경동맥 내 주사<em> 대장균</em> 신우 신염의 쥐 모델에서
Summary
This manuscript describes a rat surgical model of pyelonephritis using direct intra-renal infection by Escherichia coli into the renal pelvis. The experimental procedure can be utilized to study the pathogenesis of pyelonephritis as well as the associated inflammation and fibrosis.
Abstract
Pyelonephritis is a bacterial infection of the kidney and is most commonly caused by Escherichia coli. Recurrent infections can cause significant renal inflammation and fibrosis ultimately resulting in declining kidney function. Before improved clinical management and prevention of pyelonephritis can be instituted, a reliable animal model must be established in order to study the mechanisms of progression, recurrence, and therapeutic efficacy. The transurethral infection model closely mimics human pyelonephritis but exhibits considerable variation due to its reliance on urethral reflux to transport the bacteria to the kidney. Herein, a detailed surgical protocol for performing bacterial injections into the rat renal pelvis is provided and confirmed by non-invasive Magnetic Resonance Imaging (MRI). Using this protocol, animals receive direct exposure to a desired concentration of E. coli bacteria and can fully recover from the surgical procedure with adequate post-operative care. This facilitates subsequent longitudinal MRI assessments of the experimental animal models for comparison with saline (sham) controls. Using this direct delivery approach, the severity of infection is controllable and applicable for mechanistic studies of progression as well as development of novel treatment strategies.
Introduction
설치류 모델은 신우 신염 (pyelonephritis)과 요로 감염 (UTI)을 포함한 수많은 인간 질병 발현을 연구하는데 사용되었습니다. UTI는 전 세계적으로 건강 문제이며, 모든 연령의 어린이, 남성 및 여성에게 영향을 줄 수 있습니다. 1 , 2 , 3 UTI의 초기 증상은 방광염을 포함하며 감염이 요관을 따라 상승하면 신장 감염 (신우 신염)이 발생할 수 있습니다. 동시에 당뇨병의 유행은 전 세계적으로 4 억 명에 이릅니다. 4,5 중요한 UTI 입사 최대 비만 또는 재발 UTI 감염 (루티), 패혈증, 신우 신염으로부터 신장 섬유증, 및 방광 기능 장애의 위험 증가의 결과로, 제 2 형 당뇨병을 가진 환자의 4 배 이상으로 할 수있다. 6 , 7 , 8 설치류현재의 항생제 요법은 UTI 환자의 하위 집단에서만 지속적이고 예방적인 반응을 일으키기 때문에 모델은 UTI를 연구하는 데 중요합니다. 임상 UTI 치료를 향상시키기 위해 중요한 단계는 2 형 당뇨병의 영향뿐만 아니라 급성 감염에서 염증에서부터 섬유화에 이르기까지의 rUTI 및 병태 생리 학적 과정을 이해하는 것입니다.
동물 모델을 개선하는 목표는 질병 진행 및 치료 중재를보다 정확하게 평가할 수있는 기술을 개발하는 것입니다. 여러 가지 접근법이 신장 손상의 병태 생리학, 항생제 치료의 효과 및 UTI 자연 경과의 다른 측면을 연구하기 위해 쥐 및 / 또는 마우스에서 신우 신염을 유도하기 위해 사용되었습니다. 역행성 요로 감염을 확증하기위한 일반적인 접근법은 경 요도 카테터 삽입 법입니다. 10 , 11 , 12 , 13 ,이 방법은 마취 된 동물의 방광으로 요도를 통해 박테리아를 도입합니다. 이 기술은 인간 신우 신염을 면밀히 시뮬레이션하지만, 신우 신염 감염의 실제 발생률과 크기는 예방 접종 중 또는 즉시 접종 후 자발적 인 ureteric 역류 또는 요실금 배뇨가 없기 때문에 여러 변수가있을 수 있습니다. 그 결과 11, 신장 감염뿐만 아니라 치료 전략을 연구하는이 모델의 유틸리티를 제한 할 수있는 상승 신우 신염 감염을 유도에서 실험 다양성.
이 보고서는 대장균 이 쥐 신장에 직접 주입되는 외과 적 신우 신장염 쥐 모델을 기술합니다. 이 쥐 모델이 침습적 임에도 불구하고, 신장으로 전달 된 대장균 의 양은 효과적으로 신장 감염 및 염증을 가능하게하면서 효과적으로 조절 될 수있다. 14 이 절차에서 우리는 또한이러한 생길 수있는 신장 감염이 생체 내 자기 공명 영상 (MRI)을 통해 세로로 모니터링 될 수있는 방법.
Protocol
Representative Results
Discussion
설치류 (예 : 생쥐와 쥐)의 급성 신우 신염은 경 요도 카테터 삽입에 의해 생성 될 수 있습니다. 16 , 17 , 18 이 요도 감염 방법은 비 침습적이며 상행 감염의 인간 병리 생리학을 모방한다는 점에서 유리하다. 17, 18, 19, 20 그러?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the support of NIH/NIDDK K12 DK100014 (Lan Lu), the Case Comprehensive Cancer Center (NIH/NCI P30 CA43703), and the Clinical and Translation Science Collaborative of Cleveland (NIH/NCATS UL1 TR000439).
Materials
| Absorbing Pad | Fisher | 14-127-47 | |
| Sterile Cotton Gauze Pad | Fisher | 22-415-469 | |
| Latex Surgical Gloves | Henry Schein Animal Health | 21540 | |
| Curved Mayo Scissors | Fisher | S17341 | |
| Straight Blunt Foreceps | Fisher | 08-895 | |
| Scalpel Handle | Fisher | 08-913-5 | |
| Sterile Scalpel Blades | Fisher | 53220 | |
| 1mL Luer-Lok Syringe | BD Biosciences | 309628 | For bacterial injections |
| 20mL Luer-Lok Syringe | BD Biosciences | 301031 | For saline wash |
| Hemostat | Seneca Medical | 240267 | |
| 23 G 3/4 in. Needle | BD Biosciences | 305143 | |
| 30 G 1 in. Needle | BD Biosciences | 305128 | |
| U-100 Insulin Syringe | Exel International | 25846 | For medication injections |
| Isoflurane | Henry Schein Animal Health | 050033 | |
| Xylazine | Henry Schein Animal Health | 33197 | Inject IP |
| Ketamine | Patterson Vetrinary | 07-881-9413 | Inject IP |
| Yohimbine (Atipamezole) | Patterson Vetrinary | 07-867-7097 | Inject IP after surgery |
| Bupivacaine (Marcaine) | Patterson Vetrinary | 07-890-4584 | Inject SQ at site of incision |
| Carprofen (Rimadyl) | Patterson Vetrinary | 07-844-7425 | Should be kept at 4 ᵒC |
| 4-0 Chromic Gut Suture | Ethicon Inc. | U203H | |
| 4-0 Braided Vicryl Suture | Ethicon Inc. | J304H | |
| 1mL SubQ Syringe | BD Biosciences | 309597 | |
| E. coli UTI89 or CFT073 | ATCC | 700928 | |
| Surgicel Absorbable Hemostat | Ethicon Inc. | ETH1951CS | |
| Biospec 9.4T MRI | Bruker | 94/20 USR |
References
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