Denne artikkelen beskriver modifikasjoner av en prosedyre for å implantere et peritonealdialysekateter i en murinmodell for å unngå store tekniske problemer observert med konvensjonelle teknikker.
Murine modeller er ansatt for å undersøke ulike aspekter av peritonealdialyse (PD), slik som peritoneal betennelse og fibrose. Disse hendelsene driver peritonealmembransvikt hos mennesker, som fortsatt er et område med intens undersøkelse på grunn av dens dype kliniske implikasjoner ved håndtering av pasienter med nyresykdom i sluttstadiet (ESKD). Til tross for den kliniske betydningen av PD og relaterte komplikasjoner, lider nåværende eksperimentelle murinmodeller av viktige tekniske utfordringer som kompromitterer modellenes ytelse. Disse inkluderer PD-katetermigrasjon og kinking og garanterer vanligvis tidligere kateterfjerning. Disse begrensningene driver også behovet for et større antall dyr for å fullføre en studie. For å adressere disse ulempene introduserer denne studien tekniske forbedringer og kirurgiske nyanser for å forhindre vanlige observerte PD-kateterkomplikasjoner i en murinmodell. Videre er denne modifiserte modellen validert ved å indusere peritoneal betennelse og fibrose ved bruk av lipopolysakkaridinjeksjoner. I hovedsak beskriver dette papiret en forbedret metode for å lage en eksperimentell modell av PD.
Byrde av nyresykdom i sluttstadiet
Kronisk nyresykdom (CKD) er et verdensomspennende helseproblem1. Nåværende estimater tyder på at mer enn 850 millioner mennesker over hele verden har nyresykdom. Utbredelsen av nyresykdom dobler nesten antall personer med diabetes (422 millioner) og er mer enn 20 ganger forekomsten av kreft (42 millioner) eller HIV / AIDS (36,7 millioner) pasienter over hele verden2. Omtrent en av syv amerikanere har CKD, og to av 1000 amerikanere har ESKD som krever nyretransplantasjon eller dialysestøtte3. Med tanke på den eskalerende byrden av ESKD over hele verden, er optimalisering av dialyseteknologi avgjørende3.
Peritonealdialyse
PD er en betydelig underutnyttet modalitet for behandling av ESKD i USA. I følge United States Renal Data System (USRDS) var andelen utbredte PD-pasienter bare 11% i 2020 4,5. PD gir flere fordeler over in-center hemodialyse (HD), inkludert en bedre livskvalitet, færre klinikkbesøk, og en reduksjon i Medicare utgifter 6,7. I tillegg er PD en hjemmebasert terapi og er forbundet med en mye lavere risiko for alvorlige infeksjoner som bakteriemi og endokarditt som ofte er relatert til hemodialysekatetre. Videre kan PD initieres raskt med hastestartprotokoll, noe som reduserer behovet for dialysestart med inneliggende karkatetre8. PD regnes som den foretrukne metoden for dialyse i den pediatriske ESKD-populasjonen9.
Peritoneal svekkelse indusert av peritonealdialyse
PD innebærer å tilføre PD-væske (dialyse) i bukhinnen, noe som resulterer i inflammasjon og remodellering av bukhinnen over tid. Peritoneal betennelse utløser fibrose, som kulminerer i det potensielle tapet av ultrafiltreringsevner av membranen over tid. Bevaring av peritonealmembranen er en betydelig utfordring i PD, og videre forskning er kritisk viktig for å sikre at beste kliniske praksis er tilgjengelig for utøvere. Det er veletablerte murinmodeller for å bidra til å fremme forståelsen av patofysiologiske mekanismer for peritoneal infeksjon og betennelse, løsemiddel, vanntransportkinetikk og membransvikt; Likevel begrenser tekniske problemer med kateteret ofte disse modellene10.
Analysere peritoneale membranendringer
Hos ESKD-pasienter blir dialysat tradisjonelt introdusert i bukhulen gjennom et Tenkhoff-kateter med en dyp og overfladisk mansjett. Pasientene kan potensielt oppleve kateterrelaterte komplikasjoner, inkludert katetermigrasjon, infusjonssmerter og dårlig drenasje av dialysatet11,12,13. To hovedtyper av peritoneale katetre har blitt introdusert for mennesker, kveilet eller rett, for å minimere disse komplikasjonene12. Flere modifikasjoner, inkludert en ekstra mansjett til de konvensjonelle to-mansjettkatetrene, har blitt lagt til de originale katetrene for å forlenge PD-kateteroverlevelse11. Innføringsteknikken varierer med flere faktorer ved å hindre at katetermigrasjon legges til etter overlevelse, inkludert ressursenes tilgjengelighet og kompetansenivå14.
I motsetning til dette har murinmodellene for peritonealdialyse grunnleggende forskjeller i teknikker og formål sammenlignet med humane peritonealkatetre. For eksempel brukes peritoneale katetre i murinmodeller primært til å studere membranendringer og er mindre beregnet på toveis dreneringsfunksjoner. Den nåværende teknikken lider av potensiell havneløsing og katetermigrasjon på grunn av håndtering av dyrene. I de konvensjonelle murinmodellene var ikke tilgangsportene festet til huden. Dette aspektet skapte en ustabil tilgangsport, som hos våkne dyr kunne løsne, noe som resulterte i katetermigrasjon. Gitt viktigheten av murine modeller i peritoneal membranforskning, er det viktig å skape effektive kirurgiske teknikker for å generere pålitelige modeller. Derfor bestemte vi oss for å optimalisere den konvensjonelle modellen for PD-kateterplassering. Det er viktig å merke seg at kateteret i seg selv forårsaker histopatologiske forandringer i peritonealmembranen, og derfor må eventuelle konklusjoner om effekten av PD-løsninger i dyrestudier tolkes i sammenheng med PD-kateteret som fremmedlegeme15,16,17.
Peritoneal membranhistopatologi
PD-svikt er hovedsakelig relatert til fibrose og overflødig angiogenese som resulterer i tap av en osmolær konsentrasjonsgradient. I tillegg kan peritonealmembranfiltreringskapasiteten påvirkes av peritonitt. I tillegg er infeksiøs peritonitt en veletablert årsak til endring i dialysemodaliteten fra peritonealdialyse til hemodialyse. 18.
Tre murinmodeller av PD er beskrevet. Dette inkluderer en blind punktering av bukhinnens overflate, et åpent permanent system og et lukket system10. Den blinde punkteringen av peritonealoverflaten innebærer direkte peritoneal tilgang som ligner på intraperitoneale injeksjoner, men tillater ikke drenering av dialysat. Å være en blindet prosedyre, kan denne metoden skade de abdominale viscerale organene. Den åpne-permanente systemmodellen holder dialysekateteret og instillasjonsporten utenfor …
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av 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 |