Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В данной рукописи представлен стандартизированный протокол для нефрэктомии 5/6 путем острой биполэктомии через срединную лапаротомию на модели крысы, направленный на индуцирование состояния почечной недостаточности путем редукции почечной паренхимы с высокой степенью методической точности и низким риском технической ошибки.
Хроническая болезнь почек (ХБП) поражает более 10% населения мира, что составляет более 800 миллионов человек во всем мире. Достижения в лечении ХБП оказали значительное влияние на исходы лечения пациентов. В то время как в прошлом ХБП часто считалась смертным приговором, и многие пациенты умирали от осложнений терминальной стадии почечной недостаточности, в настоящее время она все чаще лечится как хроническое заболевание с доступностью диализа и трансплантации почек, а также новых фармацевтических разработок, таких как ингибиторы SGLT2 или нестероидные антагонисты минералокортикоидных рецепторов.
Тем не менее, продолжает расти потребность в дальнейших исследованиях патофизиологических процессов и потенциальных терапевтических вмешательств. Надежные биологические модели играют решающую роль в содействии этим исследованиям. Учитывая многогранную природу почечной недостаточности, которая охватывает не только клеточную биологию, но и сосудистую микроанатомию и эндокринную сигнализацию, подходящая модель должна обладать уровнем биологической сложности, который может предложить только животная модель, что делает грызунов очевидным выбором.
Таким образом, данная рукопись представляет собой сложный, систематический протокол хирургического уменьшения почечной паренхимы с помощью срединной лапаротомии и комбинированной тотальной и частичной нефрэктомии у крыс как для выживания, так и для невыживаемости. В нем подчеркивается критическая роль точных хирургических методов в обеспечении стабильных и надежных результатов. Яркими примерами потенциального применения этой модели являются биомолекулярные и фармацевтические исследования, а также разработка инновационных методов интраоперационной визуализации, таких как гиперспектральная визуализация, для объективной визуализации и дифференциации мальперфузии почек.
Хроническая болезнь почек (ХБП) — это прогрессирующее заболевание, которое поражает значительную часть населения мира. Он характеризуется постепенной потерей эндокринной и фильтративной функции почек с течением времени, что приводит к накоплению продуктов жизнедеятельности и жидкости в организме и дисбалансу в эндокринной системе. Последние данные свидетельствуют о том, что от 9,1% до 13,4% населения мира (от 700 миллионов до одного миллиарда человек) имеют ХБП1. Распространенность ХБП увеличивается с возрастом, затрагивая около 34% людей в возрасте 65 лет и старше в Соединенных Штатах, по сравнению с 12% в возрасте 45-64 лет и 6% в возрасте 18-44лет2.
Таким образом, ХБП вносит значительный вклад в глобальное бремя болезней и смертность. Раннее выявление и лечение ХБП имеют решающее значение для замедления ее прогрессирования и снижения риска осложнений, таких как сердечно-сосудистые заболевания, анемия и, в конечном итоге, терминальная стадия почечной недостаточности, которая требует диализа или трансплантации почки для выживания3.
За последние несколько десятилетий терапевтические вмешательства при терминальной стадии ХБП претерпели замечательную эволюцию. Исторически сложилось так, что лечение терминальной стадии ХБП было ограничено поддерживающей терапией, а в 1960-х годах диализ стал методом, поддерживающим жизнь. С тех пор были достигнуты значительные успехи в методах диализа, включая разработку большего количества биосовместимых мембран, улучшение доступа к сосудам и появление перитонеального диализа. Кроме того, трансплантация почки стала оптимальным методом лечения терминальной стадии ХБП, обеспечивая улучшенную выживаемость и качество жизни по сравнению с диализом5. Тем не менее, нехватка донорских органов остается серьезной проблемой, что стимулирует исследования новых стратегий, таких как ксенотрансплантация и подходы регенеративной медицины. Кроме того, лечение осложнений, связанных с терминальной стадией ХБП, таких как вторичный гиперпаратиреоз, было улучшено за счет введения кальцимиметических агентов, таких как этелкальцетид, которые эффективно модулируют уровень паратиреоидного гормона6.
