Name: a murine model of hemodialysis access-related hand dysfunction
Uploaded: 2022-05-31T14:30:00
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Ringraziamo sinceramente il Dr. Guanyi Lu della Divisione di Chirurgia Vascolare e Terapia Endovascolare dell'Università della Florida per il supporto tecnico sullo sviluppo del modello AVF iliaco, nonché la formazione chirurgica, e Ravi Kumar del Dipartimento di Fisiologia Applicata e Kinesiologia dell'Università della Florida per il supporto tecnico nell'ottenere le immagini microchirurgiche dal vivo.
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni del National Institutes of Health e del National Heart, Lung, and Blood, numeri di Istituto R01-HL148697 (a S.T.S.), nonché dal numero di sovvenzione dell'American Heart Association POST903198 (a K.K.).

Tutte le procedure sono state approvate dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) dell'Università della Florida e dal Malcom Randall Veterans Affairs Medical Center.
NOTA: I topi maschi C57BL / 6J giovani adulti (8-10 settimane) sono stati acquistati dal Jackson Laboratory e ospitati in una struttura per animali controllata con luce (12 ore di luce: ciclo di buio di 12 ore), temperatura (22 ° C ± 1 ° C) e umidità (50% ± 10%). Cinque topi sono stati autorizzati a dimorare p...

La prevalenza dei pazienti in emodialisi con ARHD dopo la creazione di AVF ha continuato ad aumentare30,31. Infatti, le complicanze sintomatiche irrisolte 4,32,33 come dolore, debolezza, parestesia e/o ridotta gamma di movimento possono avere un impatto negativo sul benessere del paziente 4,32,33,34,35,36 e minacciare la loro capacità di ricevere un trattamento di emodialisi ripetitiva di alta qualità.<...

La creazione e la conservazione dell'accesso vascolare funzionale rimangono un importante obiettivo primario per i pazienti con malattia renale allo stadio terminale (ESRD) che ricevono una terapia sostitutiva renale tramite emodialisi1. Ripetuti trattamenti di emodialisi sono necessari per rimuovere i prodotti di scarto, normalizzare gli elettroliti e mantenere l'equilibrio dei liquidi una volta che la funzione renale diventa inadeguata, e quindi sono necessari per la sopravvivenza a lungo termine2. Pertanto, l'accesso vascolare rappresenta un'ancora di salvezza per i pazienti con ESRD e il posizionamento della fistola artero-venosa autogena (AVF) rimane un'opzione di accesso alla dialisi preferita tra questa coorte3. Tuttavia, circa il 30% -60% dei pazienti in emodialisi sperimenta uno spettro di disabilità della mano, clinicamente definito come disfunzione della mano correlata all'accesso (ARHD). I sintomi dell'ARHD possono variare da debolezza e discoordinazione alla monoplegia e alla cancrena digitale, che possono verificarsi precocemente dopo la creazione di AVF o svilupparsi gradualmente con la maturazione della fistola. Inoltre, l'ARHD complica il programma di trattamento ESRD, che è associato a scarsa qualità della vita, alto rischio di malattie cardiovascolari e aumento della mortalità 2,3,4.
Diversi modelli animali sono stati sviluppati per studiare il rimodellamento vascolare indotto da alterazioni emodinamiche dopo la creazione di AVF 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. I modelli animali di grandi dimensioni con AVF iliaca o femorale 16,17,18,19,20 e modelli di roditori che utilizzano anastomosi della vena carotide-giugulare o formazione di fistola infrarenale della vena cava inferiore dell'aorta sono ben consolidati per esaminare i suddetti aspetti della maturazione e della pervietà AVF 21 . Ad esempio, l'ipertensione venosa, il maggior diametro luminale e l'aumento dello spessore della parete venosa sono segni di successo della maturazione dell'AVF, mentre la fibrosi sostanziale della media e l'iperplasia intimale o lo sviluppo di trombi senza cambiamenti nel flusso spesso caratterizzano i fallimenti dell'AVF 6,15. Tuttavia, i modelli animali di grandi dimensioni mancano della flessibilità sperimentale o delle capacità transgeniche dei modelli murini, mentre gli attuali modelli di roditori non facilitano prontamente lo studio dell'ARHD a causa della posizione anatomica e / o della mancanza di patologia degli arti associata. Infatti, a causa della mancanza di un modello animale preclinico stabilito che riassuma il fenotipo clinico rilevante, i progressi della ricerca per chiarire i meccanismi patobiologici e sviluppare nuove strategie terapeutiche sono rimasti stagnanti, nonostante un progressivo aumento del numero di pazienti con ARHD sintomatici. Pertanto, l'obiettivo principale di questo studio è quello di introdurre un modello murino unico di ARHD, fornendo fasi procedurali della microchirurgia AVF e caratterizzazione della fisiopatologia correlata all'AVF.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.15% Adenine diet</td>
			<td>ENVIGO</td>
			<td>TD.130899</td>
			<td>20% casein, 0.15% adenine, 0.9% P</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.2% Adenine diet</td>
			<td>ENVIGO</td>
			<td>TD.130900</td>
			<td>20% casein, 0.2% adenine, 0.9% P</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10-0 Nylon suture</td>
			<td>AD surgical</td>
			<td>XXS-N1005T4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>29 G needle syringes</td>
			<td>Exel International</td>
			<td>14-841-32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>31 G needle syringes</td>
			<td>Advocate</td>
			<td>U-100 insulin syringe</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 silk suture</td>
			<td>AD surgical</td>
			<td>S-S41813</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>45-degree angled dumont forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11253-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-0 PGA suture</td>
			<td>AD surgical</td>
			<td>PSGU-518R13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 silk suture</td>
			<td>AD surgical</td>
			<td>S-S618R13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absorbable gelatin sponge</td>
			<td>ETHICON</td>
			<td>1975</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol preps</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>5110-cs4000</td>
			<td>70% isopropyl alcohol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>0.01 g/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL6/J mice</td>
			<td>Jaxon Laboratory</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Casein diet</td>
			<td>ENVIGO</td>
			<td>TD.130898</td>
			<td>20% casein, 0.9% P</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton swabs</td>
			<td>CONSTIX</td>
			<td>SC-9</td>
			<td>Medium single-ended round cotton swab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton swabs</td>
			<td>CONSTIX</td>
			<td>SC-4</td>
			<td>Small double-ended hard, sharp, pointed cotton swab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curity non-woven sponges (2x2)</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>9022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curved Vannas spring scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>15001-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doppler ultrasound</td>
			<td>VisualSonics</td>
			<td>Vevo 2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extra fine graefe forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11150-10</td>
			<td>2 pairs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye lubricant</td>
			<td>CLCMEDICA</td>
			<td>Optixcare eye lube</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin (5000 U/mL)</td>
			<td>National Drug Codes List</td>
			<td>63739-953-25</td>
			<td>100 IU/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot bead sterilizer</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>18000-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low-temperature cautery</td>
			<td>Bovie</td>
			<td>AA04</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen trimmer</td>
			<td>Wahl</td>
			<td>5640-600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Powder-free surgical gloves</td>
			<td>Ansell</td>
			<td>7824PF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round handled needle holders</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>12076-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile towel drape</td>
			<td>Dynarex</td>
			<td>DY440-MI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterilized 0.9% saline</td>
			<td>National Drug Codes List</td>
			<td>46066-807-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight dumont forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11253-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight needle holder</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>FST 12001-13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight vannas spring scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>25001-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TrizChLOR4</td>
			<td>National Drug Codes List</td>
			<td>17033-279-50</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a murine model of hemodialysis access-related hand dysfunction

