Summary
Une méthode en deux étapes pour établir l'insuffisance rénale chronique (IRC) chez le rat Lewis par l'ablation chirurgicale 5/6e de la masse rénale est décrite. Combinaison de la procédure chirurgicale, NOS-inhibition et une alimentation riche en sel conduit à un modèle ressemblant CKD humaine, permettant l'étude des mécanismes et le développement de nouvelles interventions thérapeutiques causales.
Abstract
L'insuffisance rénale chronique (IRC) est un problème mondial. Le ralentissement de la progression CKD est une priorité majeure de santé. Depuis CKD est caractérisée par des désordres complexes de l'homéostasie, les modèles animaux d'intégration sont nécessaires pour étudier le développement et la progression de l'IRC. Pour étudier le développement d'interventions thérapeutiques CKD et roman en CKD, nous utilisons le modèle d'ablation par néphrectomie 5/6e, un modèle expérimental bien connu de la maladie rénale progressive, ressemblant à plusieurs aspects de la MRC de l'homme. La réduction brute de la masse rénale glomérulaire progressive et provoque des blessures tubulo-interstitielle, la perte de néphrons résiduelles et le développement de l'hypertension systémique et glomérulaire. Elle est également associée avec la perte progressive intrarénal capillaire, l'inflammation et la glomérulosclérose. Les facteurs de risque pour CKD invariablement impact sur la fonction endothéliale. Pour imiter cela, nous combinons l'enlèvement de 5/6e de la masse rénale avec de l'oxyde nitrique (NO) de l'épuisement et une alimentation riche en sel. Après l'arrivée et l'acclimatation, les animaux recevoir un inhibiteur de la NO-synthase (NG-nitro-L-arginine) (L-NNA) additionné à de l'eau potable (20 mg / L) pendant une période de 4 semaines, suivie de droite uninéphrectomie verso. Une semaine plus tard, une néphrectomie subtotale (SNX) est réalisée sur le côté gauche. Après SNX, les animaux sont autorisés à récupérer pendant deux jours, puis LNNA dans l'eau potable (20 mg / L) pour une nouvelle période de 4 semaines. Un régime élevé en sel (6%), complété en rez-de-chow (voir la ligne du temps Figure 1), se poursuit tout au long de l'expérience. Progression de l'insuffisance rénale est suivie dans le temps par la mesure de l'urée plasmatique, la pression artérielle systolique et de la protéinurie. Par six semaines après SNX, l'insuffisance rénale s'est développée. La fonction rénale est mesurée en utilisant l'inuline «gold standard» et acide para-amino hippurique (PAH) technologies de déminage. Ce modèle de CKD est caractérisée par une réduction du taux de filtration glomérulaire (DFG) et le flux plasmatique rénal efficace (ERPF), hypertension (pression artérielle systolique> 150 mmHg), protéinurie (> 50 mg/24 h) Et l'urémie légère (> 10 mm). Ses caractéristiques histologiques incluent des dommages tubulo-interstitielle réfléchie par une inflammation, une atrophie tubulaire et une fibrose et une glomérulosclérose focale conduisant à une réduction massive des glomérules saines au sein de la population restante (<10%). Suivi jusqu'à 12 semaines après SNX montre la progression de l'IRC.
Introduction
En raison de sa nature progressive, qui a suivi une maladie rénale en phase terminale, et la morbidité cardiovasculaire et la mortalité associée, CKD est un problème croissant de santé publique 1. Le ralentissement de la progression CKD est donc une priorité majeure de santé. Depuis CKD est caractérisée par des désordres complexes de l'homéostasie, les modèles animaux d'intégration sont nécessaires pour étudier le développement et la progression de l'IRC. Le rein est constitué d'un large éventail de différents types de cellules qui interagissent les uns avec les autres. Cette complexité ne peut être mimée in vitro.
