Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Renal Iskæmi reperfusionskade: en musemodel af Skade og Regeneration

Published: June 7, 2014 doi: 10.3791/51816

Abstract

Renal iskæmi reperfusionsskade (IRI) er en almindelig årsag til akut nyreskade (AKI) hos patienter og okklusion blodgennemstrømningen i nyrerne er uundgåelig i løbet af nyretransplantation. Eksperimentelle modeller, der præcist og reproducerbart rekapitulere renal IRI er afgørende for at dissekere patofysiologien af ​​AKI og udvikling af nye terapeutiske midler. Præsenteres her, er en musemodel for renal IRI, der resulterer i reproducerbar AKI. Dette opnås ved en midtlinie laparotomi tilgang til operation med et indsnit tillader både en ret nefrektomi som giver kontrol væv og fastspænding af den venstre nyre pedicle at inducere iskæmi af den venstre nyre. Ved omhyggelig overvågning af klemmen position og kropstemperatur i løbet af iskæmi denne model opnår reproducerbar funktionel og strukturel skade. Mus aflivet 24 timer efter operationen demonstrere tab af nyrefunktion med elevation af serum eller plasma kreatinin niveau samt strukmer nyreskader med akut tubulær nekrose indlysende. Nyrefunktion forbedrer og den akutte vævsskade løser i løbet af 7 dage efter renal IRI sådan, at denne model kan anvendes til at studere renal regeneration. Denne model for renal IRI er blevet brugt til at studere de molekylære og cellulære patofysiologi AKI samt analyse af det efterfølgende renal regenerering.

Introduction

Iskæmi-reperfusionsskade (IRI) er en almindelig form for skade for flere organer, herunder nyrer, hjerte og hjerne. Renal IRI kan føre til akut nyreskade (AKI) hos patienter, og ingen specifik behandling er tilgængelig. AKI som et resultat af IRI har en kompliceret patogenese involverer både immunrespons 1 medfødte og adaptive. En eksperimentel model for renal IRI giver mulighed for at dissekere de centrale celler og mediatorer involveret i patogenesen af ​​AKI samt den efterfølgende renal regenerering, som indledes i løbet af de efterfølgende dage. Desuden kan vurderes effekten af ​​nye terapeutiske agenter efter sygdomsprocesser.

Det overordnede mål for den eksperimentelle model af renal IRI beskrevet her er at fremkalde både akutte funktionelle og strukturelle nyreskade. Nogle forskere har udnyttet en model, der involverer induktion af bilaterale IRI 2. Selv om bilateral nyre IRI model er af brug, den ensidige renal IRI model har den fordel, at en ret nefrektomi, der gennemføres på tidspunktet for operationen. Den højre nefrektomi væv tjener som værdifulde kontrol væv i studier involverer et forbehandlingstrin, der inducerer eller undertrykker ekspressionen af ​​et gen eller protein. For eksempel har vi brugt denne model til at vurdere Forkonditioneringen virkninger af hæm arginat (HA) injektion 24 timer før renal IRI 3. Den vellykkede induktion af cytobeskyttende enzym hemoxygenase-1 (HO-1) af HA før IRI blev bekræftet i den højre nefrektomi kontrol væv 4. HA reduceret renal IRI i alderen mus delvis via en HO-1 afhængig mekanisme. Ligeledes har vi brugt modellen i makrofag undersøgelser af nedbrydningen at undersøge, hvilken rolle makrofager i renal IRI 5.. Immunhistokemisk analyse af den højre nefrektomi væv kan anvendes til at bekræfte effektiviteten af ​​ablation metode. Den højre nefrektomi væv kan derfor anvendes til både at bekræfte og kvantificere niveauet af induction eller inhibering af molekylet af interesse i hvert enkelt forsøgsdyr. Denne model vil være af interesse for forskere, der bruger narkotika eller andre forbindelser til at modulere ekspression af gener eller proteiner mv forud for induktion af renal IRI.

Andre undersøgelser har anvendt flank snit til at få adgang til nyrerne. Den her beskrevne model bruger en enkelt midterlinjen abdominal kirurgi til at udføre både højre nefrektomi og fremkalde iskæmi reperfusion af den venstre nyre. Denne kirurgiske metode giver fremragende visualisering af det kirurgiske område, herunder de renale pedicles og farve ændringer, der følger renal pedicle fastspænding. Vores publicerede erfaringer med den model, 4-6 viser, at mus hurtigt komme sig efter operationen med en næsten 100% overlevelse sats.

