現在の研究は米国国立衛生助成R01 - HL092188の研究所、R01 - DK083385とR01HL098294、および麻酔教育研究財団（FAER）HKEへの助成、JYDおよびDFG（ドイツ学術）研究へFAER助成金によってサポートされていましたAGへのフェローシップ（GR2121/1-1）。

一般的な挨拶 ​​。すべての操作は、直立解剖顕微鏡（ライカ）の下と外科的凝固を使用して実行する必要があります。実験群のマウスには、結果の比較可能性を確保するために年齢と体重に一致する必要があります。温度、血圧、麻酔と輸液は、実験中に安定して監視する必要があります。 1。麻酔と手術<ol><li>腎虚血の実験は、どちらかを同時に両方の腎臓に血と再灌流を適用する、または残りの腎臓の虚血の治療と組み合わせて単一の腎摘出後に行うことができます。両方の腎臓の二国間の虚血の治療が増加技術的な問題が、より複雑な実験設定と長い手術に関連付けられているように、我々は掛かる重量のシステムを利用して、残りの左側の腎臓の虚血の治療に続いて、右腎摘出を実行します。我々は、心臓の冠状動脈の閉塞のためにも、このハング重量のシステムを利用。冠状動脈は心臓の筋肉内にあるのに対し、腎動脈が周囲の組織から単離することができるしかし、手順は異なります。 </li><li>マウス（8-14週齢、雌雄は）70mg/kgの用量でペントバルビタールで麻酔になります。我々は、約で麻酔を維持します。ペントバルビタール10 mg / kgの/ hのナトリウム。過剰投与は有意に血圧を下げることができますので、結果を変更することができます。私たちの初期の研究で我々はまた、ケタミンとキシラジンを使用していました。しかし、これらの化合物は強い徐脈（150 /分）を誘導した。観測された徐脈の横にある両方の化合物は、虚血の状態の間に防御機構に関与しているという証拠もある。揮発性麻酔薬はまた、腎保護と低血圧を誘発するか、その能力のために使用することができます。したがって、麻酔のための私たちの最終的な選択は、ペントバルビタールだった。さらに、ケタミンとキシラジンは、主として腎臓から排泄される。腎摘出術と虚血は、ケタミン麻酔を延長することがあります。 </li><li>一度痛みの反射がないです（ピンセットで足の指を絞ってテストした）マウスは左側臥位に（RT、Effenberg、ミュンヘン、ドイツ37.0℃で体温を維持するために）温度制御加熱のテーブルの上に配置されます。 </li><li>テープを使用してテーブルに下限と上肢を取り付けます。 </li><li>ビデオのデモに示すような非生存手術、の場合は、皮膚をカットすることで、マウスの毛の吸入を防止するため、マウスの毛のアレルギーのリスクを防ぐためにミネラルオイルを切開面積をカバー。生存実験の場合には毛のクリッピング、ヨードフォア（例えばBetadine）、オートクレーブ器具の滅菌処理し、外科医のためのマスクを使用すると、滅菌手袋と皮膚の消毒を含む適切な無菌テクニックが必要です。ミネラルオイルは、生存の手術では使用されません。生存の手術のために無菌NaClを使用されています</li><li>右側腹部の切開は、筋肉と皮膚血管の出血を防ぐために、はさみや凝固電極（エルベ、ICC50、ドイツ）で実行されます。正中開腹術を経由して腎臓へのアクセスとは対照的に、この手法は、腹腔へのアクセスを必要としません。 </li><li>腎動脈および腎静脈を含めた腎茎は4 / 0絹縫合糸を使用して連結すると右の腎臓は副腎血管に干渉することなく、はさみで切り出しされます。 </li><li>手術創は4 / 0縫合糸で筋肉の壁と皮膚の連続縫合（二ステッチ）を使用してクローズされます。 </li><li>動物は、右側臥位に置かれ、左脇腹の切開が行われます。 </li><li>左腎は慎重に副腎や血管を避けて、結合組織から削除されます。 </li><li>次に、腎臓は、ルーサイトカップにその腹側に下がっている。ルーサイトカップは、生存の手術のために滅菌されるべきである。腎臓のポールは、ピンセットで慎重に周囲の組織を保持することによってルーサイトカップにプッシュされます。その後ポールは、ピンセットで慎重にルーサイトカップにプッシュされます。腎臓は37.0で、水に浸したウェット綿棒℃でウェットと保温される</li><li>ルーサイトカップに左腎および配置の曝露後の腎臓のホルダーは、腎血管の緊張を持つように腹側に拘束される。十分な差し止めは腎動脈下の縫合糸の成功を配置するために重要です。その後腎臓ホルダーが固定されており、それが腎静脈の上で動作するように腎動脈を簡単に識別できます。 </li><li>腎動脈が隣接する組織から解剖され、その微細な鉗子による腹部大動脈から離陸に近い。動脈は非常に上部に湾曲したピンセットを用い、基盤となる静脈から解剖される。 </li><li> 8 / 0絹縫合糸（エチコン、ノルダーシュテット、ドイツ）を用いて腎動脈の下に置かれている主要なガイドとして1つの鉗子。この手法は、腎茎のクランプに比べて、腎静脈の圧縮せずに腎臓への唯一の動脈の血流の中断することができます。 </li><li>縫合糸は、小さな極（準備安全ピンすることができます）と約の重みの上に配置されています。 1グラムは、各エンド（エッペンドルフチュー​​ブ）に接続されています。重量は、取り出したり、エッペンドルフチュー​​ブに水を添加することによって腎臓の大きさに適合させることができます。しかし、動脈が少しは血液が動脈を介してですが動脈に大きなストレッチなしで実行されていないように、上向きにプルアップしてください。動脈に大きなストレッチストレスは、動脈壁と低灌流の肥厚を伴う血管壁の損傷を引き起こす可能性があります。 </li><li>重みがサポートされていない一方で、腎動脈はすぐに吸蔵される。これとは対照的に、重みがサポートされている場合、血流はすぐに臓器に復元されます。成功した閉塞は、赤から白への色の変化によって確認される。 </li><li>実験で必要に応じて異なる虚血時間を行うことができます。完全な再灌流は、虚血時間の長さに応じて行われます。 45分の虚血時間までには回復可能な腎臓の損傷を許可する。我々の実験設定では、私たちが改善だけでなく、マウスの系統や治療に応じて、腎臓の損傷の障害を確認することができる培地腎障害と虚血の30分に20までを使用。 </li><li>完全な再灌流後に腎臓は、ルーサイトカップの外に置き換えることができます。したがって、腎臓ホルダーは未定であり、腎臓の緊張が解除されます。