Denne artikel beskriver ændringer af en procedure til implantering af et peritonealdialysekateter i en murinmodel for at undgå større tekniske problemer observeret med de konventionelle teknikker.
Murin modeller anvendes til at undersøge forskellige aspekter af peritonealdialyse (PD), såsom peritoneal inflammation og fibrose. Disse hændelser driver peritoneal membransvigt hos mennesker, hvilket fortsat er et område med intens undersøgelse på grund af dets dybe kliniske konsekvenser for behandling af patienter med nyresygdom i slutstadiet (ESKD). På trods af den kliniske betydning af PD og dens relaterede komplikationer lider de nuværende eksperimentelle murinmodeller af vigtige tekniske udfordringer, der kompromitterer modellernes ydeevne. Disse omfatter PD-katetermigration og kinking og garanterer normalt tidligere kateterfjernelse. Disse begrænsninger driver også behovet for et større antal dyr til at gennemføre en undersøgelse. For at imødegå disse ulemper introducerer denne undersøgelse tekniske forbedringer og kirurgiske nuancer for at forhindre almindeligt observerede PD-kateterkomplikationer i en murinmodel. Desuden valideres denne modificerede model ved at inducere peritoneal inflammation og fibrose ved anvendelse af lipopolysaccharidinjektioner. I det væsentlige beskriver dette papir en forbedret metode til at skabe en eksperimentel model af PD.
Byrde af nyresygdom i slutstadiet
Kronisk nyresygdom (CKD) er et verdensomspændende sundhedsproblem1. Nuværende skøn tyder på, at mere end 850 millioner mennesker verden over har nyresygdom. Forekomsten af nyresygdomme næsten fordobler antallet af mennesker med diabetes (422 millioner) og er mere end 20 gange så udbredt som forekomsten af kræftpatienter (42 millioner) eller hiv/aids (36,7 millioner) på verdensplan2. Ca. en ud af syv amerikanere har CKD, og to ud af 1.000 amerikanere har ESKD, der kræver nyretransplantation eller dialysestøtte3. I betragtning af den eskalerende byrde af ESKD over hele verden er optimering af dialyseteknologi afgørende3.
Peritonealdialyse
PD er en signifikant underudnyttet modalitet til behandling af ESKD i USA. Ifølge United States Renal Data System (USRDS) var procentdelen af udbredte PD-patienter kun 11% i 2020 4,5. PD giver flere fordele i forhold til hæmodialyse i centrum (HD), herunder en bedre livskvalitet, færre klinikbesøg og et fald i Medicare-udgifter 6,7. Derudover er PD en hjemmebaseret terapi og er forbundet med en meget lavere risiko for alvorlige infektioner såsom bakteriæmi og endokarditis, der ofte er relateret til hæmodialysekatetre. Desuden kan PD initieres hurtigt med en akut startprotokol, hvilket reducerer behovet for dialyseinitiering med indlagte vaskulære katetre8. PD betragtes som den foretrukne metode til dialyse i den pædiatriske ESKD-population9.
Peritoneal svækkelse induceret af peritonealdialyse
PD indebærer indførelse af PD-væske (dialysat) i bughinden, hvilket resulterer i betændelse og ombygning af peritonealmembranen over tid. Peritoneal inflammation udløser fibrose, der kulminerer i det potentielle tab af membranens ultrafiltreringsevne over tid. Bevarelse af bughinden er en væsentlig udfordring i PD, og yderligere forskning er kritisk vigtig for at sikre, at bedste kliniske praksis er tilgængelig for praktiserende læger. Der er veletablerede murinmodeller, der hjælper med at fremme forståelsen af patofysiologiske mekanismer for peritoneal infektion og betændelse, opløst stof, vandtransportkinetik og membransvigt; Alligevel begrænser tekniske problemer med kateteret ofte disse modeller10.
