Summary
この記事は、動物の背面に位置するアクセス ポートに接続されている腹腔内カテーテルのマウス外科的配置の方法を示します。さらに、PD 患者の尿毒症の状態に似ていると 5/6 腎摘除術の手順を説明します。
Abstract
腹膜透析 (PD) は腎代替療法の管理と機能的に不十分な腎臓ことができない水と毒性代謝産物を排出する腹腔内浸透圧液の後の回復に一貫性のあります。排除します。残念ながら、この手順は、腹膜を劣化します。組織の損傷は、怪我を癒すために炎症の発症をトリガーされます。怪我が続くし、炎症が慢性になる、それは多くの病気に共通発生である線維症につながる可能性があります。PD、慢性的な炎症と線維化、これらのものに関連するその他の特定のプロセスと障害と技術の後の停止を意味する限外濾過性能劣化に します。ひと試料での作業は、生検を取得する技術的倫理的な制限のプレゼントがこの劣化についてを説明します。動物モデルは、この劣化を検討彼らはこれらの欠点を克服するために不可欠です。
慢性的なマウス注入モデルは、関与するメカニズムの研究の可能性を開く、遺伝子改変マウスの広い範囲からの利点を 2008 年に開発されました。このモデルでは、動物の後ろに皮下配置はアクセス ポートに接続されているカテーテルから成るマウス用に設計されたカスタマイズされたデバイスを採用しています。この手順では、感染症や注射により炎症を減らす長期の実験中に腹膜の連続的な穿刺を回避できます。このモデルのおかげで慢性的な PD 液曝露による腹膜損傷を特徴し、変調されています。この技術により、流体の大量の輸液、時間の延長期間にわたって薬物または他の物質の接種が必要になるその他の疾患の研究に使用できます。
この資料では、マウスでのカテーテル手術の配置方法を示します。また、5/6 腎 PD 患者に腎不全の状態を模倣するための手順を説明します。
Introduction
腎機能と腎疾患
腎臓は、恒常性、血液ろ過およびホルモンの産生に関与する重要な臓器です。腎不全と尿毒症は、腎臓機能障害1が原因で保持する血液中の老廃物の蓄積による全身症状のグループとして定義されているその後の発症をもたらす様々 な条件があります。また、腎障害があるとき、恒常性維持機能はまた影響をので音量のオーバー ロードによる高血圧が発生、心不全1することになるために、危険であるもします。腎臓の機能が 10%-15% 未満、患者する必要があります次の治療のオプションの一つを受けること: 血液透析、腹膜透析 (PD) や腎移植。
PD は患者が頻繁に病院の必要性を回避または事実上どこでも彼らの家の快適さから治療を訪問し、滞在を継続することができる興味深いオプションです。PD 法は、腹腔内に小さな有害な分子や浸透液 (腹膜透析液、PDF) の注入を通して体2によって生成される余分な水を排除します。この注入は、溶質と腹膜の毛細血管と PDF、限外ろ過 (UF) として知られているプロセスの間の水の交換に必要な浸透圧の勾配を生成します。
腹膜透析によって誘起される腹膜傷害
腹膜腔は、マトリックス、いくつかの血管、線維芽細胞、マクロファージや他の細胞集団をまた収容する中皮様細胞の膜から成る膜 (PM) によって覆われています。残念なことに、腹膜の膜が常にアポトーシスと中皮細胞の損失、中皮 (MMT) と内皮 (終了-MT) 細胞、炎症細胞の募集の間葉移行などの PD 治療中にいくつかの変更を受けると線維細胞、血管病変、血管新生、線維症および/または性リンパ管新生3,4,5,6,7,8,9。これらの変化は、UF 容量障害10、患者する必要があります (血液透析または腎移植) を生き残るために代わりとなる処置を受け取ることを必要とする治療の継続を排除するの開発を担当.したがって、これらの患者は、遅延またはこれらの腹膜の変化の開発を制御する不可欠です。
それは単独で尿毒症が炎症11を引き起こす可能性がありますが、最も重要なローカル要因は PDF bioincompatibility と推測されています。ほとんどの Pdf は、炎症を引き起こす浸透剤としてグルコースを使用します。PDF 保存期間と殺菌のためグルコースの低下のプロセスを受けるし、より多くの炎症、MMT とアポトーシスの12,13を生成するこの反応から新製品が表示されます。また、注入法による機械的損傷の可能性もあります。これらのすべての要因は、継続的に、演技は、膜劣化、決定的な UF 失敗に運転する慢性炎症につながる、耐久性があり再発炎症状態を生成するかもしれません。この被害を削減または回避できる方法はまだ研究の問題です。