頭蓋ポールは、優しく穏やかな鉗子でカップから削除され、尾側のポールは、すぐに次のようになる。 </li><li>マウスの固定（テープ）がリリースすることができ、マウスは、例えば、FITC標識したイヌリンクリアランスのため仰臥位に配置することができます。 </li><li>実験のサブセットでは、血圧と心拍数は、手術全体に記録することができます。血圧の測定は、頸動脈カテーテルを介して連続的に取得されます。簡単に言えば、頚動脈を気管筋の鈍的切開を介して公開されます。さらなる暴露と組織の外傷（迷走神経の特定）を慎重に回避に続いて、カテーテルは、2つの縫合糸と小さなクランプを使用して血管に挿入されます。血圧は、ステイサムの要素（WK 280、WKK、カルトブルン、スイス）で測定されます。 </li><li> FITC標識イヌリンクリアランスのためにカテーテルは、塩化ナトリウムとFITC標識イヌリンの注入のために左頸静脈内に配置する必要があります。さらに膀胱のカテーテルは、以下に詳細に説明するように時間依存的に尿を採取するために挿入する必要があります。 </li></ol> 2。腎損傷の測定<ol><li>一般的には：以下のアウトカムパラメーターには、腎臓の虚血後の腎臓の損傷を判断するために推奨されています： 糸球体濾過率（GFR）を評価するためにFITC標識イヌリンクリアランスを実行します。代替として、24時間腎損傷後の代謝ケージの調査を経由してクレアチニンクリアランス、血清クレアチニンを決定する。腎H＆E染色および腎虚血、以下の腎損傷や炎症、24時間を決定するためにミエロペルオキシダーゼ（MPO）ELISAを実行します。 </li><li>代謝ケージの調査： <ol><li>虚血後の左の腎臓は、後腹膜の位置に戻して電源が入っていて、上記のような傷が閉じている。 </li><li>手術の終了時にマウスは、0.3ミリリットルの生理食塩水のIPを受信し、加熱ランプの下で2時間回復する。 </li><li>その後、マウスは24時間の2倍のための腎機能パラメータの測定のための代謝ケージ（Tecniplastドイツ、Hohenpeissenberg、ドイツ）に配置されます。 </li><li>各マウスの取水は、再び完全なボトルを秤量することにより、マウスに供給する前に水と空と満たされたボトルを秤量することにより、24時間後より決定する必要がある。マウスの重量は、同様に決定する必要がある。 </li><li> 24時間後、約75μlの血液が短いisoflorane麻酔下でキャピラリーチューブを介して目の奥に静脈叢から取得されます。 </li><li>腎機能は24時間製造業者の`sのプロトコル（LT - SYS、労働+ Technik社、ベルリン、ドイツ）によると、市販のcolorimtric方法を使用して腎虚血後の血漿および尿中のクレアチニンを測定することによって評価される。のNa +、K +の血漿および尿中濃度は、火炎放射光度計（エレックス6361、エッペンドルフAG、ハンブルク、ドイツ）で決定される。腎排泄と血行動態値は、標準の数式15から17を使って計算されます。 </li></ol></li><li>イヌリンクリアランス：FITC -イヌリンクリアランスの実験は、腎虚血、次が実行されます。 <ol><li>左頸静脈は、連続的な私のためにカニューレnfusion。準備のはさみ（デュモン、WPI）場所静脈約2縫合糸（4 / 0）で、隣接する組織から静脈を切開した後。血流を停止するproximale縫合する前に静脈にクランプを置きます。その後、遠位結び目を閉じて、遠位縫合糸は、静脈の緊張を引っ張らないように終わるのいずれかに重みを置く。これは、静脈にカテーテルを得るために非常に重要です。静脈に小さな開口部をカットするマイクロはさみを使用してください。微細な鉗子（デュモン、WPI）と開口部を保持し、静脈にカテーテルを配置。カテーテルのクランプを脱いで進みます。あなたがそれを保持することなく、それを下に置くことができるようにカテーテルには緊張感がないことを確認してください。その後、静脈とカテーテルでの秒の近位縫合を閉じてください。 </li><li>カテーテルは、計時尿のコレクションのための膀胱に配置されます。したがって、膀胱の皮膚の短い切開をカット。慎重に皮膚の穴から膀胱を削除します。ウェットティッシュで膀胱を修正。膀胱（4 / 0）上の準備縫合糸を置きます。 </li><li>それは容易に膀胱内にそれを修正するために行うカテーテルの周囲にリングを得るために最後の短いカテーテルの一部（1.5センチメートル）と熱をカット。 </li><li>その一番上に膀胱に穴を開けます。出血を防ぐために血管の間のカットを行います。膀胱内にカテーテルの大端部を挿入し、カテーテルや膀胱を介して縫合糸を閉じます。 </li><li>すべてのマウスは体重の20％に相当する金額の0.85％塩化ナトリウム溶液のボーラスを受け取ります。持続注入は、体重とFITC -イヌリンを800ul/h/25gの割合で維持されている全体の腎臓の糸球体濾過率（GFR）の評価のために注入するために追加されます。 20分間の動物の安定化した後、20分計時尿のコレクションは、尿流率およびFITC -イヌリンの測定のために（4回）実行されます。血液は、FITC -イヌリンの測定のためのすべての期間の途中で得られる。 </li><li> 20分の収集期間を開始するときは、タイマーを使用してください。小さいエッペンドルフチュー​​ブに膀胱カテーテルの端を置くことによって、尿を収集する。もし尿の量を決定できるように、尿を採取する前と後のチューブの重量を測定する。血液サンプルは、各収集期間の途中でキャピラリーチューブを経由して眼窩採血フォーム静脈叢を介して行われます。 </li></ol></li><li>血液および腎臓は、さらに分析などMPO ELISA、サイトカインEISA、組織学のための各手順の後に収集することができます。 </li></ol> 3。代表的な結果： <img src="/files/ftp_upload/2549/2549fig1.jpg" alt="図1"/> 図1腎虚血用ハンギングウエイトシステムのモデル：。ハング重量システムは左腎の腎血を誘発するために確立されている。したがって、8.0ナイロン縫合糸は、腎動脈下に置かれ、それぞれの縫合糸の端にある小さな重量（1G）が装着された。この実験的な設計は、重量負荷を適用し、解放することによって腎動脈の可逆的閉塞することができます。