Несмотря на эти достижения, поиск более эффективных и целенаправленных методов лечения продолжается, чему способствуют продолжающиеся исследования молекулярных механизмов, лежащих в основе прогрессирования ХБП на терминальной стадии и связанных с ней сопутствующих заболеваний. Таким образом, ХБП остается серьезной проблемой при уходе за пациентами, что вызывает постоянную потребность в обширных исследованиях биомедицинских процессов и терапевтических подходов. Надежные биологические модели необходимы для облегчения таких исследований. Учитывая многогранную природу ХБП, которая охватывает различные аспекты, начиная от клеточной биологии и заканчивая межорганной эндокринной сигнализацией, функциональной анатомией сосудов и реологией, идеальная модель должна обладать уровнем биологической сложности, который может обеспечить только комплексный модельный организм. Таким образом, грызуны становятся предпочтительной моделью из-за их способности эффективно охватывать эти различные биологические измерения.
Модель остаточной почки 5/6 при нефрэктомии служит распространенным инструментом в исследованиях ХБП в экспериментах на крысах и мышах из-за ее стабильной индукции почечной недостаточности 7,8,9,10,11,12,13,14. Эта модель предполагает удаление одной целой почки и 2/3 другой. Создание остаточной почки может быть достигнуто с помощью хирургической резекции почечных полюсов, называемой моделью полектомии, или путем перевязки верхних и нижних сегментарных почечных артерий, что приводит к инфаркту полюсов 7,15,16,17,18,19,20.
Несмотря на то, что эта модель нефрэктомии 5/6 с полэктомией является признанной методикой, она была представлена только в качестве прозрачного и понятного протокола с дорсолатеральным забрюшинным доступом21. Этот доступ может быть выгодным для односторонней процедуры с уменьшением почечной паренхимы только с одной стороны или для двухэтапной процедуры с временным расстоянием в несколько дней с целью увеличения послеоперационной выживаемостиживотного. Тем не менее, использование срединной лапаротомии имеет явные преимущества по сравнению с обычным латеродорсальным забрюшинным доступом.
Используя один разрез по средней линии брюшной полости, хирург получает беспрепятственный доступ ко всей брюшной полости, тем самым способствуя всестороннему исследованию и манипуляциям с внутрибрюшными органами. Эта расширенная хирургическая область не только оптимизирует процедуру нефрэктомии, но и позволяет одновременно выполнять дополнительные вмешательства, которые могут потребоваться для конкретных экспериментальных протоколов, например, процедур на мочеточниках, таких как лигирование, резекция или реконструкция, которые могут иметь важное значение для изучения патофизиологии обструктивной уропатии. Кроме того, этот подход позволяет проводить одновременную резекцию или манипуляции с другими органами брюшной полости, такими как печень, селезенка или желудочно-кишечный тракт, тем самым расширяя область экспериментальных исследований в области мультиорганных взаимодействий или моделей системных заболеваний.
Кроме того, срединная лапаротомия облегчает создание подвздошного канала или неоцистиса, хирургическую процедуру, которая включает в себя создание отведения мочи с использованием сегмента подвздошной кишки, что особенно актуально в исследованиях, изучающих дисфункцию мочевого пузыря или методы реконструктивной урологии. Такая универсальность в сочетании нефрэктомии с другими хирургическими вмешательствами в рамках одной и той же операционной области не только оптимизирует экспериментальные протоколы, но и сводит к минимуму кумулятивную хирургическую травму и связанные с ней риски для животных. Таким образом, в случае одноэтапной двусторонней операции на почках или одновременных дополнительных интраабдоминальных процедур предпочтительным вариантом должен быть вентральный доступ через срединную лапаротомию.
