機械的換気仔豚における糸球体濾過率の経皮吸収型測定

サマリー

糸球体濾過率(GFR)は、腎機能を評価するための理想的なマーカーです。しかし、イヌリン注射と連続血液および尿分析を用いた標準的な測定方法は実用的ではありません。この記事では、子豚のGFRを経皮的に測定する実用的な方法について説明します。

要約

糸球体濾過率(GFR)の経皮測定は、意識のある動物の腎機能を評価するために使用されています。この技術は、急性腎障害および慢性腎臓病を研究するためにげっ歯類で十分に確立されています。しかし、経皮吸収系を用いたGFR測定は、ヒトと同様の腎系を持つ種であるブタでは検証されていません。そこで,麻酔・機械的換気を施した新生児ブタの経皮GFRに対する敗血症の影響を調査した。多微生物敗血症は、盲腸結紮および穿刺(CLP)によって誘発された。小型化された蛍光センサーからなる経皮GFR測定システムをブタの剃毛皮膚に取り付けて、静脈注射されたGFRトレーサーであるフルオレセインイソチオシアネート(FITC)結合シニストリンのクリアランスを測定しました。私たちの結果は、CLPの12時間後に、血清クレアチニンがGFRの減少とともに増加したことを示しています。この研究は、機械的に換気された新生児ブタの腎機能を決定する際の経皮GFRアプローチの有用性を初めて実証しました。

概要

腎機能の実用的かつ定量的な評価は、糸球体濾過率(GFR)測定であり、これは、クリアランス原理¹に基づいて腎臓がどれだけうまく血液をろ過するかを示します。GFRを測定する以前の方法では、イヌリンやシニストリンなどの外因性化合物を静脈内注射し、血漿/尿レベルの連続測定を行ってクリアランスを検出します^2,3。この方法は煩雑であり、血漿および尿試料の連続収集を必要とする⁴。別の方法は、クレアチニンなどの内因性代謝最終産物の測定です。しかしながら、これは糸球体によって濾過されるだけでなく、尿細管によっても分泌されるので、時間がかかり、時には不正確である^5,6。さらに、クレアチニンレベルは、性別、年齢、食事、および筋肉量の影響を受けます^7,8,9。

GFRのより正確で、低侵襲で、広く使用されている測定値は、動物のリアルタイムGFRを測定する経皮GFRモニターの使用です

プロトコル

手順は、実験動物の世話と使用に関する国家基準に従って書かれており、テネシー大学健康科学センター(UTHSC)の施設動物管理使用委員会(IACUC)によって承認されました。

注:実験群の子豚は盲腸結紮と穿刺を受けますが、偽群は盲腸結紮や穿刺なしで腹部の開口部のみを受けます。両方のグループの子豚は、敗血症と急性腎障害(AKI)が実験グループで発生するのに十分な時間を確保するために、手順後12時間麻酔下に保たれます。経皮GFR測定は、手順後8時間で合計12時間続きます。

1.子豚の供給と住居

1. 3〜5日齢の新生児子豚を提供できる地元の養豚場を特定します。週の初めに分娩をスケジュールして、子豚が7日以上経過する前に実験を完了します。
   注:サプライヤーは、この実験のために月曜日に3〜5頭の子豚を提供しました。金曜日までに、子豚は実験を受けたでしょう。同性を使用し、ほぼ同じ年齢を使用することは、交絡因子を避けるために不可欠です。
2. 子豚が到着したら、個体識別情報(耳タグや体重と年齢を含む記録など)があることを確認してください。
3. 認可された獣医師の世話の下で実験動物ケアユニット(LACU)に子豚を収容します。動物は、良好な衛生状態を維持するために水で簡単に洗える頑丈なコンクリートの床を備えた広々としたペンにグループとして収容されます。

結果

このセクションでは、新生児ブタにおける経皮GFRの使用からの代表的なデータを初めて提示します。我々は、腎機能を低下させることが以前に示されている盲腸結紮および穿刺モデルを使用した²⁸。したがって、CLPブタでは、AKIに対応するGFRの急激な低下があり、これを経皮GFR装置上でクリアランス時間の増加(t_1/2)として検出し、ブタでの使用を検証するべきであるという仮説を立てました。7頭の雄子豚、3頭の偽の子豚、4頭の敗血症が含まれていました。2つのグループは同等の重みを有していた(図3A)。予想通り²⁸、12時間敗血症は、菌血症および敗血症マーカーであるC反応性タンパク質(CRP)の血清レベルを増加させました(図3B)。偽子豚と敗血症子豚の代表的なFITCシニストリンクリアランス曲線が示され(図4 A、B)、AK.......