<ol>
	<li>Abuelo, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normotensive+ischemic+acute+renal+failure.">Normotensive ischemic acute renal failure.</a> N Engl J Med. 357, 797-805 (2007).</li><li>Thadhani, R., Pascual, M., Bonventre, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+renal+failure.">Acute renal failure.</a> N Engl J Med. 334, 448-460 (1996).</li><li>Lameire, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pathophysiology+of+acute+renal+failure.">The pathophysiology of acute renal failure.</a> Crit Care Clin. 21, 197-210 (2005).</li><li>Gelman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pathophysiology+of+aortic+cross-clamping+and+unclamping.">The pathophysiology of aortic cross-clamping and unclamping.</a> Anesthesiology. 82, 1026-1060 (1995).</li><li>Yalavarthy, R., Edelstein, C. L., Teitelbaum, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+renal+failure+and+chronic+kidney+disease+following+liver+transplantation.">Acute renal failure and chronic kidney disease following liver transplantation.</a> Hemodial Int. 11, S7-S12 (2007).</li><li>Schrier, R. W., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+renal+failure+and+sepsis.">Acute renal failure and sepsis.</a> N Engl J Med. 351, 159-169 (2004).</li><li>Grenz, A., Osswald, H., Eckle, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Reno-Vascular+A2B+Adenosine+Receptor+Protects+the+Kidney+from+Ischemia.">The Reno-Vascular A2B Adenosine Receptor Protects the Kidney from Ischemia.</a> PLoS Medicine. 5, e137-e137 (2008).</li><li>Grenz, A., Zhang, H., Hermes, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+E-NTPDase1+(CD39)+to+renal+protection+from+ischemia-reperfusion+injury.">Contribution of E-NTPDase1 (CD39) to renal protection from ischemia-reperfusion injury.</a> FASEB J. 21, 2863-2873 (2007).</li><li>Grenz, A., Zhang, H., Eckle, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protective+role+of+ecto-5'-nucleotidase+(CD73)+in+renal+ischemia.">Protective role of ecto-5'-nucleotidase (CD73) in renal ischemia.</a> J Am Soc Nephrol. 18, 833-845 (2007).</li><li>Akcay, A., Nguyen, Q., Edelstein, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mediators+of+inflammation+in+acute+kidney+injury.">Mediators of inflammation in acute kidney injury.</a> Mediators Inflamm. , 137072-137072 (2009).</li><li>Faubel, S., Ljubanovic, D., Poole, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peripheral+CD4+T-cell+depletion+is+not+sufficient+to+prevent+ischemic+acute+renal+failure.">Peripheral CD4 T-cell depletion is not sufficient to prevent ischemic acute renal failure.</a> Transplantation. 80, 643-649 (2005).</li><li>Wei, Q., Bhatt, K., He, H. Z., Mi, Q. S., Haase, V. H., Dong, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+deletion+of+Dicer+from+proximal+tubules+protects+against+renal+ischemia-reperfusion+injury.">Targeted deletion of Dicer from proximal tubules protects against renal ischemia-reperfusion injury.</a> J Am Soc Nephrol. 21, 756-761 (2010).</li><li>Joo, J. D., Kim, M., Horst, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+and+delayed+renal+protection+against+renal+ischemia+and+reperfusion+injury+with+A1+adenosine+receptors.">Acute and delayed renal protection against renal ischemia and reperfusion injury with A1 adenosine receptors.</a> Am J Physiol Renal Physiol. 293, F1847-F1857 (2007).</li><li>Grenz, A., Eckle, T., Zhang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+hanging-weight+system+for+isolated+renal+artery+occlusion+during+ischemic+preconditioning+in+mice.">Use of a hanging-weight system for isolated renal artery occlusion during ischemic preconditioning in mice.</a> Am J Physiol Renal Physiol. 292, F475-F485 (2007).</li><li>Qi, Z., Whitt, I., Mehta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+determination+of+glomerular+filtration+rate+in+conscious+mice+using+FITC-inulin+clearance.">Serial determination of glomerular filtration rate in conscious mice using FITC-inulin clearance.</a> Am J Physiol Renal Physiol. 286, 590-596 (2004).</li><li>Lorenz, J. N., Gruenstein, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple,+nonradioactive+method+for+evaluating+single-nephron+filtration+rate+using+FITC-inulin.">A simple, nonradioactive method for evaluating single-nephron filtration rate using FITC-inulin.</a> Am J Physiol. 276, 172-177 (1999).</li><li>Lorenz, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+guide+to+evaluating+cardiovascular,+renal,+and+pulmonary+function+in+mice.">A practical guide to evaluating cardiovascular, renal, and pulmonary function in mice.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 282, 1565-1582 (2002).</li></ol>

