$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Funkcja nerek i choroby nerek
Nerki są niezbędnymi organami zaangażowanymi w homeostazę, filtrację krwi i produkcję hormonów. Istnieją różne stany, które prowadzą do niewydolności nerek i późniejszego wystąpienia mocznicy, która została zdefiniowana jako grupa objawów ogólnoustrojowych spowodowanych nagromadzeniem produktów przemiany materii we krwi zatrzymanych w wyniku zaburzeń czynności nerek1. Ponadto, ponieważ niewydolność nerek jest również zaburzona przez zdolność homeostatyczną, może wystąpić nadciśnienie spowodowane przeciążeniem objętościowym, co jest również niebezpieczne, ponieważ może prowadzić do niewydolności serca1. Gdy wydolność funkcjonalna nerek jest mniejsza niż 10%-15%, pacjent musi przejść jedną z następujących opcji terapeutycznych: hemodializę, dializę otrzewnową (PD) lub przeszczep nerki.
PD to interesująca opcja, która pozwala pacjentom kontynuować leczenie w zaciszu własnego domu lub praktycznie z dowolnego miejsca, unikając w ten sposób konieczności częstych wizyt i pobytów w szpitalu. Technika PD eliminuje małe toksyczne cząsteczki i nadmiar wody wytwarzany przez ciało2 poprzez wkroplenie płynu osmotycznego (płynu do dializy otrzewnowej, PDF) do jamy otrzewnej. To wkroplenie generuje gradient osmotyczny niezbędny do wymiany substancji rozpuszczonych i wody między naczyniami włosowatymi otrzewnej a PDF, proces znany jako ultrafiltracja (UF).
Uraz otrzewnej wywołany dializą otrzewnową
Jama otrzewnej pokryta jest błoną (PM) składającą się z monowarstwy komórek międzybłonka spoczywających na matrycy, w której znajduje się również kilka naczyń krwionośnych, fibroblastów, makrofagów i innych populacji komórek. Niestety, błona otrzewnowa zawsze ulega pewnym zmianom podczas leczenia PD, takim jak apoptoza i utrata komórek międzybłonka, przejście mezenchymalne komórek międzybłonka (MMT) i śródbłonka (end-MT), rekrutacja komórek zapalnych i fibrocytów, zmiany naczyniowe, angiogeneza, limfangiogeneza i/lub zwłóknienie3,4,5,6,7,8,9. Zmiany te są odpowiedzialne za rozwój niewydolności UF class10, co wyklucza kontynuację terapii, wymagając, aby pacjent otrzymał alternatywne leczenie, aby przeżyć (hemodializa lub przeszczep nerki). Dlatego u tych pacjentów konieczne jest opóźnienie lub kontrolowanie rozwoju tych zmian otrzewnej.
Spekuluje się, że sama mocznica może powodować stan zapalny11, ale najważniejszym czynnikiem lokalnym jest bioniezgodność PDF. Większość plików PDF używa glukozy jako środka osmotycznego, który powoduje stan zapalny. Ze względu na czas przechowywania plików PDF i sterylizację glukoza ulega procesowi degradacji i pojawiają się nowe produkty tej reakcji, generując więcej stanów zapalnych, MMT i apoptozy12,13. Ponadto istnieje również możliwość uszkodzeń mechanicznych spowodowanych metodą wkraplania. Wszystkie te czynniki, działając w sposób ciągły, mogą generować uporczywy i nawracający stan zapalny, prowadzący do przewlekłego stanu zapalnego, który prowadzi do pogorszenia błony i ostatecznie do niewydolności UF. W jaki sposób można zmniejszyć te szkody lub ich uniknąć, jest nadal kwestią badań.
Analiza rozwoju zmian chorobowych: od próbek ludzkich do modeli zwierzęcych
Praca z ludzkimi biopsjami jest czynnikiem ograniczającym ze względu na trudności w pobieraniu próbek tkanek. Próbki te można pobrać tylko z operacji wykonanych z powodu nieprawidłowego działania cewnika lub przeszczepu, zwykle po latach leczenia choroby Parkinsona. Podejście to jest przydatne do analizy zmian patologicznych, na które narażona jest błona otrzewnowa narażona na działanie PDF, ale nie jest wystarczające do zbadania rozwoju procesu. Inną możliwością jest analiza komórek odsączonych ze ścieków dializacyjnych, ale to nadal nie zapewnia pełnego scenariusza. Połączenie obu technik jest możliwe tylko w przypadku modeli zwierzęcych. Budowa otrzewnej jest podobna u ssaków, dlatego istnieją modele z różnymi gatunkami zwierząt. Istnieje kilka badań opartych na owcach (Rodela i wsp.14 oraz Barrell et al.15) i rabbit16,17 modeli; Jednak mniejsze zwierzęta są preferowane, ponieważ są łatwiejsze w trzymaniu i utrzymaniu, a także bardziej ekonomiczne. Użycie rats18,19,20,21,22,23,24 oferuje krótszy czas leczenia potrzebny do zaobserwowania zmian morfofunkcjonalnych. Stanowi on bardzo przydatny model do badania różnych zagadnień, takich jak wpływ leków przeciwzwłóknieniowych, takich jak na przykład BMP-7 (białko morfogenne kości-7)25 i RAS (układ renina-angiotensyna) celowanie26,27,28.