Pour étudier les interventions thérapeutiques en CKD, nous utilisons le modèle 5/6e de néphrectomie d'ablation, un modèle expérimental bien connu de la maladie rénale progressive, ressemblant à plusieurs aspects de la MRC humaine 2,3. La réduction brute de la masse rénale glomérulaire progressive et provoque des blessures tubulo-interstitielle, la perte de néphrons résiduelles et le développement de l'hypertension systémique et glomérulaire. Il est associé avec progressive intrarénal perte capillaire 4, l'inflammation et la glomérulosclérose. Les facteurs de risque pour CKD invariablement impact sur la fonction endothéliale 5. Nous avons utilisé une souche de rats (Lewis) qui est relativement résistant au développement de la MRC et donc nous avons combiné suppression des 5/6e de la masse rénale avec de l'oxyde nitrique (NO) épuisement 6, 7, 8 et un régime élevé de sel 9. Après l'arrivée et l'acclimatation, les animaux reçoivent un inhibiteur de la NO synthase (L-NNA) additionné à l'eau potable (20 mg / L) pour une période de 4 semaines, suivie par droit uninéphrectomie face (UNX) avec la poursuite de la L-NNA après deux jours . Une semaine plus tard, la néphrectomie subtotale (SNX), à savoir l'élimination de 2/3rds de la masse rénale est effectuée sur le côté gauche. Après SNX, les animaux sont autorisés à récupérer pendant 2 jours, puis à nouveau de 20 mg / L dans l'eau potable LNNA pour une période de 4 semaines. Un régime élevé en sel (6%), complété en rez-de-chow (voir la ligne du temps Figure 1), se poursuit tout au long de l'expérience. Til raison pour effectuer la UNX sur le côté droit et le SNX sur le côté gauche, c'est que les vaisseaux rénaux sont plus longs sur le côté gauche, ce qui facilite l'accès du rein sans étirer les vaisseaux trop quand le rein est exposée à l'extérieur du corps . Dans la littérature, les modèles sont décrits dans laquelle les pôles du rein gauche sont éliminés en premier, suivi par UNX du rein droit une semaine plus tard 10,11,12. Dans nos mains ce modèle a montré un développement beaucoup plus rapide de l'insuffisance rénale, mais aussi une plus grande variation de la perte de la fonction rénale. Progression de l'insuffisance rénale est suivie dans le temps par la mesure de l'urée plasmatique, la pression artérielle systolique et de la protéinurie. Par six semaines après SNX, l'insuffisance rénale a développé, caractérisé par une réduction marquée du taux de filtration glomérulaire (69%) et une circulation efficace de plasma rénal (62%) 13 sur l'hypertension (pression artérielle systolique> 150 mmHg), protéinurie (> 50 mg/24 h) et doux urémie (> 10 mm). Ses caractéristiques histologiques comprennent Tubuldommage o-interstitielle traduit par une inflammation, une atrophie tubulaire et une fibrose et une glomérulosclérose focale conduisant à une réduction massive des glomérules saines au sein de la population restante (<10%). Suivi jusqu'à 12 semaines après SNX montre la progression de l'IRC, en fournissant une fenêtre d'opportunité pour l'évaluation des interventions thérapeutiques.
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Protocol
Toutes les expériences sont exécutées conformément aux lignes expérimentales de guide éthique animale du comité d'animal expérimental Utrecht. Le protocole est réalisé sous la direction et l'approbation du soin des animaux de l'institution de l'auteur et du comité de l'emploi.
CKD est induite chez le mâle consanguin rats Lewis (Charles River, Sulzfeld, Allemagne) à l'âge de 8 semaines. Les rats sont logés dans des conditions standard dans un environnement, de la lumière à température et humidité contrôlées.
1. Préparation de chirurgie
- Stériliser les instruments chirurgicaux:
- 1 tissu étudiant forceps 1-2 dents 12 cm
- 1 étudiant au forceps de modèle standard
- 2 Semken forceps
- 1 Ciseaux Mayo
- 1 étudiant ciseaux à iris
- 1 Olsen-Hegar porte-aiguille avec des ciseaux
- Blanket
- Consultez la liste d'inventaire:
- Table d'opération avec coussin chauffant et lampe
- O
- Tissus
- Shaver
- Scales
- Ensemble opératoire stérile
- 5x5 de gaze stérile et 10x10
- 70% d'alcool
- Une solution à 0,9% de NaCl
- Seringue de 1 ml
- Aiguilles (25G)
- Tapis de mousse: Spongostan
- Vicryl 4.0 et 5.0
- La buprénorphine 0,03 mg / kg (1:10 dilué dans du sel physiologique)
- Cage propre pour les rats après une chirurgie
2. Right Side uninéphrectomie
- Désinfecter la table avec 70% d'alcool.
