Summary
Un método de dos etapas para establecer la enfermedad renal crónica (ERC) en ratas Lewis mediante la extirpación quirúrgica 5/6th de masa renal se describe. Combinación de la intervención quirúrgica, NOS-inhibición y una dieta alta en sal conduce a un modelo parecido a ERC humana, permitiendo el estudio de los mecanismos causales y el desarrollo de nuevas intervenciones terapéuticas.
Abstract
La enfermedad renal crónica (ERC) es un problema global. Retardar la progresión de la ERC es una prioridad de la salud. Desde ERC se caracteriza por alteraciones de la homeostasis de complejos, modelos animales de integración son necesarias para estudiar el desarrollo y la progresión de la ERC. Para estudiar el desarrollo de las intervenciones terapéuticas con ERC y novedoso en la ERC, se utiliza el modelo de ablación nefrectomía 5/6th, un modelo experimental bien conocido de la enfermedad renal progresiva, se asemeja a varios aspectos de la enfermedad renal crónica humana. La reducción bruta de masa renal causa glomerular progresiva y lesiones túbulo-intersticial, la pérdida de nefronas remanentes y el desarrollo de la hipertensión arterial sistémica y glomerular. También se asocia con la pérdida progresiva intrarrenal capilar, la inflamación y la glomeruloesclerosis. Factores de riesgo de ERC invariablemente impacto en la función endotelial. Para imitar este, combinamos eliminación de 5/6th de masa renal con óxido nítrico (NO) y el agotamiento de una dieta alta en sal. Después de la llegada y aclimatación, los animales vuelvenceive un inhibidor de la NO sintasa (NG-nitro-L-arginina) (L-NNA), complementado con el agua potable (20 mg / L) durante un período de 4 semanas, seguido de uninefrectomía lados derecho. Una semana más tarde, una nefrectomía subtotal (SNX) se lleva a cabo en el lado izquierdo. Después SNX, los animales se les permitió recuperar durante dos días seguidos de LNNA en el agua potable (20 mg / L) para un período de 4 semanas. Una dieta alta en sal (6%), complementada en suelo chino (ver línea de tiempo Figura 1), se continúa durante todo el experimento. La progresión de la insuficiencia renal es seguida en el tiempo por la medición de urea en el plasma, la presión arterial sistólica y la proteinuria. A las seis semanas después de SNX, insuficiencia renal ha desarrollado. La función renal se mide con inulina 'estándar de oro' y el ácido para-amino hipúrico (PAH), la tecnología de liquidación. Este modelo de ERC se caracteriza por una reducción en la tasa de filtración glomerular (TFG) y el flujo plasmático renal efectivo (FPRE), hipertensión (presión arterial sistólica> 150 mmHg), proteinuria (> 50 mg/24 h) Y la uremia leve (> 10 mM). Características histológicas incluyen daño túbulo-intersticial reflejada por la inflamación, atrofia tubular y fibrosis y glomeruloesclerosis focal que conduce a la reducción masiva de glomérulos sanos dentro de la población remanente (<10%). Seguimiento hasta 12 semanas después de SNX muestra la progresión de la ERC.
Introduction
Debido a su naturaleza progresiva, extremo posterior enfermedad renal en estado terminal, y la morbilidad cardiovascular y mortalidad asociadas, la ERC es un problema creciente de salud pública 1. Retardar la progresión de la ERC por lo tanto, es una prioridad de la salud. Desde ERC se caracteriza por alteraciones de la homeostasis de complejos, modelos animales de integración son necesarias para estudiar el desarrollo y la progresión de la ERC. El riñón se compone de una amplia gama de diferentes tipos de células que interactúan entre sí. Esta complejidad no puede ser imitado in vitro.