В настоящее время нет публикаций или протоколов, описывающих эту хирургическую стратегию. Таким образом, в этой работе наша цель состоит в том, чтобы представить подробное руководство по процедуре проведения резекции почки и хирургической индукции ХБП с помощью срединной лапаротомии у крыс, применимое как к исследованиям выживаемости, так и к исследованиям без выживаемости. Эта экспериментальная модель создает регулируемую среду, способствующую исследованию сложной динамики ХБП, имитируя клинически значимые сценарии. Этот протокол был специально разработан для иллюстрации хирургической техники. Таким образом, вмешательство было выполнено в условиях, не связанных с выживанием, на однородной группе из 10 самцов крыс. Поскольку не было значимых причин для сравнения с исходным уровнем или альтернативным вмешательством, включение контрольной группы не было необходимым. 5/6 нефрэктомия явно относится к объему хирургической резекции паренхимы. Это, безусловно, приводит к функциональному снижению в смысле снижения скорости клубочковой фильтрации. Тем не менее, точная степень функциональности не может быть предсказана, а должна быть измерена индивидуально для каждого животного, например, с использованием инулина или клиренса-аминогиппуровой кислоты23,24, если это необходимо.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Все процедуры для животных, описанные в этом документе, были проведены в аккредитованных учреждениях и получили одобрение Комитета по институциональному уходу за животными и их использованию (IACUC) Регионального совета Баден-Вюртемберга в Карлсруэ, Германия (35-9185.81/G-62/23). С экспериментальными животными обращались в соответствии с институциональными протоколами и в соответствии с законодательством Германии, регулирующим благополучие животных, а также с соблюдением руководящих принципов Совета Европейского сообщества (2010/63/EU) и руководящих принципов ARRIVE. Самцы крыс Sprague Dawley с начальным весом 400 г были утилизированы после 1-недельного периода акклиматизации.
1. Анестезия и обезболивание
2. Подготовка к процедуре
Рисунок 1: Экспериментальные инструменты, материалы и установка. (A) Необходимые хирургические инструменты; (В) лигатура из полифиламента; (В) петля силиконового сосуда; (D) ножницы для тонкой подготовки. (Э-Г) Кровоостанавливающий пластырь разрезать на кусочки размером 0,8 х 0,6 см. (Х-Дж) Модель крысы выбрита и насыщена кислородом с маской для лица. Репрезентативное животное, которое использовалось для получения изображений фигур, не было драпировано, чтобы обеспечить лучшую анатомическую визуализацию ориентира. (К,Л) Срединный кожный разрез по желаемой длине живота ~3 см. (M) Срединная мини-лапаротомия; (N) обнажение левой почки с помощью хирургического компресса, крючков для хирургической подготовки и металлической подставки; (О) аналогичное обнажение правой почки и резекция фасции Героты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
3. Частичная нефрэктомия
Рисунок 2: Частичная нефрэктомия. (А) Хирургическое обнажение одной почки. (Б) Продольный разрез фасции героты с помощью острых ножниц. (C) Тупое удаление перчаток с фасции героты с помощью закрытых ножниц. (D) Перевязывание ворот почек с помощью петли для силиконового сосуда. (E) Черепная острая 1/3 полектомии с использованием ножниц и щипцов в качестве руководства. (F) Достижение гемостаза путем наложения гемостатического пластыря; (G) достижение гемостаза путем ручного сжатия; (H-J) достижение гемостаза путем сжатия с помощью тупых инструментов и прикорневого натяжения через петлю силиконового сосуда. (К-Н) Каудальная острая 1/3 полэктомия по аналогии. (O) Схематическое изображение рекомендуемых плоскостей рассечения во избежание непреднамеренного повреждения прикорневых мышц (черные линии). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
4. Тотальная нефрэктомия
Рисунок 3: Тотальная нефрэктомия. (А) Хирургическое обнажение контралатеральной почки; (Б) аналогичное удаление фасции Героты и туннелирование ворот почки с использованием тупых оверхолтовых зажимов; (В) строповка ворот с помощью полифиламентной лигатуры. (D) Наложение лигатуры скользящего узла на ворота почки; (E,F) резкое рассечение ворот с помощью ножниц и удаление почки; (G-I) контроль за гемостазом и разрезанием концов лигатуры. (J) Схематическое изображение рекомендуемой высоты лигатуры (пунктирная линия) и плоскости рассечения (черная линия). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
5. Закрытие брюшной стенки
Рисунок 4: Закрытие брюшной стенки. (A-D) Наложение углового шва на брюшную фасцию с использованием полифиламентного шва. (И-И) Бегущий шов брюшной фасции; (J-Q) наложение швов на кожный слой с помощью одиночных швов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
6. Дальнейшие действия
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Этот протокол был проведен на 10 самцах крыс (средний вес 398 ± 35 г) в условиях, не связанных с выживанием, и процедура была выполнена хирургом-ординатором третьего года. Вероятность успеха, определяемая выживаемостью в течение 20 мин после закрытия брюшной стенки, состави...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ХБП определяется повреждением почек или снижением функции почек в течение не менее 3 месяцев, независимо от причины28,29. Повреждение почек включает в себя патологические аномалии в нативной или трансплантированной почке, выявленные с п?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.
