Wczesne wykrywanie farmakologicznej dysfunkcji hemodynamicznej nerek za pomocą technologii sonograficznej u szczurów
11 marca 2016
Wczesne stadium dysfunkcji hemodynamicznej jest kluczowe dla rozwoju choroby nerek. Metodologie wykrywania są jednak ograniczone. Najnowsze postępy w ultrasonografii zapewniają nieinwazyjną, dokładną opcję wczesnego wykrywania uszkodzenia nerek. Badanie to przedstawia krok po kroku, ultrasonograficzną metodologię wykrywania dysfunkcji nerek przy użyciu szczurzego modelu nefrotoksyczności wywołanej lekiem.
Ogólnym celem tej procedury jest zapewnienie krok po kroku metodologii sonograficznej wykrywania dysfunkcji nerek przy użyciu szczurzego modelu nefrotoksyczności wywołanej lekiem. Osiąga się to poprzez uprzednie ustawienie sondy ultradźwiękowej za pomocą systemu szynowego i odizolowanie aorty. Następnie kąt sondy jest regulowany, aby uzyskać pełny widok nerki na środku ekranu, a obraz w trybie B jest przechowywany przy użyciu najwyższej możliwej liczby klatek na sekundę.
Następnie otwierane jest okienko akustyczne z kolorowym dopplerem w celu wyizolowania tętnicy nerkowej i żyły nerkowej. Na koniec fala pulsacyjna lub żółta linia wskaźnika PW służy do oceny przepływu w prawej tętnicy nerkowej, a sinistore służy do zbierania danych z najwyższą możliwą liczbą klatek na sekundę. Ostatecznie obrazowanie ultrasonograficzne o wysokiej rozdzielczości służy do pokazania zmian hemodynamicznych w nerkach po ostrym uszkodzeniu nerek wywołanym cisplatyną.
Metoda ta może odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie monitorowania funkcji nerek, takie jak zmiany hemodynamiczne spowodowane uszkodzeniem nerek. Chociaż metoda ta może zapewnić wgląd w hemodynamikę nerek, może być również stosowana w innych systemach, takich jak modele mysie. W dniu 0, po znieczuleniu zwierząt zgodnie z protokołem tekstowym i nałożeniu maści do oczu, użyj ostrza nr 40 i kremu do depilacji, aby usunąć włosy z klatki piersiowej.
Monitorując parametry życiowe zwierzęcia, skonfiguruj system ultrasonograficzny MS250 o wysokiej rozdzielczości z częstotliwością środkową 21 MHz podłączony do aktywnego portu i aplikacją ustawioną na nerkę. Umieść znieczulone zwierzę w pozycji leżącej na platformie i za pomocą systemu szyn ustaw sondę ultradźwiękową na linii środkowej zwierzęcia pod kątem 90 stopni do lewej linii przymostkowej izolującej aortę. Z tej pozycji przesuń platformę ze zwierzęciem tak, aby sonda znalazła się na poziomie lewej lub prawej tętnicy nerkowej.
Za pomocą mikromanipulatorów obejrzyj tętnicę nerkową. Następnie wyreguluj kąt sondy, przechylając ją lekko wzdłuż osi Y sondy, aby uzyskać pełny widok nerki na środku ekranu. Po zobrazowaniu miedniczki nerkowej i tętnicy nerkowej należy sinistore obrazy przy użyciu najwyższej liczby klatek na sekundę dozwolonej przy użyciu używanej sondy.
Następnie naciśnij kolorowego dopplera na klawiaturze, aby włączyć okno akustyczne kolorowego dopplera. Upewnij się, że głębokość ostrości leży w środku nerki. Użyj sinistore, aby zapisać dane z najwyższą możliwą liczbą klatek na sekundę.