Para el estudio de nuevas intervenciones terapéuticas en la ERC, se utiliza el modelo de 5/6th nefrectomía ablación, un modelo experimental bien conocido de la enfermedad renal progresiva, se asemeja a varios aspectos de la enfermedad renal crónica humana 2,3. La reducción bruta de masa renal causa glomerular progresiva y lesiones túbulo-intersticial, la pérdida de nefronas remanentes y el desarrollo de la hipertensión arterial sistémica y glomerular. Se asocia con progressive pérdida capilar intrarrenal 4, la inflamación y la glomeruloesclerosis. Factores de riesgo de ERC invariablemente impacto sobre la función endotelial 5. Se utilizó una cepa de rata (Lewis) que es relativamente resistente al desarrollo de la ERC y por lo tanto se combinaron eliminación de 5/6th de masa renal con óxido nítrico (NO) el agotamiento de 6, 7, 8 y una dieta alta en sal 9. Después de la llegada y aclimatación, los animales reciben un inhibidor de la NO sintasa (L-NNA), complementado con el agua potable (20 mg / L) durante un período de 4 semanas, seguido de uninefrectomía lados derecho (UNX) con la continuación de la L-NNA después de dos días . Una semana más tarde, la nefrectomía subtotal (SNX) es decir, eliminación de 2/3rds de masa renal se lleva a cabo en el lado izquierdo. Después de SNX, los animales se les permitió recuperarse durante 2 días, seguido de nuevo por 20 mg / L de LNNA en el agua potable durante un periodo de 4 semanas. Una dieta alta en sal (6%), complementada en suelo chino (ver línea de tiempo Figura 1), se continúa durante todo el experimento. Tque la razón para realizar la UNX en el lado derecho y el SNX en el lado izquierdo es que los vasos renales son más largas en el lado izquierdo que hace que sea más fácil acceder a los riñones sin estirar demasiado los vasos cuando el riñón está expuesta fuera del cuerpo . En la literatura, se describen modelos en los que los polos del riñón izquierdo se eliminan primero, seguido por UNX del riñón derecho y una semana más tarde 10,11,12. En nuestras manos este modelo mostró un desarrollo mucho más rápido de insuficiencia renal, pero también una variación mucho mayor en la pérdida de la función renal. La progresión de la insuficiencia renal es seguida en el tiempo por la medición de urea en el plasma, la presión arterial sistólica y la proteinuria. A las seis semanas después de SNX, insuficiencia renal ha desarrollado, que se caracteriza por una marcada reducción en la tasa de filtración glomerular (69%) y el flujo plasmático renal eficaz (62%) 13 de la hipertensión (presión sanguínea sistólica> 150 mmHg), proteinuria (> 50 mg/24 hr) y la uremia leve (> 10 mM). Características histológicas incluyen Tubuldaño o-reflejado por la inflamación intersticial, atrofia tubular y fibrosis y glomeruloesclerosis focal que conduce a la reducción masiva de glomérulos sanos dentro de la población remanente (<10%). Seguimiento hasta 12 semanas después de SNX muestra la progresión de la ERC, proporcionando una ventana de oportunidad para la evaluación de las intervenciones terapéuticas.
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Protocol
Todos los experimentos se realizan con arreglo a los animales de experimentación pautas éticas del comité animal experimental Utrecht. El protocolo se lleva a cabo bajo la dirección y aprobación del cuidado de los animales de la institución del autor y el empleo.
ERC se induce en ratas Lewis macho endogámicas (Charles River, Sulzfeld, Alemania) a la edad de 8 semanas. Las ratas están alojados en condiciones normales en un ambiente de luz, temperatura y humedad controladas.
1. Preparación para la Cirugía
- Esterilizar los instrumentos quirúrgicos:
- 1 tejido estudiante fórceps 1-2 dientes de 12 cm
- 1 estudiante forceps patrón estándar
- 2 pinzas Semken
- 1 Mayo tijeras
- 1 estudiante iris tijeras
- 1-Olsen Hegar portaagujas con tijeras
- Manta
- Lista de control de inventarios:
- Mesa de operaciones con el cojín de calentamiento y la lámpara
- O
- Tejidos
- Maquinilla de afeitar
- Balanza
- Set operativo estéril
- 5x5 gasa estéril y 10x10
- 70% de alcohol
- Solución de NaCl al 0,9%
- 1 ml jeringa
- Needles (25G)
- Juntas de gel de espuma: Spongostan
- Vicryl 4.0 y 5.0
- La buprenorfina 0,03 mg / kg (diluido 1:10 en salina fisiológica)
- Jaula limpia para ratas después de la cirugía
2. Derecho uninefrectomía Side
- Desinfectar la tabla con un 70% de alcohol.