Endelig kinetisk analyse af model over en periode på 7 dage viser, at denne model udviser restaurering af både nyrefunktion og tubulær integritet, medvæsentlig rørformet celleproliferation.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

BEMÆRK:. Dyreforsøg blev udført i overensstemmelse med de retningslinjer og regler, som de Dyr (videnskabelige procedurer) Act 1986 procedurer blev udført ved hjælp af sterile (autoklaveres) kirurgiske instrumenter og hjælpematerialer. Mens den murine model af renal IRI præsenteres her blev udført på en 8 uger gamle Balb / c mus det kan reproducerbart udføres på en række forskellige murine stammer af begge køn typisk i alderen 7-15 uger med den optimale alder væsen 8 uger. De data, der præsenteres i den repræsentative resultater afsnit blev indhentet fra både Balb / c og FVB mus. Anvendelsen af ​​opvarmet saltvand bruges til at holde tarmene og kirurgiske område fugtig, men det bør nøje overvåges og holdes på et minimum, da den overdrevne anvendelse af væsker kan føre til en kunstig sænkning af serum eller plasma kreatinin niveauer, som er en vigtig eksperimentel udlæsning.

1.. Animal Forberedelse og Laparotomi

<ol>
  • Bedøve mus med ketamin-hydrochlorid (70 mg / kg) og medetomidinhydrochlorid (1 mg / kg) intraperitonealt og bekræft anæstesidybden ved tab af reflekser f.eks toe pinch. Varigheden af ​​den resulterende anæstetiske flyet er 4 timer. Dette er tilstrækkeligt til at udføre hele kirurgiske indgreb og ingen supplerende anæstesi er påkrævet.
  • Fjerne hår omkring indsnit område, sikre at området er fri for løst hår, og desinficere den abdominale hud ved hjælp af en fortyndet klorhexidin løsning.
  • Anbring musen på en opvarmet kirurgisk pad i en liggende stilling, og fastsætte de øvre og nedre lemmer til puden ved hjælp af lav-tack tape. Sørg for, at de øvre ekstremiteter holdes i en normal position for at forhindre lunge kompression. Under hele proceduren overvåge musen til forbrændinger. Hvis det er muligt, anbefales det, at en ikke-elektrisk varmekilde anvendes.
  • Administrere analgetiske buprenorphin-hydrochlorid (0,06 mg / kg)subkutant og anvende eye smøremiddel til øjnene for at forhindre udtørring af hornhinden. Analgetika administreret præ-operativt for at støtte den postoperative recovery.
  • Brug af væv adskille saks eller en skalpel gøre en midtlinie laparotomi snit og ligeud adskille huden fra bughinden. Dette gør det muligt for huden og peritoneum at sutureres separat i løbet sårlukning. Et snit af den avaskulære linea alba er lavet giver adgang til bughulen.
  • At skabe et klart billede af det kirurgiske område indsætte en retractor og drapere musen.
  • 2.. Urinrør Division og højre nephrectomi

