Geçici bilateral Renal Arter Tıkanma ile Akut Böbrek Yaralanması için Büyük Bir Hayvan Modeli

Özet

Bu çalışma, 60 dakika boyunca renal arterlerin geçici perkütan bilateral balon kateter tıkanıklığı ve 24 saat boyunca reperfüzyon kullanılarak domuzlarda renal iskemi-reperfüzyon hasarının yüksek oranda tekrarlanabilir büyük bir hayvan modelini sunun.

Özet

Akut böbrek hasarı (AKI) ameliyat sonrası morbidite ve mortalite açısından daha yüksek riskle ilişkilidir. İskemi-reperfüzyon yaralanması (IRI) AKI'nin en sık nedenidir. Bu klinik senaryoyu taklit etmek için, bu çalışma, renal arterlerin geçici perkütan bilateral balon kateter tıkanıklığını kullanarak domuzlarda renal IRI'nın oldukça tekrarlanabilir büyük bir hayvan modelini sunun. Renal arterler, balon kateterleri femoral ve karotis arterden geçirerek ve arterlerin proksimal kısmına ilerletilerek 60 dakika boyunca tıkanır. Böbrek damarlarının herhangi bir opaklaşmasını değerlendirmek ve arter tıkanıklığının başarısını doğrulamak için aorta iyonat konmuş. Bu, balon kateterlerinin ucundaki nabız dalga biçiminin düzleştirmesi ile daha da doğrulanır. Balonlar 60 dakikalık bilateral renal arter tıkanıklığından sonra söndürülür ve çıkarılır ve hayvanların 24 saat boyunca iyileşmesine izin verilir. Çalışmanın sonunda plazma kreatinin ve kan üre azot önemli ölçüde artarken, eGFR ve idrar çıkışı önemli ölçüde azalır. İyotlu kontrast ihtiyacı minimumdur ve renal işlevi etkilemez. bilateral renal arter tıkanıklığı perioperatif renal hipopröfüzyonun klinik senaryosunu daha iyi taklit eder ve perkütan yaklaşım, enflamatuar yanıtın etkisini ve laparotomi gibi açık bir yaklaşımla görülen enfeksiyon riskini en aza indirir. Klinik olarak ilgili bu domuz modelini oluşturma ve çoğaltma yeteneği, insanlara klinik çeviriyi kolaylaştırır.

Giriş

Akut böbrek hasarı (AKI), cerrahi hastalar arasında anlamlı morbidite ve mortalite ile ilişkili yaygın olarak teşhis edilen bir durumdur^1,2. Mevcut veriler, AKI'nin dünya çapında hastanede yatan tüm hastaların yarısını bile etkileyebileceğini ve yoğun bakım ünitesindeki hastalarda% 50 ölüm oranına yol açtığını göstermektedir^1,3. Yüksek prevalansına rağmen, mevcut AKI tedavisi sıvı yönetimi ve diyaliz gibi önleyici stratejiler ile sınırlı kalmaktadır. Bu nedenle, AKI⁴,^5,6için alternatif tedavileri keşfetmeye devam eden bir ilgi vardır.

AKI tipik olarak etiyolojisi⁴,^5,6temel alınarak renal öncesi, içsel ve post-renal olarak sınıflandırılır. AKI'li cerrahi hastaların çoğunluğu hipovolemiye bağlı böbrek öncesi nedenlerle ilişkilidir ve böbreklerin iskemi-reperfüzyon yaralanmasına (IRI) neden olur². Klinik olarak idrar çıkışı azalır ve böbrek fonksiyonlarının azalmasına bağlı olarak kreatinin düzeyleri artar. Böbrek yüksek metabolik hızlı bir organdır ve iskemiye duyarlıdır. AKI'nin patofizyolojisi ve potansiyel terapötik yaklaşımları hakkında daha iyi bir fikir edinmek için renal IRI'nin son derece tekrarlanabilir büyük bir hayvan modeli^{gereklidir 5}.

Böbrek hipopripfüzyon peri-operatif klinik senaryosunu taklit etmek için bilateral renal arter tıkanıklık bir modeli uygun kabul edilir. Daha önce tarif ettiği modeller, kontralal böbrek ile veya rezeksiyon olmadan tek taraflı renal arter tıkanıklığı gerektiren modeller yeterli klinik uygulanabilirlik sağlamaz^7,8. Bu modeller AKI'ye neden olmak için yeterli olsa da, yaralanma türü veya süresi açısından gerçek hayattaki klinik senaryolara benzemez.