La malattia renale cronica è un grave problema di salute pubblica e la prevalenza della malattia renale allo stadio terminale (ESRD) che richiede terapie sostitutive renali croniche come l'emodialisi continua ad aumentare. Il posizionamento della fistola artero-venosa autogena (AVF) rimane un'opzione di accesso vascolare primaria per i pazienti con ESRD. Sfortunatamente, circa la metà dei pazienti in emodialisi sperimenta una disfunzione della mano correlata alla dialisi (ARHD), che va dalla parestesia sottile alla cancrena digitale. In particolare, i driver biologici sottostanti responsabili dell'ARHD sono poco conosciuti e non esiste un modello animale adeguato per chiarire i meccanismi e / o sviluppare nuove terapie per la prevenzione / trattamento dell'ARHD. Qui, descriviamo un nuovo modello murino in cui viene creato un AVF tra l'arteria iliaca comune sinistra e la vena, facilitando così la valutazione della fisiopatologia degli arti. La microchirurgia comprende l'isolamento dei vasi, la venotomia longitudinale, la creazione di anastomosi artero-venosa e la ricostruzione venosa. Gli interventi chirurgici fittizi includono tutti i passaggi critici ad eccezione della creazione di AVF. Il posizionamento dell'AVF iliaca determina alterazioni clinicamente rilevanti nell'emodinamica centrale, ischemia periferica e compromissione delle prestazioni neuromotorie degli arti posteriori. Questo nuovo modello preclinico di AVF fornisce un'utile piattaforma che ricapitola le comuni perturbazioni neuromotorie riportate dai pazienti in emodialisi, consentendo ai ricercatori di studiare i meccanismi della fisiopatologia ARHD e testare potenziali terapie.