- Lieu rat dans une boîte à induction et induire une anesthésie avec 4% d'isoflurane et 1 litre flux de O 2. Remarque: en fonction de la souche de rat utilisée, avant et analgésie périopératoire sont prescrits, cela doit être discuté avec le vétérinaire local.
- Transfert rat à table et lieu nez dans le cône. Le rat et le cône de nez sont placés sur un bloc de chauffage pour maintenir la température du corps du rat. Le rat is aérée avec un mélange de 2% d'isoflurane et 1 litre d'O 2.
- Raser le flanc du rat et désinfecter avec de l'alcool. Laver et désinfecter les mains et porter des gants chirurgicaux stériles. Portez un chapeau à tête et un masque. Faire un 1 à 1,5 cm incision parallèle aux côtes à l'aide de forceps anatomiques et des ciseaux émoussés. Exposer le rein par dissection des muscles du dos.
- Le pôle inférieur du rein est visible, utiliser soigneusement les petits forceps émoussé pour saisir le tissu adipeux périrénal. Externaliser le rein en tirant doucement sur la graisse péri-rénale avec une pince. Prenez soin de ne pas perturber la glande surrénale au cours de cette procédure. La glande surrénale peut être facilement retiré en plaçant une pince sur le site médial dans le tissu adipeux et déplacée légèrement vers le haut entre les glandes surrénales et les reins comme le montre la figure 2.
- Placez les reins doucement sur de la gaze et claire qui entoure le tissu adipeux et conjonctif. Identifier l'artère et la veine rénales et placer une ligature (5.0vicryl) avec un seul noeud autour des vaisseaux, mais ne pas attacher le noeud.
- Déplacer le noeud lâche soigneusement le long des vaisseaux vers l'aorte par environ 0,5 cm, pour créer un espace entre le rein et le noeud. Ceci est fait pour empêcher la ligature de glisser après la coupe.
- Noeud de cravate avec deux doubles noeuds. Si la perfusion est arrêtée, la couleur du rein change immédiatement au brun. Ne pas couper les extrémités de la ligature.
- Couper les vaisseaux rénaux proches du rein et enlever le rein. Tirez doucement sur les longues extrémités de la ligature pour vérifier le saignement des vaisseaux rénaux. La ligature doit rester en place sur le navire. Couper les longues extrémités de la ligature. Remarque, les artères rénales restantes se rétractent dans la cavité abdominale immédiatement.
- Épongez les reins excisée sécher et peser.
- Fermer l'incision du muscle squelettique à l'exploitation sutures avec Vicryl 5.0. Injecter 0,10 ml (0,03 mg / kg) buprénorphine im dans le membre postérieur. Fermez lepeau avec Vicryl 4.0 avec sutures intracutanées. Cela empêche les rats de l'ouverture de la plaie. Note: en raison d'une dépression respiratoire chez le rat Lewis, nous ne donnons analgésie post-opératoire juste avant d'éteindre le isoflurane.
- Abriter le rat dans une cage solitaire propre avec un accès facile à la nourriture et à l'eau. Placez la moitié de la cage sur le réchauffement pad O / N et vérifier le rat soigneusement le lendemain. Lorsque la plaie est fermée et le rat est actif, ce qui est normalement comprise entre 6 et 12 h après l'opération, le rat peut être placé en arrière dans le logement de groupe.
3. Côté gauche de la néphrectomie total
- Sept jours plus tard, les mêmes préparations sont réalisées sur le côté gauche que pour la droite, comme décrit de 2,1 à 2,5. Avant l'intervention, la quantité de tissu rénal qui doit être éliminée correspond à environ 2/3rds du poids du rein droit est calculé. Préparez de petits morceaux de mousse gel (Spongostan, Johnson & Johnson, New Jersey) avant la chirurgie. Placez ciseaux pointus autour du pôle supérieur du rein gauche et la résection du pôle supérieur d'un seul coup (pour l'emplacement des ciseaux, voir figure 3). Couvrir immédiatement avec un morceau de mousse de gel et d'exercer une légère pression avec une gaze stérile.
- Répéter avec le pôle inférieur du rein comme dans 3.3.