Bu makalenin amacı anjiyografi altında balon kateter tıkanıklığı ile renal arterlerin perkütan bilateral geçici tıkanıklığının porsin modelini sunmaktır. bilateral renal arter tıkanıklığı, renal hipopripfüzyonun klinik senaryosunu taklit eder, ardından balonun reperfüzyon için çıkarılması^9,10. Kateterizasyon, kateter rehberliği, anjiyografi ve hemodinamik izleme dahil olmak üzere teknik adımlar açıklanmıştır. Bu yöntem sadece renal arterlerin yüksek oranda kontrol edilen ve tekrarlanabilir tıkanmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda perkütan yaklaşım, vücuda hakaret miktarını açık bir yaklaşıma kıyasla sınırlayarak enflamatuar yanıtın etkisini en aza indirir.

Protokol

Tüm in vivo çalışmalar Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin hayvan bakımı ve kullanımı ile ilgili yönergelerine uygun olarak yapılmış ve Boston Çocuk Hastanesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylanmıştır (Protokol 18-06-3715). Tüm hayvanlar, Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'na uygun olarak insancıl bakım aldı. Şekil 1' de anestezi, cerrahi hazırlık ve bu çalışmanın primer sonuç ölçümleri için zaman çizelgeleri göstermektedir.

1. İndüksiyon, anestezi ve entübasyon

1. Gereksiz stres ve rahatsızlığı önlemek için, yüz maskesi kullanarak karotamin / zolazepam 4-6 mg / kg ve ksilazin 1.1-2.2 mg / kg ve izofluran% 3 karışımının kas içi enjeksiyonu ile domuzu yatıştırın.
2. Bölgeyi % 95 etanol ile dezenfekte ettikten sonra 20 G IV'lük bir damarla venöz erişim elde etmek için kulak damarını yalıt. Bir bakım infüzyonunu başlatın (5 mL / kg / s'de% 0.9 NaCl).
3. Anestezik yeterliliği onaylandıktan sonra domuzu endotrakeal tüple (40-50 kg ağırlığındaki domuzlar için 7 beden) entübe edin. 12 nefes/dk frekansta balon havalandırması gerçekleştirin ve domuzu ameliyathaneye taşıyın.
4. Hayvanı ameliyat masasına supine pozisyonunda yerleştirin. FiO_{2 0.50, 10} mL/kg gelgit hacmi ve sürekli kapnografi altında 12 nefes/dk frekans ile mekanik pozitif basınç havalandırmaya hemen başlayın.
5. Sürekli izleme için kulağa veya alt dudağa nabız oksimetresi yerleştirin.
6. Hava ısıtmalı bir ped kullanarak normotermiyi (37 °C) koruyun.
7. Genel anesteziyi korumak için endotrakeal tüpten izoflurane yönetimini %0,5-4 oranında tutun. İşlem boyunca anestezinin derinliğini ölçmek için EKG, arteriyel kan basıncı, sıcaklık ve kapnografiyi sürekli izleyin.
8. Hayvanın sıvı durumunu kontrol etmek ve idrarı bir drenaj torbasında toplayarak idrar çıkışını izlemek için bir Foley kateteri yerleştirin.
   NOT: Dişi domuzlar, üretralarının daha kolay kateterizasyon sağlayan anatomik özellikleri nedeniyle erkeklere göre tercih edilir.

2. Cerrahi hazırlık ve vasküler erişim

1. Hayvanı steril bir şekilde örtün.
2. Boynun sağ yanal bölgesini betadin ve ardından% 95 etanol uygulayarak 3 kez dezenfekte edin.
3. Sağ şahdamarının ve sağ şahdamarının kateterizasyonu için bir kesme gerçekleştirin. Sternocleidomastoid kası yanal olarak geri çekin ve sağ şahdamarına ve sağ şah damarına kadar kesin.
4. Hem atardamara hem de damara 5F anjiyografi kılıfı yerleştirin. İpek 2-0 dikiş ile sabitleyin.
5. Seldinger tekniğini kullanarak sol uyluk atardamarına 5F anjiyografi kılıfı yerleştirin.
   1. Seldinger tekniğini gerçekleştirmek için içi boş bir iğne kullanarak uyluk atardamarını delin. Lümen boyunca yumuşak bir uç kılavuz tel takın ve uyluk atardamarına ilerletin.
   2. İğneyi çıkarırken kılavuz teli elinizle sabit tutun. Anjiyografi kılıfını kılavuz telin üzerinden uyluk atardamarına geçirin ve kılavuz telini çekin. Gerekirse ultrason kılavuzunu kullanın.

