Summary
מחקר זה מציג מודל בעלי חיים גדול מאוד לשחזור של איסכמיה-reperfusion כליות פגיעה חזירים באמצעות בלין-צנתר בלון עורי זמני של עורקי הכליה במשך 60 דקות reperfusion עבור 24 שעות.
Abstract
פגיעה חריפה בכליות (AKI) קשורה לסיכון גבוה יותר לתחלואה ולתמותה לאחר ניתוח. פציעת איסכמיה-רפרפוזיה (IRI) היא הגורם הנפוץ ביותר של AKI. כדי לחקות תרחיש קליני זה, מחקר זה מציג מודל בעלי חיים גדול מאוד לשחזור של IRI כליות חזירים באמצעות בלינתר בלון-צנתר עורית זמנית של עורקי הכליות. עורקי הכליות חסומים למשך 60 דקות על ידי החדרת צנתרי הבלון דרך העורק הירך והתרכול וקידוםם לחלק הפרוקסימלי של העורקים. ניגודיות יוד מוזרק בבוט"ש כדי להעריך כל אטימה של כלי הכליות ולאשר את ההצלחה של החסימה בעורק. זה מאושר עוד יותר על ידי שיטוח צורת גל הדופק בקצה צנתרים הבלון. הבלונים מנוטרלים ומוסרים לאחר 60 דקות של סתירה עורק כליות דו צדדי, ובעלי החיים מורשים להתאושש במשך 24 שעות. בסוף המחקר, קריאטינין פלזמה וחנקן אוריאה בדם להגדיל באופן משמעותי, בעוד eGFR ותפוקת שתן להקטין באופן משמעותי. הצורך בניגודיות יוד הוא מינימלי ואינו משפיע על תפקוד הכלייתי. כריתת עורק הכליה הדו-צדדית מחקה טוב יותר את התרחיש הקליני של תת-פרופלוזיה כליות פריופרטיבית, והגישה העורית ממזערת את ההשפעה של התגובה הדלקתית ואת הסיכון לזיהום שנראה בגישה פתוחה, כגון לפרוסטומיה. היכולת ליצור ולשכפל מודל חזירים רלוונטי קלינית זה מקלה על התרגום הקליני לבני אדם.
Introduction
פגיעה חריפה בכליות (AKI) היא מצב מאובחן בקרב חולים כירורגיים הקשורים לתחלואה ותמותה משמעותית1,2. הנתונים הזמינים מראים כי AKI יכול להשפיע אפילו על מחצית מכלל החולים המאושפזים ברחבי העולם ומוביל לשיעור תמותה של 50% בחולים ביחידה לטיפול נמרץ1,3. למרות שכיחותו הגבוהה, הטיפול הנוכחי ב- AKI נותר מוגבל לאסטרטגיות מניעה, כגון ניהול נוזלים ודיאליזה. לכן, יש עניין מתמשך לחקור טיפולים אלטרנטיביים עבור AKI4,5,6.
AKI מסווג בדרך כלל טרום כליות, מהותי, ולאחר כליות מבוסס על האטיולוגיה שלה4,5,6. רוב החולים הכירורגיים עם AKI קשורים לגורמים טרום כליות עקב היפובולמיה, וכתוצאה מכך פגיעה איסכמיה-reperfusion (IRI) של הכליות2. מבחינה קלינית, תפוקת השתן פוחתת, ורמות קריאטינין להגדיל עקב ירידה בתפקוד הכלייתי. הכליה היא איבר בעל קצב חילוף חומרים גבוה ורגיש לאיסכמיה. מודל בעלי חיים גדול מאוד לשחזור של IRI כליות יש צורך להשיג תובנה טובה יותר לתוך הפתופיזיולוגיה של AKI ואת הגישות הטיפוליות הפוטנציאליות שלה5.
כדי לחקות את התרחיש הקליני של hypoperfusion כליות peri-operatively, מודל של נעילת עורק כליות דו צדדי נחשב מתאים. מודלים שתוארו בעבר הכרוכים בחסימה חד-צדדית של עורק הכליה עם או בלי כריתה של הכליה הנגדית אינם מספקים ישימות קלינית מספקת7,8. למרות מודלים אלה מספיקים לגרימת AKI, הם אינם דומים תרחישים קליניים בחיים האמיתיים לא במונחים של סוג ולא משך של פגיעה.