Специального финансирования на этот проект не было. Авторы выражают благодарность сервису хранения данных SDS@hd при поддержке Министерства науки, исследований и искусств земли Баден-Вюртемберг (MWK) и Немецкого научно-исследовательского общества (DFG) в рамках грантов INST 35/1314-1 FUGG и INST 35/1503-1 FUGG. Кроме того, авторы выражают благодарность за поддержку со стороны NCT (Национальный центр опухолевых заболеваний в Гейдельберге, Германия) в рамках структурированной программы постдоков и программы хирургической онкологии. Мы также отмечаем поддержку через государственные фонды, утвержденные Ландтаг Баден-Вюртемберг для Инновационного кампусного альянса Health + Life Science Alliance Heidelberg Mannheim в рамках структурированной программы постдоков для Александра Штюдье-Фишера: Искусственный интеллект в здравоохранении (AIH) - сотрудничество DKFZ, EMBL, Гейдельбергского университета, Университетской клиники Гейдельберга, Университетской клиники Мангейма, Центрального института психического здоровья, и Институт медицинских исследований Макса Планка. Кроме того, мы выражаем признательность за поддержку со стороны Института рака Гектора DKFZ при Университетском медицинском центре Мангейма. Мы выражаем благодарность за финансовую поддержку со стороны Deutsche Forschungsgemeinschaft в рамках программы финансирования «Open Access Publikationskosten», а также Гейдельбергского университета.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
atraumatic preparation forceps | Aesculap | FB395R | DE BAKEY ATRAUMATA atraumatic forceps, straight |
blunt overholt clamp | Aesculap | BJ012R | BABY-MIXTER preparation and ligature clamp, bent, 180 mm |
cannula | BD (Beckton, Dickinson) | 301300 | BD Microlance 3 cannula 20 G |
fixation rods | legefirm | 500343896 | tuning forks used as y-shaped metal fixation rods |
heating pad | Royal Gardineer | IP67 | Royal Gardineer Heating Pad Size S, 20 Watt |
plastic perfusor tube | M. Schilling GmbH | S702NC150 | connecting tube COEX 150 cm |
polyfilament suture | Covidien | CL-769 | Covidien Polysorb Braided Absorbable Suture 2-0 75 cm |
preparation scissors | Aesculap | BC177R | JAMESON preparation scissors, bent, fine model, blunt/blunt, 150 mm (6") |
sealing hemostat patch | Baxter | 1506257 | Hemopatch Sealing Hemopatch Baxter 45 x 90 mm |
silicone vessel loop tie | SERAG WIESSNER | SL26 | silicone vessel loop tie 2.5 mm red |
Spraque Dawley rat | Janvier Labs | RN-SD-M | Spraque Dawley rat |
steel plate | Maschinenbau Feld GmbH | C010206 | Galvanized sheet plate, 40 x 50 cm, thickness 4.0 mm |
Yasargil clip | Aesculap | FE795K | YASARGIL Aneurysm Clip System Phynox Temporary (Standard) Clip |
Yasargil clip applicator | Aesculap | FE558K | YASARGIL Aneurysm Clip Applicator Phynox (Standard) |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены