5/6th nefrectomia in combinazione con dieta di sale e di ossido nitrico sintasi Inibizione di indurre la malattia renale cronica nel ratto Lewis

Un metodo a due stadi per stabilire malattia renale cronica (CKD) nel ratto Lewis rimuovere chirurgicamente 5/6th di massa renale è descritta. Combinazione della procedura chirurgica, NOS-inibizione e di una dieta ad alto contenuto di sale porta a un modello simile CKD umano, permettendo lo studio di meccanismi e di sviluppo di nuovi interventi terapeutici causali.

Malattia renale cronica (CKD) è un problema globale. Rallentare la progressione della malattia renale cronica è una delle principali priorità di salute. Dal CKD è caratterizzata da alterazioni complesse di omeostasi, modelli animali integrativi sono necessari per studiare lo sviluppo e la progressione della malattia renale cronica. Per studiare lo sviluppo di interventi terapeutici CKD e romanzo in CKD, si usa il modello ablazione nefrectomia 5/6th, un modello sperimentale ben noto di malattia renale progressiva, simile a molti aspetti della CKD umana. La riduzione lorda in massa renale provoca progressiva glomerulare e lesioni tubulo-interstiziale, perdita di nefroni residue e lo sviluppo di ipertensione sistemica e glomerulare. Esso è anche associato con progressiva perdita intrarenale capillare, infiammazione e glomerulosclerosi. Fattori di rischio per CKD invariabilmente impatto sulla funzione endoteliale. Per simulare questo, uniamo la rimozione di 5/6th di massa renale con l'ossido nitrico (NO), l'esaurimento e una dieta ricca di sale. Dopo l'arrivo e acclimatazione, animali riCeive un inibitore della NO sintasi (NG-nitro-L-arginina) (L-NNA) addizionato all'acqua potabile (20 mg / L) per un periodo di 4 settimane, seguite da destra uninephrectomy lati. Una settimana più tardi, una nefrectomia totale parziale (SNX) viene eseguita sul lato sinistro. Dopo SNX, sono ammessi animali di recuperare per due giorni seguiti da LNNA in acqua potabile (20 mg / L) per un ulteriore periodo di 4 settimane. Una dieta ricca di sale (6%), integrati in terra chow (vedi linea del tempo figura 1), è proseguito per tutto l'esperimento. Progressione dell'insufficienza renale è seguita nel tempo misurando plasma urea, la pressione sanguigna sistolica e proteinuria. Con sei settimane dopo SNX, insufficienza renale si è sviluppata. La funzione renale è misurata con inulina 'gold standard' e l'acido ippurico para-amino (PAH), la tecnologia di liquidazione. Questo modello di CKD è caratterizzata da una riduzione della velocità di filtrazione glomerulare (GFR) e del flusso plasmatico renale (ERPF), ipertensione (pressione sistolica> 150 mmHg), proteinuria (> 50 mg/24 ore) E uremia lieve (> 10 mm). Caratteristiche istologiche comprendono danno tubulo-interstiziale riflessa da infiammazione, atrofia tubulare e fibrosi e glomerulosclerosi focale che porta alla massiccia riduzione dei glomeruli sani nella popolazione residuo (<10%). Il follow-up fino a 12 settimane dopo SNX mostra ulteriore progressione della malattia renale cronica.

A causa della sua natura progressiva, conseguente fine malattia renale stadio, e associati morbilità e mortalità cardiovascolare, insufficienza renale cronica è un crescente problema di salute pubblica ^1. Rallentare la progressione della malattia renale cronica è quindi una priorità di sanità. Dal CKD è caratterizzata da alterazioni complesse di omeostasi, modelli animali integrativi sono necessari per studiare lo sviluppo e la progressione della malattia renale cronica. Il rene costituito da una vasta gamma di tipi cellulari che interagiscono tra di loro. Questa complessità non può essere imitato in vitro.