Aby przechwytywać obrazy w widoku fali pulsacyjnej lub PW, kliknij PW, aby wyświetlić żółtą linię wskaźnika na ekranie. Za pomocą klucza kąta PW umieść żółtą linię w tętnicy nerkowej pod kątem równoległym do kierunku przepływu przez naczynie, upewniając się, że kąt Dopplera jest mniejszy niż 60 stopni. W tym trybie okno akustyczne dzieli się na sekcję górną i dolną.
Użyj sinistore, aby uchwycić obraz przebiegów, które wskazują prędkość przepływu tętniczego przy szczytowym skurczu i rozkurczu. Po wykonaniu badania obrazowego umieść zwierzę pod lampą grzewczą w czystym obszarze rekonwalescencji w pozycji leżącej mostka. Należy stale monitorować parametry życiowe zwierzęcia aż do pełnego wyzdrowienia ze znieczulenia przed powrotem do domu inwentarza.
Dwadzieścia cztery godziny po przeprowadzeniu obrazowania początkowego należy podać zwierzętom poddanym działaniu wstrzyknięcie międzyotrzewnowe 10 miligramów na kilogram cisplatyny w pojedynczej dawce. Zwierzętom kontrolnym należy podać sól fizjologiczną pożywką. Postępując zgodnie z przedstawionym tutaj harmonogramem i monitorując parametry życiowe zwierzęcia, przeprowadź obrazowanie ultrasonograficzne, jak pokazano wcześniej w filmie.
Przeprowadzić analizę danych zgodnie z wytycznymi zawartymi w protokole tekstowym. Obrazy przedstawione w tym badaniu zostały wykonane przez jednego operatora, a dane obrazowe zostały przeanalizowane przez jednego badacza. Wyniki wykazały, że u zwierząt leczonych cisplatyną stężenie kreatyniny w surowicy wynosi od 0,5 do 2,1 w dniu 6.
Prawidłowy poziom kreatyniny wynosi mniej niż 1,1. Obrazy ultrasonograficzne oferują wysoką czułość w porównaniu z danymi histologicznymi pokazanymi w poniższych badaniach. W dniu 6 histologia wykazała spójne wzorce ostrych uszkodzeń śródmiąższowych kanalików w nerkach leczonych cisplatyną w porównaniu ze zdrowymi zwierzętami leczonymi solą fizjologiczną.
Wykorzystując obrazowanie ultrasonograficzne o wysokiej rozdzielczości do pomiaru zmian hemodynamicznych w nerkach, nie stwierdzono zmian morfologii u zwierząt bez leczenia cisplatyną między dniem 0 a 6, podczas gdy morfologię pulsus parvus wykryto u zwierząt leczonych cisplatyną w dniu 6. RI oznacza indeks rezystancyjny, a PI oznacza indeks pulsacyjny. Górne granice dla normalnego RI i PI wynoszą odpowiednio 0,7 i 1,15 u szczurów.
Pomiar tych wskaźników w celu oceny zmian hemodynamicznych w nerkach wykazał znaczny wzrost u obu zwierząt leczonych cisplatyną w dniu 6. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby upewnić się, że zwierzę ma normalne parametry życiowe w znieczuleniu. Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się zmianami hemodynamicznymi w ultrasonografii nerek po ostrym uszkodzeniu nerek.
Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak obrazować nerkę za pomocą małego zwierzęcego modelu ostrego uszkodzenia nerek.
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia szczegółową metodologię sonograficzną służącą do wykrywania dysfunkcji nerek w modelu nefrotoksyczności indukowanej lekami u szczurów. Z zastosowaniem obrazowania ultradźwiękowego o wysokiej rozdzielczości metoda ta ma na celu dostarczenie informacji na temat zmian hemodynamicznych następujących po ostrym uszkodzeniu nerek.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Nefrologia
- Obrazowanie ultradźwiękowe
- Modele zwierzęce
Wprowadzenie
- Rozwój chorób nerek jest powiązany z wczesną dysfunkcją hemodynamiczną.