利害の衝突は宣言されません。

要約すると、本研究は、腎動脈の閉塞のためにぶら下げウェイトシステムを使用して、マウスモデルで腎虚血を実行するための斬新な手法を説明します。実際には、本研究はこのように腎茎のクランピングに関連した変動を最小限に抑え、高い再現性傷害を示しています。

<table border="1"><tbody><tr><th>試薬の名前</th><th>会社</th><th>カタログ番号</th><th>コメント</th></tr><tr><td>ペントバルビタールナトリウム</td><td> Vortech製薬Lsは、株式会社</td><td> VPL 9372 </td><td>生理食塩水で4mg/mL </td></tr><tr><td>縫合糸、絹4.0 </td><td>ハーバード装置</td><td> 517698 </td><td></td></tr><tr><td>縫合糸、Prolene 8.0 </td><td>エチコン、米国</td><td> M8739 </td><td>再利用できる</td></tr><tr><td>解剖顕微鏡</td><td>ライカ</td><td> N / A </td><td>寛大な作動距離を考慮する</td></tr><tr><td>暖房表</td><td> RT、エッフェンベルガー、ドイツ</td><td> N / A </td><td>のみと単一のプロバイダ</td></tr><tr><td>手術器具</td><td> WPI、デュモン</td><td></td><td>微細な微小血管のはさみ</td></tr></tbody></table>

use of a hanging-weight system for isolated renal artery occlusion

入院患者で、急性腎障害（AKI）の症例の50％以上は1-3腎虚血によって引き起こされます。入院患者の最近の研究では、血清クレアチニン値の軽度の増加が（0.3から0.4 mg / dL）のいずれかの増加1を適用していない人に比べて死亡の70％より大きなリスクに関連付けられていることを明らかにした。これらの線に沿って、大動脈と腎血管のクロスクランプを必要とする外科手術は、30％4までの腎不全率に関連付けられています。同様に、心臓手術後のAKIは、通常の状況下で患者の10％以上で発生し、死亡率の劇的な増加に関連付けられています。 AKIは、肝移植後にも一般的な合併症である。患者の少なくとも8から17パーセントは腎代替療法5を必要とすることになる。また、腎移植時の尿細管細胞の傷害に起因する遅延グラフト関数は、頻繁に虚血に関連するAKI 6に関連しています。また、AKIは敗血症6から患っている患者の約20％で発生します。AKIの発生は、罹患率と死亡率1の劇的な増加に関連付けられている。治療アプローチは非常に限られているとAKIの介入試験の大半は、人間に失敗している。したがって、虚血から腎障害を防ぐために追加の治療法が緊急に7-9、3を必要としている。 虚血による腎障害のメカニズムと可能な治療戦略のマウスモデルを明らかにするためには、集中的に7-13を必要としている。マウスモデルは遺伝子標的マウスと組織特異的遺伝子標的マウス（CRE - FLOXシステム）を含むさまざまな遺伝的モデルを活用する可能性を提供しています。しかし、マウス腎虚血は技術的に困難であり、実験の詳細は、大幅に結果に影響を与える。我々は、特に腎茎14をクランプや縫合の使用を避けるマウスでの孤立性腎動脈閉塞のための新しいモデル、の体系的評価を行った。虚血が唯一の実験設定によって1腎臓で行うことができるので、このモデルでは右腎の腎摘除術を必要とします。実際には、ハンギングウェイトシステムを使用することにより、腎動脈の外科的処置を通じて一度だけ計測されています。さらに、どの静脈や尿道閉塞は、この手法では発生しません。我々は、血清クレアチニンを測定することにより、虚血時間用量依存性および再現性の高い腎障害を示すことができる。また、全体の茎のクランプ、従来でこの新しいモデルを比較する際に、虚血プレコンディショニングによる腎保護は、より深い、より信頼性の高いです。したがって、彼の新しい技術は、急性腎障害の分野で作業している他の研究者にとって便利かもしれません。