3. Renal iskemi-reperfüzyon yaralanmasının indüksiyonu

1. Sistemik antikoagülasyon (hedef aktif pıhtılaşma süresi (ACT) > 300 sn) elde etmek için intravenöz olarak 200 IU/kg sodyum heparin geçirin.
2. Renal arterleri tanımlamak için floroskopi altında iyodyal kontrast maddesi enjekte ederek anjiyografi gerçekleştirin.
   NOT: Kontrast kaynaklı nefrotoksisite riskini azaltmak için, iyodüre kontrast maddesini normal salin ile 1:1 çözeltisinde seyreltin. Eşdeğer dozaj sağlamak için tüm hayvanlar için dozajı tablola.
3. Renal arterleri tanımlayın, kılavuz telleri kılavuz kateterde manuel olarak ilerletin.
4. 5F JL4 kılavuz kateteri sol renal arterde sağ şahdamarı üzerinden yerleştirin (Şekil 1A).
5. İkinci 5F JL4 kılavuz kateteri sağ renal arterde sol femoral arterden geçirin (Şekil 1A).
6. Her renal arterde 5F perkütan translüminal anjiyoplasti (PTA) dilatasyon kateterini yönlendirmek için kılavuz telleri kullanın.
   NOT: Balonun balon şişirme sonrasında renal arterin dallarının veya teminatlarının patenti bırakılmaması için proksimal renal artere yerleştirilmesi tercih edilir.
7. Her balon kateterlerini yerine yerleştirin ve her katetere bir basınç hattı bağlayın.
8. Kateterin doğru konumlandırılmasından emin olmak için basınç monitöründe arteriyel nabız dalga formlarının varlığını kontrol edin.
9. Her balonu şişirin ve balonun içinde yaklaşık 2,5 atm basınç hedefleyin (Şekil 1B).
10. Böbreklere kan akışının durmasını doğrulamak için balon kateterin ucundaki nabız dalga biçiminin düzleştirmesini gözlemleyin.
11. İyonatlı kontrast ortamını (1:1 seyreltme) enjekte edin ve renal damarların herhangi bir opaklaşmasını kontrol edin.
    NOT: Şişirilmiş balonun görselleştirilmesi için balonu iyodinated kontrast maddesi ile doldurmak da mümkündür. Ancak bu yöntem renal arterlerin tıkanmasını doğrulamak için nabız dalga biçimi düzleşmesi kadar hassas değildir.
12. 60 dakikalık tıkanıklıktan sonra balon kateterlerini dikkatlice söndür ve renal arterlerden çıkarın.
13. Renal arter açıklığını ve renal reperfüzyonun kurulmasını doğrulamak için bir anjiyografi(1:1seyreltilmiş kontrast ortamı kullanarak) gerçekleştirin ( Şekil 1C ).
14. Sol femoral arterden 5F anjiyografi kılıfını çıkarın.
15. Kateterizasyon yerinde 30 dakika boyunca sıkı basınç uygulayın.
16. ACT normale dönene kadar protamin (3 mg/kg) ile heparinin etkisini tersine çevirin.
17. Ameliyat sonrası dönemde idrar örneği almak için, cilde kesik bir dikiş kullanarak foley kateterine ipek 2-0 dikişli bir tüp sabitleyin.
18. Anjiyografi kılıflarını sağ şahdamarında ve sağ şah damarında yerinde bırakın ve çalışma boyunca kan örneklemesi için yarıda kesilmiş bir dikiş kullanarak ipek 2-0 dikiş ile sabitleyin.
19. Boyun kesisini 2 kat halinde sürekli dikiş atarak ipek 2-0 dikiş ile kapatın.
20. Ağrıyı en aza indirmek için kesi bölgesine bupivakain (3 mg/kg) sürtün.
21. İskemi bitiminden sonra toplam 2 saat boyunca 5 mL / kg / s'de% 0.9 NaCl ile hayvanı nemlendirmeye devam edin.
22. Ameliyat sonrası ağrıyı en aza indirmek için hayvanın arkasına bir fentanil yama (25-50 μg / s) yerleştirin.
23. Ameliyat sonrası ağrıyı en aza indirmek için buprenorfin (0.005-0.1 mg/kg) intramüsküler enjeksiyonu uygular.
24. Hayvanı izleyin ve awaking'e kadar mekanik havalandırmada muhafaza edin.

