The authors would like to acknowledge the support of NIH/NIDDK K12 DK100014 (Lan Lu), the Case Comprehensive Cancer Center (NIH/NCI P30 CA43703), and the Clinical and Translation Science Collaborative of Cleveland (NIH/NCATS UL1 TR000439).

Todos os estudos em animais foram realizados de acordo com os protocolos aprovados do Comitê de Uso e Cuidados de Animais Institucionais (IACUC) na Case Western Reserve University. A duração do procedimento cirúrgico descrito abaixo é de aproximadamente 45-60 min. O procedimento de ressonância magnética em si é de aproximadamente 15 min para cada ponto do tempo. 1. Anestesia <ol><li> Anestesiar o rato na câmara de isoflurano ajustada a 2% de isoflurano misturado com oxigênio para facilitar o manuseio e restrição de animais antes da administração de anestesia injetável intraperitoneal. </li><li> Após 3-5 minutos de exposição ao isoflurano, verifique se o animal é anestesiado e não exibe resposta à pitada do dedo do pé. </li><li> Mais rato sedado com injeção intraperitoneal de uma mistura de xilazina e cetamina: 75 mg / kg de cetamina / 10 mg / kg de xilazina. Ao realizar injeções intraperitoneais, retire a agulha para garantir que partes do intestino ou outros órgãos vitais não tenham sido perfurados. </li><li> EuNjeção 2 mg / kg de bupivacaína subcutaneamente no local da incisão para fornecer alívio da dor tópica. </li></ol> 2. Preparação da área cirúrgica <ol><li> Esterilizar instrumentos e suprimentos cirúrgicos antes de serem utilizados para cirurgia e colocar na almofada cirúrgica para esterilidade. A maioria dos instrumentos e suprimentos podem ser autoclavados e reutilizados. </li><li> Use luvas estéreis para todos os procedimentos cirúrgicos. </li><li> Use uma lâmina elétrica para raspar a pele do lado direito do animal. Raspar o animal do fundo da caixa torácica até o topo da perna traseira proporcionando uma grande área livre de cabelo para a incisão. </li><li> Coloque o animal em uma almofada cirúrgica estéril para isolar a área desinfectada das áreas circundantes. </li><li> Esfregue a pele com um desinfetante, como povidona iodo ou betadina. Comece a esfregar no centro do local cirúrgico e se mova para o exterior de forma circular. Repita pelo menos três vezes com uma nova limpeza de povidona iodo ou betadina. </Li&gt; <li> Esfregue o local cirúrgico com 70% de cotonete com álcool até a pele ficar clara, pois o iodo pode ser tóxico se for absorvido. </li></ol> 3. Procedimento cirúrgico <ol><li> Mantenha este procedimento em condições assépticas. </li><li> Posicione o animal anestesiado em uma cama de aquecimento quente na posição de decúbito lateral esquerdo com o flanco direito voltado para cima. NOTA: Deve-se ter cuidado para manter a temperatura corporal central do animal a 35-37 ° C para prevenir a hipotermia. Esta cama de aquecimento também deve ser esterilizada conforme necessário para manter condições assépticas. </li><li> Sinta-se para a caixa torácica e faça uma pequena incisão retroperitoneal dorsal direita de 2-3 cm usando uma lâmina de bisturi esterilizada de tamanho 10 começando no fundo da caixa torácica. </li><li> Coloque a gaze estéril longitudinalmente ao longo de cada lado da incisão. </li><li> Dissecte o tecido subcutâneo, gordura e músculos para visualizar e acessar a cavidade abdominal. Use tesoura de ponta curvada para permitir uma penetração mais profundaRacionar em ferida e cortar tecidos grossos. </li><li> Uma vez que o fígado é claramente visível e acessível, use fórceps sem corte para retrair o fígado para cima. </li><li> Usando outro par de fórceps contundentes, por outro lado, exponha o rim direito, então fica sentado fora da cavidade abdominal. </li><li> Use o ponteiro do dedo e o polegar da mão esquerda para segurar o rim na posição. Com a mão direita, injete lentamente e de forma constante 0,1 ml de solução de E. coli UTI89 (concentração entre 1 x 10 8 -1 x 10 9 ) de uma seringa estéril para a pelve renal (que aparece como uma bolha branca) 15 . NOTA: Prepare o título bacteriano conforme descrito na referência 15 . </li><li> Coloque uma tira de hemostato absorvível sobre a agulha para evitar a saída de inóculo no peritoneu. Puxe