מטרתו של נייר זה היא להציג מודל חזירי של חסימה זמנית דו-צדדית עורית של עורקי הכליה על ידי חסימת צנתר בלון תחת אנגיוגרפיה. אותיקה עורק כליות דו צדדי מחקה את התרחיש הקליני של hypoperfusion כליות, ואחריו הסרה מאוחרת יותר של הבלון עבור reperfusion9,10. השלבים הטכניים מתוארים, כולל צנתור, הדרכת צנתר, אנגיוגרפיה וניטור המודינמי. שיטה זו לא רק מאפשרת חסם מבוקר מאוד לשכפול של עורקי הכליות, אלא הגישה העורית ממזערת את ההשפעה של התגובה הדלקתית על ידי הגבלת כמות העלבון לגוף בהשוואה לגישה פתוחה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
כל המחקרים נערכו בהתאם להנחיות המכון הלאומי לבריאות בנושא טיפול בבעלי חיים ושימוש בבעלי חיים ואושרו על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים של בית החולים לילדים בבוסטון (פרוטוקול 18-06-3715). כל בעלי החיים קיבלו טיפול אנושי בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. איור 1 מציג את ציר הזמן הכולל הרדמה, הכנה כירורגית ונקודות זמן למדידות התוצאה העיקריות של מחקר זה.
1. אינדוקציה, הרדמה וצנרר
- כדי למנוע מתחים ואי נוחות מיותרים, לרדם את החזיר על ידי הזרקה תוך שרירית של תערובת של tiletamine/zolazepam 4-6 מ"ג/ק"ג וקסילאצין 1.1-2.2 מ"ג/ק"ג, כמו גם איזופלוראן 3% באמצעות מסכת פנים.
- ניתן לתמצת את וריד האוזן כדי לקבל גישה ורידית עם צינורית 20 G IV לאחר חיטוי האזור עם 95% אתנול. התחל עירוי תחזוקה (0.9% NaCl ב 5 מ"ל / קילוגרם / שעה).
- צנרר את החזיר עם צינור אנדוטראצ'אל (גודל 7 עבור חזירים במשקל 40-50 ק"ג) לאחר התאוות הרדמה מאושרת. לבצע אוורור בלון בתדירות של 12 נשימות / דקות ולהעביר את החזיר לחדר הניתוח.
- הנח את החיה על שולחן הניתוחים בתנוחה העגולה. מיד להתחיל אוורור לחץ חיובי מכני עם FiO2 0.50, 10 מ"ל / קילוגרם נפח גאות ושפל, ותדירות של 12 נשימות / דקה תחת קנוגרפיה רציפה.
- מניחים אוקסימטר דופק על האוזן או על השפה התחתונה לניטור רציף.
- שמור על נורמוטריה (37 °C (37 °F) באמצעות כרית מחוממת אוויר.
- כדי לשמור על הרדמה כללית, לשמור על ניהול איזופלוריין ב 0.5-4% דרך הצינור אנדוטראצ'אל. לאורך כל ההליך, לפקח ברציפות אק"ג, לחץ דם עורקי, טמפרטורה, קנוגרפיה כדי למדוד את עומק ההרדמה.
- הכנס קטטר פולי כדי לבדוק את מצב הנוזל של החיה ולעקוב אחר תפוקת השתן על ידי איסוף שתן בשקית ניקוז.
הערה:חזירים נקבות עדיפים על פני זכרים בשל התכונות האנטומיות של השופכה שלהם המאפשר צנתור קל יותר.
2. הכנה כירורגית וגישה לכלי הדם
- לעטוף את החיה בצורה סטרילית.
- לחטא את האזור לרוחב הימני של הצוואר על ידי החלת betadine ולאחר מכן 95% אתנול עבור 3 פעמים.
- בצע חתך עבור הצנתור של העורק הראשי הנכון ואת הווריד הצוואר הימני. לסגת השריר sternocleidomastoid לרוחב ולנתק אותו עד העורק הראשי הימני ואת הווריד הצוואר הימני.
- הכנס נדן אנגיוגרפיה 5F הן בעורק והן בווריד. אבטחו אותו עם תבר משי 2-0.
- הכנס נדן אנגיוגרפיה 5F באמצעות טכניקת סלדינגר לתוך עורק הירך השמאלי.
- כדי לבצע את טכניקת סלדינגר לנקב את עורק הירך באמצעות מחט חלולה. הכנס מדריך קצה רך דרך הלומן ולקדם אותו לתוך עורק הירך.
- החזק את חוט המדריך מאובטח עם היד תוך הסרת המחט. מעבירים את נדן האנגיוגרפיה מעל המדריך לעורק הירך ונסוגים את חוט המדריך. השתמש הדרכת אולטרסאונד, במידת הצורך.
