Een effectief muismodel van unilaterale renale ischemie-reperfusieletsel
July 15th, 2021
Renale ischemie-reperfusie letsel is geassocieerd met hoge morbiditeit en mortaliteit bij gehospitaliseerde patiënten. Hier presenteren we een eenvoudig en effectief muismodel van unilaterale renale ischemie-reperfusieletsel en geven we een sequentieel overzicht van representatieve pathologische veranderingen waargenomen in de nier.
Renale ischemie-reperfusie letsel is de belangrijkste oorzaak van acuut nierfalen. Dit model is zeer nuttig voor het begrijpen van de pathofysiologische veranderingen die optreden in de nier na een ischemische belediging. Dit model is tijd- en kosteneffectief en levert zeer reproduceerbare gegevens.
Daarnaast stelt dit unilaterale renale ischemiemodel de onderzoeker in staat om met langere ischemische tijden te werken met behoud van een hoge overlevingskans. Plaats om te beginnen de verdoofde muis op de operatietafel. Gebruik na het steriliseren van het chirurgische gebied een scalpelblad om een dorsale laterale chirurgische incisie van ongeveer een centimeter op de rechterflank achter de rib te maken en ongeveer een centimeter parallel aan de lumbale middellijn voort te zetten.
Transect de buikspieren met behulp van een schaar om de retroperitoneale ruimte te visualiseren. Gebruik een steriel wattenstaafje om de kleine hoeveelheden bloed te verwijderen die worden geproduceerd tijdens het doorsnijden van de spieren. Duw vervolgens de rechter nier uit de buikholte.
Stel de nier langzaam en voorzichtig bloot met een grijze tang en identificeer de nierpedikel. Verwijder vervolgens voorzichtig het vetweefsel rond de pedikel. Gebruik een Halsted Mosquito Hemostat voor het manipuleren van de vasculaire klem.
Voor het induceren van de ischemie, plaatst u de vasculaire klem over de nierslagader en ader die aanwezig zijn in de nierpikel en vermijdt u het klemmen van de aangrenzende urineleider. Bedek de geklemde nier met steriel gaas gedrenkt in zoutoplossing om uitdroging te voorkomen. Laat de nieren gedurende 30 minuten op het gaas en controleer periodiek de anesthesiediepte en vochtigheid van het gaas.
Kort voor het einde van de ischemieperiode, onthul de nier en houd de Halsted Mosquito Hemostat, klaar voor klemverwijdering. Aan het einde van de ischemieperiode opent u de vasculaire klem met de hemostaat en verwijdert u de klem om perfusie van de nier mogelijk te maken. Voor schijncontroledieren, voer de aangetoonde operatie uit zonder de nierpedicula te klemmen.
Na het verifiëren van de nierkleurverandering, keert u de nier terug naar de buikholte. Sluit de buikspieren in een kruispatroon met opneembare hechting 5-0. Sluit de huid in een horizontaal matraspatroon met opneembare hechting 5-0.
Reinig de wond met povidon-jodiumoplossing. Na de ischemie perfusie verwonding werd vermindering van het lichaamsgewicht gezien bij sommige muizen met minder dan 10% van het oorspronkelijke lichaamsgewicht. De meeste muizen herstelden echter hun oorspronkelijke lichaamsgewicht tussen dag 4 en 7 postoperatie.
De controlemuizen vertoonden geen veranderingen in het lichaamsgewicht na de operatie. Verschillende veranderingen in de renale morfologie na de operatie werden geïdentificeerd met behulp van hematoxyline-eosine, periodiek zuur-Schiff en Masson's Trichrome-kleuring. De aanwezigheid van eiwitrijk gips in het buisvormige lumen werd na vier uur waargenomen.
Tubulaire dilatatie werd na acht uur gedetecteerd en tubulair gips en cellulaire necrose in de medullaire segmenten werden opgemerkt 16 uur na IRI-chirurgie. Na 24 uur na de operatie werd tubulaire dilatatie waargenomen. Infiltratie van lymfocyten en macrofagen en vergrote celkernen werden na 48 uur gedetecteerd.
Op dag 4 werden mitotische tubulaire cellen waargenomen en op dag 7 na de IRI-operatie werd focale fibrose gedetecteerd. De renale cortex van de muizen tijdens vroege reperfusie werd gecontroleerd met behulp van PAS-kleuring en progressieve verzwakking van de borstelrand was zichtbaar. De gebieden van interstitiële fibrose op dag 7 na de operatie werden gevisualiseerd met behulp van Masson's Trichome-kleuring.
Er werd een buisvormig letselscoresysteem ontwikkeld om de schade in de loop van de tijd te categoriseren. De hoogste scores voor tubulair letsel werden verkregen tussen 8 uur en 24 uur na renale IRI. Enkele van de meest kritieke stappen zijn de juiste plaatsing van de vasculaire klem in de nierpedikel en het handhaven van een constante lichaamstemperatuur tijdens de operatie.