病変の開発の分析: モデル動物に人間のサンプルから
人間の生検での作業は、組織サンプルを取得の難しさのための制限要因です。これらのサンプルは、カテーテル機能不全または PD 療法の年後に通常の移植のための手術からのみ入手できます。このアプローチは、PDF にさらされる腹膜の膜が被ったの病理学的変化の分析のため便利ですが、プロセスの開発を研究するのに十分ではないです。別の可能性は、透析廃液から排出された細胞を分析するが、これはまだ完全なシナリオを提供するために失敗しました。両方の技術を結合のみ動物モデルで可能です。腹膜構造は哺乳類の間でと同様、異なった動物種類のモデルがあります。羊 (Rodelaらに基づいて、いくつかの研究があります。14と Barrellら15) とウサギ16,17モデル。ただし、維持、しより経済的、また家し易いようより小さい動物が適しています。ラット18,19,20,21,22,23,24の使用を観察するために必要な短期間の治療を提供しています形態機能の変化。それは例えば BMP 7 (骨形態形成タンパク質 7)25抗線維化薬の影響などさまざまな問題や RAS (レニン-アンジオテンシン系)26,27をターゲットを探索する非常に有用なモデルを表現しています。,28。
ただし、マウスのモデルは、他のものより多くの利点を持つ理想的なモデルとして登場しました。最も興味深い利点は、遺伝子組み換えの可能性は、腹膜損傷の分子・細胞基盤を研究するためにマウスを変更します。実際には、様々 なよく知られている遺伝的背景を持つ多くの異なった緊張があるので、マウスは多くの疾患の解析に使われます。その他のメリットが (のために動物の小さいサイズ) 実験、取り扱いの容易さ、試薬の可用性およびマウスの異なった緊張の入手可能な情報の増加する量の住宅、減らされた費用のために必要な省スペース以来、彼らは最もよく使用される動物実験をしています。
注入装置を用いたマウス ベースのモデルでは、PD29,30、最も最近確立されたモデルをされているし、Pdf への暴露による PD 患者が被った腹膜劣化を模倣するように示されています。このモデルは、31,32,33が病理学プロセスに関与しているを理解するために協力しました。さらに、それはこの免疫変調器と抗炎症薬とその他抗線維化による劣化・ コックス-2 (シクロオキシゲナーゼ-2) 阻害剤などの抗血管新生剤改善治療のさまざまな可能性を検証するために使用されています34、PPAR-γ (ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体 γ) アゴニスト35、タモキシフェン36パリカルシトール (免疫反応を調節するビタミン D 受容体活性) ネビボロール、ラパマイシン38 3739。
注入カテーテルとマウス モデルの開発
このモデルの目的は、可能な限り、小動物で PD の拡張処理を実行できるように、人間の PD 患者で使用されるテクニックのようにです。これまでのところ、マウスの腹膜に透析液の注入のための 3 つのテクニックをテストされています。最初の 1 つ、ブラインド穿刺前腹壁、腹膜損傷など、それが発生複数のリスクにより物議を醸す出血と、としては盲目的に、内臓の穿刺。2 番目の手法は、いわゆる「オープン永久的なシステム」、ある流体を注入するためデバイスが体外に置かれます。この手順は、人間で実行する最も似ています。しかし、それが、それは感染症の可能性を高める可能性があります長期的な実験の開発はできません、pdf ファイルは、結果を妨げる可能性を植え付けるため麻酔の使用が一般的に必要です。3 番目の手法は、「クローズド システム」です。このアプローチでは、動物の体内流体注入に使用される全体のデバイスがあります。皮下にあるアクセス ポートを介して針で液を注入します。この手順には、腹膜感染と出血し同様の麻酔の必要性のリスクが軽減されます。
