Method Article
ترتبط إصابة نقص التروية الكلوية بارتفاع معدلات المراضة والوفيات لدى المرضى في المستشفيات. هنا ، نقدم نموذجا بسيطا وفعالا للفأر لإصابة نقص التروية الكلوية أحادية الجانب ونقدم نظرة عامة متسلسلة للتغيرات المرضية التمثيلية التي لوحظت في الكلى.
تعد إصابة نقص التروية (IRI) السبب الرئيسي للفشل الكلوي الحاد وهي مساهم كبير في وظيفة الكسب غير المشروع المتأخرة. النماذج الحيوانية هي الموارد الوحيدة المتاحة التي تحاكي تعقيدات الأضرار المرتبطة بالمعهد الجمهوري الدولي التي تواجهها في الجسم الحي. تصف هذه الورقة نموذجا فعالا للفأر من IRI الكلوي الأحادي الجانب الذي يوفر بيانات قابلة للتكرار للغاية. يحدث نقص التروية عن طريق انسداد عنيق الكلى الأيمن لمدة 30 دقيقة تليها إعادة التروية. بالإضافة إلى الإجراء الجراحي ، سيتم توفير نظرة عامة متسلسلة على التغيرات الفسيولوجية والنسيجية المرضية المتوقعة بعد IRI الكلوي من خلال مقارنة البيانات من سبعة أوقات مختلفة لإعادة التروية (4 ساعات ، 8 ساعات ، 16 ساعة ، 1 يوم ، 2 أيام ، 4 أيام ، و 7 أيام). سيتم مشاركة البيانات الهامة للتخطيط للتجارب المقبلة ، مثل متوسط الوقت الجراحي ، ومتوسط استهلاك التخدير ، وتغيرات وزن الجسم بمرور الوقت. سيساعد هذا العمل الباحثين على تنفيذ نموذج IRI الكلوي الموثوق به واختيار وقت إعادة التروية المناسب الذي يتماشى مع أهداف التحقيق المقصودة.
الكلى هي من بين أعلى الأعضاء المنصهرة في الجسم وهي عرضة للغاية للتغيرات في تروية الدم1. لا تزال إصابة نقص التروية الكلوية (IRI) السبب الرئيسي للفشل الكلوي الحاد 2,3 وترتبط بارتفاع معدلات الاعتلال وارتفاع معدل الوفيات في المرضى في المستشفى4. مع وجود خيارات علاجية محدودة متاحة ، 4,5 IRI الكلوي هو حاليا محور العديد من الجهود البحثية في الطب الحيوي6,7 تهدف إلى تطوير أهداف علاجية جديدة وتوصيف العلامات المبكرة والحساسة لإصابة الكلى 8,9,10 . ويعتبر تحديد نموذج حيواني موثوق به وفعال من حيث الوقت وفعال من حيث التكلفة أمرا ضروريا لتلبية هذه الاحتياجات. تقدم هذه الورقة نموذجا بسيطا وفعالا للفأر من IRI الكلوي الأحادي الجانب. يحدث نقص التروية عن طريق تثبيت عنيق الكلى الأيمن لمدة 30 دقيقة11,12. جزء حاسم من هذا النموذج هو اختيار الوقت الأنسب لإعادة التروية التي من شأنها إعادة إنتاج الأحداث المرضية ذات الأهمية ، مثل النخر الأنبوبي ، أو تسلل الخلايا الالتهابية متعددة الأشكال ، أو التليف. لذلك ، يتم تزويد الباحثين بهذه النظرة العامة المتسلسلة للتغيرات المرضية التمثيلية المتوقعة في كلية IRI.
يصف البروتوكول التالي جراحة البقاء على قيد الحياة. لذلك ، يتم تطبيق أعلى ممارسة معقمة وجراحية. تم إجراء جميع التجارب على الحيوانات وفقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية ووافقت عليها اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها. للقضاء على الاختلافات القائمة على الجنس والإجهاد في تأثيرات IRI ، تم استخدام الفئران C57BL6 الذكور فقط في الدراسة. تمت مطابقة جميع الحيوانات في العمر والوزن لتحقيق نتائج مماثلة.