3. אינדוקציה של פציעת איסכמיה-רפרפוזיה כליות
- יש לנהל 200 IU/kg נתרן הפרין תוך ורידי כדי להשיג קרישה מערכתית (זמן קרישה מופעל היעד (ACT) > 300 s).
- בצע אנגיוגרפיה על ידי הזרקת סוכן ניגוד יוד תחת פלואורוסקופיה כדי לזהות את עורקי הכליות.
הערה: כדי להפחית את הסיכון לנפרוטוקסיות הנגרמת על ידי ניגודיות, לדלל את חומר הניגודיות יוד בתמיסה 1:1 עם תמיסת מלח רגילה. Tabulate המינון עבור כל בעלי החיים כדי להבטיח מינון שווה ערך. - זהה את עורקי הכליה, לקדם באופן ידני את מדריך בצנתר המנחה.
- מקם את הצנתר המנחה 5F JL4 בעורק הכליה השמאלי דרך העורק הראשי הימני(איור 1A).
- מקם את הצנתר המנחה השני של 5F JL4 בעורק הכליות הימני דרך עורק הירך השמאלי(איור 1A).
- השתמש במדריך כדי לכוון צנתר ההרחבה של אנגיופלסטיקה טרנסלומינלית (PTA) 5F לכל עורק כליות.
הערה: עדיף למקם את הבלון בעורק הכליות הפרוקסימלי כך שלא נותרו ענפים או בטחונות של עורק הכליה לאחר אינפלציית הבלונים. - מקם כל קטטר בלון במקום וחבר קו לחץ לכל קטטר.
- בדוק את נוכחותם של צורות גל דופק עורקי בצג הלחץ כדי להבטיח את המיקום הנכון של הצנתר.
- לנפח כל בלון ולכוון ללחץ של כ 2.5 קמ"ש בתוך הבלון(איור 1B).
- כדי לאשר את הפסקת זרימת הדם לכליות להתבונן שיטוח של צורת גל הדופק בקצה צנתר הבלון.
- הזריקו מדיום ניגודיות יוד (דילול 1:1) ובדקו אם יש אטימות של כלי הכליה.
הערה: ניתן גם למלא את הבלון עם סוכן ניגודיות יוד להדמיה של הבלון המנופח. עם זאת, שיטה זו אינה רגישה כמו שיטוח צורת גל הדופק כדי לאשר את החסימה של עורקי הכליות. - לאחר 60 דקות של חסם, בזהירות לנפח ולהסיר את צנתרים הבלון מן העורקים הכליות.
- בצע אנגיוגרפיה (באמצעות בינוני ניגודיות מדוללת 1:1) כדי לאשר טפיחה בעורק הכליות והקמת רפרפוזיה כליות(איור 1C).
- הסר את נדן אנגיוגרפיה 5F מעורק הירך השמאלי.
- החל לחץ מוצק באתר של צנתור במשך 30 דקות.
- הפוך את ההשפעה של הפרין על ידי הממשל של פרוטמין (3 מ"ג/ קילוגרם) עד ACT מנרמל.
- כדי לדגום שתן במהלך התקופה שלאחר הניתוח, לאבטח צינור צנתר פולי עם תפר משי 2-0 באמצעות תפר מופרע על העור.
- השאירו את נדן האנגיוגרפיה בעורק הראשי הימני וריד הצוואר הימני במקום ואבטחו אותם עם תפר משי 2-0 באמצעות תפר מופרע כדי לאפשר דגימת דם לאורך המחקר.
- סוגרים את חתכת הצוואר בתפר משי 2-0 באמצעות תפר רציף ב-2 שכבות.
- יש לנהל bupivacaine (3 מ"ג/ק"ג) באתר ההסתה כדי למזער את הכאב.
- המשך לחות החיה עם 0.9% NaCl ב 5 מ"ל / קילוגרם / שעה בסך הכל 2 שעות לאחר סוף איסכמיה.
- מניחים מדבקת פנטניל (25-50 מיקרוגרם/שעה) על גב החיה כדי למזער כאב לאחר הניתוח.
- לנהל זריקה תוך שרירית של buprenorphine (0.005-0.1 מ"ג/ק"ג) כדי למזער את הכאב לאחר הניתוח.
- לפקח על החיה ולשמור אותו על אוורור מכני עד לעורר.
4. התאוששות בעלי חיים
- לאחר ההתעוררות, יש לארח את החיה בחדר מבוקר טמפרטורה.
- המשיכו להפוך את החיה מצד רוחבי אחד לשני עד שהיא חוזרת להכרה מלאה וליכולת לטבול.
