Detecção precoce de Induzida por Medicamentos Renal hemodinâmica Disfunção Usando ultrassonografia Tecnologia em Ratos
11 de março de 2016
A disfunção hemodinâmica em estágio inicial é fundamental para o desenvolvimento da doença renal. No entanto, as metodologias de detecção são limitadas. Avanços recentes na ultrassonografia fornecem uma opção não invasiva e precisa para a detecção precoce de lesão renal. Este estudo descreve uma metodologia ultrassonográfica passo a passo para detectar disfunção renal usando um modelo de rato de nefrotoxicidade induzida por drogas.
O objetivo geral deste procedimento é fornecer uma metodologia ultrassonográfica passo a passo para detectar disfunção renal usando um modelo de rato de nefrotoxicidade induzida por drogas. Isso é feito posicionando primeiro a sonda de ultrassom usando o sistema de trilhos e isolando a aorta. Em seguida, o ângulo da sonda é ajustado para obter uma visão completa do rim no centro da tela e a imagem do modo B é armazenada usando a taxa de quadros mais alta possível.
Em seguida, a janela acústica com Doppler colorido é aberta para isolar a artéria renal e a veia renal. Finalmente, a onda pulsada ou linha indicadora amarela PW é usada para avaliar o fluxo na artéria renal direita e o sinistore é usado para coletar os dados na taxa de quadros mais alta possível. Em última análise, a imagem de ultrassom de alta resolução é usada para mostrar alterações hemodinâmicas no rim após lesão renal aguda induzida por cisplatina.
Esse método pode responder a questões-chave no campo do monitoramento da função renal, como as alterações hemodinâmicas causadas pela lesão renal. Embora esse método possa fornecer informações sobre a hemodinâmica renal, ele também pode ser aplicado a outros sistemas, como modelos de camundongos. No dia 0, após anestesiar os animais de acordo com o protocolo de texto e aplicar pomada para os olhos, use uma lâmina nº 40 e creme depilatório para remover os pelos do peito.
Enquanto monitora os sinais vitais do animal, configure um sistema de ultrassom MS250 de alta resolução com uma frequência central de 21 MHz conectada à porta ativa e a aplicação predefinida no rim. Posicionar o animal anestesiado em decúbito dorsal na plataforma e, utilizando o sistema de grades, posicionar a linha média da sonda de ultrassom no animal em um ângulo de 90 graus em relação à linha paraesternal esquerda, isolando a aorta. A partir desta posição, deslize a plataforma com o animal de modo que a sonda fique nivelada com a artéria renal esquerda ou direita.
Usando os micromanipuladores, visualize a artéria renal. Em seguida, ajuste o ângulo da sonda inclinando ligeiramente ao longo do eixo Y da sonda para obter uma visão completa do rim no centro da tela. Uma vez que a pelve renal e a artéria renal tenham sido fotografadas, sinistore as imagens usando a taxa de quadros mais alta permitida com a sonda usada.
Em seguida, pressione a tecla doppler colorida no teclado para ativar a janela acústica doppler colorida. Certifique-se de que a profundidade do foco esteja no centro do rim. Use o sinistore para gravar os dados na taxa de quadros mais alta possível.
Para capturar imagens em onda pulsada ou PW view, clique na tecla PW para abrir uma linha indicadora amarela na tela. Usando a chave de ângulo PW, coloque a linha amarela na artéria renal em um ângulo paralelo à direcionalidade do fluxo através do vaso, garantindo que o ângulo doppler seja inferior a 60 graus. Neste modo, a janela acústica se divide em seções superior e inferior.
Use o sinistore para capturar a imagem das formas de onda que indicam a velocidade do fluxo arterial no pico da sístole e da diástole. Após a imagem, coloque o animal sob uma lâmpada de aquecimento em uma área de recuperação limpa em decúbito esternal. Monitore continuamente os sinais vitais do animal até a recuperação total da anestesia antes de devolvê-lo ao alojamento.
