Wczesne wykrywanie farmakologicznej dysfunkcji hemodynamicznej nerek za pomocą technologii sonograficznej u szczurów
March 11th, 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
To badanie przedstawia szczegółową metodologię sonograficzną wykrywania dysfunkcji nerek w modelowaniu szczurów z nefrotoksycznością indukowaną lekami. Wykorzystując wysokiej rozdzielczości obrazowanie ultrasonograficzne, metoda ma na celu zapewnienie wglądu w zmiany hemodynamiczne po ostrym uszkodzeniu nerek.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Nefrologia
- Ultrasonografia
- Modele zwierzęce
Tło
- Rozwijanie chorób nerek jest związane z wczesną dysfunkcją hemodynamiczną.
- Obecne metody wykrywania uszkodzeń nerek są ograniczone.
- Postęp w dziedzinie sonografii oferuje nieinwazyjną opcję wykrywania.
- To badanie koncentruje się na modelowaniu szczurów w celu zbadania tych metodologii.
Cel badania
- Zarysowanie metodologii sonograficznej wykrywania dysfunkcji nerek krok po kroku.
- Ocenienie zmian hemodynamicznych w nerkach po leczeniu Cisplatyną.
- Zapewnienie ram dla monitorowania funkcji nerek w badaniach.
Zastosowane metody
- Pozycjonowanie sondy ultrasonograficznej i izolowanie aorty.
- Dostosowywanie kątów sondy dla optymalnego obrazu nerek.
- Wykorzystanie kolorowego Dopplera do oceny przepływu tętnicy i żyły nerkowej.
- Podawanie Cisplatyny i monitorowanie zmian hemodynamicznych w czasie.
Główne wyniki
- Szczury leczone Cisplatyną wykazywały zwiększone poziomy kreatyniny w surowicy.
- Ultrasonografia wysokiej rozdzielczości wykazała istotne zmiany hemodynamiczne.
- Analiza histologiczna potwierdziła ostre uszkodzenia kanalikowe i międzykomorowe.
- Indeks rezystywności i indeks pulsacji ulegały istotnym zmianom u leczonych szczurów.
Wnioski
- Proponowana metoda sonograficzna jest skuteczna w wykrywaniu dysfunkcji nerek.
- Dostarcza cennych informacji na temat hemodynamicznej aktywności nerek po uszkodzeniu.
- Ta technika może być dostosowana do innych modeli zwierzęcych w badaniach nerek.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Early detection of drug-induced renal hemodynamic dysfunction addresses a critical gap in preclinical safety assessment, where traditional biomarkers like serum creatinine lag behind physiological changes. This sonographic approach enables mechanistic de-risking by identifying vascular alterations prior to structural damage, supporting predictive confidence in lead optimization. For biopharma R&D, integrating noninvasive hemodynamic monitoring improves translational continuity and reduces late-stage attrition due to unanticipated nephrotoxicity.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by linking compound exposure to early hemodynamic shifts in renal function.
- Operational Value: Provides a noninvasive, serial monitoring capability that reduces animal use and supports longitudinal study designs.
- Predictive Value: Resistive Index (RI) and Pulsatile Index (PI) serve as quantifiable biomarkers that precede serum creatinine elevation, improving early safety signal detection.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized hemodynamic parameters (RI, PI, peak-systolic velocity, end-diastolic velocity, VTI) for reproducible compound screening in rodent models.
- Quantitative Output: Generates continuous, numerical readouts that enable dose-response modeling and threshold-based go/no-go decisions.
- Platform Scalability: Compatible with high-frequency ultrasound systems and adaptable to mouse models, supporting cross-species validation in discovery pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models clinically relevant acute kidney injury (AKI) hemodynamic precursors, aligning with human pathophysiology where vascular changes precede biomarker rise.
- Translational Continuity: Bridges discovery and preclinical stages by providing functionally relevant readouts that predict later histopathological outcomes.
- Risk-Adjusted Advancement: Supports go/no-go decisions based on hemodynamic deterioration, reducing progression of compounds with latent nephrotoxic potential.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery-to-preclinical continuum, specifically enhancing lead identification and preclinical safety assessment by providing early hemodynamic biomarkers that inform compound selection and advancement.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by revealing compound-induced alterations in renal blood flow before overt toxicity manifests.
- Screening: Enables assay standardization through reproducible Doppler-derived metrics, facilitating high-confidence compound profiling.
- Analytics: Delivers quantitative hemodynamic indices (RI, PI, velocity metrics) that allow objective comparison across treatment groups and time points.
- Translational Research: Connects early vascular dysfunction to histopathological injury, strengthening the predictive value of preclinical models.
- Enterprise Reuse: Represents a noninvasive, serial imaging platform applicable across multiple therapeutic areas and target classes requiring renal safety evaluation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in nephrotoxicity assessment by detecting functional changes before structural damage or biomarker elevation.
- Operational Value: Enhances reproducibility and reduces variability through standardized probe positioning, Doppler settings, and serial imaging protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling earlier termination of nephrotoxic candidates, minimizing investment in high-risk leads.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by identifying compounds with early hemodynamic liability, informing safer advancement decisions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal ultrasound imaging and Doppler hemodynamics interpretation.
- Dependent on high-resolution ultrasound systems (21 MHz or higher) with color and pulsed wave Doppler capabilities.
- Necessitates standardization of animal positioning, probe angle, and acquisition settings across studies and operators.
- Adaptation across models (e.g., rats to mice) may require frequency and depth adjustments due to anatomical differences.
- Practical limitations include operator dependency and the need for controlled physiological conditions (e.g., anesthesia stability) to ensure measurement validity.