Watch this Scientific Journal Video about Use of a Hanging-weight System for Isolated Renal Artery Occlusion at JoVE.com

Use of a Hanging-weight System for Isolated Renal Artery Occlusion

虚血による急性腎障害のための正確なモデルマウス（AKI）は、急性腎障害を調査し、場合によっては腎障害を治療するための治療手段を見つけるために重要なツールです。吊り下げ重量システムは、腎渋滞を引き起こすことなく、迅速かつ信頼性の腎動脈の閉塞および再灌流のためのツールを提供しています。

隔離された腎動脈閉塞のためのハンギングウェイトシステムの利用

In hospitalized patients, over 50% of cases of acute kidney injury (AKI) are caused by renal ischemia 1-3. A recent study of hospitalized patients ...

use-of-a-hanging-weight-system-for-isolated-renal-artery-occlusion

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

15.9K ビュー.  University of Colorado. 虚血による急性腎障害のための正確なモデルマウス（AKI）は、急性腎障害を調査し、場合によっては腎障害を治療するための治療手段を見つけるために重要なツールです。吊り下げ重量システムは、腎渋滞を引き起こすことなく、迅速かつ信頼性の腎動脈の閉塞および再灌流のためのツールを提供しています。

ビデオ: Use of a Hanging-weight System for Isolated Renal Artery Occlusion

Modeling Stroke in Mice - Middle Cerebral Artery Occlusion with the Filament Model

Stroke is among the most frequent causes of death and adult disability, especially in highly developed countries. However, treatment options to date are very limited. To meet the need for novel therapeutic approaches, experimental stroke research frequently employs rodent models of focal cerebral ischaemia. Most researchers use permanent or transient occlusion of the middle cerebral artery (MCA) in mice or rats.
Proximal occlusion of the middle cerebral artery (MCA) via the intraluminal suture technique (so called filament or suture model) is probably the most frequently used model in experimental stroke research. The intraluminal MCAO model offers the advantage of inducing reproducible transient or permanent ischaemia of the MCA territory in a relatively non-invasive manner. Intraluminal approaches interrupt the blood flow of the entire territory of this artery. Filament occlusion thus arrests flow proximal to the lenticulo-striate arteries, which supply the basal ganglia. Filament occlusion of the MCA results in reproducible lesions in the cortex and striatum and can be either permanent or transient. In contrast, models inducing distal (to the branching of the lenticulo-striate arteries) MCA occlusion typically spare the striatum and primarily involve the neocortex. In addition these models do require craniectomy. In the model demonstrated in this article, a silicon coated filament is introduced into the common carotid artery and advanced along the internal carotid artery into the Circle of Willis, where it blocks the origin of the middle cerebral artery. In patients, occlusions of the middle cerebral artery are among the most common causes of ischaemic stroke. Since varying ischemic intervals can be chosen freely in this model depending on the time point of reperfusion, ischaemic lesions with varying degrees of severity can be produced. Reperfusion by removal of the occluding filament at least partially models the restoration of blood flow after spontaneous or therapeutic (tPA) lysis of a thromboembolic clot in humans.
In this video we will present the basic technique as well as the major pitfalls and confounders which may limit the predictive value of this model.

Filamentous occlusion of the Middle cerebral artery is a common model for studying ischemic stroke in mice.

マウスにおけるモデリングのストローク - フィラメントモデルと中大脳動脈閉塞

Stroke is among the most frequent causes of death and adult disability, especially in highly developed countries. However, treatment options to date are ...

