Early stage hemodynamic dysfunction is critical to the development of kidney disease. Yet, detection methodologies are limited. Recent advances in sonography provide a noninvasive, accurate option for early detection of kidney injury. This study outlines a step-by-step, sonographic methodology for detecting kidney dysfunction using a drug-induced nephrotoxicity rat model.
Почек обычно функционирует для поддержания гемодинамического гомеостаза и является основным местом повреждения, вызванного наркотиками токсичности. нефротоксичность Медикаментозная оценивается вклад в 19- 25% всех клинических случаев острого повреждения почек (AKI) больных в критическом состоянии. Обнаружение AKI исторически опиралась на такие показатели, как креатинин сыворотки (СКЛ) или азота мочевины крови (АМК), которые явно недостаточно в полной оценки нефротоксичности в ранней стадии почечной дисфункции. В настоящее время не существует надежный диагностический метод для точного обнаружения гемодинамические изменения в ранней фазе AKI в то время как такие изменения могли бы фактически предшествовать повышение сывороточных уровней биомаркеров. Такое раннее обнаружение может помочь врачам поставить точный диагноз и помочь в принятии решений на терапевтической стратегии. Крыс обрабатывали цисплатин, чтобы побудить AKI. Нефротоксины оценивали в течение шести дней с использованием высокочастотного сонография, измерение Scr и на гистопатологиипочек. Гемодинамические оценки с использованием 2D и Color-доплеровские изображения были использованы для изучения последовательно нефротоксичности у крыс, с помощью сонографии. Наши данные показали успешные медикаментозного травмы почек у взрослых крыс при гистологическом исследовании. Цвет-доплеровский на основе сонографическое оценка AKI показал, что резистивный индекс (RI) и пульсирующим-индекс (PI) были увеличены в группе лечения; и скорость пика систолического (мм / с), конечный диастолический скорость (мм / с) и скорость времени интеграл (ВТИ, мм) уменьшались в почечные артерии в той же самой группе. Важно отметить, что эти гемодинамические изменения оценивали сонографией предшествовал подъем уровней Scr. Индексы Сонография основе, такие как RI или PI таким образом, может быть полезным прогностические маркеры снижения функции почек у грызунов. Из наших сонография на основе наблюдений в почках крыс, перенесших AKI, мы показали, что эти неинвазивные гемодинамические измерения могут рассматривать как точный, чувствительный и надежный метод в выявлении ранней стадии дисфункции почек. Tего исследование также подчеркивает важность этических проблем, связанных с использованием животных в научных исследованиях.
Креатинин сыворотки (СКЛ) было золотым стандартом метрики для оценки функции почек в течение более двух десятилетий. В последнее время многие исследования показали , что повреждение почек происходит гораздо раньше , чем изменения в Scr 1. Тем не менее, не существует надежных методов для выявления гемодинамических изменений, которые происходят на ранних стадиях почечной травмы, включая нефротоксичность медикаментозный.
Медикаментозная острая почечная гемодинамика дисфункция приводит к повреждению почечной ткани и дальнейшего прогрессирования почечной недостаточности 2,3. За последние пару десятилетий, исследования указывают на то, что инструменты визуализации , такие как компьютерная томография (CAT), функциональная магнитно – резонансная томография (МРТ) и эхографии играют определенную роль в оценке гемодинамической 4. В современных средств визуализации, серой шкалы сонография в сочетании с методами Color-доплеровских, наиболее часто используемые для установления и оценки анатомического состояния почек 3,5,6. Sullivan и др. и др. , и Bonniп и др. и др. недавно сообщили , что сонография является эффективным, мощным и неинвазивным инструментом изменения гемодинамических анализа в моделях животных вазоконстрикции и гипоксия напряжений 7,8. Этот метод также широко используется для выявления стеноза артерии 9,10.
Последние технические достижения в области ультразвукового изображения с высокой разрешающей способностью позволили исследователям решать сердечно – сосудистая токсичность с использованием высокой частоты (25-80 МГц) и высоким разрешением (<разрешением 0,03 мм) зонды, в естественных условиях 11. Мы предполагаем, что с помощью этого высокого разрешения сонография для изучения почек обеспечит беспрецедентные возможности для неинвазивной и чувствительный метод раннего выявления нефротоксичности.
Цисплатин используется для лечения яичек, яичников, мочевого пузыря, головы, легких и шеи рака в сочетании с другими препаратами 12-14. Цисплатин был хорошо документированы нефротоксичности вследствие клеточного некроза рroximal канальцы (PT) и собирательных трубочек привело к увеличению числа азота мочевины крови (АМК) и ИКВ 15. При этом мы обеспечиваем детальный шаг за шагом методологии с использованием неинвазивной почек сонография для характеристики дисфункции почек с использованием модели крыс препаратов (цисплатин) индуцированный нефротоксичность.