    1. Skub forsigtigt tarmene mod venstre side af bughulen ved hjælp autoklaveres steriliseret vatpind fugtet med saltvand for at eksponere den højre nyre og urinleder. Dæk tarmene med fugtede gardiner for at forhindre udtørring.
    2. Løft højre ureter med vinklede pincet. Ligere højre ureter to gange med 6/0 silk-flettet sutur. For langsigtede eksperimenter bruge absorberbare suturer for alle abdominale operationer.
    3. Divider ureter mellem suturerne. Mens vesico-ureteric krydset skulle forhindre urin lækker ind i bughinden fra blæren urinlederen er ligeret som et værn mod enhver lækage postoperativt under langvarige forsøg.
    4. At give lettere adgang, når du udfører den rigtige nefrektomi, skub forsigtigt lever op og til højre ved hjælp af en fugtet vatpind og holde på plads ved hjælp af gaze til at afsløre den rigtige renal arterie og vene.
    5. Omsvøb dissekere bindevæv og fedt langs den mediale aspekt af den højre nyre så vidt højre renale arterie og vene.
    6. Oprette en kanal under den renale arterie og en vene ved forsigtigt at skubbe de vinklede pincet under blodkarrene. Guide pincet nedenunder med tips lukket, og fjern forsigtigt med tips åbne for at lette dannelsen af ​​kanalen.
    7. Gentag trin 2.6, indtil spidsen af ​​tangen er synlige gennem bindevævet lige over renal arterie og vene. Når synlig forsigtigt gnide spidsen af ​​tangen mod spidserne af et andet sæt af vinklede pincet til forsigtigt at bryde bindevæv.
    8. Med den renale arterie og vene klart tilgængelige kan de nu skal okkluderes. Skub forsigtigt vinklede pincet under renal arterie og vene med tips lukket. Når først på plads åbne spidsen af ​​tang og vejlede hæmostatiske klip applikator mellem spidserne og fast anvende en hæmostatisk klemme på renal arterie og vene tæt på nyren. Alternativt renal arterie og vene kan ligeres under anvendelse af 6/0 silke flettet sutur.
    9. Opdele den okkluderede nyre arterie og vene tæt på nyrerne, som nu kan fjernes med resterende vedhængende bindevæv.
    10. Fjern eventuelle gaze anvendes til at holde leveren og erstatte tarmene med vatpinde.

    1. Skub forsigtigt tarmene mod højre side af bughulen med vatpinde til at eksponere venstre nyre og urinleder og dække med fugtede gardiner. Hvis det er nødvendigt bugspytkirtlen kan afbøjes med gaze for at give lettere adgang.
    2. Brug stump dissektion til forsigtigt at bryde bindevævet forreste og bagerste til venstre nyre-arterie og vene, og derefter oprette en kanal under skibene i en lignende måde som beskrevet i urinrør Division og højre nephrectomy trin 2.4.
    3. Fremkald iskæmi i venstre nyre ved at anvende en mikro serrafine klippet på renal arterie og vene. Vellykket iskæmi visuelt kan bekræftes ved en gradvis ensartet mørkfarvning af nyrerne. Blodkarrene i tillæg til den venstre renale arterie og vene kan lejlighedsvis levere nyrerne. Hvis til stede, vil disse ekstra blodkar også være nødvendigt at tillukkes ved hjælp af mikro serrafine clips for at kunneinducere iskæmi i hele nyren.
    4. Udskift tarmene og omhyggeligt sørge for, at der ikke er nogen pludselige drejninger, der kan føre til intestinal iskæmi kompromitterende resultater. Midlertidigt lukke bughinden med en enkelt sutur.
    5. Efter iskæmi induktion straks placere musen på en homeotermisk tæppe med en rektal termistor knyttet til en styreenhed, der vil opretholde kroppens temperatur ved 37 ° C for den nødvendige varighed af iskæmi. For at definere en passende længde af iskæmi nødvendig for at fremkalde den ønskede grad af nyreskade og nyresvigt anbefales det, at en titrering udføres for hver stamme og kirurgisk operatør.
    6. Kort før afslutningen af ​​den iskæmiske periode genåbne bughinden og omhyggeligt placere tarmene til at give adgang til klemmen og se nyrerne. Indsættelse af retraktoren som vist i videoen, er ikke nødvendig og blev udelukkende udført til opstillingen.
    7. Fjern clamp efter en periode med iskæmi har indgået. Umiddelbart efter fjernelse nyren vil hurtigt skifte farve fra en mørk rødbrun til en sund mørk pink indikerer vellykket reperfusion.
    8. Igen sikre, at tarmene ikke vrides inden lukke bughinden med et tæppe søm hjælp 6/0 flettet silke sutur. Luk derefter huden ved hjælp af metalliske hudclips.
    9. For at minimere risikoen for postoperativ infektion, anvende en antiseptisk såsom iod / alkohol-opløsning til det kirurgiske område.

    4.. Postoperativ Recovery og pleje

    1. Delvist omvendt anæstesi med atipamezolhydrochlorid (2 mg / kg) subkutant og administrere væsker med en subkutan injektion af 1 ml opvarmet saltvand for at undgå dehydrering efter operationen.
    2. Nøje overvåge mus, indtil de har inddrevet bevidsthed, vises alarm og er i stand til at rette sig selv.
    3. Tillad mus at inddrive i en opvarmet kasse holdt ved 29 ° C, loctolereres i et roligt miljø, i 24 timer. Mus vil have en nedsat evne til at thermoregulate grund af anæstesi, og det er derfor afgørende, at de er opstaldet ved en forhøjet temperatur for at muliggøre effektiv inddrivelse. Fugtet mad kan også gives til fremme væske og ernæring indtag.
    4. For langsigtede genopretningsplaner eksperimenter giver løbende smertestillende og fjerne hudclips 7 dage efter operationen.