- לספק מים ומזון ad libitum.
5. הערכה פונקציונלית
- לאסוף את הדם ואת דגימות השתן על פי הפרוטוקול הרצוי.
הערה: במחקר זה, נקודות הזמן הבאות הוגדרו: בסיסי (1 שעות לאחר תחילת פרוטוקול הידרציה ולפני החסימה של עורקי הכליה), סוף איסכמיה, ורפרפוזיה (2 שעות, 6 שעות, 24 שעות). - לאסוף את דגימות הדם ורידים. לאחסן אותם ליתיום הפרין או EDTA מצופה vacutainers לניתוח הבא.
הערה: שאב דם ישירות מהקטטרים בעורק הראשי וריד הצוואר. - לאסוף את דגימות השתן מן קטטר פולי ולאחסן אותם בצינורות 15 mL לניתוח.
הערה:לאסוף את השתן משקית הניקוז מחובר קטטר פולי. - כדי לקבוע את תפוקת השתן, לרוקן את שקית הניקוז ולאסוף שתן במשך 1 שעה.
הערה: עבור נקודת הזמן 6 h שבה שקית ניקוז אינה מחוברת קטטר פולי, לסגור את הצינור מחובר קטטר פולי במשך 30 דקות ולאחר מכן לאסוף את השתן עם מזרק 60 מ"ל כדי לקבוע את תפוקת השתן.
6. המתת חסד
- לאחר תום תקופת ההפרטה, בצע הרדמה ונטר כמתואר לעיל.
- המשך הידרציה עם 0.9% NaCl ב 5 מ"ל / קילוגרם / שעה.
- השתמש בקטטרים העורקיים והווריריים לדגימה בדם ובקטטר פולי כדי לקבוע את תפוקת השתן. לאסוף את דגימות הדם והשתן הסופי ולחשב את תפוקת השתן.
- בצע 15 ס"מ 15 ס"מ תיקון לפרוסטומיה בקו האמצע באמצעות להב בגודל 10 מן xiphoid עד לאגן האמצעי.
- השתמש מפסק לרוחב ישר כדי לבטל את עור הבטן.
- לנתח את ההחזקות לרוחב צפק של דופן הבטן כדי לחשוף את retroperitoneum ימין ושמאל.
- זהה ותתחו בבוטות גם עורקי כליות וגם ורידים.
- ליגת הן עורקי כליות והן ורידים עם תפירת משי 2-0 ולבצע כריתת נפרקטומיות דו-צדדיות כדי לאסוף דגימות רקמות שלמות לניתוח היסתולוגי ומטבולי.
- המתת חסד את החיה בשיטה המועדפת של המתת חסד (למשל, דממה, פנטוברביטל)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
ניתוח פונקציונלי
התוצאות הייצוגיות של מחקר זה נובעות מ -6 בעלי חיים והנתונים המוצגים הם ממוצעים ± הטעות הסטנדרטית של הממוצע. תפקוד הכלייתי מוערך על ידי קביעת תפוקת השתן, קצב סינון גלומרולרי משוער (eGFR), קריאטין פלזמה, וחנקן אוריאה בדם (BUN). סמנים ביולוגיים של תפקוד הכליות מוערכים באמצעות מנתח כימיה נייד. eGFR מחושב על פי הנוסחה הבאה: eGFR = 1.879 × BW1.092/ PCr0.6 (BW: משקל גוף בק"ג; PCr: קריאטינין פלזמה ב mg /dL)10,11.
לאחר 60 דקות של סתירה עורק כליות דו צדדית, תפוקת השתן ירדה באופן משמעותי מ 3.6 מ"ל / קילוגרם / שעה ± 0.5 מ"ל / קילוגרם / שעה ל 0.2 מ"ל / קילוגרם / שעה ± 0.1 מ"ל / קילוגרם / שעה (p < 0.01). ירידה זו נותרה משמעותית ב- 6 שעות (1.2 מ"ל/ק"ג/שעה ± 0.1 מ"ל/ק"ג/שעה; p = 0.02 לעומת קו הבסיס) ו- 24 שעות (1.3 מ"ל/ק"ג/שעה ± 0.4 מ"ל/ק"ג/שעה; p = 0.02 לעומת קו הבסיס) לאחר שיפוץ. באופן דומה, נצפתה ירידה משמעותית ב- eGFR, אשר ירד מ 2.5 מ"ל / קילוגרם / שעה ± 0.1 מ"ל / קילוגרם / שעה בקו הבסיס ל 1.7 מ"ל / קילוגרם / שעה ± 0.1 מ"ל / קילוגרם / שעה (p < 0.001) בסוף איסכמיה ל 1.5 מ"ל / קילוגרם / שעה ± 0.1 מ"ל/ק"ג/שעה (p < 0.001), 1.2 מ"ל/ק"ג/שעה ± 0.1 מ"ל/ק"ג/שעה (p < 0.001) ו-0.9 מ"ל/ק"ג/שעה ± 0.1 מ"ל/ק"ג/שעה (p < 0.001) בשעה 2 שעות, 6 שעות ו 24 שעות רפרפוזיה, בהתאמה (איור 2A-B).
