Un modelo murino de irreversible y reversible obstrucción ureteral unilateral

Resumen

The murine model of irreversible unilateral ureteric obstruction (UUO) is presented together with the model of reversible UUO in which the ureteric obstruction is relieved by anastomosis of the severed ureter into the bladder. These models enable the study of renal inflammation and scarring as well as tissue remodeling.

Resumen

Obstruction of the kidney may affect native or transplanted kidneys and results in kidney injury and scarring. Presented here is a model of obstructive nephropathy induced by unilateral ureteric obstruction (UUO), which can either be irreversible (UUO) or reversible (R-UUO). In the irreversible UUO model, the ureter may be obstructed for variable periods of time in order to induce increasingly severe renal inflammation and interstitial fibrotic scarring. In the reversible R-UUO model the ureter is obstructed to induce hydronephrosis, tubular dilation and inflammation. After a suitable period of time the ureteric obstruction is then surgically reversed by anastomosis of the severed previously obstructed ureter to the bladder in order to allow complete decompression of the kidney and restoration of urinary flow to the bladder. The irreversible UUO model has been used to investigate various aspects of renal inflammation and scarring including the pathogenesis of disease and the testing of potential anti-inflammatory or anti-fibrotic therapies. The more challenging model of R-UUO has been used by some investigators and does offer significant research potential as it allows the study of inflammatory and immune processes and tissue remodeling in an injured and scarred kidney following the removal of the injurious stimulus. As a result, the R-UUO model offers investigators the opportunity to explore the resolution of kidney inflammation together with key aspects of tissue repair. These experimental models are of relevance to human disease as patients often present with obstruction of the renal tract that requires decompression and are commonly left with significant residual kidney impairment that has no current treatment options and may lead to eventual end stage kidney failure.

Introducción

The overall aim of the experimental model described here is to induce obstructive nephropathy by unilateral ureteric obstruction (UUO), which can either be irreversible (UUO) or reversible (R-UUO). A simple irreversible model of UUO is presented in which the left ureter is permanently obstructed by ligation with a suture or by the application of a ligating clip. This results in marked dilatation of the ureter together with reduced renal blood flow and glomerular filtration. Renal histology demonstrates tubular dilatation and increasingly severe interstitial renal inflammation and fibrosis. Irreversible UUO is a useful model and has been adopted by many researchers in the study of both renal inflammation and fibrosis.^1-4 Although the irreversible model of UUO requires some surgical expertise it is relatively straightforward and is often used to seek insights into the pathogenesis of interstitial renal injury and the ensuing fibrosis. Also presented is a less frequently used R-UUO model using a modification of the method originally described by Tapmeier et al.⁵ The R-UUO model has much future potential for the study of inflammatory and immune processes, cellular and tissue regeneration as well as the subsequent tissue remodeling following the removal of an injurious stimulus.

The more challenging R-UUO model has been used by a limited number of investigators with some groups employing a significantly different surgical technique to that described here^6,7 though with interesting results. In the R-UUO model presented, the ureter is ligated to induce complete ureteric obstruction for a period of time sufficient to induce the level of injury and fibrosis desired: 7 days of UUO was chosen in the method described here. The ureteric obstruction is reversed and the kidney is allowed to decompress for a period of time determined by the investigator before the mice are culled and the kidney removed for analysis: 7 days of decompression was chosen in the method described here though a longer period would be chosen if the resolution of inflammation and fibrosis was being studied. Although the method described here requires significant surgical expertise, it offers several advantages over other R-UUO models. The application of soft walled plastic tubing to the obstructed ureter prevents excessive ureteric dilation and this facilitates the subsequent manipulation and anastomosis of the ureter. Furthermore, in the described R-UUO model the ureter is divided thereby allowing the removal of any residual urinary sediment and debris. This confirms that the remaining ureter lumen is de-obstructed and patent prior to anastomosis to the bladder.

Experiments incorporating both the irreversible and reversible UUO models can provide researchers with a powerful insight into the molecular and cellular mechanisms of both injury and subsequent resolution and regeneration. Thus, the model of R-UUO described here would be highly relevant to researchers interested in post-inflammatory tissue remodeling and how this can be modulated.

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Protocolo

Guía General: Los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con los lineamientos y regulaciones impuestas por los Animales (Procedimientos Científicos) Ley de 1986. Este protocolo y el protocolo de vídeo que acompaña son tanto para una OUU estándar y un R-OUU, que se puede realizar en muchos cepas de ratón. En el video que acompaña, ambos procedimientos se llevan a cabo en ratones machos C57BL / 6 ratones de 8 semanas. Los datos presentados en la sección de resultados representativos se obtuvieron de machos FVB / n ratones.