    5.. Vurdering funktionelle og strukturelle nyreskade og Regeneration

    1. Blod kan udtages fra halevenen ved forsøg eller ved hjertepunktur på tidspunktet for eutanasi ved slutningen af ​​eksperimentet. Måle nyrefunktionen ved serumkreatinin, ved hjælp af en creatinase baserede metode, og blod urea nitrogen (BUN) på en biokemisk centrifugal analysator som beskrevet tidligere 7. Nyrefunktionen hos normale raske mus skal bestemmes, inden der etableres en model for nyresvigt, da det kan variere markant depending om den analysemetode, der anvendes f.eks Jaffe reaktion og creatinase baserede metoder til måling af kreatinin giver forskellige resultater.
    2. Undersøg renal struktur ved histopatologi på paraffinindlejrede nyre vævssnit farvet med Hæmatoxylin og eosin (H & E) eller Periodisk Acid Schiff (PAS). Capture mellem 5 - 10 billeder ved 200x forstørrelse i den ydre stribe af den ydre medulla (osom) for hver mus. Vurdere niveauet af kvæstelser i osom da denne region er skadet i denne model, fordi det er meget sårbare over for iltmangel.
    3. Brug en af ​​de to pointsystemer er nærmere beskrevet nedenfor for at måle akut tubulær nekrose (ATN), eller regenerering. Repræsentativ morfologi af klassifikationer, der anvendes i disse systemer er vist i figur 1.
    4. Brug en simpel binær system til at score ATN. På basis af cellulær integritet og morfologi mark og tælle tubuli som enten levedygtige (intakt celle morfologi) eller nekrotisk (kompromitteret celle integrity, unormal cellemorfologi eller tab af celler).
      1. Udtrykke antallet af nekrotiske tubuli som en procentdel af det samlede antal tubuli (nekrotisk tubuli%).
    5. Klassificere regenerering bruger et andet system baseret på celle integritet, morfologi og kerner nummer. Mark og tæller tubuli så sundt, nekrotisk, såret eller inddrive henhold til de kriterier, der er anført i de følgende trin.
      1. Som med ATN pointsystemet (se nærmere i trin 5.4) mark tubuli med intakte normale celler som sunde mens tubuli viser kompromitteret celleintegritet bør abnorm celle morfologi eller åbenlys tab celle blive scoret som nekrotisk.
      2. Klassificere tubuli som til skade, hvis de har en fortyndet cytoplasma indeholder nogle kerner. I modsætning hertil udpege tubuli indeholder flere kerner med mere normal celle morfologi som bedring.
      3. Udtryk hver tubulus klassificering som en procentdel af det samlede tubulus nummer.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    Tubular skade og nyttiggørelse kan vurderes ved H & E eller PAS farvning af vævssnit efter renal IRI. Tubuli beliggende inden for osom klassificeres som sund, sårede, nekrotisk eller genvinding i henhold til celle morfologi, integritet og kerner nummer (Figur 1). Den funktionelle og strukturel skade i denne model er afhængig af varigheden af ​​iskæmi. En gradvis forøgelse af graden af nedsat nyrefunktion, vurderet af plasma kreatinin og BUN, er tydelig, idet varigheden af iskæmi øges med intervaller 2min (figur 2). Omfanget af strukturel nyreskade, udledt af ATN score, følger en lignende tendens med mere alvorlig ATN ledsager mere langvarig iskæmi (figur 3). Efter en indledende titrering af varierende varighed af iskæmi, skal denne model af renal IRI opnå en næsten 100% succesrate, med alle mus udvikler både funktionel og strukturel skade efter surgery. Denne model for renal IRI giver også en fin grad af kontrol over graden af skaden med begrænset variation observeret mellem dyr (figur 2 og 3). Brugen af ​​forskellige varigheder af iskæmi giver terapeutiske indgreb, der skal undersøges for deres evne til at modulere forskellige niveauer af skade sværhedsgrad. For eksempel på grund af længden af ​​iskæmi den opståede skade kan klassificeres som mild (20 min), moderat (22 min) eller høj (24 min.) Disse værdier er for Balb / c mus 8 uger gamle, og indgår som en vejledning. Efterforskere bør etablere deres egne eksperimentelle betingelser, da disse vil variere alt efter mus stamme, alder, køn og den biokemiske assay anvendes til at vurdere nyrefunktionen.

