$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Niedrożność dróg moczowych (ZUM) może być jednostronna, często przebiegać bezobjawowo, objawiać się późno z przewlekłą uropatią obturacyjną1 lub może objawiać się ostro kolką nerkową i/lub krwiomoczem; ostre odmiedniczkowe zapalenie nerek lub ostre uszkodzenie nerek po nerkach (AKI)2. Kluczem do leczenia UTO jest wczesne odwrócenie niedrożności2. Jednak pomimo skutecznego odwrócenia i stosowania terapii generycznych w celu opóźnienia postępu przewlekłej choroby nerek (PChN), pacjenci dotknięci tą chorobą nadal są narażeni na zwiększone ryzyko postępującej PChN i nadciśnienia 3,4. Ponadto długotrwała zdolność zagęszczania moczu (UCC) jest często upośledzona5, co może predysponować podatnych pacjentów do odwodnienia i nawrotów AKI, przyspieszając postępujące pogorszenie czynności nerek po UTO.
Częściowo ten brak możliwości zidentyfikowania podejść terapeutycznych w celu poprawy długoterminowych wyników u pacjentów z UTO wynika z naszego polegania na wykorzystaniu modeli nieodwracalnej jednostronnej niedrożności moczowodu (UUO) w celu zbadania patobiologii UTO. Modele te nie odtwarzają jednak sytuacji klinicznej, w której u pacjentów dochodzi do odwrócenia wkrótce po diagnozie i nie można ich wykorzystać do zbadania mechanizmów i podejść terapeutycznych, które można wykorzystać do poprawy długoterminowej naprawy po odwróceniu niedrożności. Aby rozwiązać ten problem, opracowano modele odwracalnego UUO (R-UUO), ale są one trudniejsze technicznie niż nieodwracalne modele UUO, trudniejsze do odtworzenia przez różne laboratoria, a w rezultacie nie zostały tak szeroko przyjęte przez społeczność naukową. Modele mysie są atrakcyjne, ponieważ można je wykorzystać do wykorzystania mocy genetyki myszy do badania patofizjologii chorób, ale ich optymalizacja była szczególnie trudna, ponieważ metody te często prowadzą do nieodwracalnego UUO, jeśli niedrożność trwa dłużej niż 3 dni6. Aby rozwiązać ten problem, zastosowano różne podejścia, w tym wielochirurgiczne, sekwencyjne umieszczanie klamer wzdłuż moczowodu co 2 dni 6,7; UUO, a następnie reimplantacja pęcherzamoczowego 8,9,10,11; i użyj nieuszkadzających zacisków i rurek, aby zatkać moczowód 12,13,14. Długoterminowe badania wyników na szczurach i myszach wykazały poprawę czynności nerek, zmniejszenie zwłóknienia i/lub uszkodzenia kłębuszków nerkowych po odwróceniu niedrożności, ale tylko częściową poprawę, jeśli UUO trwa dłużej niż 2 dni 6,7,8,9,12,14,15,16,17,18,19 . Ponadto, podczas gdy rdzeń nerkowy (RM) jest do niedawna szczególnie podatny na uszkodzenia spowodowane przez UTO20,21, nie przeprowadzono długoterminowych badań na gryzoniach, w których badano wpływ przedłużonego R-UUO na strukturę i funkcję RM. Jest to istotne, ponieważ UCC i zdolność do wydalania ładunków soli bez zwiększania ciśnienia krwi (tzw. odpowiedź natriurezy ciśnieniowej) są zależne od utrzymania integralności anatomicznej RM 22,23,24, tak że niepełna naprawa RM po odwróceniu UTO może wyjaśniać, dlaczego pacjenci mają zwiększoną podatność na nawracające AKI i nadciśnienie tętnicze po odwróceniu UTO. Jednak wiele technik wymaganych do oceny tego wymaga wielu rund chirurgicznych (pięć dużych operacji na 6 dni niedrożności 6,7), wymaga specjalistycznej wiedzy chirurgicznej, która jest trudna do nauczenia (np. chirurgiczna reimplantacja moczowodu do pęcherza moczowego 8,9,10,11), a ponieważ niedrożność jest jednostronna, utrudnia badaczom ocenę zmian w funkcji nerek po odwróceniu niedrożności.
Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy mysi model R-UUO, który jest stosunkowo prosty do wykonania i nauczania, wymaga bardziej ograniczonej liczby operacji niż inne techniki (trzy operacje na 5 do 7 dni niedrożności) i pozwala na analizę powrotu funkcji nerek bez konieczności inwazyjnych i/lub kosztownych badań nad podzieloną funkcją nerek25. W tym celu myszy przechodzą trzy poważne operacje: 1) umieszczenie nieurazowego zacisku naczyniowego na bliższym lewym moczowodzie; 2) usunięcie klamry naczyniowej 5 do 7 dni później, w zależności od szczepu myszy; oraz 3) usunięcie przeciwległej nerki 10 dni później w celu oceny czynności nerek. Około 20 do 40% myszy umiera w ciągu 2-3 dni od nefrektomii, co wskazuje, że UUO nie odwraca się u wszystkich myszy. Długotrwała obserwacja myszy, które przeżyły, pokazuje, że pomimo prawie całkowitego odzyskania histologicznego rdzenia nerki (RM) 3 miesiące po R-UUO. Występuje zmniejszona czynność nerek, mierzona za pomocą przezskórnego współczynnika filtracji kłębuszkowej (tGFR)26. Ponadto występuje wyraźne zmniejszenie UCC, określone przez pomiar osmolalności moczu po ograniczeniu wody, co sugeruje trwałe defekty funkcji RM. Badania przebiegu czasowego pokazują, że chociaż następuje poprawa tGFR między 28 a 56 dniem po RUUO, stabilizuje się między 56 a 84 dniem. Natomiast nie ma poprawy w UCC między 28 a 84 dniem po R-UUO25. Korzystając z scRNA-Seq izolowanych RM, zwalidowanych przez badania linii komórkowych i immunohistochemii, zidentyfikowaliśmy silne reakcje regeneracyjne, które przywróciły wymiary RM po R-UUO, ale wszystkie główne przedziały komórkowe w RM wykazały trwałe zmiany w liczbie komórek i sygnaturach genów, które prawdopodobnie wpłyną na powrót do funkcji po R-UUO. Obejmowało to utrzymujące się reakcje prozapalne w przewodzie i pętli zbiorczej RM populacji komórek Henlego 84 dni po R-UUO, podobne do sygnatur zapalnych i starzeniowych nieudanych nabłonków proksymalnych kanalików nabłonkowych po AKI i UUO 27,28,29,30. Podobne zmiany zaobserwowano również w przewodach pobierających RM od pacjentów z nawracającą kamicą nerkową31, co sugeruje, że istnieje powszechna reakcja na uszkodzenie RM zarówno u ludzi, jak i myszy. W tym artykule przedstawiamy szczegółowe instrukcje dotyczące sposobu wykonywania tych operacji, optymalizacji warunków ich stosowania w różnych szczepach myszy, określania, czy moczowód jest nadal niedrożny po odwróceniu, jak oceniamy kluczowe wyniki funkcjonalne oraz jak pobieramy tkanki nerkowe w celu oceny struktur rdzenia nerkowego.