1. التحضير
ملاحظة: يبين الشكل 1 ألف جدولا زمنيا لمختلف المراحل التجريبية والتدخلات.
2. الجراحة
3. التعافي وما بعد الجراحة
ملاحظة: بما أن وقت ما بعد الجراحة هو وقت إعادة التروية الفعلي ، فإن الرعاية المناسبة بعد الجراحة إلزامية أخلاقيا وذات صلة علمية. يمكن اختيار أوقات إعادة التروية كما هو مطلوب من قبل الباحث. تتم مقارنة أوقات إعادة التروية من 4 ساعات و 8 ساعات و 16 ساعة و 1 يوم و 2 أيام و 4 أيام و 7 أيام للحصول على نظرة عامة متسلسلة للتغيرات المرضية الناجمة عن IRI الكلوي.
4. القتل الرحيم وجمع العينات
المعلمات الفسيولوجية
تعافت الفئران من هذه الجراحة الكلوية IRI من جانب واحد دون أي حدث. بدا نشطا ويقظا ؛ وأظهرت الأكل والشرب والسلوك الطبيعي في اليوم التالي. قد تعاني بعض الفئران من فقدان وزن الجسم بعد IRI ، على الرغم من أنه عادة ما يكون أقل من 10٪ من وزن الجسم الأولي (الشكل 2). يمكن أن تكون زيادة فقدان وزن الجسم (˃10٪) ضارة ، ويجب إزالة هذه الحيوانات من الدراسة. لم تظهر الفئران التي تم تشغيلها في الشام تغيرات في وزن الجسم بعد الجراحة (تم قياسها بعد 24 ساعة من الجراحة). استعادت معظم الفئران وزن جسمها الأولي بين اليومين 4 و 7 بعد الجراحة (انظر مجموعة IRI لمدة 7 أيام ، الشكل 2). يمكن تقييم وظائف الكلى باستخدام العلامات التقليدية مثل نيتروجين اليوريا في الدم (BUN) والكرياتينين. بالإضافة إلى ذلك ، تم تضمين مستويات المنحل بالكهرباء في المصل (الصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد) وتعداد الدم التفاضلي الآلي في التحليل.
التغيرات النسيجية المرضية
تم إجراء تقييم للنتائج النسيجية باستخدام 4٪ من أقسام منتصف السهمي الكاملة المثبتة بالبارافورمالديهايد والبارافين المدمجة في الكلى الملطخة بالهيماتوكسيلين / الإيوسين (HE) ، والحمض الدوري شيف ، وبقع ماسون الثلاثية. يمكن رؤية التغييرات الأكثر وضوحا التي ينتجها نموذج IRI الكلوي الأحادي الجانب عند التقاطع القشري النخاعي ، وتحديدا في الأنابيب القريبة ، والأطراف الصاعدة السميكة لحلقة هينل ، والأنابيب الملتوية البعيدة ، وكذلك في الخلالي الأنبوبي (انظر الأسطورة للشكل 3). يمكن رؤية الصور المجهرية التي تظهر الآفات الأكثر تميزا بعد IRI في الكلى في الشكل 3. وترد في الجدول 1 قائمة بالنتائج النسيجية المرضية المتتابعة.
تم تطوير نظام تسجيل الإصابات الأنبوبي لتصنيف الضرر بمرور الوقت (الشكل 4). في هذا ، تم تقييم خمسة تعديلات محددة من قبل ثلاثة مقيمين مختلفين: 1) التوهين الظهاري الأنبوبي. 2) فرشاة فقدان الحدود؛ 3) نخر أنبوبي. 4) انسداد لمعانا؛ و 5) وجود يلقي البروتينية. يشير تعيين "1" إلى أن التغيير موجود ، و "0" أنه غائب.
الشكل 1: نموذج IRI الكلوي التجريبي في الفأر. (أ) مراحل التجارب والتدخلات (تحريض التخدير ، نقص التروية ، وإعادة التروية). يرجى ملاحظة التغيرات في لون الكلى اليمنى إلى الأحمر الداكن أثناء نقص التروية (B) إلى الوردي أثناء التروية (C). (د) المظهر العياني للكلية اليمنى IRI (السهم الأحمر) مقارنة بالكلى المقابلة غير IRI لنفس الحيوان بعد 24 ساعة من الجراحة. يظهر السهم الأحمر في (B) موضع مشبك مرقئ. اختصار: IRI = إصابة نقص التروية التروية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: وزن جسم الفئران قبل وبعد IRI الكلوي. يتم عرض البيانات الفردية. الاختصارات: IRI = إصابة نقص التروية التروية; ح = ساعات; د = أيام. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: الآفات المجهرية النموذجية التي لوحظت في القشرة الدماغية والوصلة القشرية النخاعية للفئران التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء. يتم عرض صورية وأوقات تروية مختلفة (يشار إليها أعلاه فوق كل صورة). (أ) تظهر الهياكل السليمة في صورية (التكبير 40x؛ شريط المقياس = 20 ميكرومتر). تشير الأسهم في IRI 4 h إلى وجود صب بروتيني في التجويف الأنبوبي (التكبير 40x ؛ شريط المقياس = 20 ميكرومتر). تظهر الأسهم في IRI 8 h توسعا أنبوبيا (تكبير 40x ؛ شريط مقياس = 50 ميكرومتر). يظهر السهم الأسود في IRI 16 h المدلى بها أنبوبيا في أجزاء نخاعية. تظهر الأسهم البيضاء مناطق النخر الخلوي (التكبير 40x ؛ شريط المقياس = 50 ميكرومتر). تشير الأسهم السوداء في IRI 1 d إلى توسع أنبوبي (تكبير 10x ؛ شريط مقياس = 100 ميكرومتر). يظهر السهم الأسود في IRI 2 d نوى الخلايا المتضخمة. تظهر رؤوس الأسهم البيضاء مناطق تسلل الخلايا الليمفاوية والبلاعم (التكبير 40x ؛ شريط المقياس = 50 ميكرومتر). تشير رؤوس الأسهم البيضاء في IRI 4 d إلى الخلايا الأنبوبية الانقسامية (التكبير 40x ؛ شريط المقياس = 50 ميكرومتر). يظهر السهم الأسود في IRI 7 d منطقة من التليف البؤري. يظهر رأس السهم الأبيض مساحة تجديد (التكبير 20x؛ شريط المقياس = 100 ميكرومتر). (ب) تلطيخ PAS يظهر القشرة الكلوية للفئران أثناء التروية المبكرة (4 ساعات و 8 ساعات و 16 ساعة). لاحظ التوهين التدريجي لحدود الفرشاة (الأسهم). التكبيرات 40x. أشرطة المقياس = 50 ميكرومتر (C) تلطيخ ماسون ثلاثي اللون من الفئران الوهمية و IRI 7 d تظهر مناطق التليف الخلالي (الأسهم البيضاء). التكبير 40x ؛ أشرطة المقياس = 50 ميكرومتر. الاختصارات: IRI = إصابة نقص التروية التروية; Glo = الكبيبات; معاهدة التعاون بشأن البراءات = النبيب الملتوي القريب ؛ DCT = النبيب الملتوي البعيد ؛ CD = قناة التجميع; PAS = حمض شيف الدوري. د = يوم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: درجة الإصابة الأنبوبية للفئران التي تعمل بالصورية و IRI. مقياس نظام التسجيل من 1 إلى 5 للتوهين الظهاري الأنبوبي ؛ فرشاة فقدان الحدود. نخر أنبوبي انسداد اللمعان ووجود المدلى بها البروتينية. يشير تعيين "1" إلى أن التغيير موجود ، و "0" أنه غائب. يتم عرض القيم الفردية. تمثل الأشرطة متوسط ± SD (n = 4). اختصار: IRI = إصابة نقص التروية التروية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الوقت بعد IRI | أهم التغيرات المرضية |
4 ساعات | انسداد أنبوبي |
البروتين المصبوب في التجويف | |
8 ساعات | توسيع أنبوبي |
النخر الأولي | |
تخفيف الظهارة | |
16 ساعة | النخر الخلوي |
صب أنبوبي | |
تسلل العدلات | |
1 يوم | نخر |
توسيع أنبوبي | |
تسلل العدلات | |
2 أيام | توسيع أنبوبي |
تسلل الخلايا الليمفاوية والبلاعم | |
تضخم نوى الخلايا | |
4 أيام | نشاط انقسامي بارز في الخلايا النبوبية |
7 أيام | التليف البؤري |
مجالات التجديد |
الجدول 1: أهم التغيرات المرضية مع مرور الوقت. تم تشخيصه بناء على الفحص المجهري ل 4-6 لكل مجموعة.