    Denne model er med succes blevet brugt til at studere regeneration efter nyre-IRI med både nyrefunktion og struktur inddrive de efterfølgende dage. En gradvis nedgang i plasma kreatinin og BUN niveauer er observed, med plasma-kreatinin vendte tilbage til basale niveauer ved dag 7 (Figur 4). En vurdering af H & E-farvede vævssnit indikerer, at et øget antal tubuli klassificeres som sund eller genvinding på dag 7 sammenlignet med dag 4 anfører, at vævsregeneration finder sted (figur 5). Administrationen af ​​5-brom-2'-deoxyuridin (BrdU) før aflivning letter immunfarvning af nyrevæv for BrdU og efterfølgende kvantificering af rørformede celleproliferation. Dramatisk nuklear BrdU ekspression observeres fire dage efter renal IRI indikerer, at tubuliene undergår mærket celleproliferation for at genoprette tubulus integritet og funktion (figur 6). Kombinationen af ​​nyrefunktionen vurdering scoring til strukturel forbedring og BrdU immunfarvning gør denne model, der skal bruges til at studere regeneration efter renal IRI. Dette giver de langsigtede virkninger af terapeutiske interventioner for at være ivestigated.

    Endelig anvendeligheden af ​​denne model er afhængig af induktion af global iskæmi hele nyren, og det kan bringes i fare ved tilstedeværelsen af ​​blodkar, der forsyner nyrerne i tillæg til de vigtigste venstre renale arterie. Hvis disse ekstra fartøjer, der ikke er fastspændt, så en del af nyrerne, vil ikke blive udsat for iskæmisk skade (figur 7).

    Figur 1
    Figur 1 Scoring strukturelle rørformet skade og regenerering -.. Repræsentant morfologi af sunde, inddrive, sårede og nekrotiske tubuli vævssnit fra en nyre fjernet fire dage efter renal IRI farves med PAS til bedømmelse. Tubuli beliggende inden for osom klassificeres som sund, sårede, nekrotisk eller genvinding i henhold tilcelle morfologi, integritet og kerner nummer med repræsentative eksempler fremhævet. Sunde tubuli er intakte med en normal cellulær morfologi. Nekrotiske tubuli udviser en kompromitteret farves med tydelig celle tab og tab af celle morfologi. Skadede tubuli udviser en tyndet cellulær monolag og indeholder færre kerner. I modsætning hertil inddrive tubuli udviser en mere normal cellulær morfologi og et tilsvarende antal kerner til raske tubuli. Forstørrelse:. 400x Klik her for at se en større version af dette tal.

    Figur 2
    Figur 2. Injury -. Renal iskæmi forringer nyrefunktion Balb / c mus i alderen 8 uger gennemgik en ret nephrektomi og.venstre nyre stilken blev fastspændt til 20, 22 eller 24 min (n = 4 pr gruppe). Mus blev aflivet 24 timer efter renal IRI. Plasma kreatinin og blod urea nitrogen viser en stigende tendens i sværhedsgrad som længden af ​​iskæmi steget. Den stiplede linie repræsenterer niveauet af plasma kreatinin og blod urea nitrogen findes i normale kontrol mus. Data præsenteret som gennemsnit ± SEM og analyseret af envejs ANOVA. Klik her for at se en større version af dette tal.

    Figur 3
    . Figur 3 skade - Renal iskæmi inducerer betydelig akut tubulær nekrose Balb / c-mus 8 uger gamle undergik en højre nephrektomi og den venstre nyre pedicle var cl.amp i 20, 22 eller 24 min (n = 4 pr gruppe). Mus blev aflivet 24 timer efter renal IRI. Repræsentative mikrofotografier (forstørrelse: 200x) af osom fra H & E farvede nyresektioner kontrol og sårede nyrer illustrere ATN. Formel scoring af ATN (udtrykt som andelen af ​​nekrotiske tubuli) bekræfter den øgede skade med stigende varighed af iskæmi. Data præsenteres som gennemsnit ± SEM og analyseres ved envejs ANOVA (**** = P ≤ 0,0001). Klik her for at se en større version af dette tal.