- Lugar de rata en la caja de la inducción y de inducir la anestesia con isoflurano y 4% 1 litro de flujo de O 2. Nota: dependiendo de la cepa de ratas utilizada, pre y perioperatoria analgesia se prescriben, esto tiene que ser discutido con el veterinario local.
- Transferencia de rata a la mesa y el lugar nariz en cono. La rata y el cono de nariz se colocan en una almohadilla caliente para mantener la temperatura corporal de la rata. La rata is ventilado con una mezcla de 2% de isoflurano y 1 litro de O 2.
- Shave el flanco de la rata y desinfectar con alcohol. Lavar y desinfectar las manos y utilizar guantes quirúrgicos estériles. Use un gorro de la cabeza y una máscara. Hacer un 1-1,5 cm incisión paralela a las costillas con pinzas anatómicas y tijeras romas. Exponga el riñón mediante disección roma de los músculos de la espalda.
- El polo inferior del riñón es visible, use cuidadosamente las pequeñas pinzas romas para sujetar el tejido adiposo perirrenal. Externalizar el riñón tirando suavemente de la grasa perirrenal con fórceps. Tenga cuidado de no molestar a la glándula adrenal durante este procedimiento. La glándula suprarrenal se puede quitar fácilmente mediante la colocación de una pinza en el sitio medial en el tejido graso y se movió suavemente hacia arriba entre la glándula suprarrenal y el riñón como se muestra en la Figura 2.
- Coloque riñón suavemente una gasa y clara de los alrededores grasa y tejido conectivo. Identificar la arteria y la vena renal y colocar una ligadura (5,0vicryl) con un solo nudo alrededor de los vasos, pero no atar el nudo.
- Mueva el nudo flojo cuidadosamente a lo largo de los vasos hacia la aorta por aproximadamente 0,5 cm, para crear un espacio entre el riñón y el nudo. Esto se hace para evitar que la ligadura se deslice fuera después del corte.
- Haga un nudo con dos nudos dobles. Si se detiene la perfusión, el color del riñón cambiará inmediatamente a marrón. No corte los extremos de la ligadura.
- Cortar los vasos renales cerca de los riñones y extraer el riñón. Tire suavemente los largos extremos de la ligadura para comprobar el sangrado de los vasos renales. La ligadura debe permanecer en el lugar en el buque. Cortar los largos extremos de la ligadura. Nota, los vasos renales remanente se retraen en la cavidad abdominal inmediatamente.
- Seque riñón extirpado secar y pesar que.
- Cierre la incisión del músculo esquelético con el funcionamiento de las suturas con Vicryl 5.0. Inyectar 0,10 ml (0,03 mg / kg) im buprenorfina en la extremidad posterior. Cierre lapiel con Vicryl 4.0 con suturas intracutáneas. Esto evita que las ratas de la apertura de la herida. Nota: debido a la depresión respiratoria en ratas Lewis, sólo damos analgesia postoperatoria justo antes de apagar el isoflurano.
- La casa de los rata en una jaula solitaria limpio y con fácil acceso a los alimentos y el agua. Coloque la mitad de la jaula sobre el calentamiento pad O / N y comprobar cuidadosamente la rata al día siguiente. Cuando la herida se cierra y la rata es activa, la cual es normalmente entre 6 y 12 horas después de la cirugía, la rata se puede colocar de nuevo en el alojamiento en grupo.