Per studiare nuovi interventi terapeutici in CKD, si usa il modello 5/6th nefrectomia ablazione, un modello sperimentale noto di malattia renale progressiva, simile ad alcuni aspetti della CKD umana ^2,3. La riduzione lorda in massa renale provoca progressiva glomerulare e lesioni tubulo-interstiziale, perdita di nefroni residue e lo sviluppo di ipertensione sistemica e glomerulare. Si è associato con progressive perdita capillare intrarenale ^4, l'infiammazione e la glomerulosclerosi. Fattori di rischio per CKD invariabilmente impatto sulla funzione endoteliale ^5. Abbiamo utilizzato un ceppo di ratto (Lewis) che è relativamente resistente a sviluppo di CKD e quindi abbiamo combinato rimozione di 5/6th di massa renale con l'ossido nitrico (NO) esaurimento ^{6, 7, 8} e una dieta ricca di sale ^9. Dopo l'arrivo e acclimatazione, gli animali ricevono un inibitore della NO sintetasi (L-NNA) integrato per l'acqua potabile (20 mg / L) per un periodo di 4 settimane, seguito da uninephrectomy lati destro (UNX) con la continuazione di L-NNA dopo due giorni . Una settimana più tardi, totale parziale nefrectomia (SNX) ossia la rimozione di 2/3rds di massa renale è eseguita sul lato sinistro. Dopo SNX, animali viene permesso di recuperare per 2 giorni, seguiti nuovamente da 20 mg / L LNNA in acqua potabile per un periodo di 4 settimane. Una dieta ricca di sale (6%), integrati in terra chow (vedi linea del tempo figura 1), è proseguito per tutto l'esperimento. Tha motivo di eseguire la UNX sul lato destro e il SNX sul lato sinistro è che i vasi renali sono più lunghi sul lato sinistro, che rende più facile l'accesso al rene senza allungare i vasi troppo quando il rene è esposto all'esterno del corpo . In letteratura sono descritti i modelli in cui i poli del rene sinistro vengono rimossi prima, seguita dalla UNX del rene destro una settimana dopo ^10,11,12. Nelle nostre mani questo modello ha mostrato uno sviluppo molto più rapido di insufficienza renale, ma anche una variazione molto più grande nella perdita della funzione renale. Progressione dell'insufficienza renale è seguita nel tempo misurando plasma urea, la pressione sanguigna sistolica e proteinuria. Con sei settimane dopo SNX, insufficienza renale si è sviluppata, caratterizzata da marcata riduzione della velocità di filtrazione glomerulare (69%) e del flusso plasmatico renale (62%) ¹³ l'ipertensione (pressione sistolica> 150 mmHg), proteinuria (> 50 mg/24 hr) e mite uremia (> 10 mm). Caratteristiche istologiche comprendono Tubuldanni o-interstiziale riflessa da infiammazione, atrofia tubulare e fibrosi e glomerulosclerosi focale che porta alla massiccia riduzione dei glomeruli sani nella popolazione residuo (<10%). Il follow-up fino a 12 settimane dopo SNX mostra ulteriore progressione della malattia renale cronica, fornendo una finestra di opportunità per la valutazione degli interventi terapeutici.

Tutti gli esperimenti sono eseguiti in conformità agli animali sperimentali linee guida etiche del comitato animale sperimentale Utrecht. Il protocollo è eseguita sotto la guida e l'approvazione di cura degli animali dell'istituzione dell'autore e comitato utilizzo.

CKD è indotta in ratti maschi inbred Lewis (Charles River, Sulzfeld, Germania) all'età di 8 settimane. I ratti sono alloggiati in condizioni standard in un ambiente di luce, temperatura e umidità controllata.

1. Chirurgia Preparazione

1. Sterilizzare strumenti chirurgici:
   • 1 tessuto studente pinza 1-2 denti di 12 centimetri
   • 1 studente pinza stile internazionale
   • 2 Semken forcipe
   • 1 Mayo forbici
   • 1 studente iris forbici
   • 1 Olsen-Hegar porta-aghi con le forbici
   • Coperta
2. Lista di controllo di inventario:
   • Tavolo operatorio con pad riscaldamento e lampada
   • O _{2, isoflurano}
   • Tessuti
   • Shaver
   • Bilance
   • Set operatoria sterile
   • 5x5 garza sterile e 10x10
   • 70% di alcol
   • Soluzione di NaCl allo 0,9%
   • 1 ml siringa
   • Aghi (25G)
   • Gel cuscinetti in schiuma: Spongostan
   • Vicryl 4.0 e 5.0
   • Buprenorfina 0,03 mg / kg (diluito 1:10 in sale fisiologico)
   • Gabbia pulita per i ratti dopo l'intervento chirurgico

