Um grande modelo animal para lesão renal aguda por oclusão bilateral temporária da artéria renal
February 2nd, 2021
Este estudo apresenta um modelo animal de grande porte altamente reprodutível de isquemia renal-reperfusão em suínos usando oclusão bilateral de balão-cateter percutâneo temporário das artérias renais por 60 min e reperfusão por 24 h.
Este estudo descreve um modelo animal reprodutível de lesão de reperfusão de isquemia renal, que pode ser usado para estudar a fisiopatologia da lesão renal aguda, e explorar potenciais modalidades terapêuticas. Este método é altamente reprodutível e minimiza o impacto da resposta inflamatória limitando a quantidade de insulto ao corpo em comparação com uma abordagem aberta. Este modelo pré-clínico imita cenários clínicos, como transplante renal, hipoperfusão renal após choque cardiogênico, procedimentos transcateter resultando em isquemia renal e procedimentos cardiovasculares com tempos prolongados de parada cardio-circulatória.
Para começar, desinfete a área lateral direita do pescoço aplicando betadina e, em seguida, 95% de etanol três vezes. Coloque o animal de forma estéril. Realize um corte para o cateterismo da artéria carótida direita e da veia jugular direita.
Retraia o músculo esteterocleidomastoide lateralmente, e disseque-o até a artéria carótida direita e a veia jugular direita. Insira uma bainha de angiografia 5F tanto na artéria quanto na veia. Fixá-lo com uma sutura de seda 2-0.
Insira uma baia de angiografia 5F usando a técnica Seldinger na artéria femoral esquerda, perfurando a artéria com uma agulha oca. Insira um fio guia de ponta macia através do lúmen e avance-o para a artéria femoral. Segure o fio guia seguro com uma mão enquanto remove a agulha.
Passe a baia de angiografia sobre o fio guia para a artéria femoral e retire o fio-guia usando orientação de ultrassom, se necessário. Administrar por via intravenosa 200 UI por quilograma de heparina de sódio para alcançar a anticoagulação sistêmica. Para realizar a angiografia, injete um agente de contraste iodinaado sob fluoroscopia para identificar as artérias renais.
Identifique as artérias renais e avance manualmente o fio-guia no cateter guia. Posicione o cateter guia JL4 5F na artéria renal esquerda através da artéria carótida direita. Posicione o segundo cateter guia 5F JL4 na artéria renal direita através da artéria femoral esquerda.
Use os fios-guia para direcionar uma angioplastia transluminal percutânea de 5F, ou cateter de dilatação pta, em cada artéria renal. Posicione cada cateter de balão no lugar e conecte uma linha de pressão a cada cateter. Verifique a presença de formas de onda de pulso arterial no monitor de pressão para garantir o posicionamento correto do cateter.
Infle cada balão e aponte para uma pressão de aproximadamente 2,5 pressão atmosférica dentro do balão. Para confirmar a cessação do fluxo sanguíneo para os rins, observe o achatamento da forma de onda de pulso na ponta do cateter de balão. Injete meio de contraste iodinaado em uma diluição de 1:1 com soro fisiológico e verifique se há alguma opacificação dos vasos renais.
Após 60 minutos de oclusão, esvazie cuidadosamente e remova os cateteres de balão das artérias renais. Realize uma angiografia utilizando um meio de contraste diluído 1:1 para confirmar a patência da artéria renal e o estabelecimento de reperfusão renal. Remova a baia de angiografia 5F da artéria femoral esquerda.
Aplique a partir da pressão no local do cateterismo por 30 minutos. Reverter o efeito da heparina pela administração de três miligramas por quilograma de protamina até a normalização do tempo ativo de coagulação. Para provar urina durante o período pós-operatório, fixe um tubo no cateter Foley com uma sutura de seda 2-0 usando um ponto interrompido na pele.
Para amostragem de sangue, deixe as bainhas de angiografia na artéria carótida direita e na veia jugular direita no lugar, e fixá-los com uma sutura de seda 2-0. administrar três miligramas por quilograma de bupivacaína no local da incisão para minimizar a dor. Continue hidratando o animal com 0,9 cloreto de sódio por um total de duas horas após o fim da isquemia.
Feche a incisão do pescoço com uma sutura de seda 2-0 usando um ponto interrompido em duas camadas. Coloque um pedaço de fentanil de 25 a 50 microgramas por hora na parte de trás do animal para minimizar a dor pós-operatória, e monitore o animal em ventilação mecânica até que ele acorde. Colete as amostras finais de sangue e urina e calcule a saída de urina.
Realize uma incisão de laparotomia média usando uma lâmina tamanho 10 do xiphoide até a pelve média. Use um retrátil lateral reto para retrair a pele abdominal. Dissecar os anexos peritários laterais da parede abdominal para expor o retroperitônio direito e esquerdo.
Identificar e dissecar sem rodeios as artérias e veias renais. Ligate as artérias renais e as veias com uma sutura de seda 2-0 e realize nefrectomias bilaterais para coletar amostras de tecido inteiro para análise histológica e metabólica. A função renal foi avaliada pela determinação da saída de urina, eGFR, creatina plasmática e BUN.
Após 60 minutos de oclusão bilateral da artéria renal, a produção de urina diminuiu significativamente e permaneceu assim em seis e 24 horas após a reperfusão. Da mesma forma, observou-se uma diminuição significativa no eGFR, que caiu da linha de base em comparação com o fim da isquemia em duas horas, seis horas e 24 horas de reperfusão. A creatinina plasmática aumentou significativamente em duas, seis e 24 horas de reperfusão em comparação com a linha de base.