קריאטינין פלזמה גדל באופן משמעותי ב 2 שעות (2.7 מ"ג / ד"ל ± 0.2 מ"ג / ד"ל; p < 0.01), 6 שעות (3.7 מ"ג/ד"ל ± 0.3 מ"ג/ד"ל; p < 0.001) ו-24 שעות (5.6 מ"ג/ד"ל ± 0.7 מ"ג/ד"ל; p < 0.001) של תרסיס בהשוואה לקו הבסיס (1.1 מ"ג/ד"ל ± 0.1 מ"ג/ד"ל). BUN היה 6.5 מ"ג /ד"ל ± 0.8 מ"ג /ד"ל בבסיס והגדיל ל-17.8 מ"ג/ד"ל ± 3.3 מ"ג/ד"ל (p < 0.001) ו-36.2 מ"ג/ד"ל ± 2.9 מ"ג/ד"ל (p < 0.001) ב-6 שעות ו-24 שעות של reperfusion, בהתאמה (איור 2C-D).
אנטומיה גסה והיסתולוגיה
היו אזורים נמקיים ודימומיים ניכרים אשר חולקו באופן לא אחיד בשתי הכליות בסוף 60 דקות של איסכמיה כליות דו צדדית ואת 24 שעות של רפרפוזיה(איור 3A). כתמי טריכרום של מאסון חשפו נמק קרישה עקבי שהיה ממוקם בצינורות הפרוקסימליים של קליפת הכליה. (איור 3B). חלקים משובצים מפלסטיק (1 מיקרומטר) הוערכו גם מכיוון שהם מספקים פרטים משמעותיים על ההסתדרות (איור 3C). כל שקופיות טריכרום של מאסון הוערכו עבור נמק התא, אובדן גבול המברשת, היווצרות יציקה, והרחבת צינורית. לאחר מכן, מערכת ניקוד חצי כמותית לנמק צינורי חריף (ATN) יושמה כדלקמן: 0 אם אין; 1 אם פחות מ-10%; 2 אם בין 11%-25%; 3 אם בין 26%-45%; 4 אם בין 46%-75%; ו-5 אם יותר מ-76%. ניקוד ATN הראה פציעה משמעותית בקליפת הכליות (ציון של 4.5 ± 0.3) ופציעה ניכרת ב medulla (ציון של 2.7 ± 0.4).
איור 1. תיאור המודל הניסיוני. (א) חזירות יורקשייר (40-60 ק"ג) היו מסוממות וצנרר. עורק הירך השמאלי בעורק הראשי הימני היו צנתור עם נדן אנגיוגרפיה 5F. קווים ורידיים ורידים ימניים וצנתר שתן פולי הונחו גם הם. צנתור סלקטיבי של עורקי הכליה בוצע באמצעות 5F רב תכליתי מדריך-קטטר. (B) חסימה של עורקי הכליה בוצעה באמצעות 5F אנגיופלסטיקה transluminal (PTA) קטטר ההרחבה מנופח בחלק הפרוקסימלי של עורק הכליה, לחלוטין חוסם את זרימת הדם לכליות במשך 60 דקות. אישור החסימה נרכש על ידי הזרקת מדיום ניגוד יוד בבוט העורקים ועל ידי בדיקת כל אטימה של כלי הכליות. (ג) לאחר 60 דקות של איסור, הבלונים הופרחו והוסרו בזהירות. אנגיוגרפיה בוצעה כדי לאשר אבהות עורק הכליות והקמת רפרופוזיה כליות. לאחר מכן הורשו בעלי החיים להפריט מחדש את הכליות בתנאים פיזיולוגיים למשך 24 השעות הבאות ולאחר מכן הומתו. דגימות דם ושתן נאספו ממש לפני ואחרי איסכמיה כליות דו צדדית, בשעה 2, 6, ו 24 שעות לאחר החסימה (נקודות זמן המצוינות עם משולשים). נתון זה שונה מדולמיס ואח '11. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2. תפקוד כליות לפני ואחרי פציעת איסכמיה-רפרפוזיה כליות. (א) תפוקת שתן; (ב) קצב סינון גלומרי משוער (eGFR); (C) קריאטינין פלזמה ו-(D) חנקן אוריאה בדם (BUN). כל התוצאות מוצגות כממוצעות וסטיית תקן עבור כל נקודת זמן. ירידה משמעותית ניתן לראות בתפוקת השתן ואת eGFR בעקבות פציעת איסכמיה-reperfusion. בהתאם לכך, עלייה משמעותית נרשמת קריאטינין פלזמה BUN. הנתונים נותחו על ידי אמצעים חוזרים ונשנים דו-כיווניים ANOVA