ディスカッション

この論文では、機械的に換気され、麻酔をかけられた新生児ブタモデルで、小型経皮GFRモニターとFITCシニストリンを使用してブタの腎機能を決定するための実用的なステップについて説明します。以前の論文では、げっ歯類^11,12,14で実験的経皮GFRプロトコルが確立されていますが、ブタにはプロトコルは存在しません。

最近、難病を解決し、ヒトの腎臓病の負担を軽減するために、代替動物モデルを探求する動きがあります。残念ながら、これらのアプローチの多くには、サイズ、解剖学的、および生理学的な違いのために翻訳上の制限がありました。げっ歯類の腎臓の解剖学と病態生理学は、人間と比較すると大きな違いがあります³⁷。ヒトとブタのシステムは同様の解剖学的および機能的特徴を共有しているので、ブタモデルはヒト疾患のより現実的な病態生理学的モデルであり得る

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
アルファ-クロラロー	Sigma-Aldrich	C0128-25G	麻酔のメンテナンスに使用
黒編みこみシルク  3-0	外科専門	SP117	血管牽引および結紮用シルクタイ
遠心分離機 AccuSpin 8C	フィッシャー サイエンティフィック	75-008-821	全血サンプルから血漿を抽出するために使用されます
管内チューブ 3.0 カフなし	プログレッシブ・メディカル・インターナショナル	1109021995	管切開術による挿入
FITC-シニストリン 1.0g	株式会社メディビーコン	FTCF S001	室温で保管し、光から保護する
GEM Premier 3000 血液ガス分析装置	計装研究所	5700	ベッドサイドの血液ガス分析
用 加熱パッド 中型 20インチ x 29インチ	Adroit Medical Systems	V029	温熱療法ポンプHTPに接続
治療ポンプHTP	Adroit Medical Systems	HTP	必要に応じて温度を設定することができます。
IDEXXの触媒1	IDEXの実験室	89-92525-00	血しょうクレアチニンの分析
侵襲的な血圧のカテーテル 3.5Fr		ミラーSPR-524	大腿動脈に挿入され
IVの制御は流れの調整装置と	True Care	TCRTCBINF033G	静脈カテーテルにIVの液体袋を接続するのに使用
Ketamine	Covetrus	68317	麻酔の導入のために使用
MediBeacon 解析ソフトウェア version 3.0	株式会社MediBeacon	N / A	ソフトウェアプログラムは、シニストリンクリアランス半減期と曲線
Millex-GVシリンジフィルターユニット0.22 µを取得するためのデータを分析するために使用されます。m	ミリポア シグマ	SLGVR33RS	クロラロース注射用シリンジフィルター
新生児/乳児用人工呼吸器	セクリスト・ミレニアム	20409	気管内チューブによる換気を行うために空気供給に接続
フェノバルビタール ナトリウム+フェニトインナトリウム (ユータゾール)	コベトラス	72934	安楽死に使用
リンガー乳酸 500mL 袋	バクスター	2B2323Q	メンテナンス液注入
滅菌手袋	ヘンリー・シャイン	104-5920	手術中にオペレーターが使用
滅菌ガウン	ハリヤード 健康	95021	手術中にオペレーターが使用
滅菌タオル	メドライン	42131704	時に滅菌フィールドを維持するためのドレープとして使用
縫合糸 3-0 シルクリバースカッティングニードル	エチコン	NC1842168	腹壁層の縫合に使用
経皮ミニGFRモニター	MediBeacon Inc.	TDM004	バッテリーとUSBコネクタが同梱されている
経皮吸収型モニター粘着パッチ	MediBeacon Inc.	PTC-SM001	GFRプローブ用両面接着パッチ
アンビリカルテープ 1/8インチ x 20ヤード	フィッシャーサイエンティフィック	NC9303017	気管内チューブを固定するため
静脈カテーテルサイズ PE/5	マイクロ医療用チューブ	BB31695	大腿静脈カニューレ挿入用
キシラジン	コベトラス	61035	麻酔の導入に使用

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