En 5/6th nefrektomi musmodell som inducerar experimentella uremiskt kardiomyopati
Summary
Detta manuskript ger en detaljerad kirurgisk tvåstegsförfarande för att utföra mus 5/6th partiell nefrektomi (PNx) med pole ligering. Fyra veckor efter operationen, jämfört med sham manövrerade möss, PNx mössen utvecklat nedsatt njurfunktion, anemi, hjärthypertrofi, hjärtfibros och minskade hjärtats systoliska och diastoliska funktion.
Abstract
Kronisk njursjukdom (CKD) är en stor riskfaktor för hjärt-kärlsjukdom händelser och mortalitet, och utvecklar successivt till den kliniska fenotypen kallas ”uremiskt kardiomyopati”. Här beskriver vi en experimentell CKD musmodell, heter 5/6th partiell nefrektomi (PNx) med pole ligering, som framkallade uremiskt kardiomyopati vid fyra veckor efter operationen. Denna PNx modell utfördes av en två-stegs kirurgi. I steg-ett kirurgi, var båda polerna av den vänstra njuren sammanskrivna. I steg två operation, som utfördes 7 dagar efter steg-ett operationen, togs den högra njuren bort. För bluff operation, de samma ingrepp utfördes men utan pole ligering av den vänstra njuren eller avlägsnande av den högra njuren. De kirurgiska ingrepp är enklare och mindre tidskrävande, jämfört med andra metoder. Dock kvarlevan funktionella nedsatt massan kontrolleras inte lika lätt som den nedsatt artär ligation. Fyra veckor efter operationen, jämfört med de simulerade manövrerade möss, PNx mössen utvecklat nedsatt njurfunktion, anemi, hjärthypertrofi, hjärtfibros och minskade hjärtats systoliska och diastoliska funktion.
Introduction
CKD, även känd som kronisk njursvikt, är en progressiv förlust av njurfunktion över tid som så småningom utvecklas till permanent njursvikt. CKD, från tidigt skede njursjukdom har till slutstadiet njursjukdom (ESRD), är en stor riskfaktor för hjärt-kärlsjukdom händelser och mortalitet, och successivt utvecklar till den kliniska fenotypen kallas ”uremiskt kardiomyopati”1, 2,3. Den uremiskt kardiomyopati hos patienter med CKD eller ESRD är associerad med kardiovaskulära avvikelser, främst orsakad av överbelastning av vänster kammare (LV) Tryck och/eller volym, leder till LV hypertrofi (LVH), LV dilatation och LV systolisk dysfunktion4 ,5,6. Hjärtfibros är en annan gemensam patologisk process av uremiskt kardiomyopati som minskar hjärt överensstämmelse resulterar i LV diastolisk dysfunktion. Svår hjärtfibros kan leda till plötslig hjärtdöd även i dem utan kardiella symtom7.
Den 5/6th PNx är en vanligt förekommande CKD djurmodell för djurstudier där njursvikt, uremiskt kardiomyopati och hypertoni. PNx uppnås genom ablation av 5/6 nedsatt parenkymet. Rat modellen utvecklades ursprungligen med de två vanligaste protokoll anställd kirurgisk resektion eller infarkt. Rat PNx modellen är en mycket användbar modell för att studera uremiskt kardiomyopati med betydande förhöjningar av blodtrycket, hjärthypertrofi och nedsatt diastolisk funktion. Senare utvecklades PNx musmodeller, drivs med liknande tekniker som råtta modell, på grund av den breda tillgänglighet och enkel att göra genetiska manipulationer i mus-systemet.
Det är väl dokumenterat att systemisk oxidant stress är ett konstant inslag i både kliniska och experimentella uremiskt kardiomyopati8,9. Dessutom oxidant stress bidrar till uremiskt syndrom10, och spelar en avgörande roll i patogenesen av de hjärt avvikelser ses i uremiskt kardiomyopati11,12,13. Till denna punkt, har vi visat att gnagare 5/6th PNx modell orsakar fysiologiska, morfologiska och biokemiska funktioner uremiskt kardiomyopati14,15,16, 17. i PNx musmodell beskrivs här, PNx manövrerade möss utvecklat betydande oxidativ stress, åtminstone delvis medierad av Na/K-ATPas signalfunktion, vilket är avgörande i PNx-medierad experimentella uremiskt kardiomyopati. Dämpning av den Na/K-ATPas signalering inte bara minskar oxidativ förstärkning, men även mildrar de fenotypiska förändringarna i PNx-medierad experimentella uremiskt kardiomyopati18.
Protocol
Representative Results
Discussion
Råtta 5/6th PNx modell har använts i stor utsträckning att studera CKD. På grund av mycket mindre njure storleken i musen är den klassiska artär ligatur och pole resektion mycket utmanande i musmodeller med möjligt hög dödlighet och oväntad blödning/blodförlust.
Vi antog en PNx musmodell med pole ligering att övervinna blödning/blodförlusten. Denna PNx modell tar mindre tid med förbättrad överlevnad och hög reproducerbarhet. Denna stolpe ligering modell utvecklas …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöds av NIH R15 1R15DK106666-01A1 (till J. Liu) och NIH RO1 HL071556 (till Ji 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
- 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).
- 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).
- Schiffrin, E. L., Lipman, M. L., Mann, J. F. E. Chronic Kidney Disease. Effects on the Cardiovascular System. 116 (1), 85-97 (2007).
- Foley, R. N., et al. Clinical and echocardiographic disease in patients starting end-stage renal disease therapy. Kidney Int. 47 (1), 186-192 (1995).
- Foley, R. N., et al. The prognostic importance of left ventricular geometry in uremic cardiomyopathy. J Am Soc Nephrol. 5 (12), 2024-2031 (1995).
- Alhaj, E., et al. Uremic cardiomyopathy: an underdiagnosed disease. Congest Heart Fail. 19 (4), 40-45 (2013).
- 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).
- London, G. M., Parfrey, P. S. Cardiac disease in chronic uremia: pathogenesis. Adv Ren Replace Ther. 4 (3), 194-211 (1997).
- Mohmand, B., Malhotra, D. K., Shapiro, J. I. Uremic cardiomyopathy: role of circulating digitalis like substances. Front Biosci. 10, 2036-2044 (2005).
- Himmelfarb, J., McMonagle, E. Manifestations of oxidant stress in uremia. Blood Purif. 19 (2), 200-205 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Tian, J., et al. Spironolactone attenuates experimental uremic cardiomyopathy by antagonizing marinobufagenin. Hypertension. 54 (6), 1313-1320 (2009).
- Liu, J., et al. Attenuation of Na/K-ATPase Mediated Oxidant Amplification with pNaKtide Ameliorates Experimental Uremic Cardiomyopathy. Sci Rep. 6, 34592 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