Vinte e quatro horas após a realização da imagem inicial, administrar uma injeção interperitoneal de 10 miligramas por quilograma de cisplatina em dose única aos animais em tratamento. Administrar soro fisiológico normal aos animais de controle. Seguindo o cronograma mostrado aqui, e enquanto monitora os sinais vitais do animal, faça imagens de ultrassom conforme demonstrado anteriormente no vídeo.
Realize a análise de dados de acordo com as diretrizes do protocolo de texto. As imagens apresentadas neste estudo foram obtidas por um único operador e os dados de imagem foram analisados por um único investigador. Os resultados mostraram que os animais tratados com cisplatina têm creatinina sérica variando de 0,5 a 2,1 no dia 6.
O nível normal de creatinina é inferior a 1,1. As imagens de ultrassom oferecem uma alta sensibilidade sobre os dados histológicos mostrados nos estudos a seguir. No dia 6, a histologia demonstrou padrões consistentes de lesões intersticiais agudas dos túbulos em rins tratados com cisplatina em comparação com animais normais tratados com solução salina.
Usando imagens de ultrassom de alta resolução para medir as alterações hemodinâmicas nos rins, não houve alteração na morfologia em animais sem tratamento com cisplatina entre os dias 0 e 6, enquanto a morfologia do pulso parvus foi detectada em animais tratados com cisplatina no dia 6. RI significa Índice Resistivo e PI significa Índice Pulsátil. Os limites superiores para IR e IP normais são 0,7 e 1,15, respectivamente, em ratos.
A medição desses índices para avaliar as alterações hemodinâmicas no rim demonstrou um aumento significativo em ambos os animais tratados com cisplatina no dia 6. Ao tentar este procedimento, é importante garantir que o animal tenha sinais vitais normais sob anestesia. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores na área de alterações hemodinâmicas do ultrassom renal após lesão renal aguda.
Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como obter imagens de um rim usando um modelo animal pequeno de lesão renal aguda.
Visão Geral
Este estudo apresenta uma metodologia ultrassonográfica detalhada para detectar disfunção renal em um modelo de rato com nefrotoxicidade induzida por medicamento. Utilizando imagens de ultrassom de alta resolução, o método visa fornecer insights sobre mudanças hemodinâmicas após lesão renal aguda.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Nefrologia
- Imagem por Ultrassom
- Modelos Animais
Contexto
- O desenvolvimento de doença renal está ligado à disfunção hemodinâmica precoce.
- As metodologias atuais de detecção de lesão renal são limitadas.
- Avanços na sonografia oferecem uma opção de detecção não invasiva.
- Este estudo se concentra em um modelo de rato para explorar essas metodologias.
Propósito do Estudo
- Delinear uma metodologia ultrassonográfica passo a passo para detecção de disfunção renal.
- Avaliar mudanças hemodinâmicas no rim após o tratamento com Cisplatin.
- Fornecer uma estrutura para monitoramento da função renal na pesquisa.
Métodos Utilizados
- Posicionamento da sonda de ultrassom e isolamento da aorta.
- Ajuste dos ângulos da sonda para imagem ótima do rim.
- Utilização do Doppler colorido para avaliar o fluxo da artéria e veia renais.
- Administração de Cisplatin e monitoramento das mudanças hemodinâmicas ao longo do tempo.
Principais Resultados
- Animais tratados com Cisplatin exibiram níveis aumentados de creatinina sérica.
- Ultrassom de alta resolução mostrou mudanças hemodinâmicas significativas.
- A análise histológica confirmou lesões intersticiais tubulares agudas.
- O Índice Resistivo e o Índice Pulsátil foram significativamente alterados em animais tratados.
Conclusões
- O método ultrassonográfico proposto é eficaz para detectar disfunção renal.
- Ele fornece insights valiosos sobre a hemodinâmica renal pós-lesão.
- Esta técnica pode ser adaptada para outros modelos animais em pesquisa renal.
Perguntas Frequentes
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.