- Obecne metody wykrywania uszkodzeń nerek są ograniczone.
- Postępy w sonografii oferują nieinwazyjną opcję detekcji.
- Niniejsze badanie koncentruje się na modelu szczurzym w celu zbadania tych metodologii.
Cel badania
- Przedstawienie krok po kroku metodologii sonograficznej wykrywania dysfunkcji nerek.
- Ocena zmian hemodynamicznych w nerkach po leczeniu Cisplatyną.
- Zapewnienie ram dla monitorowania funkcji nerek w badaniach naukowych.
Zastosowane metody
- Pozycjonowanie głowicy ultradźwiękowej i izolacja aorty.
- Dostosowanie kątów nachylenia głowicy w celu uzyskania optymalnego obrazowania nerek.
- Wykorzystanie kolorowego Dopplera do oceny przepływu w tętnicy i żyle nerkowej.
- Podanie Cisplatyny i monitorowanie zmian hemodynamicznych w czasie.
Główne wyniki
- Zwierzęta leczone cisplatyną wykazywały podwyższony poziom kreatyniny w surowicy.
- Ultradźwięki o wysokiej rozdzielczości wykazały istotne zmiany hemodynamiczne.
- Analiza histologiczna potwierdziła ostre uszkodzenia śródmiąższowe kanalików.
- Wskaźnik oporowy (Resistive Index) oraz wskaźnik pulsacyjny (Pulsatile Index) uległy istotnym zmianom u leczonych zwierząt.
Wnioski
- Zaproponowana metoda sonograficzna jest skuteczna w wykrywaniu dysfunkcji nerek.
- Dostarcza ona cennych informacji na temat hemodynamiki nerek po urazie.
- Technikę tę można zaadaptować do innych modeli zwierzęcych w badaniach nad nerkami.
Najczęściej Zadawane Pytania
Znaczenie dla przemysłu
Wczesne wykrywanie indukowanej lekami dysfunkcji hemodynamicznej nerek wypełnia krytyczną lukę w przedklinicznej ocenie bezpieczeństwa, w której tradycyjne biomarkery, takie jak kreatynina w surowicy, reagują z opóźnieniem w stosunku do zmian fizjologicznych. Ta metoda sonograficzna umożliwia mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez identyfikację zmian naczyniowych przed wystąpieniem uszkodzeń strukturalnych, co zwiększa pewność prognostyczną w optymalizacji wiodących związków. W badaniach i rozwoju sektora biofarmaceutycznego integracja nieinwazyjnego monitorowania hemodynamicznego poprawia ciągłość translacyjną i zmniejsza odsetek niepowodzeń na późnych etapach z powodu nieprzewidzianej nefrotoksyczności.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wstępna analiza i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez powiązanie ekspozycji na związek z wczesnymi hemodynamicznymi zmianami funkcji nerek.
- Wartość operacyjna: Zapewnia możliwość nieinwazyjnego, seryjnego monitorowania, co ogranicza liczbę wykorzystywanych zwierząt i wspiera podłużne projekty badań.
- Wartość prognostyczna: Indeks oporności (RI) oraz indeks pulsacyjności (PI) służą jako mierzalne biomarkery wyprzedzające wzrost stężenia kreatyniny w surowicy, co usprawnia wczesne wykrywanie sygnałów o braku bezpieczeństwa.
Przesiewy i opracowanie testów
- Gotowość testu: Ustalanie zestandaryzowanych parametrów hemodynamicznych (RI, PI, prędkość szczytowa skurczowa, prędkość końcoworozkurczowa, VTI) w celu zapewnienia powtarzalności przesiewu związków w modelach gryzoni.
- Wyniki ilościowe: Generowanie ciągłych odczytów numerycznych umożliwiających modelowanie zależności dawka-odpowiedź oraz podejmowanie decyzji go/no-go w oparciu o wartości progowe.