    Figur 4
    . Figur 4 Regeneration - Nyrefunktionen genopretter efter renal iskæmi Mand FVB mus ag.udgave 8 - 10 weeks undergik en højre nefrektomi før 25 min på iskæmi venstre nyre. Musene blev aflivet 1 dag (n = 10), 4 dage (n = 10) eller 7 dage (n = 6) efter renal IRI. Både plasma kreatinin og blod urea nitrogen støt tilbagegang i løbet af 7 dage, med plasma-kreatinin vendte tilbage til basale niveauer, som illustrerer et opsving i nyrefunktionen. Data præsenteres som gennemsnit ± SEM og analyseres ved envejs ANOVA (*** = P ≤ 0,001, * = P ≤ 0,05). Klik her for at se en større version af dette tal.

    Figur 5
    Figur 5 Regeneration -. Nyrevæv viser tegn på bedring efter rena . l. iskæmi Mandlige FVB-mus, der er 8 - 10 uger gennemgik en ret nefrektomi før 25 min af iskæmi til venstre nyre. Musene blev aflivet 4 dage (n = 10) eller 7 dage (n = 6) efter renal IRI. Repræsentative mikrofotografier (Forstørrelse: 200x) i osom efter induktion af iskæmi er vist. Formel scoring af antallet af sunde, inddrive, såret eller nekrotiske tubuli i osom blev vurderet i PAS farvede paraffinsnit. På dag 4 efter nyre-IRI en stor del af tubuli i osom stadig blive vist såret. Men med 7 dage er der en betydelig stigning i andelen af ​​tubuli, der er klassificeret som sunde eller inddrive tegn på renal regenerering. Data præsenteret som gennemsnit ± SEM. Klik her for at se en større version af dette tal.

    lways "> Figur 6
    . Figur 6. Regeneration - Dramatisk rørformet spredning er indlysende fire dage efter renal iskæmi Mandlige FVB mus i alderen 8 -. 10 uger gennemgik en ret nefrektomi før 25 min af iskæmi til venstre nyre. BrdU (50 mg / kg) blev administreret ved intraperitoneal injektion 24 timer før aflivning. Musene blev aflivet 4 dage (n = 10) eller 7 dage (n = 6) efter renal IRI. Repræsentative mikrofotografier (Forstørrelse: 200x) af osom fra mus aflivet på dag 4 og dag 7 efter induktion af iskæmi er vist. Rørcelle proliferation blev vurderet ved immunohistokemisk farvning for BrdU på paraffinindlejrede nyresnit. Tubular celleproliferation blev kvantificeret ved at tælle antallet af BrdU positive kerner i osom med øget celleproliferationtydelig på 4. dag. data præsenteret som gennemsnit ± SEM og analyseres af de studerende t-test (*** = P ≤ 0,001). Klik her for at se en større version af dette tal.

    Figur 7
    Figur 7.. Venstre iskæmisk nyre med ikke-tillukkede yderligere renal blodkar. Manglende occlude yderligere blodkar nyrerne fører til usammenhængende iskæmi. (A) I mangel af globale nyre iskæmi er angivet med en ujævn farveændring (hvid pil), når mikro serrafine klip er i position. (B) Efter fjernelse af mikro serrafine klip, den vigtigste renal arterie og vene er synlig (hvid pil) sammen med yderligere blodkar levererden midterste og nederste pol af nyrerne (sort pil). Klik her for at se en større version af dette tal.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    Renal IRI er en vigtig årsag til AKI uden nogen specifik behandling til rådighed. Den eksperimentelle undersøgelse af renal IRI har været yderst informativ med tidligere arbejde demonstrerer rolle makrofager, dendritiske celler, lymfocytter, regulatoriske T-celler samt andre celler og mæglere i induktion af både den akutte skader og helbredende fase 5,8 - 16.. Desuden har eksperimentel renal IRI blevet anvendt til at vurdere virkningen af forskellige terapeutiske midler 4,17-19.