עם שיעור הגילוי הכוזב של בנימין והוכברג (n = 6). *p < 0.05 לעומת בסיסי; **p < 0.01 לעומת בסיסי; p < 0.001 לעומת בסיסי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3. אנטומיה גסה של כליות ופגיעה ברקמת הכליה ב-24 שעות של רפרפוזיה בעקבות פגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה של הכליה. (A) אנטומיה גסה של הכליה השמאלית המציגה אזורים חיוורים המעידים על אוטם ואזורים דימומיים אדומים לאחר 60 דקות של חסם עורק כליות דו-צדדי ו -24 שעות של רפרפוזיה. (B) קליפת המוח הכליתית של הרכב מראה נמק קרישה נרחב של צינורות פרוקסימליים בעיקר, לאחר 60 דקות של איסכמיה ו 24 שעות של רפרופוזיה (טריכרום של מאסון, הגדלה מקורית 20x). (C) אלה 1 מיקרומטר פלסטיק (araldite-epon) מקטעים מוטבעים מדגימים בפירוט רב יותר את נמק צינורי confluent המורכב בעיקר מטריצה עם נפיחות ושינויים ניווניים של אברונים (טולואידין כחול, הגדלה מקורית 40x). סרגל קנה מידה = 200 מיקרומטר. נתון זה שונה מדולמיס ואח '11. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
AKI היא הפרעה קלינית נפוצה המשפיעה על עד 50% מהחולים הבוגרים המאושפזים ברחבי העולם6,12. מודל בעלי חיים רלוונטי קלינית נדרש כדי לחקור עוד יותר את הפתופיזיולוגיה של המחלה ויעדים טיפוליים פוטנציאליים. למרות שישנם מספר מודלים מורים המשכפלים AKI, אלה אינם מחקים לחלוטין את התרחישים הקליניים שלהם ואת האנטומיה של הכליה האנושית. מחקר זה מציע מודל חזירים רלוונטי קלינית כדי לאפשר תרגום לבני אדם13.
כאן, הפרוטוקול מתאר גישה עורית שאינה רק רלוונטית מבחינה קלינית אלא גם ממזערת את התגובה הדלקתית ואת הסיכון לזיהום המלווה בגישה פתוחה. כמו כן יש להדגיש כי פרוטוקול הידרציה עקבית יש להשתמש עבור כל בעלי החיים על מנת להשיג שליטה המודינמית אופטימלית ולהימנע hypoperfusion כליות11. זה יכול להיעשות בקלות כאשר החיה היא מרדים אבל לא תמיד ניתן לבצע במדויק במהלך תקופת ההתאוששות כאשר מים מסופקים ad libitum.
יש להשתמש במדיום ניגודיות יוד בזהירות על מנת למנוע נפרוטוקסיות הנגרמת על ידי ניגודיות. זה יכול להיות מושגת על ידי 1:1 או 1:2 דילול עם מלוחים רגילים. במחקר זה, השתמשנו במינון שהוא נמוך פי 10 מסף הבטיחות המשוער לבני אדם (3.33 מ"ל/ קילוגרם)9,14.
בין היתר, המחקר משתמש eGFR להערכת תפקוד הכלייתי המבוסס על נוסחה חשבונאית עבור משקל הגוף ורמות קריאטיניןפלזמה 10,11. יש לציין כי למרות השימוש אינולין לקביעת GFR תועד בעבר, השימוש בו נדחה בפרוטוקול הנוכחי עקב תגובה vasospastic תת לחץ דם חמור לאחר עירוי אינולין. זה יכול להימנע באמצעות סטרואידים או אפינפרין לפני מתן inulin. עם זאת, השימוש בתרופות אלה לא יכול להיות מתאים על פי כל עיצוב המחקר. מסיבה זו, נוסחה מאומתת להערכת eGFR המבוסס על קריאטינין פלזמה ומשקל הגוף שימש11. דרך חלופית לקביעת GFR תהיה שימוש בנוסחה: (קריאטינין שתן x קצב זרימת שתן) / (קריאטינין פלזמה x משקל כליות).