2. Diritto Uninephrectomy Side

1. Disinfettare il tavolo con il 70% di alcol.
2. Luogo topo nella scatola induzione e indurre l'anestesia con il 4% isoflurano e 1 litro flusso di O _2. Nota: a seconda del ceppo di ratto usato, pre e perioperatoria analgesia sono prescritti, questo deve essere discusso con il veterinario locale.
3. Trasferimento ratto a tavola e luogo naso a cono. Ratto e cono sono posti su una piastra elettrica per mantenere la temperatura corporea del ratto. Il ratto is ventilato con una miscela di 2% isoflurano e 1 litro O _2.
4. Shave fianco del ratto e disinfettare con alcool. Lavare e disinfettare le mani e indossare guanti chirurgici sterili. Indossare una protezione della testa e una maschera. Fai per 1 - 1,5 centimetri incisione parallela alle costole con pinze anatomiche e forbici smussate. Esporre il rene per via smussa dei muscoli della schiena.
5. Il polo inferiore del rene è visibile, utilizzare con attenzione le piccole pinze smussate per afferrare il tessuto adiposo perirenale. Esternare il rene tirando delicatamente il grasso perirenale con una pinza. Fare attenzione a non disturbare la ghiandola surrenale durante questa procedura. La ghiandola surrenale può essere facilmente eliminati mettendo una pinza nella sede mediale nel tessuto grasso e delicatamente spostata verso l'alto fra la ghiandola surrenale e il rene come illustrato nella Figura 2.
6. Posizionare rene delicatamente sulla garza e chiara circostante grasso e tessuto connettivo. Identificare l'arteria e la vena renale e inserire una legatura (5,0Vicryl) con un singolo nodo intorno i vasi, ma non legare il nodo.
7. Spostare il nodo sciolto accuratamente lungo i vasi verso l'aorta di circa 0,5 centimetri, per creare spazio tra il rene e il nodo. Questo viene fatto per evitare la legatura di scivolare dopo il taglio.
8. Legare nodo con due nodi doppi. Se perfusione viene interrotta, il colore del rene passerà immediatamente marrone. Non tagliare le estremità della legatura.
9. Tagliare i vasi renali vicino al rene e rimuovere il rene. Tirare delicatamente le lunghe estremità della legatura per controllare il sanguinamento dei vasi renali. La legatura deve rimanere sul posto a bordo della nave. Tagliare le lunghe estremità della legatura. Nota, i vasi renali remnant si ritrae immediatamente nella cavità addominale.
10. Asciugare rene asportato asciughi e si pesa.
11. Chiudere l'incisione del muscolo scheletrico con l'esecuzione di suture con Vicryl 5.0. Iniettare 0,10 ml (0,03 mg / kg) buprenorfina im in dell'arto posteriore. Chiudere ilpelle con Vicryl 4.0 con suture intracutanee. Ciò impedisce che i ratti di aprire la ferita. Nota: a causa di depressione respiratoria in ratti Lewis, diamo solo l'analgesia post-operatoria poco prima di spegnere l'isoflurano.
12. La casa del topo in una gabbia pulita solitario, con facile accesso al cibo e all'acqua. Posizionare la metà della gabbia sul riscaldamento pad O / N e controllare il topo con cura il giorno successivo. Quando la ferita è chiusa e il ratto è attiva, che è normalmente compresa tra 6 e 12 ore dopo l'intervento chirurgico, il ratto può essere riposto nel contenitore gruppo.