- Skalowalność platformy: Kompatybilność z systemami ultrasonografii wysokiej częstotliwości oraz możliwość adaptacji do modeli mysich, co wspiera walidację międzygatunkową w procesach odkrywania leków.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie chorobowe: Modeluje klinicznie istotne prekursory hemodynamiczne ostrego uszkodzenia nerek (AKI), co jest zgodne z patofizjologią ludzką, w której zmiany naczyniowe poprzedzają wzrost poziomu biomarkerów.
- Ciągłość translacyjna: Stanowi pomost między etapem odkryć a fazą przedkliniczną, dostarczając funkcjonalnie istotnych odczytów, które pozwalają przewidzieć późniejsze wyniki histopatologiczne.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Wspiera podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) na podstawie pogorszenia parametrów hemodynamicznych, co ogranicza dalszy rozwój związków o utajonym potencjale nefrotoksycznym.
Integracja rurociągu i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum od etapu odkrywania do badań przedklinicznych, w szczególności usprawniając identyfikację wiodących związków oraz przedkliniczną ocenę bezpieczeństwa poprzez dostarczanie wczesnych biomarkerów hemodynamicznych, które pomagają w wyborze i dalszym rozwoju związków.
- Biologia odkrywcza: Wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez ujawnianie indukowanych przez związki zmian w przepływie krwi nerkowej przed wystąpieniem jawnej toksyczności.
- Przesiewy: Umożliwia standaryzację analizy dzięki powtarzalnym wskaźnikom pochodzącym z badania Dopplera, co ułatwia profilowanie związków z wysokim stopniem pewności.
- Analityka: Dostarcza ilościowych wskaźników hemodynamicznych (RI, PI, wskaźniki prędkości), które pozwalają na obiektywne porównanie między grupami badawczymi i punktami czasowymi.
- Badania translacyjne: Łączy wczesną dysfunkcję naczyniową z uszkodzeniem histopatologicznym, zwiększając wartość prognostyczną modeli przedklinicznych.
- Zastosowania w przedsiębiorstwie: Stanowi nieinwazyjną platformę obrazowania seryjnego, którą można zastosować w wielu obszarach terapeutycznych i klasach celów wymagających oceny bezpieczeństwa nerkowego.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w ocenie nefrotoksyczności poprzez wykrywanie zmian funkcjonalnych przed wystąpieniem uszkodzeń strukturalnych lub wzrostu poziomu biomarkerów.
- Wartość operacyjna: Poprawia powtarzalność i zmniejsza zmienność dzięki standaryzacji pozycjonowania głowicy, ustawień Dopplera oraz protokołów obrazowania seryjnego.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową, umożliwiając wcześniejsze wycofanie kandydatów nefrotoksycznych, co minimalizuje inwestycje w obarczone wysokim ryzykiem związki wiodące.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko poprzez identyfikację związków z wczesną odpowiedzialnością hemodynamiczną, co pozwala na podejmowanie bezpieczniejszych decyzji dotyczących dalszego rozwoju.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie obrazowania ultrasonograficznego małych zwierząt oraz interpretacji hemodynamiki Dopplera.
- Metoda jest zależna od systemów ultrasonograficznych o wysokiej rozdzielczości (21 MHz lub wyższej) z możliwością obrazowania kolorowego i dopplerowskim falowym.
- Konieczna jest standaryzacja pozycjonowania zwierząt, kąta prowadzenia głowicy oraz ustawień akwizycji między różnymi badaniami i operatorami.
- Adaptacja metody pomiędzy modelami (np. z szczurów na myszy) może wymagać korekty częstotliwości i głębokości obrazowania ze względu na różnice anatomiczne.
- Ograniczenia praktyczne obejmują zależność od operatora oraz konieczność zapewnienia kontrolowanych warunków fizjologicznych (np. stabilności znieczulenia) w celu zagwarantowania wiarygodności pomiarów.