להערכת ציון ATN, השימוש בכתמת טריכרום של מאסון עדיף על הכתמת המטוקסילין ואאוזין קונבנציונליים מכיוון שהוא יכול לעקוב טוב יותר אחר פגיעה ברקמת. חלופה נוספת עשויה להיות השימוש בחלקים מוטבעים מפלסטיק, המספקים פרטים גדולים יותר מכיוון שהם מאפשרים חיתוך דק יותר של המדגם11. מודל פרה-קליני זה של AKI יכול לשמש כדי לחקות מספר תרחישים קליניים כגון השתלת כליה, hypoperfusion כליות בעקבות הלם קרדיוגני (למשל, אוטם שריר הלב, קרע מפרצת, ניתוח אבי העורקים), הליכי transcatheter בסיכון גבוה של איסכמיה כליות והליכים לב וכלי דם עם זמני מעצר cardiocirculatory ממושך.
למחקר זה יש כמה מגבלות. המחקר השתמש רק בבעלי חיים נקבות. זה נעשה כדי להפחית את כל ההשפעות האפשריות הקשורות צנתור השתן, שהוא פחות טראומטי אצל נקבות מאשר זכרים. בנוסף למגבלה זו, המחקר השתמש בבעלי חיים צעירים ובריאים אחרת, ובכך ביטל משתנים מבלבלים שעשויים להיות קשורים למחלות דו-קיום. לסיכום, המחקר הנוכחי מתאר מודל בעלי חיים גדול מאוד לשחזור של IRI כליות, אשר ניתן להשתמש בו כדי להפחית את הנטל של AKI.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים מצהירים שאין אינטרסים כלכליים מתחרים.
Acknowledgments
ברצוננו להודות לד"ר ארתור נדר על עזרתו והדרכתו. עבודה זו נתמכה על ידי פרס החדשנות של ריצ'רד א' וסוזן פ. סמית' לנשיא, מייקל ב. קליין ומשפחתו, קרן משפחת סידמן, קרן הצדקה מייקל ב. רוקין, קרן המחקר לצדקה של קנת ס. גריפין ומועצת ההשקעות של בוסטון.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.9% sodium chloride injection, usp, 100 ml viaflex plastic container | Baxter | 2B1302 | For animal hydration |
| Agent contrast 100.0ml injection media btl ioversal 74% | CARDINAL HEALTH | 133311 | For visualizing the vasculature |
| Bard Bardia Closed System Urinary Drainage Bag | BARD Inc | 802001 | For urine collection |
| BD Vacutainer K2 EDTA | BD | 367841 | For blood sample storage |
| BD Vacutainer Lithium Heparin | BD | 366667 | For blood sample storage |
| Betadine | Henry Schein | 6906950 | For skin disinfection |
| Bookwalker retractor | Codman | For skin retraction | |
| Bupivacaine 0.25% | Hospira | Administer at incision site for analgesia | |
| Buprenorphine SR | Zoo Pharm | 10mg/ml bottle, Dose: 0.2mg/kg SC | |
| Cath angio 5.0 Fr x100.0 cm 0.038 in JR4 | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | 7523-21 | For identification of the renal arteries |
| Cuffed endotracheal tube | Emdamed | To establish a secure airway for the duration of the operation | |
| EKG Medtronics- Physiocontrol LifePak 20 Oxygen saturation monitor | GE Healthcare Madison WI | For oxygen saturation monitoring | |
| Encore 26 inflator | BOSTON SCIENTIFIC | 710113 | For inflating the balloon catheters |
| Ethanol 95% (Ethyl alcohol) | Henry Schein | For skin disinfection | |
| Fentanyl patch | Mylan | Dose: 25-50mcg/hr, TD | |
| Gold silicone coated Foley | TELEFLEX MEDICAL INC | 180730160 | For urine collection |
| Heparin sodium | LEO Pharma A/S | Dose: 200 IU/kg IV | |
| i33 ultrasound machine | Phillips | Use ultrasonographic guidance for femoral catherization if necessary | |
| Inqwire diagnostic guide wire - 0.035" (0.89 mm) - 260 cm (102") - 1.5 mm j-tip | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | 6609-33 | For guiding the balloon catheters to the renal arteries |
| Intravenous catheter, size 20 gauge | Santa Cruz Biotechnology | Inc SC-360097 | For fluid administration |
| Isoflurane | Patterson Veterinary Supply, Inc. | 21283620 | Dose: 3%, INH |
| Metzenbaum blunt curved 14.5 cm - 5(3/4)" | Rudolf Medical | RU-1311-14M | For tissue dissection and cutting |
| Neonatal disposable transducer kit with 30ml/hr flush device and double 4-way stopcocks for continuous monitoring | Argon Medical | 041588505A | For pressure measurement |
| Powerflex pro PTA dilatation catheter 6 x 20 mm - shaft length (135cm) | CARDINAL HEALTH | 4400602X | For occlusion of the renal arteries |
