bij knaagdieren.
- Afhankelijk van steriele chirurgische instrumenten, hechtmaterialen en infrastructuur voor postoperatieve monitoring.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor een consistente timing van de poolligatie en nefrectomie.
- Omvat overwegingen voor aanpassing bij vertaling naar andere stam- of leeftijdsmodellen vanwege variabiliteit in de renale reserve.
- Beperkt door het onvermogen om de resterende niermassa nauwkeurig te titreren in vergelijking met arterieligatiemodellen, wat de controle over de dosis-responscurve beïnvloedt.