Overzicht
Deze studie presenteert een muismodel van unilateraal nier-ischemie-reperfusieletsel, een aandoening die wordt gelinkt aan acuut nierfalen. Het model is effectief voor het onderzoeken van de pathofysiologische veranderingen in de nier na ischemische gebeurtenissen.
Belangrijkste onderzoekscomponenten
Wetenschapsgebied
- Nefrologie
- Pathofysiologie
- Diermodellen
Achtergrond
- Nier-ischemie-reperfusieletsel is een belangrijke oorzaak van acuut nierfalen.
- Het model maakt langere ischemische tijden mogelijk met behoud van hoge overlevingspercentages.
- Het begrijpen van de morfologische veranderingen na letsel is cruciaal voor het ontwikkelen van therapeutische strategieën.
- Pathologische beoordelingen kunnen inzicht geven in de letselmechanismen.
Doel van het onderzoek
- Om een betrouwbaar muismodel te vestigen voor het onderzoek van nier-ischemie-reperfusieletsel.
- Om de opeenvolgende pathologische veranderingen in de nier te documenteren.
- Om de effecten van ischemie op de niermorfologie en -functie te evalueren.
Gebruikte methoden
- Unilaterale nier-ischemie werd geïnduceerd door de nierarterie en -vene te klemmen.
- Chirurgische technieken werden toegepast om de nier bloot te leggen en de klem toe te passen.
- Histologische analyses werden uitgevoerd met behulp van verschillende kleuringsmethoden.
- Veranderingen in lichaamsgewicht en niermorfologie werden na de operatie gemonitord.
Belangrijkste resultaten
- Vermindering van het lichaamsgewicht werd waargenomen bij sommige muizen na de operatie.
- Pathologische veranderingen omvatten tubulaire dilatatie, necrose en fibrose in de loop van de tijd.
- Infiltratie van immuuncellen werd op verschillende tijdstippen opgemerkt.
- Een tubulair letselscoresysteem werd ontwikkeld om de ernst van de schade te beoordelen.
Conclusies
- Het model is effectief voor het onderzoek van nier-ischemie-reperfusieletsel.
- Opeenvolgende veranderingen in de niermorfologie geven inzicht in de progressie van het letsel.
- De bevindingen kunnen toekomstig onderzoek en therapeutische benaderingen informeren.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This model provides a reproducible system for studying renal ischemia-reperfusion injury, a key mechanism in acute kidney injury and delayed graft function in transplantation. It enables mechanistic de-risking of renal-targeted therapeutics by capturing temporal pathophysiological changes. The model supports target validation and assay development in nephrology-focused discovery programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in a disease-relevant system with quantifiable histopathological endpoints.
- Operational Value: Delivers highly reproducible data across reperfusion time points, supporting consistent target engagement assessment.
- Predictive Value: Facilitates biological de-risking by modeling injury progression from tubular dilation to fibrosis.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized platform for evaluating compound effects on tubular injury scoring and immune infiltration.
- Operational Value: Supports assay standardization through defined surgical and reperfusion timelines.
- Scalability: Allows longitudinal monitoring across 4 hours to 7 days for time-dependent pharmacodynamic profiling.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Mirrors human IRI pathophysiology, enabling preclinical validation of renal protective agents.
- Biomarker Alignment: Correlates histopathological changes with functional readouts like body weight recovery.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on injury severity scoring across reperfusion intervals.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery-to-preclinical continuum, supporting target validation through phenotypic screening and mechanistic insight into renal injury pathways.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing via temporal analysis of tubular necrosis, cast formation, and mitotic activity.
- Screening: Enables quantitative assessment of tubular injury scores and immune cell infiltration as pharmacodynamic biomarkers.
- Analytics: Generates measurable histopathological outputs that allow comparison of injury modulation across experimental groups.
- Translational Research: Connects early injury events to late-stage fibrosis, supporting preclinical efficacy evaluation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical and scoring framework for multiple compound testing campaigns.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target modulation through reproducible injury modeling.
- Operational Value: Ensures standardization via defined ischemic time, reperfusion sampling, and staining protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by reducing attrition through early mechanistic de-risking.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of renal therapeutic candidates based on injury modification data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent microsurgery and vascular occlusion techniques.
- Dependent on sterile surgical instrumentation and anesthesia monitoring systems.
- Necessitates histology infrastructure for H&E, PAS, and Masson's Trichrome staining and scoring.
- Requires adaptation considerations when translating to bilateral or comorbid models.
- Practical limitations include variability in clamp placement and temperature maintenance affecting reproducibility.
