Skuteczny mysi model jednostronnego uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego nerek
July 15th, 2021
Uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne nerek wiąże się z wysoką zachorowalnością i śmiertelnością u hospitalizowanych pacjentów. W tym miejscu przedstawiamy prosty i skuteczny mysi model jednostronnego uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego nerek i zapewniamy sekwencyjny przegląd reprezentatywnych zmian patologicznych obserwowanych w nerkach.
Uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne nerek jest główną przyczyną ostrej niewydolności nerek. Model ten jest bardzo pomocny w zrozumieniu zmian patofizjologicznych, które zachodzą w nerkach po urazie niedokrwiennym. Model ten jest efektywny czasowo i kosztowo oraz zapewnia wysoce powtarzalne dane.
Ponadto ten jednostronny model niedokrwienia nerek pozwala badaczowi pracować z dłuższymi czasami niedokrwiennymi przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiego wskaźnika przeżycia. Na początek umieść znieczuloną mysz na stole operacyjnym. Po wysterylizowaniu obszaru operacyjnego za pomocą ostrza skalpela wykonaj około jednocentymetrowe nacięcie chirurgiczne w prawej stronie grzbietowej za żebrem i kontynuuj rozdwojenie około jednego centymetra równolegle do linii środkowej odcinka lędźwiowego.
Przeciąć mięśnie brzucha za pomocą nożyczek, aby uwidocznić przestrzeń zaotrzewnową. Użyj sterylnego bawełnianego wacika, aby usunąć niewielkie ilości krwi wytwarzanej podczas cięcia mięśni. Następnie wypchnij prawą nerkę z jamy brzusznej.
Powoli i ostrożnie odsłaniaj nerkę szarymi kleszczami i zidentyfikuj szypułkę nerki. Następnie ostrożnie usuń tkankę tłuszczową wokół szypułki. Użyj hemostatu Halsted Mosquito do manipulowania zaciskiem naczyniowym.
W celu wywołania niedokrwienia należy umieścić zacisk naczyniowy na tętnicy nerkowej i żyle znajdującej się w szypułce nerki, unikając zaciskania sąsiedniego moczowodu. Przykryj zaciśniętą nerkę sterylną gazą nasączoną solą fizjologiczną, aby uniknąć wysuszenia. Pozostaw nerki na gazie na 30 minut i okresowo monitoruj głębokość znieczulenia i wilgotność gazy.
Na krótko przed końcem okresu niedokrwienia odsłoń nerkę i trzymaj Halsted Mosquito Hemostat, gotowy do usunięcia klamry. Pod koniec okresu niedokrwienia otwórz zacisk naczyniowy z hemostatem i usuń zacisk, aby umożliwić perfuzję nerki. W przypadku pozorowanych zwierząt kontrolnych należy wykonać demonstrowaną operację bez zaciskania szypułki nerki.
Po zweryfikowaniu zmiany koloru nerek należy przywrócić nerkę do jamy brzusznej. Zamknij mięśnie brzucha w układzie krzyżowym za pomocą wchłanialnego szwu 5-0. Zamknij skórę w poziomym wzorze materaca za pomocą wchłanialnego szwu 5-0.
Oczyść ranę roztworem jodu powidonu. Po urazie perfuzyjnym niedokrwiennym u niektórych myszy zaobserwowano zmniejszenie masy ciała przy mniej niż 10% początkowej masy ciała. Jednak większość myszy odzyskała początkową masę ciała między 4 a 7 dniem po operacji.
Myszy kontrolne nie wykazywały żadnych zmian masy ciała po operacji. Kilka zmian w morfologii nerek po operacji zidentyfikowano za pomocą hematoksyliny-eozyny, kwasu okresowego-Schiffa i barwienia trichromem Massona. Obecność odlewu białkowego w świetle rurki zaobserwowano po czterech godzinach.
Rozszerzenie kanalików wykryto po ośmiu godzinach, a gips kanalikowy, a także martwicę komórkową w segmentach szpikowych zauważono po 16 godzinach od operacji IRI. Po 24 godzinach od zabiegu zaobserwowano rozszerzenie kanalików słuchowych. Naciekanie limfocytów i makrofagów oraz powiększone jądra komórkowe wykryto po 48 godzinach.
Do 4 dnia obserwowano mitotyczne komórki kanalikowe i w 7 dniu po operacji IRI wykryto zwłóknienie ogniskowe. Korę nerkową myszy podczas wczesnej reperfuzji monitorowano za pomocą barwienia PAS i widoczne było postępujące tłumienie granicy szczoteczki. Obszary zwłóknienia śródmiąższowego w 7 dniu po operacji uwidoczniono za pomocą barwienia trichomami Massona.
Opracowano system oceny urazów rurkowych w celu kategoryzacji uszkodzeń w czasie. Najwyższe wyniki w zakresie uszkodzenia kanalików uzyskano między 8 godzinami a 24 godzinami po IRI nerek. Jednymi z najbardziej krytycznych kroków są prawidłowe umieszczenie zacisku naczyniowego w szypułce nerki i utrzymanie stałej temperatury ciała podczas operacji.
Przegląd
Niniejsza praca prezentuje model myszy z uniwersalnym uszkodzeniem nerek w wyniku niedokrwienia i ponownego ukrwienia, stanem związanym z ostrym uszkodzeniem nerek. Model jest skuteczny do badania zmian patofizjologicznych w nerce po zdarzeniach niedokrwiennych.
Kluczowe Elementy Badania
Obszar Nauki
- Nefrologia
- Patofizjologia
- Modele Zwierzęce
Wprowadzenie
- Niedokrwienie i ponowne ukrwienie nerek jest znaczącą przyczyną ostrego uszkodzenia nerek.
- Model pozwala na dłuższe czasy niedokrwienia przy jednoczesnym zapewnieniu wysokich wskaźników przeżywalności.
- Zrozumienie zmian morfologicznych po urazie jest kluczowe dla opracowywania strategii terapeutycznych.
- Ocena patologiczna może dostarczyć informacji na temat mechanizmów uszkodzenia.
Cel Badania
- Stworzenie niezawodnego modelu myszy do badania niedokrwienia i ponownego ukrwienia nerek.
- Udokumentowanie sekwencyjnych zmian patologicznych w nerce.
- Ocena wpływu niedokrwienia na morfologię i funkcję nerek.
Metody Użyte
- Niedokrwienie pojedynczej nerki zostało wywołane przez zaciskanie tętnicy i żyły nerkowej.
- Techniki chirurgiczne zostały wykorzystane do odsłonięcia nerki i założenia zacisku.
- Analizy histologiczne przeprowadzono przy użyciu różnych metod barwienia.
- Zmiany masy ciała i morfologia nerek były monitorowane po operacji.
Główne Wyniki
- U niektórych myszy po operacji zaobserwowano zmniejszenie masy ciała.
- Zmiany patologiczne obejmowały rozszerzenie kanalików, nekrozę i włóknienie w czasie.
- Zauważono infiltrację komórek układu odpornościowego w różnych odstępach czasu.
- Opracowano system oceny uszkodzenia kanalików w celu oceny ciężkości uszkodzenia.
Wnioski
- Model jest skuteczny do badania niedokrwienia i ponownego ukrwienia nerek.
- Sekwencyjne zmiany w morfologii nerek dostarczają informacji na temat postępu uszkodzenia.
- Wyniki mogą poinformować przyszłe badania i podejścia terapeutyczne.
Często Zadawane Pytania
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.
