Summary

Un modèle de néphrectomie souris 5/6ème qui induit la cardiomyopathie et urémique expérimentale

Published: November 07, 2017
doi:

Summary

Ce manuscrit fournit une intervention chirurgicale en deux étapes détaillées pour effectuer la néphrectomie partielleth 5/6 de la souris (PNx) avec ligature du pôle. Quatre semaines après la chirurgie, par rapport aux souris opérés, les souris PNx développé la fibrose cardiaque, hypertrophie cardiaque, anémie, insuffisance rénale et une diminution de la fonction cardiaque systolique et diastolique.

Abstract

Insuffisance rénale chronique (IRC) est un grand facteur de risque d’événements cardio-vasculaires et la mortalité et se développe progressivement au phénotype clinique appelé « cardiomyopathie et urémique ». Nous décrivons ici un modèle expérimental de souris CKD, nommé néphrectomie partielle deth 5/6 (PNx) avec ligature de pôle, qui a développé et urémique cardiomyopathie à post-chirurgie de quatre semaines. Ce modèle de PNx a été effectué par une chirurgie en deux étapes. Dans l’étape-une chirurgie, les deux pôles du rein gauche ont été ligaturés. En étape 2 chirurgie, qui a été réalisée 7 jours après la chirurgie une étape, le rein droit a été supprimé. Pour la chirurgie de l’imposture, les mêmes procédures de chirurgie ont été réalisées, mais sans pole ligature du rein gauche ou enlèvement du rein droit. Les interventions chirurgicales sont plus faciles et moins de temps, par rapport aux autres méthodes. Cependant, le reste des masse rénale fonctionnelle ne sont pas aussi facilement contrôlée comme la ligature de l’artère rénale. Quatre semaines après la chirurgie, en comparaison avec les souris opérés, les souris PNx développé la fibrose cardiaque, hypertrophie cardiaque, anémie, insuffisance rénale et une diminution de la fonction cardiaque systolique et diastolique.

Introduction

CKD, aussi appelée insuffisance rénale chronique, est une perte progressive de la fonction rénale au fil du temps qui finit par se développe en insuffisance rénale permanente. CKD, des États de maladie rénale stade précoce vers l’insuffisance rénale terminale (IRT), est un grand facteur de risque d’événements cardio-vasculaires et la mortalité et se développe progressivement au phénotype clinique appelé « cardiomyopathie et urémique »1, 2,3. La cardiomyopathie et urémique chez les patients atteints d’IRC ou insuffisance rénale terminale est associée à des malformations cardiovasculaires, principalement causées par la surcharge de pression (LV) ventriculaire gauche et/ou de volume, conduisant à une hypertrophie (HVG) LV, LV dilatation et dysfonctionnement systolique VG4 ,5,6. La fibrose cardiaque est un autre processus pathologique commun de cardiomyopathie et urémique qui réduit la conformité cardiaque résultant en dysfonction diastolique du VG. La fibrose cardiaque sévère peut conduire à la mort cardiaque subite, même chez les personnes sans symptômes cardiaques7.

Le 5/6ème PNx est un modèle animal couramment utilisé de CKD pour les études sur l’animal impliquant une insuffisance rénale, une cardiomyopathie et urémique et l’hypertension. PNx est obtenue par l’ablation du parenchyme rénal 5/6. Le modèle de rat a été initialement développé avec les deux plus courantes protocoles utilisés étant la résection chirurgicale ou infarctus du myocarde. Le modèle de PNx de rat est un modèle extrêmement utile pour étudier la cardiomyopathie et urémique avec élévations importantes dans la tension artérielle, hypertrophie cardiaque et affaiblissement de la fonction diastolique. Plus tard, les souris PNx modèles, exploités avec des techniques similaires comme le modèle de rat, ont été développés en raison de la grande disponibilité et la facilité de faire des manipulations génétiques dans le système de souris.