lentamente a agulha para fora da pelve renal. NOTA: Deve-se ter cuidado para não perfurar ou infectar os tecidos circundantes, resultando em infecções fora do alvoOns e / ou complicações. </li><li> Use uma seringa maior para enxaguar completamente o rim com solução salina normal antes de colocá-lo de volta na cavidade abdominal. </li></ol> 4. Suturas Nota: A sutura que será enterrada nos tecidos deve ser 4-0 sutura trançada não absorvível. Suturas absorventes ou monofilamentos podem ser utilizadas para superfícies do corpo. <ol><li> Coloque as suturas de forma uniforme e tão perto da borda do tecido quanto possível para evitar a obstrução do fluxo sanguíneo; Normalmente não é necessário mais de 0,3 cm da borda. </li><li> Segure a pele e evite-a ligeiramente usando um par de fórceps com dentes finos e gire o suporte da agulha em uma posição pronada em preparação para perfurar a pele. </li><li> Dirija a agulha através da espessura total da pele, supinando o pulso para girar a agulha e passá-la através da pele. </li><li> Repita este processo para a borda da pele mais próxima do indivíduo que executa o procedimento. </li><li> ApertarAs suturas são suficientes para se opor às bordas dos tecidos. Qualquer mais apertado irá obstruir o suprimento de sangue, cicatrização lenta e pode resultar em deiscência. </li><li> Amarre a sutura usando nós quadrados, como se fosse um simples ponto interrompido, exceto que apenas a corda curta é cortada, deixando cerca de uma cauda de 3-4 mm. </li><li> Após o primeiro ponto ter sido amarrado, prepare-se para colocar um segundo ponto a cerca de 3 mm de distância do primeiro e continue com a sutura em execução. </li><li> Uma vez que o fim da incisão é atingido, não puxe o último ponto completamente. Em vez disso, use o loop que está sendo mantido com o suporte da agulha aqui como a corda curta para amarrar a extremidade distal do fechamento da sutura. </li><li> Usando laços do instrumento, amarre a sutura usando nós quadrados. Isso resulta em 3 strands que sobrescrevem do nó preenchido na extremidade distal. </li></ol> 5. Recuperação de animais <ol><li> Injete 2,1 mg / kg de Yohimbina intraperitonealmente após a cirurgia para reverter a anestesia. UMAEspera-se que os nimais se recuperem completamente do procedimento cirúrgico após 3-5 horas. </li><li> Mantenha o animal em uma almofada de aquecimento (para evitar hipotermia) e roupa de cama suave absorvente após a cirurgia. </li><li> Fornecer reidratação com líquidos orais ou parenterais até que ele possa retornar à alimentação normal (dentro de 24 horas). Injetar aproximadamente 0,6 ml de solução salina normal peritonealmente imediatamente após a cirurgia para limitar os efeitos de desidratação. </li><li> Forneça analgesia conforme descrito no protocolo de uso e cuidado de animais aprovado pela IACUC. Injete 5 mg / kg de carprofen por via subcutânea para o tratamento da dor. </li><li> Monitorar incisões regularmente para inchaço, exsudato, dor ou deiscência. </li></ol> 6. Validação por imagem de Ressonância Magnética <ol><li> Realizar i n vivo em experiências MRI alto campo animal pequeno ressonância magnética. </li><li> Induzir anestesia com 3% de isoflurano em oxigênio e posicionar o animal com o rim direito no isocentro no scanner MRI e apropriadoComia bobina de radiofrequência. Fornecer animais com 1-2% de anestesia com isoflurano continuamente ao longo do procedimento de imagem por meio de uma nosecone. NOTA: Para as imagens de MRI in vivo mostradas na Figura 1 , utilizou-se uma bobina de volume de tamanho de rato (diâmetro interno = 72 mm). </li><li> Use um sistema de monitoramento e controle de animais para manter a taxa de respiração de cada animal (40-60 respirações / min) e temperatura corporal central (35 ± 1 ° C). </li><li> Use uma aquisição de MRI de eco de rotação multi-fatia e multi-eco para obter imagens ponderadas axiais de alta resolução de ambos os rins infectados e de controle. Os parâmetros típicos de aquisição de MRI são o tempo de repetição = 5,000 ms, tempo de eco = 40 ms, espessura da fatia = 2,0 mm, resolução espacial no plano = 200 μm, 3 médias de sinal e um tempo de aquisição de 8 min. </li></ol>