医学

Use of a Hanging Weight System for Coronary Artery Occlusion in Mice

Murine studies of acute injury are an area of intense investigation, as knockout mice for different genes are becoming increasingly available 1-38. Cardioprotection by ischemic preconditioning (IP) remains an area of intense investigation. To further elucidate its molecular basis, the use of knockout mouse studies is particularly important 7, 14, 30, 39. Despite the fact that previous studies have already successfully performed cardiac ischemia and reperfusion in mice, this model is technically very challenging. Particularly, visual identification of the coronary artery, placement of the suture around the vessel and coronary occlusion by tying off the vessel with a supported knot is technically difficult. In addition, re-opening the knot for intermittent reperfusion of the coronary artery during IP without causing surgical trauma adds additional challenge. Moreover, if the knot is not tied down strong enough, inadvertent reperfusion due to imperfect occlusion of the coronary may affect the results. In fact, this can easily occur due to the movement of the beating heart.
Based on potential problems associated with using a knotted coronary occlusion system, we adopted a previously published model of chronic cardiomyopathy based on a hanging weight system for intermittent coronary artery occlusion during IP 39. In fact, coronary artery occlusion can thus be achieved without having to occlude the coronary by a knot. Moreover, reperfusion of the vessel can be easily achieved by supporting the hanging weights which are in a remote localization from cardiac tissues.
We tested this system systematically, including variation of ischemia and reperfusion times, preconditioning regiments, body temperature and genetic backgrounds39. In addition to infarct staining, we tested cardiac troponin I (cTnI)
as a marker of myocardial infarction in this model. In fact, plasma levels of cTnI correlated with infarct sizes (R2=0.8). Finally, we could show in several studies that this technique yields highly reproducible infarct sizes during murine IP and myocardial infarction6, 8, 30, 40, 41. Therefore, this technique may be helpful for researchers who pursue molecular mechanisms involved in cardioprotection by IP using a genetic approach in mice with targeted gene deletion. Further studies on cardiac IP using transgenic mice may consider this technique.

A murine model for myocardial ischemia and ischemic preconditioning is an important tool study cardioprotective mechanisms in vivo. Here, we report an easy applicable in situ model for cardiac IP using a hanging-weight system for coronary artery occlusion.

マウスにおける冠動脈閉塞のために掛かる重量のシステムの使用

Murine studies of acute injury are an area of intense investigation, as knockout mice for different genes are becoming increasingly available 1-38. ...

Use of a Hanging-weight System for Liver Ischemia in Mice

Acute liver injury due to ischemia can occur during several clinical procedures e.g. liver transplantation, hepatic tumor resection or trauma repair and can result in liver failure which has a high mortality rate1-2. Therefore murine studies of hepatic ischemia have become an important field of research by providing the opportunity to utilize pharmacological and genetic studies3-9. Specifically, conditional mice with tissue specific deletion of a gene (cre, flox system) provide insights into the role of proteins in particular tissues10-13 . Because of the technical difficulty associated with manually clamping the portal triad in mice, we performed a systematic evaluation using a hanging-weight system for portal triad occlusion which has been previously described3. By using a hanging-weight system we place a suture around the left branch of the portal triad without causing any damage to the hepatic lobes, since also the finest clamps available can cause hepatic tissue damage because of the close location of liver tissue to the vessels. Furthermore, the right branch of the hepatic triad is still perfused thus no intestinal congestion occurs with this technique as blood flow to the right hepatic lobes is preserved. Furthermore, the portal triad is only manipulated once throughout the entire surgical procedure. As a result, procedures like pre-conditioning, with short times of ischemia and reperfusion, can be easily performed. Systematic evaluation of this model by performing different ischemia and reperfusion times revealed a close correlation of hepatic ischemia time with liver damage as measured by alanine (ALT) and aspartate (AST) aminotransferase serum levels3,9. Taken together, these studies confirm highly reproducible liver injury when using the hanging-weight system for hepatic ischemia and intermittent reperfusion. Thus, this technique might be useful for other investigators interested in liver ischemia studies in mice. Therefore the video clip provides a detailed step-by-step description of this technique.

We established a novel murine model of a hanging weight system for portal triad occlusion. This technique may be useful for future investigations of ischemia in murine hepatic models.

マウスの肝臓虚血のためにハンギング軽量システムの利用

Acute liver injury due to ischemia can occur during several clinical procedures e.g. liver transplantation, hepatic tumor resection or trauma repair and ...

Mouse Model of Middle Cerebral Artery Occlusion

Stroke is the most common fatal neurological disease in the United States 1. The majority of strokes (88%) result from blockage of blood vessels in the brain (ischemic stroke) 2. Since most ischemic strokes (~80%) occur in the territory of middle cerebral artery (MCA) 3, many animal stroke models that have been developed have focused on this artery. The intraluminal monofilament model of middle cerebral artery occlusion (MCAO) involves the insertion of a surgical filament into the external carotid artery and threading it forward into the internal carotid artery (ICA) until the tip occludes the origin of the MCA, resulting in a cessation of blood flow and subsequent brain infarction in the MCA territory 4. The technique can be used to model permanent or transient occlusion 5. If the suture is removed after a certain interval (30 min, 1 h, or 2 h), reperfusion is achieved (transient MCAO); if the filament is left in place (24 h) the procedure is suitable as a model of permanent MCAO. This technique does not require craniectomy, a neurosurgical procedure to remove a portion of skull, which may affect intracranial pressure and temperature 6. It has become the most frequently used method to mimic permanent and transient focal cerebral ischemia in rats and mice 7,8. To evaluate the extent of cerebral infarction, we stain brain slices with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) to identify ischemic brain tissue 9. In this video, we demonstrate the MCAO method and the determination of infarct size by TTC staining.