NOTA: Este protocolo y acompañando detalles del video de cómo realizar una OUU estándar y R-OUU utilizando el uréter izquierdo, sin embargo las mismas técnicas pueden ser fácilmente aplicadas al uréter derecho.

1. Preparación de los animales y laparotomía

1. Realice todos los procedimientos con instrumentos estériles (en autoclave) y consumibles.
2. Inyectar clorhidrato de ketamina (70 mg / kg) y clorhidrato de medetomidina (1 mg / kg) por vía intraperitoneal para anestesiarel ratón. Nota: La duración del plano anestésico resultante es de 4 horas y no se requiere anestesia suplementaria.
3. Confirme la profundidad de la anestesia por la pérdida de los reflejos por ejemplo, pizca dedo del pie.
4. Eliminar todo el pelo que rodea el área de la incisión y preparar la piel para la cirugía abdominal a través de la aplicación de una solución de clorhexidina diluido.
5. Coloque el ratón sobre una almohadilla quirúrgica climatizada en posición supina y fijar las extremidades a la almohadilla con cinta adhesiva de baja adherencia.
6. Durante el procedimiento, supervisar el ratón para detectar signos de quemaduras térmicas como resultado de la almohadilla quirúrgica calentada. Si es posible utilizar una fuente de calor no eléctrico.
7. Administrar analgésico mediante una inyección subcutánea de hidrocloruro de buprenorfina (0.06mg / kg) y aplicar lubricante ocular para evitar el secado de la córnea.
8. Hacer una laparotomía media y una incisión de la línea alba avascular utilizando tejido que separa las tijeras para obtener acceso a la cavidad peritoneal.
9. Coloque el ratón e inserte un colibriretractor en la incisión.

2. Unilateral ureteral Obstrucción

1. El uso de bastoncillos de algodón esterilizados exponer el uréter izquierdo desplazando los intestinos hacia el lado derecho de la cavidad abdominal y cubre con paños humedecidos.
2. Con unas pinzas en ángulo aislar y levantan el uréter izquierdo.
3. Para crear una obstrucción de la uretra, ligar el uréter izquierdo dos veces con 6 / O trenzado negro sutura de seda en cualquier lugar entre la vejiga y pelvis renal. Para los experimentos a largo plazo, el uso de sutura absorbible para todas las cirugías abdominales. Alternativamente, un clip de ligadura se puede aplicar con el uréter.
4. Para aislar la vejiga al uréter, divida el uréter entre los dos puntos de sutura.
5. Vuelva a colocar cuidadosamente los intestinos a la cavidad peritoneal.
6. Siga los pasos que se indican en la Sección 4 - Recuperación Post-Operativo y Cuidado para cerrar la incisión y revertir la anestesia.

3. Preparación para Reversible unilateral ureteral Obstrucción

1. Preparar un ratón para la cirugía y aislar el uréter izquierdo tal como se detalla en los pasos 1.1 a 2.2 anteriormente.
2. Para crear una obstrucción de la uretra que puede ser revertida, ligar el uréter izquierdo dos veces con 6 / O trenzado negro sutura de seda cerca de la vejiga. Deja un extremo de la sutura superior siempre y cuando este se utiliza para anclar el tubo de plástico de pared suave en su lugar alrededor del uréter.
3. Hacer una hendidura longitudinal en una longitud de 5 mm de tubo de plástico de pared blanda, que puede ser extendió abierta para permitir que se aplique con el uréter. Cualquier tubo de plástico blando de silicona amurallada, con un diámetro interno de 1 mm y un diámetro exterior de 2 mm, se puede utilizar.
4. Coloque el tubo de plástico de paredes suaves suavemente alrededor del uréter. Asegúrese de que el largo de la sutura emerge desde el centro de la ranura en el tubo una vez que se cierra alrededor del uréter.
5. Coloque una longitud de 6 / O trenzado negro sutura de seda alrededor de la tubería de pared suave que encierra el uréter y ataruna vez. Ahora coloque el extremo largo de la sutura, emergiendo desde el centro de la ranura en el tubo, longitudinalmente a través de la tubería de manera que se sitúe en la parte superior de la sutura previamente atado.
6. Ate la sutura situado alrededor del tubo dos veces para anclar la tubería y el extremo largo de sutura en su lugar alrededor de la uretra.
   Nota: Para evitar la formación de adherencias en el uréter y el tubo de plástico de pared suave, una solución de reducción de la adhesión se puede aplicar a la zona alrededor de la tubería.
7. Vuelva a colocar cuidadosamente los intestinos a la cavidad peritoneal.