تحظى نماذج IRI الكلوية للفئران بشعبية في الأبحاث الطبية الحيوية بسبب تكاليفها التشغيلية المنخفضة نسبيا وتوافر نماذج متنوعة معدلة وراثيا12. يحاكي نموذج IRI الكلوي الأحادي الجانب المقدم هنا التغيرات المرضية المميزة التي لوحظت في IRI الكلوي البشري مثل التمدد الأنبوبي والنخر والتليف13. وتستند هذه النتائج إلى أوقات إعادة التروية المختلفة.
وتشمل الخطوات الحاسمة لهذا البروتوكول الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة ووضع صحيح للمشبك الوعائي في عنيق الكلى. تؤثر درجة حرارة الجسم على عملية التمثيل الغذائي للحيوان14 ، مما يغير النتائج التجريبية على المستويين الفسيولوجي والخلوي15. في هذا النموذج ، تم تثبيت درجة حرارة الجسم قبل الجراحة باستخدام مجسات استشعار المستقيم والوسادة. بالإضافة إلى ذلك ، يوصى بشدة بالمراقبة المستمرة لدرجة حرارة الجسم أثناء العملية الجراحية بأكملها ، خاصة قبل وضع المشبك الوعائي للحث على نقص التروية.
التعرض للكلى والوضع السليم للمشبك الوعائي هي أيضا حاسمة لنجاح التجربة. الأضرار التي لحقت كبسولة الكلى عن طريق التعامل غير السليم مع الملقط أثناء التعرض للكلية من خلال شق جراحي سيؤدي إلى نزيف حول الكلى والالتهاب. يجب وضع المشبك الوعائي على عنيق الكلى الذي يسد الشريان الكلوي والوريد الكلوي دون التأثير على الحالب والشرايين فوق الكلوية. من الأهمية بمكان لهذه الخطوة التشريح الدقيق للأنسجة الدهنية المحيطة ب hilum الكلوي14,16.
هذا النموذج فعال من حيث التكلفة والوقت. كان استهلاك التخدير لكل فأر 156.47 ± 37.88 ميكرولتر (متوسط ±SD ، n = 17) من كوكتيل الكيتامين / الزيلازين المخفف (1:10 الكيتامين ، 1:50 xylazine ، في محلول الملح ؛ تركيز محلول المخزون ، 100 ملغ / مل على حد سواء). يمكن إجراء الجراحة في فترة قصيرة نسبيا. كان إجمالي وقت الجراحة لكل فأر 53 ± 5.23 دقيقة (متوسط ± SD ، n = 17). مع الموظفين المدربين ، يمكن إجراء العديد من العمليات الجراحية في نفس الوقت. في مجموعتنا ، أجرى أحد الباحثين ذوي الخبرة الجراحة حتى تم إطلاق المشبك من عنيق الكلى ، في حين تولى باحث ثان من إغلاق الجرح حتى استعادة الفأر. مع هذا النهج ، تمكنا من إجراء عدد كبير من العمليات الجراحية في يوم واحد. في هذا النموذج ، استخدمنا النهج الظهري الجانبي ، مما يؤدي إلى صدمة أقل وتقليل فقدان السوائل والحرارة من تجويف البطن مقارنة بنهج خط الوسط16.