We demonstrate in the video a method for producing a middle cerebral artery occlusion in adult mice using an intraluminal monofilament. We also show how to evaluate the extent of cerebral infarction by 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining.

中大脳動脈閉塞のマウスモデル

Stroke is the most common fatal neurological disease in the United States 1. The majority of strokes (88%) result from blockage of blood vessels in the ...

Use of Animal Model of Sepsis to Evaluate Novel Herbal Therapies

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several techniques, including infusion of exogenous bacterial toxin (endotoxemia) or bacteria (bacteremia), as well as surgical perforation of the cecum by cecal ligation and puncture (CLP)1-3. CLP allows bacteria spillage and fecal contamination of the peritoneal cavity, mimicking the human clinical disease of perforated appendicitis or diverticulitis. The severity of sepsis, as reflected by the eventual mortality rates, can be controlled surgically by varying the size of the needle used for cecal puncture2. In animals, CLP induces similar, biphasic hemodynamic cardiovascular, metabolic, and immunological responses as observed during the clinical course of human sepsis3. Thus, the CLP model is considered as one of the most clinically relevant models for experimental sepsis1-3.
Various animal models have been used to elucidate the intricate mechanisms underlying the pathogenesis of experimental sepsis. The lethal consequence of sepsis is attributable partly to an excessive accumulation of early cytokines (such as TNF, IL-1 and IFN-&gamma;)4-6 and late proinflammatory mediators (e.g., HMGB1)7. Compared with early proinflammatory cytokines, late-acting mediators have a wider therapeutic window for clinical applications. For instance, delayed administration of HMGB1-neutralizing antibodies beginning 24 hours after CLP, still rescued mice from lethality8,9, establishing HMGB1 as a late mediator of lethal sepsis. The discovery of HMGB1 as a late-acting mediator has initiated a new field of investigation for the development of sepsis therapies using Traditional Chinese Herbal Medicine. In this paper, we describe a procedure of CLP-induced sepsis, and its usage in screening herbal medicine for HMGB1-targeting therapies.

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection, and can be simulated by a surgical technique termed cecal ligation and puncture (CLP). Here we describe a method to use CLP-induced animal model to screen medicinal herbs for therapeutic agents.

新しいハーブ治療法を評価するために敗血症の動物モデルの使用

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several ...

Utilizing a Cranial Window to Visualize the Middle Cerebral Artery During Endothelin-1 Induced Middle Cerebral Artery Occlusion

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be performed in many locations overlying the rat cerebrum, but is most easily carried out by creating a craniectomy over the readily accessible frontal or parietal bones. Most frequently, we have used this technique in combination with the endothelin-1 middle cerebral artery occlusion model of ischemic stroke to quantify the changes in middle cerebral artery vessel diameter that occur with injection of endothelin-1 into the brain parenchyma adjacent to the proximal MCA4, 5. In order to visualize the proximal portion of the MCA during endothelin -1 induced MCAO, we use a technique to create a cranial window through the temporal bone on the lateral aspect of the rat skull (Figure 1). Cerebral arteries can be visualized either with the dura intact or with the dura incised and retracted. Most commonly, we leave the dura intact during visualization since endothelin-1 induced MCAO involves delivery of the vasoconstricting peptide into the brain parenchyma. This bypasses the need to incise the dura directly over the visualized vessels for drug delivery. This protocol will describe how to create a cranial window to visualize cerebral arteries in a step-wise fashion, as well as how to avoid many of the potential pitfalls pertaining to this method.

This article describes a method for visualizing rat cerebral arteries through a cranial window using temporal craniectomy in order to view proximal portions of the middle cerebral artery (Figure 1). This versatile method can be combined with various techniques of drug delivery to measure cerebral artery reactivity in vivo.

エンドセリン-1誘発性中大脳動脈閉塞中大脳動脈を可視化するために頭蓋窓を利用

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be ...

Optimized System for Cerebral Perfusion Monitoring in the Rat Stroke Model of Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion

The translational potential of pre-clinical stroke research depends on the accuracy of experimental modeling. Cerebral perfusion monitoring in animal models of acute ischemic stroke allows to confirm successful arterial occlusion and exclude subarachnoid hemorrhage. Cerebral perfusion monitoring can also be used to study intracranial collateral circulation, which is emerging as a powerful determinant of stroke outcome and a possible therapeutic target. Despite a recognized role of Laser Doppler perfusion monitoring as part of the current guidelines for experimental cerebral ischemia, a number of technical difficulties exist that limit its widespread use. One of the major issues is obtaining a secure and prolonged attachment of a deep-penetration Laser Doppler probe to the animal skull. In this video, we show our optimized system for cerebral perfusion monitoring during transient middle cerebral artery occlusion by intraluminal filament in the rat. We developed in-house a simple method to obtain a custom made holder for twin-fibre (deep-penetration) Laser Doppler probes, which allow multi-site monitoring if needed. A continuous and prolonged monitoring of cerebral perfusion could easily be obtained over the intact skull.