    Modellen af ​​renal IRI beskrevet her anvender en midterlinjen laparotomi tilgang til at udføre en højre nefrektomi og fremkalde iskæmi i venstre nyre med klemmer. Som illustreret af repræsentative resultater, ændre varigheden af ​​iskæmi kan styre graden af ​​skade. Derfor er denne model kan justeres til at inducere mild, moderat eller højt nyreskade som krævet i den eksperimentelle spørgsmål stillet. Men en begrænsning af denne model er, at deter ikke egnet til induktion af meget alvorlig nyreskade ved længere tids renal iskæmi. Den resulterende alvorlig akut nyresvigt kan føre til betydelig dødelighed.

    Der er flere aspekter af denne model, der er afgørende for at opnå en forudsigelig og reproducerbar nyreskade. En væsentlig kilde til variabilitet med denne model kan stamme fra kroppen temperatur under den iskæmiske periode 20. Det er derfor vigtigt, at kroppen holdes på et konstant niveau og overvåges under hele den iskæmiske periode. I denne protokol en styreenhed med temperaturfølere og homoeothermic tæppe blev brugt til at auto-regulere kropstemperaturen ved 37 ° C. Indflydelsen af ​​kropstemperaturen af ​​følsomheden hos nyrerne til iskæmisk skade er godt beskrevet. Tidligere arbejde har vist, at kropstemperaturen påvirker graden af nedsat IRI 20 og variation i legemstemperatur mus er en potentiel forvirrendefaktor, der kan påvirke fortolkningen af ​​resultaterne. En anden vigtig overvejelse er, at mus kan udvise anatomiske variation med yderligere blodkar, der forsyner den venstre nyre. Det er vigtigt, at sådanne yderligere blodkar er identificeret og okkluderet ved udførelsen af ​​den højre nefrektomi og inducere global iskæmi i den venstre nyre. Undladelse af dette vil resultere i inkonsekvent iskæmi hele nyren. Tilsvarende bør farveændringen af ​​den venstre nyre efter fastspænding af den venstre nyre stilken gennemgås omhyggeligt som fravær af en global farveændringer antyder tilstedeværelsen af ​​en ekstra renal arterie, der ikke oprindeligt var identificeret.

    I modsætning til modeller, der udnytter bilateral nyre iskæmi, vil denne model være af interesse for forskere, der bruger profylaktisk administration af lægemidler eller andre midler til at modulere ekspression af gener, proteiner osv. forud for nyreskade. Riggenht nefrektomi væv kan bruges til både at bekræfte og kvantificere niveauet af induktion eller inhibering af molekylet af interesse i hvert enkelt forsøgsdyr. Denne model vil også være af interesse for forskere studerer renal regenerering som akut skade fase efterfølges af fremtrædende rørformet spredning.

    Nogle eksperimentelle modeller af nedsat inflammation er begrænsede, da en betydelig sygdom kun kan induceres i visse stammer af mus. I modsætning hertil model af renal IRI beskrevet her er alsidig og kan anvendes til både mandlige og kvindelige 5 4 mus, forskellige stammer af mus, samt alderen mus 4.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Tissue scissors Fine Science Tools 14072 - 10
    Micro-Adson forceps (Rat toothed) Fine Science Tools 11019 - 12
    S&T JFA-5bTC Forceps - SuperGrip Angled Fine Science Tools 00649-11
    Colibri retractor Fine Science Tools 17000 - 04
    Micro clip applicator Fine Science Tools 18057-14
    Micro serrafines  Fine Science Tools 18055-04
    Olsen-Hegar needle holder Fine Science Tools 12002 - 12
    Hemoclip Plus Ligating Clips Small Weck 533837
    Autoclip Wound Clip System, 9mm Harvard Apparatus PY2 52-3748
    Silk Black Braided Suture, Size 6-0 Harvard Apparatus 723288
    Standard Heat Matt
    Homeothermic Blanket & Control Unit Harvard Apparatus
    Lacri-Lube Allergan
    Vetasept Chlorhexidine   AnimalCare
    Vetalar : Ketamine hydrochloride 100 mg/ml solution
    Domitor : medetomidine hydrochloride  1 mg/ml
    Vetergesic : Buprenorphine hydrochloride  0.3 mg/ml
    Antisedan : Atipamezole hydrochoride 5 mg/ml