- Soulevez rein pour empêcher la coagulation sur la peau. Maintenir une légère pression sur les deux coussinets de mousse de gel avec de la gaze stérile jusqu'à ce que le saignement s'arrête. Lorsque le saignement persiste, ajouter un tapis de mousse.
- Placez reste rein avec coussinets en mousse de gel adhérentes à l'intérieur de l'abdomen. Fermez le muscle et la peau et suivez 02.09 à 02.12.
4. Sham chirurgie
- Contrôles opérés Sham subissent la même procédure afin d'exposer les reins. Au lieu d'extirper le rein ou de couper les poteaux une semaine plus tard, les deux reins sont décapsulés à un intervalle d'une semaine, en prenant soin de ne pas perturber les glandes surrénales. Fermeture de la plaie et les soins post-opératoires sont identical à 2.11 et 2.12.
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Representative Results
Après néphrectomie subtotale, environ 1/6e de la masse rénale totale est laissée. Figure 4 montre le poids de la partie enlevée du rein droit avec moyenne et l'écart dans deux expériences précédentes. Il convient de garder à l'esprit que dans la semaine après UNX, l'hypertrophie du rein gauche se produit, indiquant que le poids qui doit être retiré calculé en fonction du poids du rein droit se traduit toujours en moins de 5/6e enlèvement. Cependant, comme il n'est pas possible de déterminer le poids du rein gauche pendant la chirurgie, ce qui est la façon la plus précise pour enlever environ 5/6e de la masse rénale d'origine.
Au fil du temps, les rats atteints de néphropathie chronique développent l'hypertension, l'urémie, l'anémie, la protéinurie et une diminution significative des taux de filtration glomérulaire et ERPF. Après 6 semaines, CKD établi a développé un point dans le temps approprié pour tester des interventions de sauvetage. Au fil du temps, on observe une forte progression de l'hypertension et protéinurie tandis que l'hématocriteet la fonction rénale (DFG et ERPF) montrent une détérioration légère (figure 5). D'autres symptômes que nous ne nous concentrons pas sur dans nos expériences comprennent dérangements en phosphate de calcium et le métabolisme des lipides, et bien d'autres. Selon la souche de rats, le développement de la MRC peut varier sensiblement 14, 15, 2. Nous avons ajouté le régime riche en sel et un NON bloquant pour induire une hypertension et une dysfonction endothéliale.
La progression de l'insuffisance rénale est suivie par la collecte de l'urine (pour la mesure de la quantité de protéine et de la créatinine), le sang (urée et de la créatinine plasmatique) et la pression artérielle systolique. Nous sommes conscients que le développement de l'hypertension peut être suivie avec plus de précision lors de l'utilisation de télémétrie à la place de la queue brassard pléthysmographie. Clairance de la créatinine peut être calculé, mais a tendance à sous-estimer la baisse du DFG en raison des importants sécrétion tubulaire de la créatinine chez les rats 16, soulignant l'importance de la méthode de référence pour déterminer la fonction rénale par inuline et la clairance HAP 17, 18, 19. Koeners et al. décrit la procédure complète 20. L'inuline et de dégagement HAP sont calculées à partir de leur concentration dans l'échantillon d'urine (U), le taux de l'urine de l'écoulement (V), et de leur concentration dans le plasma (P). Nous avons précédemment montré une réduction marquée du taux de filtration glomérulaire et ERPF dans ce modèle en utilisant la technologie de jeu classique, alors que c'était moins évident de l'évolution de la créatinine plasmatique, de l'urée plasmatique, ou clairance de la créatinine 13.
Figure 1. Ligne de Temps de L-NNA, alimentation riche en sel, UNX et SNX. mesures longitudinales afin de déterminer la fonction rénale et la cessation point dans le temps sont indiqués. Lorsque le suivi plus long est nécessaire après SNX, l'alimentation de 6% de NaCl peut être poursuivi au fil du temps.
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Figure 2. Dissection de la glande surrénale. Pour enlever la glande surrénale sans la déranger, lieu forceps dans la graisse entre le rein et la glande surrénale et mouvement du navire pôle vers le haut vers le haut comme indiquer par la ligne rouge. Figure adaptée de la 20e édition US de l'anatomie du corps humain 1918 de Gray.