Jednak model mysi okazał się idealnym modelem z wieloma zaletami w stosunku do innych. Najciekawszą zaletą jest możliwość wykorzystania genetycznie modyfikowanych myszy do badania molekularnych i komórkowych podstaw uszkodzeń otrzewnej. W rzeczywistości myszy są często wykorzystywane do analizy wielu chorób, ponieważ istnieje wiele różnych szczepów o różnym, dobrze znanym pochodzeniu genetycznym. Inne zalety to zmniejszona przestrzeń wymagana do pomieszczeń, zmniejszone koszty eksperymentów (ze względu na mniejsze rozmiary zwierząt), łatwość obsługi, dostępność odczynników i rosnąca ilość dostępnych informacji na temat różnych szczepów myszy, ponieważ są one najczęściej wykorzystywanymi zwierzętami w badaniach.
Model oparty na myszach wykorzystujący wszczepione urządzenie był ostatnio ustalonym modelem dla PD29,30, i wykazano, że naśladuje pogorszenie stanu otrzewnej, którego doświadczają pacjenci z PD z powodu ekspozycji na PDF. Model ten współpracował w celu zrozumienia procesów patologicznych związanych z 31,32,33. Co więcej, został wykorzystany do walidacji różnych potencjalnych metod leczenia w celu złagodzenia tego pogorszenia za pomocą modulatorów immunologicznych i leków przeciwzapalnych oraz innych środków przeciwzwłóknieniowych i antyangiogennych, takich jak inhibitory COX-2 (cyklooksygenazy-2) 34, γ PPAR- (agoniści receptora aktywowanego proliferatorem peroksysomów-γ) 35, Tamoksyfen36, Paricalcitol (aktywator receptora witaminy D, który moduluje reakcję immunologiczną)37, Rapamycin38 oraz Nebivolol39.
Rozwijanie modelu myszy z wszczepionym cewnikiem
Celem tego modelu jest jak najbardziej upodobnienie techniki stosowanej u pacjentów z PD u ludzi, co pozwala na przeprowadzanie rozszerzonych terapii PD u małych zwierząt. Do tej pory przetestowano trzy techniki wkraplania płynu dializacyjnego do otrzewnej. Pierwsza z nich, ślepe nakłucie przedniej ściany brzucha, jest kontrowersyjna ze względu na liczne zagrożenia, jakie może ponieść, takie jak uszkodzenie otrzewnej, krwawienie i, jak to się robi na ślepo, nakłucie trzewne. Drugą techniką jest tzw. "otwarty system stały", w którym urządzenie do wstrzykiwania płynu umieszcza się na zewnątrz organizmu. Ta procedura jest najbardziej podobna do tej wykonywanej u ludzi. Nie pozwala jednak na opracowywanie długoterminowych eksperymentów, ponieważ może zwiększyć ryzyko infekcji i generalnie wymaga użycia znieczulenia w celu zakroplenia PDF, co może zakłócić wyniki. Trzecią techniką jest "system zamknięty". Dzięki takiemu podejściu całe urządzenie używane do wkraplania płynów znajduje się w ciele zwierzęcia. Płyn wstrzykuje się za pomocą igły przez port dostępowy, który umieszcza się podskórnie. Zabieg ten zmniejsza ryzyko infekcji otrzewnej i krwawienia, a także konieczność znieczulenia.
Aby zbadać wpływ mocznicy na chorobę Parkinsona, niedawno ustalono również model mysi 40 oparty na modelu infuzji PDF z cewnikiem. Model ten wprowadza nowatorską technikę wykonywania nefrektomii u myszy, zmniejszając w ten sposób czynność nerek. W niniejszym artykule opracowano modyfikację protokołu zastosowanego przez Ferrantelli i in. w 2015 roku40. Ten nowy protokół umożliwia implantację cewnika podczas nefrektomii, zmniejsza długość rany zadanej podczas operacji i ułatwia dostęp do nerek.