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Kinsey, G. R., Li, L., Okusa, M. D. Inflammation in acute kidney injury. Nephron Exp Nephrol. 109, (2008).
    2. Wei, Q., Dong, Z. Mouse model of ischemic acute kidney injury: technical notes and tricks. Am J Physiol Renal Physiol. 303, (2012).
    3. Ferenbach, D. A., Kluth, D. C., Hughes, J. Hemeoxygenase-1 and renal ischaemia-reperfusion injury. Nephron Exp Nephrol. 115, (2010).
    4. Ferenbach, D. A., et al. The induction of macrophage hemeoxygenase-1 is protective during acute kidney injury in aging mice. Kidney Int. 79, 966-976 (2011).
    5. Ferenbach, D. A., et al. Macrophage/monocyte depletion by clodronate, but not diphtheria toxin, improves renal ischemia/reperfusion injury in mice. Kidney Int. 82, 928-933 (2012).
    6. Ferenbach, D. A., et al. Macrophages expressing heme oxygenase-1 improve renal function in ischemia/reperfusion injury. Mol Ther. 18, 1706-1713 (2010).
    7. Keppler, A., et al. Plasma creatinine determination in mice and rats: an enzymatic method compares favorably with a high-performance liquid chromatography assay. Kidney Int. 71, 74-78 (2007).
    8. Vinuesa, E., et al. Macrophage involvement in the kidney repair phase after ischaemia/reperfusion injury. J Pathol. 214, 104-113 (2008).
    9. Friedewald, J. J., Rabb, H. Inflammatory cells in ischemic acute renal failure. Kidney Int. 66, 486-491 (2004).
    10. Gandolfo, M. T., et al. Foxp3+ regulatory T cells participate in repair of ischemic acute kidney injury. Kidney Int. 76, 717-729 (2009).
    11. Burne, M. J., et al. Identification of the CD4+ T cell as a major pathogenic factor in ischemic acute renal failure. J Clin Invest. , 1283-1290 (2001).
    12. Burne-Taney, M. J., et al. B cell deficiency confers protection from renal ischemia reperfusion injury. J Immunol. 171, 3210-3215 (2003).
    13. Kinsey, G. R., et al. Regulatory T cells suppress innate immunity in kidney ischemia-reperfusion injury. J Am Soc Nephrol. 20, 1744-1753 (2009).
    14. Li, L., Okusa, M. D. Macrophages, dendritic cells, and kidney ischemia-reperfusion injury. Semin Nephrol. 30, 268-277 (2010).
    15. Lin, S. L., et al. Macrophage Wnt7b is critical for kidney repair and regeneration. Proc Natl Acad Sci U S A. 107, 4194-4199 (2010).
    16. Lee, S., et al. Distinct macrophage phenotypes contribute to kidney injury and repair. J Am Soc Nephrol. 22, 317-326 (2011).
    17. Kumar, S., et al. Dexamethasone ameliorates renal ischemia-reperfusion injury. J Am Soc Nephrol. 20, 2412-2425 (2009).
    18. Sharples, E. J., et al. Erythropoietin protects the kidney against the injury and dysfunction caused by ischemia-reperfusion. J Am Soc Nephrol. 15, 2115-2124 (2004).
    19. Gueler, F., et al. Statins attenuate ischemia-reperfusion injury by inducing heme oxygenase-1 in infiltrating macrophages. Am J Pathol. 170, 1192-1199 (2007).
    20. Delbridge, M. S., Shrestha, B. M., Raftery, A. T., ElNahas, A. M., Haylor, J. L. The effect of body temperature in a rat model of renal ischemia-reperfusion injury. Transplant Proc. 39, 2983-2985 (2007).

    Tags

    Medicine Muse akut nyreskade iskæmi Reperfusion nephrektomi Regeneration Laparotomi
    Renal Iskæmi reperfusionskade: en musemodel af Skade og Regeneration
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Hesketh, E. E., Czopek, A., Clay,More

    Hesketh, E. E., Czopek, A., Clay, M., Borthwick, G., Ferenbach, D., Kluth, D., Hughes, J. Renal Ischaemia Reperfusion Injury: A Mouse Model of Injury and Regeneration. J. Vis. Exp. (88), e51816, doi:10.3791/51816 (2014).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    Simple Hit Counter