| Pressure monitoring lines mll/mll - 12" clear, mll/mll | Smiths Medical | B1571/MX571 | For pressure measurement |
| Procedure pack | Molnlycke Health Care | 97027809 | Surgical drape, gauze pads, syringes, beaker etc |
| Protamine | Henry Schein | 1044148 | For heparin reversal |
| Scalpel blade - size #10 | Cardinal Health (Allegiance) | 32295-010 | For the skin incisions |
| Stopcock iv 4 way lrg bore rotg male ll adptr strl | Peoplesoft | 1550 | For connecting tubings |
| Straight lateral retractor | Codman | For skin retraction | |
| Suture perma hnd 18in 2-0 braid silk blk | CARDINAL HEALTH 1 | A185H | For suturing incision site and securing catheters |
| Syringe contrast injection 10ml fixed male luer red | MERIT MEDICAL SYSTEM INC | MSS111-R | To administer the contrast agent |
| Syringe medical 60ml ll plst strl ltx free disp | CARDINAL HEALTH 1 | BF309653 | For urine collection and flushing of the angiocath |
| Tilzolan (tiletamine/zolazepam) | Patterson Veterinary Supply, Inc. | 07-893-1467 | Dose: 4-6 mg/kg, IM |
| Xylazine | Putney, INC | Dose: 1.1-2.2 mg/kg, IM |
References
- Ali Pour, P., Kenney, M. C., Kheradvar, A. Bioenergetics consequences of mitochondrial transplantation in cardiomyocytes. Journal of the American Heart Association. 9 (7), 014501 (2020).
- Giraud, S., Favreau, F., Chatauret, N., Thuillier, R., Maiga, S., Hauet, T. Contribution of large pig for renal ischemia-reperfusion and transplantation studies: The Preclinical Model. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 14 (2011).
- Amdisen, C., et al. Testing Danegaptide effects on kidney function after ischemia/reperfusion injury in a new porcine two week model. PLoS ONE. 11 (10), 1-13 (2016).
- Bhargava, P., Schnellmann, R. G.
- Bonventre, J. V., Weinberg, J. M. Recent advances in the pathophysiology of ischemic acute renal failure. Journal of the American Society of Nephrology. 14 (8), 2199-2210 (2003).
- Case, J., Khan, S., Khalid, R., Khan, A. Epidemiology of Acute Kidney Injury in the Intensive Care Unit. Critical Care Research and Practice. 2013, 9 (2013).
- Jabbari, H., et al. Mitochondrial transplantation ameliorates ischemia/reperfusion-induced kidney injury in rat. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease. 1866 (8), 165809 (2020).
- Malagrino, P. A., et al. Catheter-based induction of renal ischemia/reperfusion in swine: Description of an experimental model. Physiological Reports. 2 (9), 1-13 (2014).
- Freeman, R. V., et al. Nephropathy requiring dialysis after percutaneous coronary intervention and the critical role of an adjusted contrast dose. American Journal of Cardiology. 90 (10), 1068-1073 (2002).
- Gasthuys, E., et al. Postnatal maturation of the glomerular filtration rate in conventional growing piglets as potential juvenile animal model for preclinical pharmaceutical research. Frontiers in Pharmacology. 8 (431), 1-7 (2017).
- Doulamis, I. P., et al. Mitochondrial transplantation by intra-arterial injection for acute kidney injury. American Journal of Physiology - Renal Physiology. 319 (3), 403-413 (2020).
- Rewa, O., Bagshaw, S. M. Acute kidney injury-epidemiology, outcomes and economics. Nature Reviews Nephrology. 10 (4), 193-207 (2014).
- Grossini, E., et al. Levosimendan Protection against Kidney Ischemia/Reperfusion Injuries in Anesthetized Pigs. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 342 (2), 376-388 (2012).
- Laskey, W. K., et al. Volume-to-creatinine clearance ratio. A pharmacokinetically based risk factor for prediction of early creatinine increase after percutaneous coronary intervention. Journal of the American College of Cardiology. 50 (7), 584-590 (2007).