最近のマウスモデルでも PD で尿毒症の効果を研究、実情を40カテーテルを PDF 注入モデルに基づきます。このモデルは、腎機能を減らすマウスの腎を実行する手法にもたらします。本稿で 2015年40 Ferrantelliらで採用されているプロトコルの変更を開発しました。この新しいプロトコルは、腎中カテーテル注入手術中に与えた傷の長さを削減し、腎臓へのアクセスを容易にできます。
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Protocol
ここで説明したすべてのメソッドは、機関動物ケアおよび分子生物学センター セベロ ・ オチョア (スペイン ・ マドリード) の使用委員会によって承認されています。
注: c57bl/6 j 雌マウス 12 ~ 14 週間を高齢者し、研究の開始時に約 20 g の重量を量るが使用されました。すべての動物は、標準的な条件の下で収容された、食糧および水の自由を与えられました。健康状態を毎日チェックしました。手袋、ドレープ、カテーテル、縫合糸、針など、必要な材料は、滅菌する必要があります。
1. カテーテルを配置します。
メモ: 腎臓は削除されません、彼らまま完全に機能的な尿毒症、単独で PDF 被曝に関する検討が可能の効果を考慮していないので。手術は、腹腔内のカテーテルの遠位の極端なだけの導入とそれへのアクセスを提供する、動物の背面にアクセス ポートを配置することで構成されています。カテーテルを挿入する手順は次のとおりです。
- 誘導チャンバーにマウスを置き、正向反射消失まで 0.4 L/分の流量で 4% イソフルランと酸素を用いた麻酔を提供します。
- 麻酔器に接続してノーズ チューブによる 100 %0.3 L/分の流量で酸素の 2% イソフルランと動物を維持します。筋緊張と刺激に対する反応を評価することによって、適切な anesthetization を確認します。
- 速度とすべてのプロセス中に呼吸の深さを確認します。麻酔中の乾燥を防ぐための目に獣医軟膏を使用します。手順フロー キャビネット手術中に滅菌条件の維持のために行われている場合をお勧めします。
- 後清潔にアクセス ポートで流体を注入して手術を実行するために右のわき腹や動物の背中を剃る。熱システム、その温度が該当しないことを確認すると共に、外科的テーブルにその左のわき腹に安静時側臥位に動物を配置します。
- 1% クロルヘキシジン グルコン酸溶液を使用して領域を消毒します。鈍体の右のフランクで皮膚のハサミ (0.5 cm) の小さなカットを行い、導入後する動物の背中の全体の領域が分かれても、隣接する筋層からはさみの助けを借りて、慎重に分離使いやすさとアクセスのポート。図 1の手順に従って必要な材料を確認するを参照してください。
- 筋層を直径約 1 mm の小さな切開を行う、カテーテルやプラスチック製の最初のリングの先端を挿入します。腹膜の被害は最小限です。
- 5.0 または 6.0 の非吸収性縫合糸でカテーテル、周りにしっかりと腹膜壁を縫合します。1 つのプラスチック製のリングは、腹膜腔と他の筋肉と皮膚の間内に、あります。カテーテルは、液が皮下組織に漏れているを防ぐためにそれにより固定されています。
- それがかゆみとキズが付く動物と彼らの皮膚を少し肌に修正位置に固定することがなく、マウスの尾の方の皮下組織にアクセス ポートを挿入します。
- 5.0 または 6.0 の非吸収性縫合糸で皮膚の傷を閉じます。吸入麻酔を削除し、意識を回復する動物。放置しないでください、マウスまでそれは胸骨の横臥を維持するために十分な意識を取り戻しました。完全に回復したとき、マウスが他の動物の会社に返されます。
注: 術後の回復の 4 〜 7 日後、実験を開始できます。 - 手術の日に 250 mL の水を飲むにイブプロフェン (20 mg/mL) 3 mL に溶解することにより鎮痛を提供します。
- 手術後の期間中に発赤皮膚、剛毛髪や傷がないことを確認、毎日の動物の健康状態を確認します。