وقد وصفت البروتوكولات المنشورة سابقا تقنية لقط عنيق الكلى للحث على إصابة الكلى الحادة في الفئران17،18،19. ومع ذلك ، في تلك الدراسات ، تم إجراء استئصال الكلية المقابل بالإضافة إلى IRI من جانب واحد مع أوقات نقص تروية تتراوح من 15 إلى 26 دقيقة. في هذا البروتوكول ، قمنا بتحفيز نقص التروية من جانب واحد لمدة 30 دقيقة مع الحفاظ على الكلى المقابلة. وقد أدى ذلك إلى معدل بقاء على قيد الحياة بنسبة 100٪. ومع ذلك ، فإن هذا النموذج غير مناسب للحث على تلف الكلى الآزوتيمي ويرجع ذلك جزئيا إلى التأثير التعويضي الذي تمارسه الكلى المقابلة غير المتداخلة جراحيا. ومع ذلك ، فإن الحفاظ على كلية واحدة غير متأثرة في نفس الحيوان يوفر ميزة استخدام أوقات نقص تروية أطول مع معدل بقاء أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الكلى المقابلة لتقييم الآثار الجانبية المحتملة لعقاقير الاختبار أو العلاجات المطبقة أثناء الإجراء التجريبي ودراسة آثار الكلى والكلى المتقاطعة20,21. على سبيل المثال ، كان هذا النموذج مفيدا في إظهار التغيرات التفاعلية التي تسببها أنواع الأكسجين على المستوى الخلوي في كل من IRI والكلى المقابلة وغير المتداخلة جراحيا11.
هذا النموذج له تطبيق محتمل في الدراسات التي تهدف إلى تحديد وتوصيف علامات الضرر الكلوي من جانب واحد ، وتأثيرات التداخل الكلوي ، والتغيرات الديناميكية الدموية التي يسببها المعهد الجمهوري الدولي بعد الكلى ، والآثار السامة للكلية المحتملة للأدوية المرشحة لاستخدامها في IRI الكلوي. هذا الوصف التفصيلي للتغيرات المرضية الرئيسية بمثابة أداة قيمة لاختيار الوقت الأنسب لدراسة عمليات خلوية محددة ، من الالتهاب والنخر (4 ساعات إلى 2 أيام) إلى التجديد (4 أيام) والتليف (7 أيام وما بعدها).
يعلن المؤلفون أنه لا يوجد تضارب في المصالح فيما يتعلق بهذه المقالة.
تم تأسيس جزء من العمل الموضح في هذه المقالة من قبل مركز أبحاث الثدييات التكاملية التابع لكلية الطب البيطري بجامعة روس (RUSVM) ، سانت كيتس ونيفيس. إن المساعدات المالية التي يقدمها قسم العلوم الطبية الحيوية البيطرية في كلية الطب البيطري بجامعة لونغ آيلاند تحظى بتقدير كبير.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Atipamezole hydrochloride | Penn Veterinary Supply, Inc., PA, USA | PVS8700 | 5 mg/mL |
Buprenorphine | Penn Veterinary Supply, Inc., PA, USA | PRMBURPEN22 | 0.3 mg/mL |
Commercial euthanasia solution | various suppliers | na | e.g., Euthasol Virbac (sodium pentobarbital 390 mg/mL + sodium phenytoin 50 mg/mL) |
Eye ointment Puralube | Dechra Veterinary Products, KS, USA | na | 3.5 g (1/8 oz) |
Heating pad RightTempJr | Kent Scientific, CT, USA | RT-JR-20 | Consider the one with two temperature probes |
Ketamine hydrochloride | Penn Veterinary Supply, Inc., PA, USA | VED1220 | 100 mg/ml |
S&T Vascular clamp | Fine Science Tools, Inc., Germany | 00398-02 | Jaw dimensions: 5.5 x 1.5 mm; length: 11 mm |
Sterile Disposable Towel Drapes | Kent Scientific, CT, USA | SURGI-5023-3 | Disposable, individualy packed |
Surgical instruments (Graefe forceps, Halsted-Mosquito hemostat, scissors, etc) | Fine Science Tools, Inc., Germany | Various | Consider the extra fine straight scissor and the angled Graefe forceps |
Vicryl suture | Ethicon US, LLC | J493G | Size 5-0 |
Xylazine hydrochloride | Penn Veterinary Supply, Inc., PA, USA | VAM4821 | 100 mg/mL |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved