Injecção Intrarenal de<em> Escherichia coli</em> Em um modelo de rato de peleonefrite
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
Os modelos de roedores têm sido utilizados para estudar numerosas manifestações de doenças humanas, incluindo pielonefrite e infecções do trato urinário (UTI). As UTIs são um problema de saúde global e podem afetar crianças, homens e mulheres de todas as idades. 1 , 2 , 3 A manifestação inicial de UTIs inclui cistite, e se a infecção ascende ao longo do ureter, pode ocorrer uma infecção renal (pielonefrite). Ao mesmo tempo, a prevalência de diabetes está se aproximando de 400 milhões de pessoas em todo o mundo. 4 , 5 Importante, a incidência de UTI pode ser até 4 vezes maior em pacientes obesos ou com diabetes mellitus tipo 2, resultando em maior risco de infecção recorrente de UTI (rUTI), sepse, fibrose renal de pielonefrite e disfunção da bexiga. 6 , 7 , 8 RoedorOs modelos são importantes no estudo de UTI, porque as terapias antibióticas atuais produzem uma resposta preventiva sustentada somente em um subconjunto de pacientes com UTI. Para melhorar o atendimento clínico de UTI, os principais passos são compreender o mecanismo da rUTI e seus processos fisiopatológicos de infecção aguda a inflamação à fibrose, bem como o impacto do diabetes mellitus tipo 2.
O objetivo de melhorar os modelos animais é desenvolver técnicas que permitam uma avaliação mais precisa da progressão da doença e das intervenções terapêuticas. Várias abordagens diferentes foram empregadas para induzir pielonefrite em ratos e / ou camundongos para estudar a fisiopatologia do dano renal, o efeito do tratamento antibiótico e outros aspectos do curso natural das UTIs. Uma abordagem comum para estabelecer UTI retrógrada é o cateterismo transuretral. 10 , 11 , 12 , 13 </ Sup> Este método introduz bactérias através da uretra na bexiga urinária de animais anestesiados. Embora esta técnica simula de perto a pielonefrite humana, a incidência real e a magnitude da infecção por pielonefrite podem ser altamente variáveis devido a múltiplos fatores, incluindo a falta de refluxo ureteriano espontâneo ou micção urinária durante ou imediatamente após a inoculação. 11 Como resultado, a variabilidade experimental na indução de uma infecção de pielonefrite ascendente pode limitar a utilidade deste modelo para estudar infecções renais, bem como estratégias terapêuticas.
Este relatório descreve um modelo de rato de pielonefrite cirúrgico onde E. coli é diretamente injetado no rim do rato. Apesar de este modelo de rato ser invasivo, a quantidade de E. coli administrada ao rim pode ser efetivamente controlada, possibilitando uma infecção e inflamação robusta do rim. 14 Dentro deste procedimento, também descrevemosComo essas infecções renais induzidas podem ser monitoradas longitudinalmente com a Ressonância Magnética In vivo (MRI).
Protocol
Representative Results
Discussion
A pielonefrite aguda ascendente em roedores (por exemplo, ratos e ratos) pode ser produzida por cateterismo transuretral. 16 , 17 , 18 Este método de infecção transuretral é vantajoso por não ser invasivo e simula a fisiopatologia humana da infecção ascendente. 17 , 18 , 19 , 20 No ent…
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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