<ol>
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The authors have no other disclosures.

A pielonefrite aguda ascendente em roedores (por exemplo, ratos e ratos) pode ser produzida por cateterismo transuretral. 16 , 17 , 18 Este método de infecção transuretral é vantajoso por não ser invasivo e simula a fisiopatologia humana da infecção ascendente. 17 , 18 , 19 , 20 No entanto, este método também pode sofrer de taxas de infecção irregulares e doses variáveis ​​de E. coli no rim devido a limitações fisiológicas, como micção e variação anatômica. 11 Fierer et al. (1971) relataram 6 de 40 (15%) rins de ratos mostrando evidência de pielonefrite após infusão de E. coli na bexiga. 15 Além disso, as infusões repetidas de E. coli foram necessárias várias vezes por semana para reliFacilmente produzir pielonefrite. 15 , 19 Neste relatório, descrevemos um modelo alternativo de pielonefrite de roedores que apresenta cirurgicamente E. coli diretamente na pélvis renal. O benefício primário do modelo cirúrgico da técnica de pielonefrite inclui a administração de uma dose consistente de concentração de E. coli entre 1 x 10 8 - 1 x 10 9 , bem como a injeção da bactéria no mesmo local anatômico (pélvis renal direita) para cada animal. 15 Esta injeção direta evita o requisito de refluxo, proporcionando uma infecção mais confiável, bem como uma determinação mais precisa da dose injetada. Em geral, esse modelo de pielonefrite cirúrgica fornece uma opção alternativa para estudos que requerem infecção consistente e reprodutível com impacto mínimo do refluxo uretral. Otimizar o sucesso desta técnica cirúrgica inclui:1) alcançar uma anestesia profunda para limitar o movimento respiratório e permitir tempo de trabalho suficiente; 2) raspar a área de incisão cirúrgica para prevenir a contaminação de áreas não preparadas; 3) esterilização para prevenir a introdução de contaminação; 4) injeção cuidadosa de uma dose conhecida de E. coli na pélvis renal renal; 5) lavagem salina completa do rim pós-injeção; 6) aproximação próxima das bordas da ferida através de suturas; E 7) monitoramento de complicações intra-operatórias e pós-operatórias, como hipotermia e efeitos colaterais sistêmicos. Embora tenha sido utilizada uma almofada de aquecimento para aumentar o conforto dos animais, este protocolo pode ser ainda mais otimizado usando um sensor de temperatura retal para manter a temperatura corporal do núcleo. Um passo fundamental na obtenção de uma cirurgia de sobrevivência bem-sucedida é anestesia adequada e monitoramento da respiração do animal. A falta de fazê-lo resulta em tempos cirúrgicos prolongados para estabilizar o nível de anestesia do animal e limitar lesões indesejadas devido a excessomovimento. A esterilidade comprometida da região de trabalho e / ou infecção não intencional do peritoneu com bactérias E. coli também são complicações comuns associadas ao modelo cirúrgico. Portanto, a preparação adequada para autoclave ferramentas cirúrgicas, para esterilizar todo o espaço de trabalho e os esforços processuais para limitar infecções adicionais por E. coli ajudam a minimizar a mortalidade animal, bem como resultados de infecção errônea. Apesar dos benefícios da injeção direta da E. coli no rim, esse modelo cirúrgico de pielonefrite também possui múltiplas limitações em relação ao método de entrega transuretral. A maior desvantagem para o uso da abordagem de injeção cirúrgica direta é a invasividade inerente da técnica. No entanto, a mortalidade é consideravelmente baixa com a implementação de uma técnica estéril adequada e o uso de controle adequado da dor, controle de temperatura através de almofadas de aquecimento e pós-cirurgia suave e absorvente paraAssegure uma recuperação rápida. Além disso, as ferramentas cirúrgicas autoclavadoras para esterilização são um método extremamente confiável e econômico para a esterilização. O compromisso geral do tempo cirúrgico é tipicamente inferior a 1 h. Além disso, a administração de anestesia, bem como a entrega local e sistêmica de medicamentos contra a dor calibrados para o peso corporal garantem a entrega precisa da dose e a segurança do sujeito. Outra limitação potencial no modelo cirúrgico é que as técnicas cirúrgicas são mais difíceis em camundongos devido aos tamanhos anatômicos menores. Em contraste com o método transuretral que pode ser implementado em ratos e camundongos, o requisito de usar modelos de ratos para o modelo cirúrgico aumenta o custo total do estudo e pode colocar restrições no estudo de várias alterações genéticas que podem estar mais prontamente disponíveis E rentável em modelos de mouse. Como mencionado acima, outra limitação significativa do método cirúrgico é que ele não representa a pielonefrite humana comoDe perto como o método transuretral. Aqui, utilizamos técnicas de RM para acompanhar as infecções renais. Conforme mostrado na Figura 1 , a varredura de MRI oferece a capacidade de monitorar de forma não invasiva as infecções renais ao longo do tempo. Uma abordagem alternativa para rastrear infecções por E. coli é através da rotulagem fluorescente das bactérias. 11 , 18 No entanto, a imagem fluorescente é menos eficaz neste modelo de rato (em oposição aos modelos de mouse) devido à absorção de luz pelo tecido, resultando em sensibilidade de detecção muito reduzida. Portanto, a ressonância magnética fornece um meio mais sensível para rastrear infecções por E. coli em seus estágios iniciais e fornecer informações regionais sobre a extensão da infecção em três dimensões. Os mecanismos de UTI / fisiopatologia da piroonefrite aguda e a progressão para a fibrose renal são mal compreendidos. Os agentes infectantes, osA resposta imunológica imigrante do hospedeiro e as reações inflamatórias desempenham um papel fundamental, mas a importância de cada uma é desconhecida. A melhoria na entrega direta de bactérias ao rim usando este procedimento de injeção direta tem potencial para aumentar a reprodutibilidade da pielonefrite aguda em modelos de roedores e, talvez, para avaliar com mais precisão as intervenções terapêuticas em estágio inicial para o tratamento da UTI. Este método foi inicialmente desenvolvido como uma abordagem para otimizar a entrega de bactérias ao rim, mas também possui aplicação para a administração de outros reagentes e agentes patogênicos. Este método também pode oferecer benefícios para estudos de cistite, pielonefrite, UTI e doença renal diabética.