Recuperación y Cuidados 4. Post-Operativo

1. Cierre del peritoneo con puntada manta usando 5 / O trenzado negro sutura de seda y aproximar la piel con clips metálicos de la piel.
2. Para minimizar el riesgo de infección post-operatoria, aplicar un antiséptico tal como una solución de yodo / alcohol a la piel abdominal.
3. Parcialmente anestesia atrás con clorhidrato de atipamezol (2 mg / kg) por vía subcutánea.
4. Administrar fluidos por una inyección subcutánea de 1 ml de solución salina calentada.
5. Monitorear el ratón hasta que se haya recuperado la conciencia.
6. Deje que el ratón se recupere en una caja climatizada mantenido a 29 ° C durante 24 horas. Comida humedecida también se puede proporcionar para estimular la ingesta de líquidos y la nutrición.
7. Deje el ratón para recuperar para inducir un nivel deseado de obstrucción, típicamente de 7 días.
8. Para los experimentos de recuperación a largo plazo, proporcionar analgésicos en curso. Si el ratón se ha de recuperar por más de 7 días, retire los clips de la piel 7 días después de la cirugía.
9. Una vez que el nivel deseado de obstrucción ha sido inducida, ya sea invertir la OUU, como se describe a continuación, o la eutanasia el ratón por dislocación cervical y recoger los riñones para el análisis de la histopatología.

5. reversible unilateral ureteral Obstrucción

1. Para realizar una R-OUU preparar un ratón, que ha sido objeto de preparación para R-OUU, para la cirugía como se describe en los pasos 10,1-1,7.
2. Si está presente, quitar los clips de la piel y dividir o eliminar las suturas en el peritoneo para obtener acceso a la cavidad abdominal. Nota: Si el uréter ha sido obstruido por un largo plazo clips piel experimento debería haber sido eliminado 7 días después de la aplicación.
3. Preparar el ratón y aislar el uréter izquierdo tal como se describe en los pasos 1.8 a 2.2.
4. Con unas pinzas en ángulo, liberar el tubo de plástico de paredes blandas de cualquier tejido granulomatoso que se hayan formado.
5. Cortar la sutura sujeta el tubo de plástico alrededor del uréter obstruido con un bisturí y retire el tubo.
6. Confirme éxito OUU mediante la evaluación de la presencia de hidronefrosis en el riñón izquierdo, el riñón también debería aparecer pálido.
7. Divida el uréter entre las suturas.
8. Coloque la longitud restante del uréter, que se adjunta en el riñón, en un pequeño trozo de gasa estéril. Esto será utilizado para recoger el sedimento urinario y las células muertas que drenará desde el uréter unand pelvis renal una vez que la sutura se retira.
9. Divida el uréter por encima, pero cerca, la sutura y permitir que el riñón para drenar en la gasa. Deja la sutura inferior, más cercana a la vejiga, intacto. Esto es para asegurar que no tendrá fugas de orina desde la vejiga y en la cavidad peritoneal.
10. Una vez que el uréter y pelvis renal han sido drenados, aplicar un largo 6 / O negro sutura de seda trenzada hasta el final de la longitud restante del uréter. Esto se utiliza para ayudar el uréter a la vejiga anastomosis realizada más tarde.
11. Siga los pasos de abajo para anastomose la longitud restante de uréter en la vejiga:
    1. Girar el uréter manera que se sitúe anterior a su posición original y se encuentra sobre el riñón.
    2. Coloque un solo 9 / O monofilamento de poliamida viradas de sutura 2 mm desde el extremo del uréter tal que emerge en la dirección de la vejiga. Tener cuidado para asegurar que la sutura permanece en la capa muscular y no entra en el lumen del uréter. El wil sutura viradasl se utiliza para anclar el uréter en la vejiga.
    3. Para crear un canal a través de la vejiga, pasar una aguja 21G en diagonal a través de la vejiga, tales que sale hacia el frontal (ventral) de la pared de la vejiga.
    4. Descanse una aguja de ojos en el bisel de la aguja 21G. Utilice la aguja 21G para guiar la aguja de ojos a través de la vejiga. La aguja de ojos se utilizará para tomar el uréter a través de la vejiga.
    5. Pasar el viradas de sutura 9 / O, aplicado con el uréter en el paso 5.11.2, a través de la primera incisión en la vejiga y hacia fuera a través de la pared de la vejiga adyacente al punto de entrada. Una vez que el uréter se pasa a través de la vejiga, esto será atado para anclar el uréter a la vejiga.
    6. Coloque el largo 6 / O sutura de seda trenzada negro aplicada al extremo del uréter en el paso 5.10 través de la aguja de ojos.
    7. Retirar cuidadosamente la aguja de ojos fuera de la vejiga garantizando al mismo tiempo que el uréter también se tira a través de la vejiga.
    8. Una vez que el uréter emerge de The vejiga retire la aguja de ojos y aplicar una abrazadera a la larga de sutura en el extremo del uréter para evitar la retracción de nuevo en la vejiga.
    9. Para anclar el uréter dentro de lugar en la vejiga, atar el 9 / O de poliamida de sutura monofilamento de pegajosidad, aplicada en el paso 5.11.5.
    10. Aplicar individuales 9 / O poliamida suturas lazo monofilamento adicionales como se describe en los pasos 5.11.2 y 5.11.5 en dos localidades de todo el punto de entrada para anclar firmemente el uréter en la vejiga.
    11. Con el dorso de tijeras abiertas, empuje la pared de la vejiga hacia atrás ligeramente para exponer más del uréter emergente.
    12. Divida el uréter por encima de la sutura larga situada en el extremo del uréter. El uréter debe retraerse en el cuerpo de la vejiga. Es habitual observar orina que fluye fuera de la abertura en la vejiga, lo que confirma el lumen abiertos del uréter.
    13. Cierre el orificio de salida en la vejiga con un monofilamento de poliamida de sutura 9 / O.
12. Vuelva a colocar cuidadosamente los intestinos enla cavidad peritoneal.
13. Proporcionar cuidados postoperatorios, como se detalla en los pasos 4.1 a 4.8.
14. Deje que el ratón para recuperar hasta que se descomprime el riñón, por lo general 7 días.
15. En el punto final experimental, la eutanasia el ratón por dislocación cervical y recoger los riñones para el análisis histopatológico.