3. Lado izquierdo Nefrectomía Subtotal
- Siete días más tarde, las mismas preparaciones se realizan en el lado izquierdo como para el lado derecho como se describe 2,1-2,5. Antes de la cirugía, se calcula la cantidad de tejido renal que necesita ser eliminado debido a que corresponde a aproximadamente 2/3rds de el peso del riñón derecho. Preparar pequeñas piezas de espuma de gel (Spongostan, Johnson & Johnson, New Jersey) antes de la cirugía. Coloque unas tijeras afiladas alrededor del polo superior del riñón izquierdo y resección del polo superior de un solo golpe (para la ubicación de tijera, ver Figura 3). Cubra inmediatamente con un trozo de espuma de gel y ejercer una presión suave con una gasa estéril.
- Repita con el polo inferior del riñón como en 3.3.
- Levante riñón para evitar la coagulación de la piel. Mantenga una presión leve en ambos almohadillas de espuma de gel con una gasa estéril hasta que el sangrado se detenga. Cuando la hemorragia persiste, añada otra almohadilla de espuma.
- Coloque remanente renal con gel adherente almohadillas de espuma en el interior del abdomen. Cierre el músculo y la piel y siga 02.09 a 02.12.
4. Sham Cirugía
- Controles de operación simulada se someten al mismo procedimiento con el fin de exponer a los riñones. En lugar de extirpar el riñón o el corte de los polos una semana más tarde, ambos riñones están decapsulated en un intervalo de una semana, teniendo cuidado de no molestar a las glándulas suprarrenales. Cierre de la herida y los cuidados postoperatorios son Identificaciónentical a 2,11 y 2,12.
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Representative Results
Después de la nefrectomía subtotal, aproximadamente 1/6o de la masa total renal se deja. Figura 4 muestra el peso de la pieza extraída del riñón derecho con media y desviación estándar de dos experimentos anteriores. Se debe tener en cuenta que en la semana después de UNX, hipertrofia del riñón izquierdo se produce, lo que indica que el peso que debe ser eliminado calcula en función del peso del riñón derecho siempre se traduce en menos de extracción 5/6th. Sin embargo, ya que no es posible determinar el peso del riñón izquierdo durante la cirugía; esta es la manera más exacta para eliminar aproximadamente 5/6th de la masa renal inicial.
Con el tiempo, las ratas con ERC desarrollan hipertensión, la uremia, anemia, proteinuria y una disminución significativa en la tasa de filtración glomerular y FPRE. Después de 6 semanas, ERC establecida ha desarrollado un punto de tiempo adecuado para poner a prueba las intervenciones de rescate. Con el tiempo, se observa una fuerte progresión de la hipertensión y la proteinuria mientras hematocritoy la función renal (TFG y FPRE) muestran un deterioro leve (Figura 5). Otros síntomas que no nos concentramos en nuestros experimentos incluyen alteraciones en el calcio-fosfato y en el metabolismo de lípidos, y muchos otros. Dependiendo de la cepa de ratas, el desarrollo de la ERC puede variar notablemente 14, 15, 2. Añadimos la dieta alta en sal y un bloqueador de NO para inducir la hipertensión y disfunción endotelial.
La progresión de la insuficiencia renal es seguido por la recogida de orina (para la medición de la cantidad de proteína y la creatinina), la sangre (urea en plasma y creatinina) y la presión arterial sistólica. Nos damos cuenta de que el desarrollo de la hipertensión se puede seguir con más precisión cuando se utiliza la telemetría en lugar de puño cola pletismografía. El aclaramiento de creatinina se puede calcular, pero tiende a subestimar la disminución de la tasa de filtración glomerular debido a la extensa secreción tubular de creatinina de 16 ratas, lo que subraya la importancia del método de referencia para determinar la función renal inulina y depuración de para 17, 18, 19. Koeners et al. se describe el procedimiento completo 20. La inulina y aclaramiento de PAH se calculan a partir de su concentración en la muestra de orina (U), la tasa de flujo de orina (V), y su concentración en plasma (P). Anteriormente puso de manifiesto una marcada reducción de la TFG y FPRE en este modelo con tecnología despacho clásico, mientras que esto era menos evidente a partir de los cambios en la creatinina plasmática, urea plasmática, o el aclaramiento de creatinina 13.
Figura 1. Se indican línea Tiempo de L-NNA, la dieta alta en sal, UNX y SNX. Mediciones longitudinales para determinar la función renal y la terminación punto de tiempo. Cuando más tiempo de seguimiento es necesaria después de SNX, la dieta 6% NaCl se puede continuar en el tiempo.
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Figura 2. Disección de la glándula suprarrenal. Para extirpar la glándula suprarrenal sin perturbarla, lugar fórceps en la grasa entre el riñón y la glándula suprarrenal y el paso de los vasos del polo hacia arriba a la cima como indica por la línea roja. Figura adaptada de la edición 20 de EE.UU. de Anatomía del Cuerpo Humano de 1918 de Gray.
Figura 3. Nefrectomía subtotal. Las líneas rojas indican los bordes de corte. Figura adaptada de la edición 20 de EE.UU. de Anatomía del Cuerpo Humano de 1918 de Gray.
Figura 4. Porcentaje de tejido renal eliminado después de la nefrectomía subtotal en dos experimentos diferentes. Exp 1, n = 16, exp 2, n = 23.
Figura 5. Desarrollo de la insuficiencia renal en ratas con ERC terminado 6 semanas después de SNX (líneas sdashed n = 5) frente a los controles sanos (líneas n = 5) y ratas pdashed CKD termina 12 semanas después de SNX (£ n = 8) vs saludable • controles (n = 8). CKD ratas recibieron L-NNA hasta la semana 4 y la dieta alta en sal de la semana 1 hasta la terminación (no se muestra en los gráficos). SNX induce la hipertensión (medido por pletismografía tailcuff) (A), la uremia (B), la anemia (C) y proteinuria (D) y marcada reducción de la tasa de filtración glomerular (E) y FPRE (F) 13. Indicado * p <0,05 vs controles sanos para cada punto de tiempo probado por ANOVA de dos vías con Bonferroni post-test para los gráficos A, B y D. Gráficos C, E y F se ponen a prueba con una de dos colast-test para 6 y 12 semanas de punto en el tiempo. Haz clic aquí para ver más grande la figura .
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Discussion
La extirpación quirúrgica de 5/6th de masa renal en la rata Lewis, combinada con una dieta alta en sal y la inhibición de la NOS temporal conduce a un modelo de enfermedad renal crónica que se asemeja a ERC humana y permite el estudio de los mecanismos causales y la eficacia de las intervenciones terapéuticas en enfermedad renal crónica.
El modelo de nefrectomía 5/6th es un modelo bien conocido y ampliamente descrito para el CKD. Sin embargo, la simple eliminación de 5/6th de masa renal no conduce a insuficiencia renal inmediata en todas las cepas de ratas. Utilizamos ratas Lewis para estudiar los efectos de las terapias basadas en células en ERC como la disponibilidad de GFP + ratas Lewis 21 permite que la célula de seguimiento de las células del donante administradas en el receptor (nonGFP +) de rata. La rata Lewis es relativamente resistente a la evolución de la lesión renal y el desarrollo de la ERC es lento en comparación con otras cepas 22, 15. Por lo tanto se combinaron eliminación de 5/6th de masa renal con NO agotamiento y una dieta alta en sal ya que este se asemeja a varios aspectos de la ERC humanacomo la alta ingesta de sal y la disfunción endotelial. Los lectores deben tener en cuenta que la necesidad de combinar la nefrectomía 5/6th con dieta baja en sal alta y / o NO agotamiento depende de la cepa de ratas utilizadas para los experimentos.