- 片方の手でアクセス ポートと他の針をつかんで尾、(麻酔) なしで動物を保持して流体を挿入します。投与前に、1% クロルヘキシジン グルコン酸溶液を使用して領域を消毒します。斜めにアクセス ポート (図 1 a) のシリコーン セプタム ピアスの代わりにそのために特別な針 (ヒューバー針) を使用して面白いです。40 日間あたり 2 つの注射は、腹膜の変化 (図 3) を観察するのに十分です。
- 実験を終えるときは、二酸化炭素の窒息または頚部転位によってマウスを安楽死させます。
2. 5/6 腎を実行し、カテーテルを配置します。
注: より PD 患者の状況のようにそれは 5/6 腎摘出術は、残存腎機能のみを許可するを実行することが可能。この場合、血清サンプルは顔面静脈を介して血液の 250 μ L を抽出することによってレベルを穴をあける、動物を犠牲にすることと、治療の途中で、手術を開始する前に、少なくとも 1 日尿素を分析するべき。手順フロー キャビネット手術中に滅菌条件の維持のために行われている場合をお勧めします。
- 手順 1.1 のようにイソフルランを使用してマウスを麻酔します。
- 0.1 mg/kg のブプレノルフィン、前日、手術の日に 250 ml の水を飲むにイブプロフェン (20 mg/ml) 3 ml に溶解することにより動物の首の皮下注射と鎮痛を提供します。
- 手術を実行するために、後で清潔にアクセス ポートで流体を注入するひろがりや動物の背中を剃る。
- 肋骨の左の腎臓に直接アクセスするに近い左側の皮膚で約 0.5 cm の切開を実行します。
- カプセルと副腎の取り外し、腹膜外腎を筋肉で小切開を開きます。カプセルを削除するには、より良い腹膜外腎を保持するために必要です。
- 書き込むし、師が付いている腎臓の両極端をカット (必要な材料は図 1を参照)。
- 腹腔内に腎臓を再導入し、不溶性の 5.0 または 6.0 の縫合糸で筋肉と皮膚に傷を縫合します。
- 翌日は完全に右腎臓摘出、腎臓を削除する同じ切開を使用してカテーテルを挿入します。また、イソフルランとマウスの麻酔、手術直前のブプレノルフィン 0.1 mg/kg を皮下注入します。イブプロフェン (20 mg/ml) 3 ml を 250 ml の水を飲むの前日、手術の日にまた解散します。
- 約 0.5 cm の皮膚切開をして、はさみの助けを借りて、アクセス ポートがある空間を開く筋肉から動物の後ろに皮膚を分離します。
- 筋肉のカットを実行 (約 0.3 0.4 cm) 腹腔内の右側の腎臓を取る。
- カプセルを外し、副腎、腎臓へのアクセス改善を持っています。腎臓静脈、動脈、および 5.0 または 6.0 の非吸収性縫合糸で尿管を結紮し、腎臓を完全に削除します。
- (ステップ 1.5) の前に説明したように、筋肉の 2 つのプラスチック製のリング間ままする必要がありますので、カテーテルの端を導入、腹膜筋で傷を縫合します。
- 皮下組織にアクセス ポートを紹介し、1.6 と 1.7 の手順で説明したように、皮膚を縫合します。
注: マウスの腹膜筋で傷が完全に治癒し、液を注入しながら皮下組織に漏れができませんようにこれらの手術から、少なくとも 10 日間休むべきであります。ステップは 1.10 のように液体を注入します。 - 実験を終えるとき二酸化炭素窒息または頚部転位によって動物を安楽死します。
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Representative Results
プロトコルに記載されている手順を実行するために必要なすべての材料を図 1に示します。この例では、マウスを提出したりしないで腎 (1 グループあたり 8 動物) (図 2) 臨床実習でよく使用される 2 つの異なる Pdf の混合物を 40 日間 (2 つの注射 1 日、両方の間に少なくとも 2 時間を待っている) にさらされました。Extraneal (イコデキストリン ベース PDF) と Dianeal (ブドウ糖ベース PDF)。コントロールとして生理食塩液をグループは堅くすれば (n = 6)。
マウス頭頂腹膜組織は、カテーテルの最も遠い地域から得られました。膜と同様に細胞の存在と中皮層保全 (図 3) の肥厚を比較するために行なった。この点では、厚さやセルの存在透析中に増加、腎臓摘出群を悪化させた。中皮細胞はまた細胞間組合が PD の中に苦しむので変更された形態を示します。