3. Lato sinistro nefrectomia Subtotale

1. Sette giorni dopo, gli stessi preparati sono fatte sul lato sinistro come per il lato destro come descritto 2,1-2,5. Prima dell'intervento chirurgico, la quantità di tessuto renale che deve essere rimosso corrispondente a circa 2/3rds del peso del rene destro è calcolato. Preparare piccoli pezzi di schiuma gel (Spongostan, Johnson & Johnson, New Jersey) prima di un intervento chirurgico.
2. Collocare forbici taglienti attorno al polo superiore del rene sinistro e resecare il polo superiore in un colpo (per l'ubicazione forbice, vedi Figura 3). Coprire immediatamente con un pezzo di schiuma gel ed esercitare una leggera pressione con una garza sterile.
3. Ripetere con il polo inferiore del rene come in 3.3.
4. Sollevare rene per prevenire la coagulazione sulla pelle. Mantenere una pressione delicata su entrambe le imbottiture in gel con garza sterile fino a quando l'emorragia si ferma. Quando il sanguinamento persiste, aggiungere un altro rilievo di gomma piuma.
5. Posizionare residuo rene con aderenti imbottiture in gel all'interno dell'addome. Chiudere il muscolo e pelle e seguire 2,9-2,12.

4. Sham Chirurgia

1. Sham controlli azionati subiscono la stessa procedura, al fine di esporre i reni. Invece di estirpare il rene o il taglio dei pali una settimana più tardi, entrambi i reni sono decapsulated ad un intervallo di una settimana, facendo attenzione a non disturbare le ghiandole surrenali. Chiusura della ferita e di assistenza post-operatoria sono identical a 2.11 e 2.12.

Dopo nefrectomia subtotale, circa 1/6th della massa renale totale è a sinistra. Figura 4 mostra il peso della parte rimossa del rene destro con deviazione media e standard in due esperimenti precedenti. Si dovrebbe tenere presente che nella settimana dopo UNX, ipertrofia del rene sinistro si verifica, indicante che il peso che deve essere rimosso calcolato sulla base del peso del rene destro provoca sempre in meno di rimozione 5/6th. Tuttavia, poiché non è possibile determinare il peso del rene sinistro durante l'intervento chirurgico, questo è il modo più accurato per rimuovere circa 5/6th della massa renale originale.

Nel corso del tempo, i ratti con insufficienza renale cronica sviluppano ipertensione, uremia, anemia, proteinuria e una significativa riduzione del GFR e ERPF. Dopo 6 settimane, CKD costituzione ha sviluppato, un periodo di tempo idoneo punto da verificare interventi di soccorso. Nel corso del tempo, si osserva una forte progressione di ipertensione e proteinuria mentre ematocritoe la funzione renale (GFR e ERPF) mostrano deterioramento lieve (Figura 5). Altri sintomi che non ci concentriamo su nei nostri esperimenti includono alterazioni del calcio-fosfato e il metabolismo dei lipidi, e molti altri. A seconda del ceppo di ratti, sviluppo di CKD può variare notevolmente ^{14, 15, 2.} Abbiamo aggiunto la dieta ad alto contenuto di sale e un NO bloccante per indurre ipertensione e disfunzione endoteliale.

Progressione dell'insufficienza renale è monitorata da raccolta delle urine (per la misurazione della quantità di proteine ​​e creatinina), sangue (plasma urea e creatinina) e la pressione sistolica. Ci rendiamo conto che lo sviluppo di ipertensione può essere seguito con maggiore precisione quando si utilizza la telemetria invece di coda bracciale pletismografia. La clearance della creatinina può essere calcolata, ma tende a sottovalutare il declino del GFR a causa di vasta secrezione tubulare di creatinina nel ratto ^16, sottolineando l'importanza del metodo gold standard per determinare la funzione renale da inulina e PAH pallone ^{17, 18, ​​19.} Koeners et al. descritta la procedura completa ^20. Inulina e la clearance PAH sono calcolati dal loro concentrazione nel campione di urina (U), velocità di flusso di urina (V), e la loro concentrazione nel plasma (P). Abbiamo precedentemente dimostrato una marcata riduzione del GFR e ERPF in questo modello con tecnologia gioco classico, mentre questo era meno evidente dalle variazioni della creatinina plasmatica, plasma urea, o clearance della creatinina ^13.

Figura 1. Sono indicati linea del tempo di L-NNA, dieta ricca di sale, UNX e SNX. Misurazioni longitudinali per determinare la funzione renale e la cessazione time-point. Quando più lungo follow-up è necessario dopo SNX, 6% NaCl dieta può essere continuata nel tempo.

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Figura 2. Surrenale dissezione della ghiandola. Per rimuovere la ghiandola surrenale senza disturbarla, posto forcipe nel grasso tra il rene e della ghiandola surrenale e mossa dalla nave palo verso l'alto verso l'alto come indica la linea rossa. Figura tratto dal 20 ° edizione statunitense di Anatomia del Gray del corpo umano, 1918.