Il est bien documenté que le stress oxydant systémique est une caractéristique constante de ces deux cliniques et expérimentales de cardiomyopathie et urémique8,9. De plus, stress oxydant contribue au syndrome urémique10et joue un rôle essentiel dans la pathogenèse de l’anomalie cardiaque vu dans la cardiomyopathie et urémique11,12,13. Jusqu’à présent, nous avons démontré que le rongeur 5/6ème PNx modèle entraîne des caractéristiques morphologiques, physiologiques et biochimiques de cardiomyopathie et urémique14,15,16, 17. dans le modèle murin PNx décrit ici, fonctionnant sur PNx souris ont développé le stress oxydatif important, au moins partiellement médiée par la Na/K-ATPase fonction, qui est essentielle dans la cardiomyopathie et urémique expérimentale induite par le PNx de signalisation. Atténuation de la Na/K-ATPase de signalisation non seulement réduit l’amplification oxydative, mais améliore également les changements phénotypiques de cardiomyopathie et urémique expérimentale induite par le PNx18.

Protocol

tous les soins des animaux et des expériences ont été approuvées par le Marshall University Institutional Animal Care et utilisation Comité (IACUC) conformément au Guide National Institutes of Health (NIH) pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Les souris C57BL/6 mâles (âgés de 10 à 12 semaines) sont trouvaient à une animalerie gratuit pathogène dans désigné équipées de cages qui fournissent l’air purifié suivant un cycle lumière/obscurité de 12 h. Nourriture et eau ont été fo…

Representative Results

Les données ont indiqué que cette modification 5/6ème PNx par ligature de pôle est un modèle simple et efficace d’enquêter sur la cardiomyopathie et urémique. Post-chirurgie de quatre semaines, ce PNx modèle présente avec facultés affaiblies de la fonction rénale, anémie, hypertrophie cardiaque, fibrose cardiaque et une diminution de la fonction cardiaque systolique et diastolique. Les résultats sont résumés ci-dessous. <p class="jove_conte…

Discussion

Le rat 5/6ème PNx modèle a été largement utilisé pour l’étude CKD. En raison de la taille beaucoup plus petite rein chez la souris, la ligature de l’artère classique et la résection du pôle sont des modèles de souris avec les taux de mortalité élevé possible et perte de saignement inattendu/sang restent très difficiles.

Nous avons adopté un modèle murin de PNx avec ligature de la pole à surmonter la perte de sang/saignement. Ce modèle de PNx prend moins de temp…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par les NIH R15 1R15DK106666-01 a 1 (pour le juge Liu) et HL071556 RO1 NIH (à J.I. Shapiro).

Materials

Iris Scissors, 11.5 cm, Straight World Precision Instruments 501758
WPI Swiss Tweezers #5 11 cm, 0.1×0.06 mm Tips World Precision Instruments 504506
Jewelers #5 Forceps, 11cm, Straight, Titanium World Precision Instruments 555227F
Iris Forceps, 10cm, Straight, Serrated World Precision Instruments 15914
Tweezers #3, 11cm, 0.2×0.4mm Tips World Precision Instruments 501976
Medesy Iris 4.5" Curved Scissors, Stainless Steel Net23 3512 www.Net32.com
Dr. Slick Iris Scissors; 3.5" Avid Max 220-1-965-IrisScsrs-P  www.Avid Max.com
Miltex Iris Scissors 4 1/8" Curved 4mdmedical V95-306 www.4mdmedical.com
5" Hemostat clap, curved jaw PJTool 4355 www.pjtool.com
sklar Knapp Iris scissors, straight and sharp/blunt 4" Medical Device depot 64-3430 www.medicaldevicedepot.com
Kelly Hemostatic Forceps straight 5.5" Pilgtimmedical FA710-50 www.pilgtimmedical.com
C57BL/6 mice Hilltop Lab Animals Inc.
 Mouse Handling Table and rectal thermometer Visualsonics
MicroScan transducer  Vevo 1100 MS400
Vevo 1100 Imaging System  FUJIFILM VisualSonics Inc.
Cystatin C ELISA kit and mouse creatinine kit  Crystal Chem. Inc.
Mouse BUN ELISA kit  MyBioSource Inc 

References

  1. Sarnak, M. J., et al. Kidney Disease as a Risk Factor for Development of Cardiovascular Disease: A Statement From the American Heart Association Councils on Kidney in Cardiovascular Disease, High Blood Pressure Research, Clinical Cardiology, and Epidemiology and Prevention. Circulation. 108 (17), 2154-2169 (2003).
  2. Levey, A. S., et al. Controlling the epidemic of cardiovascular disease in chronic renal disease: what do we know? What do we need to learn? Where do we go from here? National Kidney Foundation Task Force on Cardiovascular Disease. Am J Kidney Dis. 32 (5), 853-906 (1998).
  3. Schiffrin, E. L., Lipman, M. L., Mann, J. F. E. Chronic Kidney Disease. Effects on the Cardiovascular System. 116 (1), 85-97 (2007).
  4. Foley, R. N., et al. Clinical and echocardiographic disease in patients starting end-stage renal disease therapy. Kidney Int. 47 (1), 186-192 (1995).
  5. Foley, R. N., et al. The prognostic importance of left ventricular geometry in uremic cardiomyopathy. J Am Soc Nephrol. 5 (12), 2024-2031 (1995).
  6. Alhaj, E., et al. Uremic cardiomyopathy: an underdiagnosed disease. Congest Heart Fail. 19 (4), 40-45 (2013).
  7. Gulati, A., et al. Association of fibrosis with mortality and sudden cardiac death in patients with nonischemic dilated cardiomyopathy. JAMA. 309 (9), 896-908 (2013).
  8. London, G. M., Parfrey, P. S. Cardiac disease in chronic uremia: pathogenesis. Adv Ren Replace Ther. 4 (3), 194-211 (1997).
  9. Mohmand, B., Malhotra, D. K., Shapiro, J. I. Uremic cardiomyopathy: role of circulating digitalis like substances. Front Biosci. 10, 2036-2044 (2005).
  10. Himmelfarb, J., McMonagle, E. Manifestations of oxidant stress in uremia. Blood Purif. 19 (2), 200-205 (2001).
  11. Okamura, D. M., Himmelfarb, J. Tipping the redox balance of oxidative stress in fibrogenic pathways in chronic kidney disease. Pediatr Nephrol. 24 (12), 2309-2319 (2009).
  12. Himmelfarb, J., Stenvinkel, P., Ikizler, T. A., Hakim, R. M. The elephant in uremia: oxidant stress as a unifying concept of cardiovascular disease in uremia. Kidney Int. 62 (5), 1524-1538 (2002).
  13. Becker, B. N., Himmelfarb, J., Henrich, W. L., Hakim, R. M. Reassessing the cardiac risk profile in chronic hemodialysis patients: a hypothesis on the role of oxidant stress and other non-traditional cardiac risk factors. J Am Soc Nephrol. 8 (3), 475-486 (1997).
  14. Drummond, C. A., et al. Reduction of Na/K-ATPase affects cardiac remodeling and increases c-kit cell abundance in partial nephrectomized mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 306 (12), 1631-1643 (2014).
  15. Kennedy, D. J., et al. Partial nephrectomy as a model for uremic cardiomyopathy in the mouse. Am J Physiol Renal Physiol. 294 (2), 450-454 (2008).
  16. Haller, S. T., et al. Monoclonal antibody against marinobufagenin reverses cardiac fibrosis in rats with chronic renal failure. Am J Hypertens. 25 (6), 690-696 (2012).
  17. Tian, J., et al. Spironolactone attenuates experimental uremic cardiomyopathy by antagonizing marinobufagenin. Hypertension. 54 (6), 1313-1320 (2009).
  18. Liu, J., et al. Attenuation of Na/K-ATPase Mediated Oxidant Amplification with pNaKtide Ameliorates Experimental Uremic Cardiomyopathy. Sci Rep. 6, 34592 (2016).
  19. Yan, Y., et al. Involvement of reactive oxygen species in a feed-forward mechanism of Na/K-ATPase-mediated signaling transduction. J Biol Chem. 288 (47), 34249-34258 (2013).
  20. Leelahavanichkul, A., et al. Angiotensin II overcomes strain-dependent resistance of rapid CKD progression in a new remnant kidney mouse model. Kidney Int. 78 (11), 1136-1153 (2010).
  21. Ma, L. J., Fogo, A. B. Model of robust induction of glomerulosclerosis in mice: importance of genetic background. Kidney Int. 64 (1), 350-355 (2003).

Play Video

Cite This Article
Wang, X., Chaudhry, M. A., Nie, Y., Xie, Z., Shapiro, J. I., Liu, J. A Mouse 5/6th Nephrectomy Model That Induces Experimental Uremic Cardiomyopathy. J. Vis. Exp. (129), e55825, doi:10.3791/55825 (2017).

View Video