3 つの異なる時点での顔面静脈穿刺による血の 250-400 μ L を抽出して尿素レベルを分析する腎臓摘出マウスより採取された血清: 1 日手術、治療、終了点の中間の前に。、腎臓摘出マウスではない場合は、血清サンプルのみ終点 (図 4) で得られました。統合化学システム (を参照してくださいテーブルの材料) を使用して測定を行った。その 5/6 腎による尿毒症状態、初期状態との比較実験の過程で ureic の窒素レベルを増やすことを示した。また、腎臓が完全に機能、ureic の窒素レベルまま PDF (図 4) マウスでも、基底状態のようです。
図 1.まで、カテーテル留置の手術に必要な材料。(A) カテーテルや針 (B) 6.0 非吸収性縫合糸、ステンレスの鈍い点ピンセット、ロック クランプ鉗子 (針を保持) をはさみ、師、綿の綿棒を鈍らせると。材料は、手術の前に滅菌する必要があります。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2.右腎結紮と燃焼、師左腎の極端な除去の写真。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3.マッソンのヒアリン染色します。マウス腹膜の膜の代表的な写真 (400 X) は Pdf + 5/6 腎摘除術、腎) を除いた pdf ファイルや食塩 (腎) なしにさらされています。矢印は、細胞型の増加と中皮層の完全性の損失を示しています。黒い線は、細胞外マトリックスに対応して青染色、腹膜の膜の厚さを表示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4.提出 PDF ソリューションや腎摘出術の手順にさらさマウスと食塩水だけを投与したマウスの血清 ureic の窒素レベル (mg/dL).データは、平均と標準偏差として表されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
「閉鎖系」の手法を用いた PD 変化の分析最初のパブリッシュされたデータは、2009 年29で行われました。この閉じるシステムは、デバイス全体が体の内側にあるアクセス ポートを介して針で液を注入を意味します。輸液カテーテルを通じての長期的な動物モデルの最も重要な技術的な問題は、閉塞の発生です。使用可能なオプションは、大網を実行または腹膜の癒着を減らすために Pdf にヘパリンを追加します。それにもかかわらず、大網が防衛器官として機能し、離れて、その抗凝固作用、ヘパリンなどの炎症性細胞の活動、血管新生、細胞外マトリックスの合成や細胞の増殖のプロセスを調節します。2009 年に公開されたオリジナルの装置の設計は、アクセス ポートのサイズを縮小し、流体の出口を容易にするカテーテルの直径を調整するこれらの問題を克服するために後で改善されました。
動物モデルは多数の病気の進化だけでなく、疾患に関与する経路にとられた行動の可能性、潜在的な有効性を分析するために不可欠です。輸液腹膜マウス モデルは、発展途上の薬物療法だけでなく、疾患の広い範囲を研究するために役に立つ可能性があります。このモデルは、薬物の長期投与のための優れたツールを提供しますしたがって、様々 な病気を患っている患者の生活の質を向上させるためのそれを見込んでいます。
これらの実験のために考慮されるべき 2 つの問題があります。最初の 1 つは、流体を腹部に投与するかのような PD 患者は削除されませんが事実です。まず第一に、これらにも PD 露出モデル、水および代謝産物を削除しないこと、腹膜を介して流体の影響を研究する目的があることに注意してくださいすることが重要です。それにもかかわらず、マウスにおける PD 研究ある水分除去、毎回の尿で除去することができますので。実際には、我々 は、腎臓があるためまだ機能 5/6 腎臓摘出マウスに浮腫ならないし、我々 は毎日の注射の間離れる時は排尿管理されるボリュームに十分なを観察しました。また、毎日動物を麻酔とそれに続く組織の損傷と、それを排出する腹膜腔を開く流体の抽出を伴うでしょう。別のオプションは、カテーテルを通して流体を抽出するかもしれません、しかし、それは器官を吸うために崩壊してしまいます。3 番目のオプションは、最近公開された41をされているが、長い治療のため適していません。