В последнее десятилетие многие достижения произошли в ультразвуковом технологии, включая разработку высокочастотных механических зондов, которые предлагают Сонографические данные с высоким качеством, чувствительности и точности. Эти зонды могут обеспечить приблизительно 50 мкм осевое разрешение на глубине проникновения от 5 до 12 мм и высокой частоты кадров (более 200 кадров / сек), таким образом , он может служить в качестве надежного инструмента для изучения мелких животных , таких как крысы и мыши 18, 19. Кроме того, она также позволяет собирать Сонографические изображения на слегка седативных или сознательных животных с жизненно важных показателей при физиологических уровнях. Кроме того, эта неинвазивная модальность также предоставляет возможность осуществлять продольную оценку структурных и функциональных изменений в процессе прогрессирования заболевания без ущерба для животных 19.
В 1959 г. Д-ра. Rusell и кисть впервые описал три "R" правила (замена, восстановление, и уточнение), чтобы поднять Awareness этических проблем использования животных в научных исследованиях. Предлагаемый протокол показывает, в первый раз, что неинвазивный маленькое животное сонография может использует минимальное количество животных под наименьшей боли, страдания или бедствия в исследовании Nephorotoxicity. Таким образом, он является потенциальным эффективным средством для удовлетворения трех "R" правила для экспериментальных животных.
Многие эхографические исследования были сосредоточены в сердечных приложениях; Оценки функции почек часто получены из измерений сердечного состояния , а не непосредственного исследования почек 20-25. Мы создали методологию формирования изображения для визуализации анатомических и функциональных изменений в почках в режиме реального времени. Мы использовали предварительно выбранный набор дополнительных акустических окон, полутоновое Mode / B и цветовой допплерографии, специфические для вида почек. Мы использовали RI и индексы PI для оценки взаимосвязи между этими показателями и изменениями почечной функции в модели Цисплатин индуцированной токсичности.
<p class="Jove_content"> Тем не менее, есть несколько проблем и ограничения предложенных методов визуализации следующим образом: 1) Надлежащий выбор анестетика и степень анестезии имеют решающее значение для сердечной и дыхательной стабильности. Противоречивые физиологическое явление (включая колебания дыхательных путей и частоты сердечных сокращений) влияют на скорость потока почечной артерии, качество изображения и функции почек оценки. Мы будем использовать IACUC одобрило инъекционный анестетик, фенобарбитала (50 мг / кг массы тела, внутрибрюшинно), так как наш резервный анестетика для обеспечения надлежащей нормальной физиологической функции в процессе оценки и визуализации функции почек; 2) Депиляция является важным шагом, так как наличие волос на груди влияет на качество сонографическими изображений; 3) В то время как сонография почек является относительно простым для квалифицированного оператора; для среднего оператора, очень важно адаптировать технику к уникальной анатомии конкретного животного и внести незначительные манипуляции; 4) Если размер крыс довольно большой (выше 350 г), более низкой частоты зонда (меньше, чем используемый в данном исследовании 21 МГц) может потребоваться для оптимальной визуализации. Это может быть разумным, чтобы пройти курс подготовки до предполагаемой работы системы визуализации.Новизна в выявлении нефротоксичность медикаментозного использованием предложенной методики Сонографические и произведенную протокол является раннее обнаружение надежной гемодинамических изменений в случае травмы почек. Эти результаты указывают на то, что внутри почечных сосудов гемодинамические изменения фактически предшествуют восходящую Scr. Эти данные сравнивались с обычного золотого стандарта с использованием гистологического анализа и продемонстрировать, что маленькое животное сонография является неинвазивным, чувствительным и воспроизводимым модальность, которая имеет минимальное требование использования животных. Таким образом, является эффективным инструментом для раннего обнаружения наркотиков индуцированных нефротоксичность с использованием модели крысы.
The authors have nothing to disclose.
We thank Fred Roberts for exemplary technical support. We thank Brigham Women’s Hospital Cardiovascular Physiology Core for providing with the instrumentation and the funds for this work. This work was supported in part by NHLBI grants HL093148, HL086967, and Departmental Funds from (SUNDRY).
Depilatory cream | Miltex, Inc. | Surgi-Prep | Apply 24 hours prior to imaging |
cis-Diamineplatinum(II) dichloride | Sigma | 479306 | To induce acute kidney injury at small animals. |
Isoflurane | Baxter International Inc. | NDC 10019-773-40 | 2-3% for induction, and 1-1.5 % for maintenance; heart beats will be maintained at above 500 beats per minute |
Table of equipments | |||
Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
High-frequency Mechanical Transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS250, MS550D, MS400 | |