Cerebral perfusion monitoring has been demonstrated to improve accuracy in ischemic stroke models. Technical difficulties often limit the use of this essential tool for cerebrovascular research. In this video, an optimized system is shown to obtain a single or multi-site hemodynamic monitoring during intraluminal middle cerebral artery occlusion in rats.

腔内中大脳動脈閉塞のラット脳卒中モデルにおける脳血流モニタリングのための最適化されたシステム

The translational potential of pre-clinical stroke research depends on the accuracy of experimental modeling. Cerebral perfusion monitoring in animal ...

An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

Since its introduction in the late 19th century, the Langendorff isolated heart perfusion apparatus, and the subsequent development of the working heart model, have been invaluable tools for studying cardiovascular function and disease1-15. Although the Langendorff heart preparation can be used for any mammalian heart, most studies involving this apparatus use small animal models (e.g., mouse, rat, and rabbit) due to the increased complexity of systems for larger mammals1,3,11. One major difficulty is ensuring a constant coronary perfusion pressure over a range of different heart sizes &#8211; a key component of any experiment utilizing this device1,11. By replacing the classic hydrostatic afterload column with a centrifugal pump, the Langendorff working heart apparatus described below allows for easy adjustment and tight regulation of perfusion pressures, meaning the same set-up can be used for various species or heart sizes. Furthermore, this configuration can also seamlessly switch between constant pressure or constant flow during reperfusion, depending on the user&#8217;s preferences. The open nature of this setup, despite making temperature regulation more difficult than other designs, allows for easy collection of effluent and ventricular pressure-volume data.

Most studies involving the Langendorff apparatus use small animal models due to the increased complexity of systems for larger mammals. We describe a Langendorff system for large animal models that allows for use across a range of species, including humans, and relatively easy data acquisition.

大型動物モデルの絶縁型ワーキングハートシステム

Since its introduction in the late 19th century, the Langendorff isolated heart perfusion apparatus, and the subsequent development of the working heart ...

Surgical Approach for Middle Cerebral Artery Occlusion and Reperfusion Induced Stroke in Mice

Stroke is a leading cause of death worldwide and continues to be one of the major causes of long-term adult disabilities. About 87% of strokes are ischemic in origin and occur in the territory of the middle cerebral artery (MCA). Currently the only Food and Drug Administration (FDA) approved drug for the treatment of this devastating disease is tissue plasminogen activator (tPA). However, tPA has a small therapeutic window for administration (3 - 6 hr), and is only effective in 4% of the patients who actually receive it. Current research focuses on understanding the pathophysiology of stroke in order to find potential therapeutic targets. Thus, reliable models are crucial, and the MCA occlusion (MCAo) model (also termed the intraluminal filament or suture model) is deemed to be the most clinically relevant surgical model of ischemic stroke, and is fairly non-invasive and easily reproducible. Typically the MCAo model is used with rodents, especially with mice due to all the genetic variations available for this species. Here we describe (and present in the video) how to successfully perform the MCAo model (with reperfusion) in mice to generate reliable and reproducible data.

In order to understand the pathophysiology of stroke, it is important to use reliable models. This paper will describe one of the most frequently used stroke models in mice, termed the middle cerebral artery occlusion (MCAo) model (also termed the intraluminal filament or suture model) with reperfusion.

マウスの中大脳動脈閉塞再灌流誘発性の脳卒中のための外科的アプローチ

Stroke is a leading cause of death worldwide and continues to be one of the major causes of long-term adult disabilities. About 87% of strokes are ...

Middle Cerebral Artery Occlusion Allowing Reperfusion via Common Carotid Artery Repair in Mice

The ischemic stroke is a major cause of adult long-term disability and death worldwide. The current treatments available are limited, with only tissue plasminogen activator (tPA) as an approved drug treatment to target ischemic strokes. Current research in the field of ischemic stroke focuses on better understanding the pathophysiology of stroke, to develop and investigate novel pharmaceutical targets. Reliable experimental stroke models are crucial for the progression of potential treatments. The middle cerebral artery occlusion (MCAO) model is clinically relevant and the most frequently used surgical model of ischemic stroke in rodents. However, the outcomes of this model, such as lesion volume, are associated with high levels of variability, particularly in mice. The alternative MCAO model described here allows the reperfusion of the common carotid artery (CCA) and the increased perfusion of the middle cerebral artery (MCA) territory, using a tissue pad with fibrinogen-based sealant to repair the vessel, and the improved welfare of the mice by avoiding external carotid artery (ECA) ligation. This reduces the reliance on the Circle of Willis, which is known to be highly anatomically variable in mice. Representative data show that using this alternative surgical approach decreases the variability in lesion volumes between the traditional MCAO approach and the alternative approach described here.

Intraluminal filament occlusion of the middle cerebral artery is the most frequently used in vivo model of experimental stroke in rodents. An alternative surgical approach to allow common carotid artery repair is performed here, which allows the reperfusion of the common carotid artery and a full reperfusion to the middle cerebral artery territory.

マウスにおける一般的な頸動脈の修理で再灌流を許可する中大脳動脈閉塞

The ischemic stroke is a major cause of adult long-term disability and death worldwide. The current treatments available are limited, with only tissue ...