4. Hayvan kurtarma

1. Awaking'den sonra, hayvanı sıcaklık kontrollü bir odaya yer edin.
2. Tam bilinç ve ambülat yeteneğine kavuşana kadar hayvanı bir yanal taraftan diğerine çevirmeye devam edin.
3. Su ve yiyecek reklam libitum sağlayın.

5. Fonksiyonel değerlendirme

1. kan ve idrar örneklerini istenen protokole göre toplayın.
   NOT: Bu çalışmada aşağıdaki zaman noktaları belirlenmiştir: taban çizgisi (hidrasyon protokolünün başlatılmasından sonra ve renal arterlerin tıkanmasından önce 1 saat), iskemi sonu ve reperfüzyon (2 saat, 6 saat, 24 saat).
2. Arteriyel ve venöz kan örneklerini toplayın. Daha sonra analiz için lityum heparin veya EDTA kaplı vacutainers içinde saklayın.
   NOT: Doğrudan şahdamarındaki ve şahdamarındaki kateterlerden kan çekin.
3. İdrar örneklerini Foley kateterinden toplayın ve analiz için 15 mL tüplerde saklayın.
   NOT: İdrarı Foley kateterine bağlı drenaj torbasından toplayın.
4. İdrar çıkışını belirlemek için drenaj torbasını boşaltın ve 1 saat boyunca idrar toplayın.
   NOT: Bir drenaj torbasının Foley kateterine bağlı olmadığı 6 saat dilimi için, Foley kateterine bağlı tüpü 30 dakika kapatın ve ardından idrar çıkışını belirlemek için idrarı 60 mL şırıngarla toplayın.

6. Ötenazi

1. Reperfüzyon süresinin bitimini takiben anestezi yapın ve yukarıda açıklandığı gibi izleyin.
2. Hidrasyona 5 mL/kg/s'de %0,9 NaCl ile devam edin.
3. Kan örneklemesi için arteriyel ve venöz kateterleri ve idrar çıkışını belirlemek için Foley kateterini kullanın. Son kan ve idrar örneklerini toplayın ve idrar çıkışını hesaplayın.
4. Xiphoid'den orta pelvise kadar 10 numara bir bıçak kullanarak 15 cm orta hat laparotomi kesisi gerçekleştirin.
5. Karın derisini geri çekmek için düz bir yanal retraktör kullanın.
6. Sağ ve sol retroperitoneumu ortaya çıkarmak için karın duvarının lateral peritoneal eklerini parçalara ayrılın.
7. Hem renal arterleri hem de damarları tanımlayın ve açıkça parçalara ayrıştırın.
8. Hem renal arterleri hem de damarları 2-0 ipek dikişle lige edin ve histolojik ve metabolik analiz için tüm doku örneklerini toplamak için bilateral nefrektomiler yapın.
9. Tercih edilen ötanazi yöntemi ile hayvanı ötenazi yapın (örneğin, exsanguination, pentobarbital)

Sonuçlar

Fonksiyonel analiz
Bu çalışmanın temsili sonuçları 6 hayvandan kaynaklanmaktadır ve gösterilen veriler ortalamanın standart ± hatasıdır. Böbrek fonksiyonu idrar çıkışı, tahmini glomerüler filtrasyon oranı (eGFR), plazma kreatin ve kan üre azot (BUN) belirlenerek değerlendirilir. Renal fonksiyonun biyobelirteçleri taşınabilir bir kimya analizörü kullanılarak değerlendirilir. eGFR aşağıdaki formüle göre hesaplanır: eGFR =1.879 × BW^1.092/P_Cr^0...