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Resultados

La aparición de los cambios renales notablemente tras obstrucción ureteral y se convierte en más pálido y tenso a la palpación con el tiempo (Figura 1). Hay una creciente dilatación del uréter proximal a la obstrucción y la pelvis renal. El riñón se vuelve cada vez atrófica como la duración de los aumentos de nefropatía obstructiva con obstrucción prolongada que resulta en una marcada adelgazamiento de la corteza renal y médula. A raíz de la inversión de la obstrucción de la uretra, el...

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Discusión

Obstruction of the kidney may affect native or transplanted kidneys and results in kidney injury and scarring. The R-UUO model is of relevance to human disease as patients often present with obstruction of the renal tract secondary to prostatic hypertrophy, posterior urethral valves etc. that requires decompression with patients commonly left with significant residual kidney impairment that has no current treatment options and may eventually lead to end stage kidney disease.^8,9 The models detailed here enable ...

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Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Blunt Dissecting Scissors	Fine Science Tools	14072-10
Spring Scissors – straight	Fine Science Tools	15000-10
Toothed forceps	Fine Science Tools	11021-12
Angled forceps x 2	Fine Science Tools	00649-11
Straight forceps	Fine Science Tools	00632-11
Colibri 3 cm wire retractor	Fine Science Tools	17000-03
Castroviejo needle holder with lock	Fine Science Tools	12565-14
Wound clip applicator	Fine Science Tools	12031-07
7 mm wound clips	Fine Science Tools	12032-07
Castroviejo micro needle holder with lock	Fine Science Tools	12060-01
OPMI pico microscope	Carl Zeiss	S100
Heat electronic pad	Cozee Comfort	n/a
6/O silk braided suture	Harvard Apparatus	72-3287
9/O Dafilon (polyamide) suture	B-Braun	G1111434
5/O braided silk suture	Harvard Apparatus	51-7680
Regular bevel needle, 1 inch, 21G	Becton, Dickinson and Company	305175
1 ml syringe slip tip	Becton, Dickinson and Company	300184
Wypall paper swabs	Kimberley-Clark	L40	Sterilised (Autoclave)
Cotton wool buds	Johnson and Johnson	n/a	Sterilised (Autoclave)
Plain drapes	Guardian	CB03	Sterilised (Autoclave)
Soft wall silicone rubber tubing			Silicone tubing - internal diameter 1.0 mm; external diameter 2.0 mm; wall thickness 0.6 mm
(Lacri-Lube) White soft paraffin 57.3%, mineral oil 42.5% and lanolin alcohols 0.2%	Allergan Ltd	21956GB10X
(Videne) Povidone-iodine 10%	Ecolab Ltd	PL 04509/0041
(Vetalar V) Ketamine hydrochloride	Pfizer Animal Health	Vm 42058/4165	100mg/ml solution
(Domitor) Medetomidine hydrochloride	Orion Pharma	Vm 06043/4003	1mg/ml
(Vetergesic) Bupernorphine hydrochloride	Alsto Animal Health	Vm 00063/4002	0.3mg/ml
(Antisedan) Atipamezole hydrochoride	Orion Pharma	Vm 06043/4004	5mg/ml
(Adept) 4% Icodextrin	Baxter		Adhesion reduction solution
NaCl 0.9%	Baxter	FKE1323