2 番目の問題はカテーテル留置の結果42,43を妨げる異物反応を引き起こす可能性があります。したがって、カテーテルの存在だけに暴露したマウスの腹膜の膜でこの効果を調べた。腹膜の肥厚と挿入部位の新しい細胞の蓄積があることがわかった。しかし、この反応はカテーテル挿入ポイントから遠いエリアで徐々 に減少します。腹膜カテーテルの反対側に腹膜の膜は、素朴なコントロール マウス (データは示されていない) の膜として同じ外観を持ちます。このため、形態学的変化、また回避探して腹腔の壁の左側を分析することが重要だ、 linea alba。
留置カテーテルの使用は、感染、腹腔内出血、器官に害を及ぼす可能性のリスクを減らす治療の期間にわたって腹膜で繰り返し穿刺の必要性を回避できます。さらに、この手法より密接に人間の患者で PDF 注入手順に似ています。液が注入されると、動物は完全に目がさめているままになります。皮膚の選択した部分の清掃は、アクセス ポートのみが保持されます。したがって、過度のストレスを引き起こすことがあります結果を妨げる可能性、麻酔不要動物を保持するために必要です。
Ferrantelli によって出版された、までのプロトコルet で2015 年に40を活用して導入する右腎の抽出に必要な切開と手術の傷の領域を減らすために変更されています。カテーテル。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
著者は、e. Ferrantelli、g. Liappas を r. サンチェス Díaz およびP5/6 腎プロトコルの設定のサポートありがちましょう。マウスのケアと援助の F. ピタと E. Hevia ureic 窒素評価援助マルティン。この作品は「Ministerio デ Economía y Competitividad」から SAF2016 80648R の補助金によって支えられた/フォンド ・ デ ・研究 Sanitarias (FIS) からマヌエル ・ ロペス-カブレラと PI 15/00598 フォンド エウロペオ ・ デ ・開発地域 (MINECO/フェダー)-フェダーイン ・資金にアベラルド アギレラ。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Minute Mouse Port 4French with retention beads and cross holes | Access technologies | MMP-4S-061108A | |
| Posi-Grip Huber point needles 25 ga. X 1/2´´ | Access technologies | PG25-500 | |
| High Temperature Cautery Kit | Bovie | 18010-00 | |
| Forane | abbVie | 880393.4 HO | |
| non absorbable suture 6/0 | Laboratorio Agaró | 6121 | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14079-10 | |
| forceps | Fine Science Tools | 11002-12 | |
| clamp | Fine Science Tools | 13002-10 | |
| Buprenorphine 0,3 mg/ml | pharmaceutical product | ||
| cotton swabs | pharmaceutical product | ||
| Dalsy (Ibuprofen) 20mg/mL oral suspension | AbbVie S.R.L. | pharmaceutical product |
References
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