Analyse af peritoneale membranændringer
Hos ESKD-patienter introduceres dialysat traditionelt i bughulen gennem et Tenkhoff-kateter med en dyb og overfladisk manchet. Patienterne kan potentielt opleve kateterrelaterede komplikationer, herunder katetermigration, infusionssmerter og dårlig dræning af dialysatet11,12,13. To hovedtyper af peritoneale katetre er blevet introduceret til mennesker, oprullet eller lige, for at minimere disse komplikationer12. Flere ændringer, herunder en ekstra manchet til de konventionelle katetre med to manchetter, er blevet tilføjet til de originale katetre for at forlænge PD-kateteroverlevelsen11. Indføringsteknikken varierer afhængigt af flere faktorer ved at forhindre, at katetermigration tilsættes efter overlevelse, herunder tilgængeligheden af ressourcer og ekspertiseniveauet14.
I modsætning hertil har murinmodellerne for peritonealdialyse grundlæggende forskelle i teknikker og formål sammenlignet med humane peritoneale katetre. For eksempel anvendes peritoneale katetre i murinmodeller primært til at studere membranændringer og er mindre beregnet til tovejs dræningsfunktioner. Den nuværende teknik lider under potentiel portløsrivelse og katetermigration på grund af håndteringen af dyrene. I de konventionelle murinmodeller var adgangsportene ikke fastgjort til huden. Dette aspekt skabte en ustabil adgangsport, som i vågne dyr kunne løsne sig, hvilket resulterede i katetermigration. I betragtning af betydningen af murinmodeller i peritoneal membranforskning er det bydende nødvendigt at skabe effektive kirurgiske teknikker til at generere pålidelige modeller. Derfor satte vi os for at optimere den konventionelle model for PD-kateterplacering. Det er vigtigt at bemærke, at kateteret selv forårsager histopatologiske ændringer i peritonealmembranen, og derfor skal eventuelle konklusioner vedrørende virkningen af PD-opløsninger i dyreforsøg fortolkes i sammenhæng med PD-kateteret som et fremmedlegeme15,16,17.
Peritoneal membranhistopatologi
PD-svigt er hovedsageligt relateret til fibrose og overskydende angiogenese, hvilket resulterer i tab af en osmolær koncentrationsgradient. Derudover kan peritonealmembranfiltreringskapaciteten blive påvirket af peritonitis. Derudover er infektiøs peritonitis en veletableret årsag til ændring i dialysemodaliteten fra peritonealdialyse til hæmodialyse. 18.
Tre murinmodeller af PD er beskrevet. Dette omfatter en blind punktering af peritonealoverfladen, et åbent-permanent system og et lukket system10. Den blinde punktering af peritonealoverfladen involverer direkte peritoneal adgang svarende til intraperitoneale injektioner, men tillader ikke dræning af dialysat. At være en blindet procedure kan denne metode skade de abdominale viscerale organer. Den åbne permanente systemmodel holder dialysekateteret og instillationsporten uden for kroppen. Denn…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af NIH 1R01HL132325 og R21 DK119740-01 (VCC) og AHA Cardio-oncology SFRN CAT-HD Center grant 857078 (VCC og SL).
10% heparin | Canada Inc., Boucherville, QC, Canada) | Pharmaceutical product | |
Buprenorphine 0.3 mg/mL | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | |
C57BL/6J mice | The Jackson Lab | IMSR_JAX:000664 | |
CD31 | Abcam | Ab9498 | |
Clamp | Fine Science Tools | 13002-10 | |
Forceps | Fine Science Tools | 11002-12 | |
Dumont #5SF Forceps | Fine Science Tools | 11252-00 | |
Dumont Vessel Cannulation Forceps | Fine Science Tools | 11282-11 | |
Fine Scissors – Large Loops | Fine Science Tools | 14040-10 | |
Fisherbrand Animal Ear-Punch | Fisher Scientific | 13-812-201 | |
Hill Hemostat | Fine Science Tools | 13111-12 | |
Huber point needle | Access technologies | PG25-500 | Needle for injections |
Isoflurane, USP | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
Lipopolysaccharide from E.coli | SIGMA | L4391 | |
Microscope | Nikon Eclipse Inverted Microscope | TE2000 | |
Minute Mouse Port 4French with retention beads and cross holes | Access technologies | MMP-4S-061108A | |
Posi-Grip Huber point needles 25 G x 1/2´´ | Access technologies | PG25-500 | |
Scissors | Fine Science Tools | 14079-10 | |
Vicryl Suture | AD-Surgical | #L-G330R24 |