O BUN foi aumentado em comparação com a linha de base em seis e 24 horas de reperfusão. Áreas necróticas e hemorrágicas evidentes foram distribuídas de forma irregular em ambos os rins ao final dos 60 minutos de isquemia renal bilateral e nas 24 horas de reperfusão. A coloração tricrática de Masson revelou necrose coagulativa confluente, que estava localizada nos túbulos proximais do córtex renal.
Também foram avaliadas seções embutidas em plástico. Todos os slides tricrommos de Masson foram avaliados para necrose celular, perda de borda de escova, formação de gesso e dilatação de túbulos. Necrose tubular aguda, ou pontuação ATN, mostrou lesão significativa no córtex renal e medula.
Ao realizar este protocolo, verifique o posicionamento dos locais de balão na proximidade da RC, e oclui totalmente o fluxo para o rim. Certifique-se de que não está torcia naquela água. Após este procedimento, sondas de fluxo de cateter endovascular podem ser inseridas nas artérias renais para avaliar o fluxo sanguíneo renal, ou biópsias renais podem ser realizadas para avaliar lesão tecidual renal.
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Visão Geral
Este estudo descreve um modelo reproduzível de lesão por isquemia-reperfusão renal em animais grandes, que pode ser usado para estudar a fisiopatologia da lesão renal aguda e explorar potenciais modalidades terapêuticas. Este método minimiza o impacto da resposta inflamatória limitando a quantidade de agressão ao corpo em comparação com uma abordagem aberta.
Componentes-Chave do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Fisiologia renal
- Lesão renal aguda
Fundamentos
- Este modelo pré-clínico imita cenários clínicos como o transplante renal.
- Também simula a hipoperfusão renal após choque cardiogênico.
- O modelo é relevante para procedimentos transcateter que resultam em isquemia renal.
- Aborda procedimentos cardiovasculares com tempos prolongados de parada cardiocirculatória.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um modelo para estudar lesão renal aguda.
- Explorar potenciais modalidades terapêuticas para lesão por isquemia-reperfusão renal.
- Fornecer um método altamente reproduzível para pesquisas futuras.
Métodos Utilizados
- Oclusão temporária percutânea bilateral com balão-cateter das artérias renais por 60 minutos.
- Reperfusão por 24 horas.
- Desinfecção da área cirúrgica usando betadine e etanol.
- Cateterização estéril da artéria carótida direita e veia jugular direita.
Principais Resultados
- O modelo é altamente reproduzível.
- Efetivamente minimiza as respostas inflamatórias.
- Permite o estudo de vários cenários clínicos relacionados à isquemia renal.
- Modalidades terapêuticas potenciais podem ser exploradas usando este modelo.
Conclusões
- Este estudo apresenta uma ferramenta valiosa para pesquisar lesão renal aguda.
- O modelo pode ajudar a entender a fisiopatologia da lesão por isquemia-reperfusão renal.
- Abre caminhos para testar novas abordagens terapêuticas.
Perguntas Frequentes
Executive Industry Relevance
Reproducible large animal models of acute kidney injury (AKI) are critical for translational research, enabling mechanistic de-risking and predictive confidence in therapeutic development. This swine model of ischemia-reperfusion injury (IRI) closely mimics perioperative renal hypoperfusion, supporting target validation and preclinical evaluation of renal interventions. Its minimally invasive design reduces confounding inflammatory responses, enhancing the reliability of downstream biomarker and functional readouts for portfolio decision-making.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of AKI pathophysiology in a clinically relevant, large animal system.
- Supports functional target validation by quantifying renal injury and recovery dynamics.
- Facilitates mechanistic de-risking for candidate interventions targeting renal IRI.
- Provides a robust platform for hypothesis testing of renal protective strategies.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, reproducible injury induction for comparative compound evaluation.
- Generates quantitative outputs (urine output, eGFR, plasma creatinine, BUN) for assay calibration.
- Enables histological scoring (ATN, necrosis) to benchmark therapeutic efficacy.
- Supports scalability and platform reuse for iterative screening campaigns.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with clinical scenarios such as transplantation and perioperative AKI for translational continuity.
- Enables risk-adjusted advancement of renal therapeutics based on functional and histological endpoints.
- Supports biomarker validation and preclinical model qualification for regulatory submissions.
- Provides a bridge from discovery biology to preclinical proof-of-concept studies.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum, supporting early mechanistic studies, lead identification, and translational validation of renal interventions.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and pathway clarification in AKI mechanisms.
- Screening: Provides reproducible, quantitative injury endpoints for compound triage.
- Analytics: Enables measurement of renal function and histological injury for cross-condition comparison.
- Translational Research: Aligns preclinical findings with clinical AKI scenarios for biomarker and therapeutic validation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, standardized platform for renal injury studies across programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in AKI research.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of preclinical renal studies.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing robust translational data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of renal therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in large animal surgery, vascular access, and perioperative care.
- Demands access to angiography, pressure monitoring, and histological analysis infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of injury induction and endpoint measurement protocols.
- Adaptable to various renal injury severities and intervention timing for model flexibility.
- Minimally invasive approach reduces confounding variables but requires careful procedural control.