Figura 3. Nefrectomia totale parziale. Le linee rosse indicano taglienti. Figura tratto dal 20 ° edizione statunitense di Anatomia del Gray del corpo umano, 1918.

Figura 4. Percentuale di tessuto renale rimosso dopo nefrectomia totale parziale in due diversi esperimenti. Exp 1, n = 16, exp 2, n = 23.

Figura 5. Lo sviluppo di insufficienza renale nei ratti CKD terminato 6 settimane dopo SNX (linee sdashed n = 5) vs controlli sani (linee pdashed n = 5) e ratti CKD terminata 12 settimane dopo SNX (£ n = 8) vs sano • controlli (n = 8). CKD ratti hanno ricevuto L-NNA fino alla settimana 4 e dieta ricca di sale da 1 settimana fino al termine (non mostrato nei grafici). SNX induce ipertensione (misurata dal tailcuff pletismografia) (A), uremia (B), anemia (C) e proteinuria (D) e la marcata riduzione del GFR (E) e ERPF (F) ^13. * Indicato p <0,05 vs controlli sani per ogni punto di tempo testato da ANOVA a due vie con Bonferroni post-test per i grafici A, B e D. Grafici C, E e F sono testati con due codet-test per le 6 e le 12 settimane punto di tempo. Clicca qui per ingrandire la figura .

La rimozione chirurgica di 5/6th di massa renale nel ratto Lewis, in combinazione con una dieta ad alto contenuto di sale e NOS temporanea inibizione porta ad un modello di CKD che assomiglia CKD umana e permette lo studio dei meccanismi causali e l'efficacia degli interventi terapeutici in CKD.

Il modello di nefrectomia 5/6th è un modello ben noto e ampiamente descritto per la CKD. Tuttavia, la semplice rimozione 5/6th di massa renale non porta a insufficienza renale immediato in tutti i ceppi di ratto. Usiamo Lewis ratti per studiare gli effetti delle terapie a base di cellule in CKD come la disponibilità di GFP + Lewis ratti ²¹ permette cellula-tracking delle cellule del donatore somministrati nel ricevente (nonGFP ⁺⁾ ratto. Il ratto Lewis è relativamente resistente allo sviluppo di danno renale e lo sviluppo di CKD è lento rispetto ad altri ceppi ^{22, 15.} Quindi abbiamo unito la rimozione di 5/6th di massa renale con NO esaurimento e una dieta ricca di sale da questo assomiglia diversi aspetti della CKD umanacome assunzione di sale e di disfunzione endoteliale. Lettori devono tenere presente che la necessità di combinare nefrectomia 5/6th con dieta di sale e / o NO deplezione dipende dal ceppo di ratti utilizzati per gli esperimenti.

Abbiamo eseguito nefrectomia 5/6th in una procedura in due fasi invece di una procedura in una fase come questa viene considerata come meno onerosa per l'animale, è associata a meno mortalità correlate ad interventi chirurgici ed è preferito dal nostro comitato di sperimentazione animale. Abbiamo preferito incisione fianco piuttosto che laparotomia per raggiungere i reni come laparotomia è associata ad un più alto rischio di infezione della ferita, perdita di punti di sutura, ernia del sottocutaneo e adesioni agli intestini rispetto al fianco incisione. Inoltre, se il disegno sperimentale comporta un intervento con laparotomia - come avviene nei nostri studi sperimentali per la somministrazione di cellule di midollo osseo in arteria renale dei laparotomies rene-performing remnant per SNX non è pretrasferibili come laparotomie ripetute dovrebbero essere evitati.

Dopo la rimozione chirurgica della 5/6th della massa renale, possono verificarsi vari problemi critici. Durante UNX ci possono essere difficoltà di stabilizzazione del rene in quanto il grasso circostante si staccherà facilmente. Due metodi possono essere utilizzati per ottenere il rene esposto. 1) Utilizzare pinze più piccole per avere presa sui vasi renali delicatamente scendendo dal polo inferiore del rene verso il sistema vascolare e tirare con cautela fino a quando è possibile stabilizzare il rene. 2) Utilizzare pinze smussato per estrarre attentamente il rene fuori dell'addome. Quando il rene è esposto, garza può essere utilizzato per arrestare il sanguinamento che può verificarsi durante questa procedura. Per prevenire le emorragie, inizia a tirare il grasso al polo inferiore del rene, dove il grasso è fortemente attaccato al rene.