Figure 3. Néphrectomie subtotale. Les lignes rouges indiquent des arêtes de coupe. Figure adaptée de la 20e édition US de l'anatomie du corps humain 1918 de Gray.
Figure 4. Pourcentage de tissu rénal retiré après néphrectomie subtotale dans deux expériences différentes. Exp 1, n = 16 exp 2, n = 23.
Figure 5. Développement de l'insuffisance rénale chez les rats atteints d'IRC fin 6 semaines après SNX (lignes sdashed n = 5) vs témoins sains (lignes pdashed n = 5) et les rats CKD fin 12 semaines après SNX (n £ = 8) vs saine • contrôles (n = 8). CKD rats ont reçu L-NNA jusqu'à la semaine 4 et alimentation riche en sel de la semaine 1 jusqu'à la fin (non représentée dans les graphiques). SNX induit l'hypertension artérielle (mesurée par pléthysmographie tailcuff) (A), l'urémie (B), l'anémie (C) et la protéinurie (D) et marquée réduction du taux de filtration glomérulaire (E) et ERPF (F) 13. * Indiqué p <0,05 vs témoins sains pour chaque point de temps testés par ANOVA à deux voies avec Bonferroni post-test pour les graphes A, B et D. Graphiques C, E et F sont testés avec une bilatéralt-test pour les 6 et 12 semaines instant. Cliquez ici pour agrandir la figure .
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Discussion
L'ablation chirurgicale de 5/6e de la masse rénale chez le rat Lewis, combiné avec un régime riche en sel et l'inhibition de la NOS temporaire conduit à un modèle de CKD qui ressemble CKD humaine et permet d'étudier les mécanismes de causalité et l'efficacité des interventions thérapeutiques en CKD.
Le modèle de néphrectomie 5/6e est un modèle bien connu et largement décrit pour CKD. Toutefois, la simple élimination 5/6e de la masse rénale n'entraîne pas d'insuffisance rénale immédiate dans toutes les souches de rats. Nous utilisons des rats Lewis pour étudier les effets des thérapies à base de cellules en CKD que la disponibilité de la GFP + rats Lewis 21 permet à la cellule de suivi des cellules du donneur administrées chez le receveur (nonGFP +) chez le rat. Le rat Lewis est relativement résistant au développement de lésions rénales et le développement de l'IRC est lent par rapport à d'autres souches 22, 15. C'est pourquoi nous avons combiné suppression des 5/6e de la masse rénale avec NO épuisement et une alimentation riche en sel car cela ressemble à plusieurs aspects de la MRC de l'hommecomme apport élevé en sel et la dysfonction endothéliale. Les lecteurs doivent garder à l'esprit que la nécessité de combiner une néphrectomie 5/6e avec un régime alimentaire riche en sel et / ou NO épuisement dépend de la souche de rats utilisés pour les expériences.
Nous avons effectué une néphrectomie 5/6e dans une procédure en deux étapes au lieu d'une procédure en une seule étape, comme cela est considéré comme moins contraignante pour l'animal, est associée à une mortalité moins liée à la chirurgie et est préféré par notre comité d'expérimentation animale. Nous avons préféré flanc incision plutôt que laparotomie pour atteindre les reins comme une laparotomie est associée à un risque plus élevé d'infection de la plaie, le relâchement de points de suture, une hernie et des adhérences à l'intestin par rapport à l'incision du flanc sous-cutanée. En outre, si le protocole expérimental implique une intervention à la laparotomie - comme c'est le cas dans nos études expérimentales pour l'administration de cellules de moelle osseuse dans l'artère rénale des laparotomies rein spectacle restants pour SNX n'est pas préférable que laparotomies répétés doivent être évités.
Après l'ablation chirurgicale de 5/6e de la masse rénale, plusieurs problèmes critiques peuvent se produire. Pendant UNX il peut y avoir des difficultés de stabilisation du rein depuis la graisse qui entoure se détache facilement. Deux méthodes peuvent être utilisées pour obtenir le rein exposé. 1) Utilisez de petits forceps pour obtenir emprise sur les vaisseaux rénaux en déplaçant doucement vers le bas du pôle inférieur du rein vers la vascularisation et tirez doucement jusqu'à ce que vous pouvez stabiliser le rein. 2) Utilisez une pince émoussée à tirer soigneusement le rein de l'abdomen. Lorsque le rein est exposé, de la gaze peut être utilisé pour arrêter le saignement qui peut survenir au cours de cette procédure. Pour prévenir les saignements, commencer à retirer la graisse au niveau du pôle inférieur du rein, où la graisse est fortement attaché aux reins.