Tartışmalar

AKI, dünya çapında hastanede yatan erişkin hastaların% 50'sini etkileyen yaygın bir klinik bozukluktur^6,12. Hastalığın patofizyolojisini ve potansiyel terapötik hedefleri daha fazla araştırmak için klinik olarak ilgili bir hayvan modeline ihtiyaç vardır. AKI'yi çoğalttıyan birkaç murine modeli olmasına rağmen, bunlar ilgili klinik senaryolarını ve insan böbreğinin anatomisini tamamen taklit etmez. Bu çalışma, insanlara çeviriye izin v...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.9% sodium chloride injection, usp, 100 ml viaflex plastic container	Baxter	2B1302	For animal hydration
Agent contrast 100.0ml injection media btl ioversal 74%	CARDINAL HEALTH	133311	For visualizing the vasculature
Bard Bardia Closed System Urinary Drainage Bag	BARD Inc	802001	For urine collection
BD Vacutainer K2 EDTA	BD	367841	For blood sample storage
BD Vacutainer Lithium Heparin	BD	366667	For blood sample storage
Betadine	Henry Schein	6906950	For skin disinfection
Bookwalker retractor	Codman		For skin retraction
Bupivacaine 0.25%	Hospira		Administer at incision site for analgesia
Buprenorphine SR	Zoo Pharm		10mg/ml bottle, Dose: 0.2mg/kg SC
Cath angio 5.0 Fr x100.0 cm 0.038 in JR4	MERIT MEDICAL SYSTEM INC	7523-21	For identification of the renal arteries
Cuffed endotracheal tube	Emdamed		To establish a secure airway for the duration of the operation
EKG Medtronics- Physiocontrol LifePak 20 Oxygen saturation monitor	GE Healthcare Madison WI		For oxygen saturation monitoring
Encore 26 inflator	BOSTON SCIENTIFIC	710113	For inflating the balloon catheters
Ethanol 95% (Ethyl alcohol)	Henry Schein		For skin disinfection
Fentanyl patch	Mylan		Dose: 25-50mcg/hr, TD
Gold silicone coated Foley	TELEFLEX MEDICAL INC	180730160	For urine collection
Heparin sodium	LEO Pharma A/S		Dose: 200 IU/kg IV
i33 ultrasound machine	Phillips		Use ultrasonographic guidance for femoral catherization if necessary
Inqwire diagnostic guide wire - 0.035" (0.89 mm) - 260 cm (102") - 1.5 mm j-tip	MERIT MEDICAL SYSTEM INC	6609-33	For guiding the balloon catheters to the renal arteries
Intravenous catheter, size 20 gauge	Santa Cruz Biotechnology	Inc SC-360097	For fluid administration
Isoflurane	Patterson Veterinary Supply, Inc.	21283620	Dose: 3%, INH
Metzenbaum blunt curved 14.5 cm - 5(3/4)"	Rudolf Medical	RU-1311-14M	For tissue dissection and cutting
Neonatal disposable transducer kit with 30ml/hr flush device and double 4-way stopcocks for continuous monitoring	Argon Medical	041588505A	For pressure measurement
Powerflex pro PTA dilatation catheter 6 x 20 mm - shaft length (135cm)	CARDINAL HEALTH	4400602X	For occlusion of the renal arteries
Pressure monitoring lines mll/mll - 12" clear, mll/mll	Smiths Medical	B1571/MX571	For pressure measurement
Procedure pack	Molnlycke Health Care	97027809	Surgical drape, gauze pads, syringes, beaker etc
Protamine	Henry Schein	1044148	For heparin reversal
Scalpel blade - size #10	Cardinal Health (Allegiance)	32295-010	For the skin incisions
Stopcock iv 4 way lrg bore rotg male ll adptr strl	Peoplesoft	1550	For connecting tubings
Straight lateral retractor	Codman		For skin retraction
Suture perma hnd 18in 2-0 braid silk blk	CARDINAL HEALTH 1	A185H	For suturing incision site and securing catheters
Syringe contrast injection 10ml fixed male luer red	MERIT MEDICAL SYSTEM INC	MSS111-R	To administer the contrast agent
Syringe medical 60ml ll plst strl ltx free disp	CARDINAL HEALTH 1	BF309653	For urine collection and flushing of the angiocath
Tilzolan (tiletamine/zolazepam)	Patterson Veterinary Supply, Inc.	07-893-1467	Dose: 4-6 mg/kg, IM
Xylazine	Putney, INC		Dose: 1.1-2.2 mg/kg, IM