Os modelos de roedores têm sido utilizados para estudar numerosas manifestações de doenças humanas, incluindo pielonefrite e infecções do trato urinário (UTI). As UTIs são um problema de saúde global e podem afetar crianças, homens e mulheres de todas as idades. 1 , 2 , 3 A manifestação inicial de UTIs inclui cistite, e se a infecção ascende ao longo do ureter, pode ocorrer uma infecção renal (pielonefrite). Ao mesmo tempo, a prevalência de diabetes está se aproximando de 400 milhões de pessoas em todo o mundo. 4 , 5 Importante, a incidência de UTI pode ser até 4 vezes maior em pacientes obesos ou com diabetes mellitus tipo 2, resultando em maior risco de infecção recorrente de UTI (rUTI), sepse, fibrose renal de pielonefrite e disfunção da bexiga. 6 , 7 , 8 RoedorOs modelos são importantes no estudo de UTI, porque as terapias antibióticas atuais produzem uma resposta preventiva sustentada somente em um subconjunto de pacientes com UTI. Para melhorar o atendimento clínico de UTI, os principais passos são compreender o mecanismo da rUTI e seus processos fisiopatológicos de infecção aguda a inflamação à fibrose, bem como o impacto do diabetes mellitus tipo 2. O objetivo de melhorar os modelos animais é desenvolver técnicas que permitam uma avaliação mais precisa da progressão da doença e das intervenções terapêuticas. Várias abordagens diferentes foram empregadas para induzir pielonefrite em ratos e / ou camundongos para estudar a fisiopatologia do dano renal, o efeito do tratamento antibiótico e outros aspectos do curso natural das UTIs. Uma abordagem comum para estabelecer UTI retrógrada é o cateterismo transuretral. 10 , 11 , 12 , 13 &lt;/ Sup&gt; Este método introduz bactérias através da uretra na bexiga urinária de animais anestesiados. Embora esta técnica simula de perto a pielonefrite humana, a incidência real e a magnitude da infecção por pielonefrite podem ser altamente variáveis ​​devido a múltiplos fatores, incluindo a falta de refluxo ureteriano espontâneo ou micção urinária durante ou imediatamente após a inoculação. 11 Como resultado, a variabilidade experimental na indução de uma infecção de pielonefrite ascendente pode limitar a utilidade deste modelo para estudar infecções renais, bem como estratégias terapêuticas. Este relatório descreve um modelo de rato de pielonefrite cirúrgico onde E. coli é diretamente injetado no rim do rato. Apesar de este modelo de rato ser invasivo, a quantidade de E. coli administrada ao rim pode ser efetivamente controlada, possibilitando uma infecção e inflamação robusta do rim. 14 Dentro deste procedimento, também descrevemosComo essas infecções renais induzidas podem ser monitoradas longitudinalmente com a Ressonância Magnética In vivo (MRI).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="745">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Absorbing Pad</td>
			<td style="width:195px;">Fisher</td>
			<td style="width:168px;">14-127-47</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sterile Cotton Gauze Pad</td>
			<td style="width:195px;">Fisher</td>
			<td style="width:168px;">22-415-469</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Latex Surgical Gloves</td>
			<td>Henry Schein Animal Health</td>
			<td>21540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Curved Mayo Scissors</td>
			<td style="width:195px;">Fisher</td>
			<td style="width:168px;">S17341</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Straight Blunt Foreceps</td>
			<td style="width:195px;">Fisher</td>
			<td style="width:168px;">08-895</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Scalpel Handle&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Fisher</td>
			<td style="width:168px;">08-913-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sterile Scalpel Blades</td>
			<td style="width:195px;">Fisher</td>
			<td style="width:168px;">53220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1mL Luer-Lok Syringe</td>
			<td style="width:195px;">BD Biosciences</td>
			<td>309628</td>
			<td>For bacterial injections</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">20mL Luer-Lok Syringe&#160;</td>
			<td style="width:195px;">BD Biosciences</td>
			<td>301031</td>
			<td>For saline wash</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hemostat</td>
			<td style="width:195px;">Seneca Medical</td>
			<td style="width:168px;">240267</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">23 G 3/4 in. Needle&#160;</td>
			<td style="width:195px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:168px;">305143</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">30 G 1 in. Needle&#160;</td>
			<td style="width:195px;">BD Biosciences</td>
			<td style="width:168px;">305128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">U-100 Insulin Syringe</td>
			<td>Exel International&#160;</td>
			<td style="width:168px;">25846</td>
			<td>For medication injections</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isoflurane</td>
			<td>Henry Schein Animal Health</td>
			<td>050033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Xylazine</td>
			<td>Henry Schein Animal Health</td>
			<td>33197</td>
			<td>Inject IP</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ketamine</td>
			<td>Patterson Vetrinary&#160;</td>
			<td>07-881-9413</td>
			<td>Inject IP</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Yohimbine (Atipamezole)</td>
			<td style="width:195px;">Patterson Vetrinary&#160;</td>
			<td>07-867-7097</td>
			<td>Inject IP after surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Bupivacaine (Marcaine)</td>
			<td style="width:195px;">Patterson Vetrinary&#160;</td>
			<td>07-890-4584</td>
			<td>Inject SQ at site of incision&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Carprofen (Rimadyl)</td>
			<td style="width:195px;">Patterson Vetrinary&#160;</td>
			<td>07-844-7425</td>
			<td>Should be kept at 4 &#7506;C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">4-0 Chromic Gut Suture</td>
			<td style="width:195px;">Ethicon Inc.</td>
			<td>U203H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4-0 Braided Vicryl Suture</td>
			<td>Ethicon Inc.</td>
			<td>J304H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1mL SubQ Syringe</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>309597</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">E. coli&#160; UTI89 or CFT073</td>
			<td style="width:195px;">ATCC</td>
			<td style="width:168px;">700928</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Surgicel Absorbable Hemostat</td>
			<td style="width:195px;">Ethicon Inc.</td>
			<td>ETH1951CS&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biospec 9.4T MRI&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Bruker&#160;</td>
			<td style="width:168px;">94/20 USR</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

intrarenal injection of escherichia coli in a rat model of pyelonephritis

Pyelonephritis is a bacterial infection of the kidney and is most commonly caused by Escherichia coli. Recurrent infections can cause significant renal inflammation and fibrosis ultimately resulting in declining kidney function. Before improved clinical management and prevention of pyelonephritis can be instituted, a reliable animal model must be established in order to study the mechanisms of progression, recurrence, and therapeutic efficacy. The transurethral infection model closely mimics human pyelonephritis but exhibits considerable variation due to its reliance on urethral reflux to transport the bacteria to the kidney. Herein, a detailed surgical protocol for performing bacterial injections into the rat renal pelvis is provided and confirmed by non-invasive Magnetic Resonance Imaging (MRI). Using this protocol, animals receive direct exposure to a desired concentration of E. coli bacteria and can fully recover from the surgical procedure with adequate post-operative care. This facilitates subsequent longitudinal MRI assessments of the experimental animal models for comparison with saline (sham) controls. Using this direct delivery approach, the severity of infection is controllable and applicable for mechanistic studies of progression as well as development of novel treatment strategies.

As técnicas de imagem médica oferecem a oportunidade de avaliar de forma não invasiva UTI e eficácia terapêutica. Portanto, a RM foi utilizada para validar a indução de infecção aguda após a injeção de 1-2 x 10 7 UTI89 E. coli e para visualizar as alterações no rim antes e após a cirurgia. A Figura 1a-b mostra uma região progressivamente crescente de infecção renal (setas amarelas). As imagens de ressonância magnética obtidas para cada animal nos dias 1 e 4 pós-infecção ajudam a caracterizar o crescimento da infecção aguda da pielonefrite. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54649/54649fig1.jpg" /> Figura 1: Imagens de MRI Axial T1 ponderadas de um Modelo de Pirinefrite induzido por E. coli em ( a ) Dia 1 e ( b ) Dia 4 pós-infecção (setas amarelas).

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Intrarenal Injection of Escherichia coli in a Rat Model of Pyelonephritis

This manuscript describes a rat surgical model of pyelonephritis using direct intra-renal infection by Escherichia coli into the renal pelvis. The experimental procedure can be utilized to study the pathogenesis of pyelonephritis as well as the associated inflammation and fibrosis.

Injecção Intrarenal de<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Em um modelo de rato de peleonefrite

Pyelonephritis is a bacterial infection of the kidney and is most commonly caused by Escherichia coli. Recurrent infections can cause significant renal ...

intrarenal-injection-escherichia-coli-rat-model

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

Intrarenal Injection of Escherichia coli in a Rat Model of Pyelonephritis

7.9K visualizações.  Case Western Reserve University. This manuscript describes a rat surgical model of pyelonephritis using direct intra-renal infection by Escherichia coli into the renal pelvis. The experimental procedure can be utilized to study the pathogenesis of pyelonephritis as well as the associated inflammation and fibrosis.

Vídeo: Intrarenal Injection of Escherichia coli in a Rat Model of Pyelonephritis

Coronary Artery Ligation and Intramyocardial Injection in a Murine Model of Infarction

Mouse models are a valuable tool for studying acute injury and chronic remodeling of the myocardium in vivo. With the advent of genetic modifications to the whole organism or the myocardium and an array of biological and/or synthetic materials, there is great potential for any combination of these to assuage the extent of acute ischemic injury and impede the onset of heart failure pursuant to myocardial remodeling. 
Here we present the methods and materials used to reliably perform this microsurgery and the modifications involved for temporary (with reperfusion) or permanent coronary artery occlusion studies as well as intramyocardial injections. The effects on the heart that can be seen during the procedure and at the termination of the experiment in addition to histological evaluation will verify efficacy. 
Briefly, surgical preparation involves anesthetizing the mice, removing the fur on the chest, and then disinfecting the surgical area. Intratracheal intubation is achieved by transesophageal illumination using a fiber optic light. The tubing is then connected to a ventilator. An incision made on the chest exposes the pectoral muscles which will be cut to view the ribs. For ischemia/reperfusion studies, a 1 cm piece of PE tubing placed over the heart is used to tie the ligature to so that occlusion/reperfusion can be customized. For intramyocardial injections, a Hamilton syringe with sterile 30gauge beveled needle is used. When the myocardial manipulations are complete, the rib cage, the pectoral muscles, and the skin are closed sequentially. Line block analgesia is effected by 0.25% marcaine in sterile saline which is applied to muscle layer prior to closure of the skin. The mice are given a subcutaneous injection of saline and placed in a warming chamber until they are sternally recumbent. They are then returned to the vivarium and housed under standard conditions until the time of tissue collection. At the time of sacrifice, the mice are anesthetized, the heart is arrested in diastole with KCl or BDM, rinsed with saline, and immersed in fixative. Subsequently, routine procedures for processing, embedding, sectioning, and histological staining are performed. 
Nonsurgical intubation of a mouse and the microsurgical manipulations described make this a technically challenging model to learn and achieve reproducibility. These procedures, combined with the difficulty in performing consistent manipulations of the ligature for timed occlusion(s) and reperfusion or intramyocardial injections, can also affect the survival rate so optimization and consistency are critical.

Numerous genetic manipulations and/or intramyocardial injections of genes, proteins, cells, and/or biomaterials are superimposed upon the dimension of time in studies of acute ischemia/ reperfusion injury and chronic remodeling in mice. This video illustrates the microsurgical procedures for ischemia/reperfusion, permanent coronary artery ligation, and intramyocardial injection studies.

Ligadura da artéria coronária e injeção intramiocárdica em um modelo murino de infarto

Mouse models are a valuable tool for studying acute injury and chronic remodeling of the myocardium in vivo.  With the advent of genetic modifications to ...

Medicina

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell proliferation in the bone marrow cavity as well as for interaction of tumor and bone cells resulting in local bone destruction. Our aim was to develop a model of experimental bone metastasis that allows in vivo assessment of angiogenesis in skeletal lesions using non-invasive imaging techniques.
For this purpose, we injected 105 MDA-MB-231 human breast cancer cells into the superficial epigastric artery, which precludes the growth of metastases in body areas other than the respective hind leg1. Following 25-30 days after tumor cell inoculation, site-specific bone metastases develop, restricted to the distal femur, proximal tibia and proximal fibula1. Morphological and functional aspects of angiogenesis can be investigated longitudinally in bone metastases using magnetic resonance imaging (MRI), volumetric computed tomography (VCT) and ultrasound (US).
MRI displays morphologic information on the soft tissue part of bone metastases that is initially confined to the bone marrow cavity and subsequently exceeds cortical bone while progressing. Using dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) functional data including regional blood volume, perfusion and vessel permeability can be obtained and quantified2-4. Bone destruction is captured in high resolution using morphological VCT imaging. Complementary to MRI findings, osteolytic lesions can be located adjacent to sites of intramedullary tumor growth. After contrast agent application, VCT angiography reveals the macrovessel architecture in bone metastases in high resolution, and DCE-VCT enables insight in the microcirculation of these lesions5,6. US is applicable to assess morphological and functional features from skeletal lesions due to local osteolysis of cortical bone. Using B-mode and Doppler techniques, structure and perfusion of the soft tissue metastases can be evaluated, respectively. DCE-US allows for real-time imaging of vascularization in bone metastases after injection of microbubbles7.
In conclusion, in a model of site-specific breast cancer bone metastases multi-modal imaging techniques including MRI, VCT and US offer complementary information on morphology and functional parameters of angiogenesis in these skeletal lesions.

In the pathogenesis of bone metastasis, angiogenesis is a crucial process and therefore represents a target for imaging and therapy. Here, we present a rat model of site-specific breast cancer bone metastasis and describe strategies to non-invasively image angiogenesis in vivo using magnetic resonance imaging, volumetric computed tomography and ultrasound.

Multi-modal de imagem de angiogênese em um modelo de rato nu de Câncer de mama utilizando a ressonância magnética, tomografia computadorizada volumétrica e ultra-som

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Rat Model of Blood-brain Barrier Disruption to Allow Targeted Neurovascular Therapeutics

Endothelial cells with tight junctions along with the basement membrane and astrocyte end feet surround cerebral blood vessels to form the blood-brain barrier1. The barrier selectively excludes molecules from crossing between the blood and the brain based upon their size and charge. This function can impede the delivery of therapeutics for neurological disorders. A number of chemotherapeutic drugs, for example, will not effectively cross the blood-brain barrier to reach tumor cells2. Thus, improving the delivery of drugs across the blood-brain barrier is an area of interest.
The most prevalent methods for enhancing the delivery of drugs to the brain are direct cerebral infusion and blood-brain barrier disruption3. Direct intracerebral infusion guarantees that therapies reach the brain; however, this method has a limited ability to disperse the drug4. Blood-brain barrier disruption (BBBD) allows drugs to flow directly from the circulatory system into the brain and thus more effectively reach dispersed tumor cells. Three methods of barrier disruption include osmotic barrier disruption, pharmacological barrier disruption, and focused ultrasound with microbubbles. Osmotic disruption, pioneered by Neuwelt, uses a hypertonic solution of 25% mannitol that dehydrates the cells of the blood-brain barrier causing them to shrink and disrupt their tight junctions. Barrier disruption can also be accomplished pharmacologically with vasoactive compounds such as histamine5 and bradykinin6. This method, however, is selective primarily for the brain-tumor barrier7. Additionally, RMP-7, an analog of the peptide bradykinin, was found to be inferior when compared head-to-head with osmotic BBBD with 25% mannitol8. Another method, focused ultrasound (FUS) in conjunction with microbubble ultrasound contrast agents, has also been shown to reversibly open the blood-brain barrier9. In comparison to FUS, though, 25% mannitol has a longer history of safety in human patients that makes it a proven tool for translational research10-12.
In order to accomplish BBBD, mannitol must be delivered at a high rate directly into the brain's arterial circulation. In humans, an endovascular catheter is guided to the brain where rapid, direct flow can be accomplished. This protocol models human BBBD as closely as possible. Following a cut-down to the bifurcation of the common carotid artery, a catheter is inserted retrograde into the ECA and used to deliver mannitol directly into the internal carotid artery (ICA) circulation. Propofol and N2O anesthesia are used for their ability to maximize the effectiveness of barrier disruption13. If executed properly, this procedure has the ability to safely, effectively, and reversibly open the blood-brain barrier and improve the delivery of drugs that do not ordinarily reach the brain 8,13,14.

Blood-brain barrier disruption aids the delivery of certain drugs to the brain. Mannitol delivered intra-arterially shrinks cells surrounding blood vessels in order to physically disrupt the barrier.

Modelo de ratos de sangue-cérebro Rompimento de barreira para permitir alvejado Neurovascular Therapeutics

Endothelial cells with tight junctions along with the basement membrane and astrocyte end feet surround cerebral blood vessels to form the blood-brain ...

A Model of Chronic Nutrient Infusion in the Rat

Chronic exposure to excessive levels of nutrients is postulated to affect the function of several organs and tissues and to contribute to the development of the many complications associated with obesity and the metabolic syndrome, including type 2 diabetes. To study the mechanisms by which excessive levels of glucose and fatty acids affect the pancreatic beta-cell and the secretion of insulin, we have established a chronic nutrient infusion model in the rat. The procedure consists of catheterizing the right jugular vein and left carotid artery under general anesthesia; allowing a 7-day recuperation period; connecting the catheters to the pumps using a swivel and counterweight system that enables the animal to move freely in the cage; and infusing glucose and/or Intralipid (a soybean oil emulsion which generates a mixture of approximately 80% unsaturated/20% saturated fatty acids when infused with heparin) for 72 hr. This model offers several advantages, including the possibility to finely modulate the target levels of circulating glucose and fatty acids; the option to co-infuse pharmacological compounds; and the relatively short time frame as opposed to dietary models. It can be used to examine the mechanisms of nutrient-induced dysfunction in a variety of organs and to test the effectiveness of drugs in this context.

A protocol for chronic infusions of glucose and Intralipid in rats is described. This model can be used to study the impact of nutrient excess on organ function and physiological parameters.

Um Modelo de Infusão Crónica de nutrientes no Rato

Chronic exposure to excessive levels of nutrients is postulated to  affect the function of several organs and tissues and to contribute to the  ...

Development of an Alpha-synuclein Based Rat Model for Parkinson's Disease via Stereotactic Injection of a Recombinant Adeno-associated Viral Vector

In order to study the molecular pathways of Parkinson&#39;s disease (PD) and to develop novel therapeutic strategies, scientific investigators rely on animal models. The identification of PD-associated genes has led to the development of genetic PD models. Most transgenic &#945;-SYN mouse models develop gradual &#945;-SYN pathology but fail to display clear dopaminergic cell loss and dopamine-dependent behavioral deficits. This hurdle was overcome by direct targeting of the substantia nigra with viral vectors overexpressing PD-associated genes. Local gene delivery using viral vectors provides an attractive way to express transgenes in the central nervous system. Specific brain regions can be targeted (e.g. the substantia nigra), expression can be induced in the adult setting and high expression levels can be achieved. Further, different vector systems based on various viruses can be used. The protocol outlines all crucial steps to perform a viral vector injection in the substantia nigra of the rat to develop a viral vector-based alpha-synuclein animal model for Parkinson&#39;s disease.

This manuscript describes how viral vector-mediated local gene delivery provides an attractive way to express transgenes in the central nervous system. The protocol outlines all crucial steps to perform a viral vector injection in the substantia nigra of the rat to develop a viral vector-based animal model for Parkinson's disease.

Desenvolvimento de um modelo de rato baseada alfa-sinucleína para a doença de Parkinson por meio de injecção estereotáxica de um vector viral recombinante adeno-associado

In order to study the molecular pathways of Parkinson&#39;s disease (PD) and to develop novel therapeutic strategies, scientific investigators rely on ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and drugs. It is widely used in many studies on the physiological functions of vascular smooth muscle, the pathogenesis of vascular diseases such as hypertension, and the development of smooth muscle relaxant drugs. The mouse is a widely used model animal with a large pool of disease models and genetically modified strains. We introduced this method to measure the isometric contraction of mouse mesenteric artery in detail. A 1.4-mm segment of mouse mesenteric resistance artery was isolated and mounted on a myograph chamber by passing two steel wires through its lumen. After equilibration and normalization steps, the vessel segment was potentiated by a high-K+ solution twice prior to the contraction assay. As an example of the application of this method in drug development, we measured the relaxant effect of a novel natural substance, neoliensinine, isolated from a Chinese herb, embryos of the lotus seed (Nelumbo nucifera Gaertn.) on mouse mesenteric arteries. The vessel segments mounted on the myograph chamber were stimulated with a high-K+ solution. When the force tension reached a stable sustained phase, cumulative doses of neoliensinine were added to the chamber. We found that neoliensinine had a dose-dependent relaxant effect on smooth muscle contraction, thus suggesting that it bears potential activity against hypertension. In addition, as the vessel segment can survive at least 4 hours after mounting and maintain contractility induced by the high-K+ solution for many times, we suggest that the wire myograph system may be used for the time-consuming process of drug screening.

The wire myograph technique is used to investigate vascular smooth muscle functions and screen new drugs. We report a detailed protocol for measuring the isometric contractility of the mouse mesenteric artery and for screening new relaxants of vascular smooth muscle.

Medição de contratilidade isométrica da artéria mesentérica Mouse usando fio miografia

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

Acupuncture in a Rat Model of Asthma

A high platform can fix rats without restriction and completely expose the acupoints on the back during acupuncture manipulation. This article describes methods for the fabrication of the high platform, establishes a rat model of asthma and measures changes in respiratory function using a noninvasive and real-time whole-body plethysmography (WBP) system.

Acupuntura em um modelo de rato de asma

A high platform can fix rats without restriction and completely expose the acupoints on the back during acupuncture manipulation. This article describes ...

Retinal Pathophysiological Evaluation in a Rat Model

A posterior segment eye disease like diabetic retinopathy alters the physiology of the retina. Diabetic retinopathy is characterized by a retinal detachment, breakdown of the blood-retinal barrier (BRB), and retinal angiogenesis. An in vivo rat model is a valuable experimental tool to examine the changes in the structure and function of the retina. We propose three different experimental techniques in the rat model to identify morphological changes of retinal cells, retinal vasculature, and compromised BRB. Retinal histology is used to study the morphology of various retinal cells. Also, quantitative measurement is performed by retinal cell count and thickness measurement of different retinal layers. A BRB breakdown assay is used to determine the leakage of extraocular proteins from the plasma to vitreous tissue due to the breakdown of BRB. Fluorescence angiography is used to study angiogenesis and leakage of blood vessels by visualizing retinal vasculature using FITC-dextran dye.

Diabetic retinopathy is one of the leading causes of blindness. Histology, blood-retinal barrier breakdown assay, and fluorescence angiography are valuable techniques to understand the pathophysiology of the retina, which could further enhance the efficient drug screening against diabetic retinopathy.

Avaliação fisiofisiológica da retina em um modelo de rato

A posterior segment eye disease like diabetic retinopathy alters the physiology of the retina. Diabetic retinopathy is characterized by a retinal ...

Development of a Uterosacral Ligament Suspension Rat Model

Pelvic organ prolapse (POP) is a common pelvic floor disorder (PFD) with the potential to significantly impact a woman's quality of life. Approximately 10%-20% of women undergo pelvic floor repair surgery to treat prolapse in the United States. PFD cases result in an overall $26.3 billion annual cost in the United States alone. This multifactorial condition has a negative impact on the quality of life and yet the treatment options have only dwindled in the recent past. One common surgical option is uterosacral ligament suspension (USLS), which is typically performed by affixing the vaginal vault to the uterosacral ligament in the pelvis. This repair has a lower incidence of complications compared to those with mesh augmentation, but is notable for a relatively high failure rate of up to 40%. Considering the lack of standard animal models to study pelvic floor dysfunction, there is an urgent clinical need for innovation in this field with a focus on developing cost-effective and accessible animal models. In this manuscript, we describe a rat model of USLS involving a complete hysterectomy followed by fixation of the remaining vaginal vault to the uterosacral ligament. The goal of this model is to mimic the procedure performed on women to be able to use the model to then investigate reparative strategies that improve the mechanical integrity of the ligament attachment. Importantly, we also describe the development of an in situ tensile testing procedure to characterize interface integrity at chosen time points following surgical intervention. Overall, this model will be a useful tool for future studies that investigate treatment options for POP repair via USLS.

Pelvic organ prolapse affects millions of women worldwide and yet some common surgical interventions have failure rates as high as 40%. The lack of standard animal models to investigate this condition impedes progress. We propose the following protocol as a model for uterosacral ligament suspension and in vivo tensile testing.

Desenvolvimento de um modelo de rato de suspensão do ligamento uterossacro

Pelvic organ prolapse (POP) is a common pelvic floor disorder (PFD) with the potential to significantly impact a woman's quality of life. Approximately ...

A Model of Long-Term Ventricular Fibrillation in Isolated Rat Hearts

Ventricular fibrillation (VF) is a fatal arrhythmia with a high incidence in cardiac patients, but VF arrest under perfusion is a neglected method of intraoperative arrest in the field of cardiac surgery. With recent advances in cardiac surgery, the demand for prolonged VF studies under perfusion has increased. However, the field lacks simple, reliable, and reproducible animal models of chronic ventricular fibrillation. This protocol induces long-term VF through alternating current (AC) electrical stimulation of the epicardium. Different conditions were used to induce VF, including continuous stimulation with a low or high voltage to induce long-term VF and stimulation for 5 min with a low or high voltage to induce spontaneous long-term VF. The success rates of the different conditions, as well as the rates of myocardial injury and recovery of cardiac function, were compared. The results showed that continuous low-voltage stimulation induced long-term VF and that 5 min of low-voltage stimulation induced spontaneous long-term VF with mild myocardial injury and a high rate of recovery of cardiac function. However, the low-voltage, continuously stimulated long-term VF model had a higher success rate. High-voltage stimulation provided a higher rate of VF induction but showed a low defibrillation success rate, poor recovery of cardiac function, and severe myocardial injury. On the basis of these results, continuous low-voltage epicardial AC stimulation is recommended for its high success rate, stability, reliability, reproducibility, low impact on cardiac function, and mild myocardial injury.

This protocol presents a model of long-term ventricular fibrillation in rat hearts induced by continuous stimulation with low-voltage alternating current. This model has a high success rate, is stable, reliable, and reproducible, has a low impact on cardiac function, and causes only mild myocardial injury.

Modelo de Fibrilação Ventricular de Longa Duração em Corações Isolados de Rato

Ventricular fibrillation (VF) is a fatal arrhythmia with a high incidence in cardiac patients, but VF arrest under perfusion is a neglected method of ...