Il est important de créer un espace entre le noeud autour navire rénale et les reins pour prévenir les saignements après l'ablation du rein que le noeud peut glisserles vaisseaux rénaux en raison de l'écoulement du sang entrant, le remplissage rapide de l'abdomen avec le sang. Une gaze peut être utilisé pour enlever le sang et la pression doit être appliquée pour arrêter le saignement. Utilisez une pince pour saisir la rénale et passer une nouvelle ligature. Lorsque les vaisseaux rénaux ne peuvent être retracés, maintenir la pression jusqu'à ce que le saignement est arrêté. Ajouter 1 ml de sérum physiologique afin d'éviter la déshydratation due à un saignement dans la cavité abdominale et attendre environ 5 minutes avant la fermeture de la couche musculaire et de la peau. Surveiller attentivement rat supplémentaire pour les jours suivants. Lorsque la ligature est toujours en place après l'ablation du rein mais artères rénales sont les hémorragies, les longues extrémités de la ligature peuvent être utilisés pour attacher les bateaux.
Quand, après dissection des pôles, malgré la pression de maintien sur coussinets en mousse de gel si le saignement persiste, c'est probablement en raison d'une blessure à une grande artère rénale ou le bassinet du rein. Ce saignement peut être arrêté en plaçant de nouveaux coussinets de mousse de gel sur la plaie, en prenant soin de ne pas bougerle coussin de mousse lors de la levée du reste depuis les gros navires sont à proximité de l'hile, et d'attendre une période plus longue.
Le sang peut être retracée dans les urines jusqu'à 2 jours avant post-chirurgie. Lorsque le bassinet du rein est endommagé ou un navire rénale grand persiste à saigner, il y aura une trace persistante de l'hématurie. Rats avec hématurie persistante après la chirurgie doivent être euthanasiés car il n'est pas possible d'arrêter le saignement. Si hématurie est observée à un point dans le temps plus tard, après la chirurgie, qui peut survenir jusqu'à 2 semaines après la chirurgie, le rat doit également être euthanasié car le sang a coagulé dans le bassinet du rein et finira par obstruer l'uretère et de la vessie, ce qui conduit à l'obstruction.
Lorsque le développement plus rapide de l'insuffisance rénale est nécessaire, le protocole peut être inversé, c'est à dire d'abord supprimer les pôles suivis de uninéphrectomie une semaine plus tard. Ce modèle inverse a été utilisée dans d'autres souches de rats, voir par exemple Liu et al.
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Disclosures
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Acknowledgments
Nous remercions Krista den Ouden pour son excellente assistance technique. Cette technique a été soutenu financièrement par la Fondation canadienne du rein néerlandais, subvention C06.2174. MCV est soutenue par l'organisation néerlandaise pour la recherche scientifique (NWO) Vidi-subvention 016.096.359.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reagent | |||
| L-NNA | Sigma-aldrich | N5501 | |
| Spongostan dental: gel foam pads 1x1x1 cm | Johnson&Johnson | Ms0005 | |
| Ethicon Vicryl FS-2S naald 4/0 V392H p/36 | Ethicon | V303H | |
| Ethicon Vicryl RB-1+ naald 5/0 V303H p/36 | Ethicon | V392H | |
| Buprenorphine (0.3 mg/ml) | Via local pharmacist ordered by Reckitt Benckiser pharmaceuticals | unknown | |
| Equipment | |||
| Student Tissue Forceps - 1x2 Teeth 12 cm | Fine Science Tools (FST) | 91121-12 | |
| Student Standard Pattern Forceps | FST | 91100-12 | |
| Mayo Scissors | FST | 14010-15 | |
| 2X Semken Forceps | FST | 11008-13 | |
| Student Iris Scissors | FST | 91460-11 | |
| Olsen-Hegar Needle Holder | FST | 12002-14 | |
|
|||
References
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