Se realizó la nefrectomía 5/6th en un procedimiento de dos pasos en lugar de un procedimiento de una etapa ya que esto se considera como menos gravosa para el animal, se asoció con una menor mortalidad relacionada con la cirugía y se prefiere por nuestro comité de animales de experimentación. Nosotros preferimos incisión en el flanco en lugar de laparotomía para llegar a los riñones como laparotomía se asocia con un mayor riesgo de infección de la herida, el aflojamiento de puntos de sutura, hernia y adherencias a los intestinos en comparación con incisión en el flanco subcutáneo. Por otra parte, si el diseño experimental implica una intervención con laparotomía - como es el caso en nuestros estudios experimentales para la administración de células de médula ósea en la arteria renal de los remanentes de riñón que realizan laparotomías para SNX no es preferible como laparotomías repetidas deben ser evitados.
Después de la extirpación quirúrgica de 5/6th de la masa renal, pueden ocurrir varios problemas críticos. Durante UNX puede haber dificultades estabilizadores el riñón ya que la grasa circundante se desprenderá fácilmente. Dos métodos se pueden utilizar para obtener el riñón expuesto. 1) El uso de fórceps pequeños para obtener control sobre los vasos renales moviendo suavemente hacia abajo desde el polo inferior del riñón hacia la vasculatura y tire con cuidado hasta que pueda estabilizar el riñón. 2) El uso de fórceps romos, tire del riñón fuera del abdomen. Cuando el riñón está expuesto, gasa se puede utilizar para detener el sangrado que pueda ocurrir durante este procedimiento. Para prevenir el sangrado, empezar a tirar de la grasa en el polo inferior del riñón, donde la grasa está fuertemente unido al riñón.
Es importante para crear espacio entre el nudo alrededor de vaso renal y el riñón para prevenir el sangrado después de la extirpación del riñón como el nudo puede deslizarse fueralos vasos renales debido al flujo de la sangre de entrada, el abdomen rápidamente llenado con sangre. Una gasa se puede utilizar para eliminar la sangre y la presión se debe aplicar para detener el sangrado. Use unas pinzas para agarrar el renal y colocar una nueva ligadura. Cuando los vasos renales no se pueden rastrear, mantener la presión hasta que se detenga el sangrado. Añadir 1 ml de salina fisiológica para prevenir la deshidratación debida a la hemorragia en la cavidad abdominal y espere aproximadamente 5 minutos antes de cerrar el músculo y la capa de la piel. Supervisar rata adicional cuidadosamente los siguientes días. Cuando la ligadura es todavía en su lugar después de la extirpación del riñón, pero los vasos renales están sangrando, los largos extremos de la ligadura se pueden utilizar para ligar los vasos.
Cuando después de la disección de los polos, a pesar de tener la presión en los cojines de espuma de gel si el sangrado continúa, esto es debido a la lesión a una arteria renal grande o la pelvis renal probable. Este sangrado puede detenerse mediante la colocación de nuevas almohadillas de espuma de gel en la herida, teniendo cuidado de no moverla almohadilla de espuma durante el levantamiento de los restos ya que los buques más grandes están cerca del hilio, ya la espera de un período más largo.
La sangre se puede rastrear en la orina hasta 2 días después de la cirugía. Cuando la pelvis renal está dañado o un vaso renal gran persiste a sangrar, habrá un rastro persistente de hematuria. Las ratas con hematuria persistente después de la cirugía necesitan ser sacrificado, ya que no es posible detener la hemorragia. Si la hematuria se observa en un punto de tiempo más tarde después de la cirugía, que puede ocurrir hasta 2 semanas después de la cirugía, la rata debe también ser sacrificados ya que la sangre se ha coagulado en el interior de la pelvis renal y eventualmente obstruir el uréter y la vejiga, lo que lleva a la obstrucción.
Cuando se requiere un desarrollo más rápido de la insuficiencia renal, el protocolo puede ser invertida, es decir, primero eliminar los polos seguidos por uninefrectomía una semana más tarde. Este modelo invertido se ha utilizado en otras cepas de ratas, véase por ejemplo Liu et al.
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Disclosures
Los autores tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Damos las gracias a Krista den Ouden por su excelente asistencia técnica. Esta técnica ha sido financiado por la fundación holandesa de riñón, donación C06.2174. MCV es apoyada por la Organización Holandesa para la Investigación Científica (NWO) Vidi-grant 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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