È importante creare spazio tra il nodo intorno vaso renale e rene per prevenire il sanguinamento dopo rimozione del rene come il nodo può sfilarsii vasi renali dovute al flusso di sangue in arrivo, rapidamente riempiendo l'addome con sangue. Una garza può essere usato per rimuovere il sangue e la pressione deve essere applicato per arrestare il sanguinamento. Usare pinze per afferrare il renale e inserire una nuova legatura. Quando i vasi renali non possono essere ricondotte, mantenere la pressione fino a quando il sanguinamento si arresta. Aggiungere 1 ml di salina fisiologica per prevenire la disidratazione a causa di sanguinamento nella cavità addominale e attendere circa 5 minuti prima di chiudere il muscolo e strato di pelle. Monitorare ratto in più attentamente per i giorni successivi. Quando la legatura è ancora in atto dopo rimozione del rene ma vasi renali sono sanguinamento, le lunghe estremità della legatura possono essere usate per legare i vasi.

Quando dopo la dissezione dei poli, anche se titolare di pressione sulle imbottiture in gel se il sanguinamento persiste, è probabile che a causa di un infortunio ad una grande arteria renale o pelvi renale. Questa emorragia può essere interrotta ponendo nuove imbottiture in gel sulla ferita, facendo attenzione a non spostareil rilievo di gomma piuma durante il sollevamento del residuo in quanto le navi più grandi sono vicini l'ilo, e in attesa di un periodo più lungo.

Il sangue può essere rintracciata nelle urine fino a 2 giorni dopo l'intervento chirurgico. Quando la pelvi renale è danneggiato o un grande vaso renale persiste a sanguinare, ci sarà una traccia persistente di ematuria. Ratti con ematuria persistente dopo chirurgia devono essere eutanasia poiché non è possibile arrestare il sanguinamento. Se ematuria si osserva in un secondo momento-point dopo l'intervento chirurgico, che può verificarsi fino a 2 settimane dopo l'intervento chirurgico, il topo dovrebbe anche essere l'eutanasia in quanto il sangue è coagulato all'interno della pelvi renale e finirà per intasare l'uretere e vescica, con conseguente ostruzione.

Quando è necessaria più rapido sviluppo di insufficienza renale, il protocollo può essere invertita, ossia prima rimuovere i poli seguite da uninephrectomy una settimana dopo. Questo modello invertito è stato utilizzato in altri ceppi di ratto, si veda per esempio Liu et al. ^{23, che descrive un aumento di tre volte in urea siero e una diminuzione di quasi quattro volte della creatinina sierica a due settimane post-operatorie. In alternativa, più massa renale può essere rimosso. Tenete presente che la rimozione di massa più renale aumenta il rischio di emorragie e di morte. Corteccia può tranquillamente essere rimosso dalla parte superiore della curvatura rene. Non rimuovere più tessuto midollare per evitare il sanguinamento delle grandi arterie renali. Varianti sul modello SNX sono riduzione della massa renale da nefrectomia unilaterale e uno legatura di due dei tre rami dell'arteria renale (modello miocardico) o la resezione o legatura dei poli di entrambi i reni. Le differenze tra questi modelli sono stati ampiamente studiati da Griffin e Bidani 24. Il modello di infarto è accompagnata da una maggiore rilascio di renina, un aumento più pronunciato e acuto della pressione arteriosa e più iniziale lesioni 3 glomerulare. In entrambi i modelli, uno stato di malattia cronica stabile renale si sviluppa nel corso di 4 a8 settimane. Coagulazione della corteccia renale può anche essere utilizzato per ridurre la massa renale 25.}

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamo Krista den Ouden per l'eccellente assistenza tecnica. Questa tecnica è stata sostenuta finanziariamente dalla Fondazione olandese del rene, concessione C06.2174. MCV è sostenuta dalla organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NWO) Vidi-sovvenzione 016.096.359.