Gli animali esposti a una dieta adenina hanno ridotto i tassi di filtrazione glomerulare (controllo: 441,3 ± 54,2 μL/min vs. CKD: 165,1 ± 118,3 μL/min, p < 0,05) e aumentato i livelli sierici di azoto ureico nel sangue (controllo: 20,39 ± 4,2 μL/min vs. CKD: 38,20 ± 10,65 μL/min, p < 0,05) rispetto agli animali che hanno ricevuto chow a base di caseina, confermando la presenza di insufficienza renale prima dell'intervento chirurgico alla fistola artero-venosa.
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A Murine Model of Hemodialysis Access-Related Hand Dysfunction

Questo protocollo descrive in dettaglio le fasi chirurgiche della creazione della fistola artero-venosa iliaca comune murina. Abbiamo sviluppato questo modello per studiare la fisiopatologia degli arti correlata all'emodialisi.

Un modello murino di disfunzione della mano correlata all'accesso all'emodialisi

Chronic kidney disease is a major public health problem, and the prevalence of end-stage renal disease (ESRD) requiring chronic renal replacement ...

Questo è l'unico modello animale disponibile per studiare i meccanismi responsabili dell'ischemia della mano correlata all'accesso alla dialisi. Il modello fornisce una solida piattaforma per esaminare la complessa interazione tra uremia e perturbazioni neuromuscolari che derivano dai cambiamenti emodinamici derivanti dalla chirurgia della fistola venosa arteriosa. La disfunzione della mano correlata all'accesso colpisce fino al 60% dei pazienti in emodialisi e può influire gravemente sulla qualità della vita dei pazienti.Questo modello ci aiuta a comprendere la disabilità e testare nuove terapie. A dimostrare la procedura sarà il Dr.Raymond Kim, un ricercatore post-dottorato del nostro laboratorio. Per iniziare, posizionare il topo anestetizzato in posizione supina su un lettino chirurgico coperto da un drappeggio sterile e applicare il lubrificante oculare per proteggere gli occhi dall'asciugatura durante l'intervento chirurgico.Utilizzando un trimmer a penna, radersi i peli addominali per l'operazione e i peli delle gambe per le misurazioni della perfusione postoperatoria, quindi eliminare i capelli dal campo chirurgico. Quindi, fissare gli arti superiori e inferiori con elastici e chiodi. Controllare la profondità dell'anestesia monitorando il riflesso del pizzico della punta e titolare l'anestesia secondo necessità.Eseguire la valutazione del modello respiratorio ogni tre-cinque minuti durante la procedura chirurgica per calibrare il livello di anestesia. Fare una laparotomia della linea mediana dal bordo inferiore del margine sternale alla sinfisi pubica e sezionare il cuscinetto di grasso pubico per ottenere un campo operatorio più ampio. Aprire la celiotomia per accedere al contenuto peritoneale e coprire le viscere con una spugna salina imbevuta di tessuto non tessuto.Successivamente, sezionare attentamente la fascia perivascolare e il tessuto adiposo da circa un centimetro prossimale alla biforcazione aortica, estendendosi fino al livello della biforcazione iliaca sinistra usando una pinza di Dumont dritta e piccoli tamponi di cotone a punta affilata a doppia estremità. Quindi passare la punta della pinza angolata sotto il fascio vascolare iliaco comune sinistro e distribuire delicatamente più volte per mobilizzare i vasi dalla muscolatura retroperitoneale sottostante. Posizionare due suture di seta 4-0 attorno al fascio venoso arterioso iliaco comune isolato e usarli come legature al fascio vascolare.Quindi crea un singolo nodo con ogni cravatta di seta 4-0 e applicali in sequenza, in prossimità e poi distale. Successivamente, utilizzando le corde di sutura di seta 4-0 come maniglie, ruotare il fascio vascolare venoso iliaco sinistro in senso orario e regolare la posizione per localizzare temporaneamente la vena anteriore all'arteria. Fare una venotomia longitudinale di circa un millimetro con una forbice a molla Vannas dritta e lavare delicatamente il sangue residuo dal lume venoso con lo 0,9% di soluzione salina.Quindi, posizionare una sutura di nylon 10-0 implicante attraverso la parete posteriore della vena. Successivamente, afferrare le estremità di sutura implicate e metterle sotto una leggera tensione per spostare la parete anteriore dalla parete posteriore dell'arteria iliaca. Quindi, eseguire un'incisione ellittica di una dimensione di circa 1,0 per 0,3 millimetri utilizzando forbici a molla Vannas curve, rimuovendo le pareti aderenti sia dell'arteria iliaca che della vena.Lavare delicatamente il sangue residuo del lume arterioso esposto con soluzione salina allo 0,9% ed eparinizzato. Dopo la creazione della fistola venosa arteriosa, riparare la venotomia iniziale della parete anteriore utilizzando da due a tre suture di nylon 10-0 in modo interrotto. Successivamente, ripristinare il fascio vascolare al suo orientamento anatomico originale e posizionare un piccolo pezzo di spugna di gelatina assorbibile imbevuta di soluzione salina adiacente alla venotomia riparata per facilitare l'emostasi.Quindi, allentare le legature del morsetto incrociato a nodo singolo 4-0 in sequenza da distale a prossimale, monitorando attentamente il sito di venotomia per un eccessivo sanguinamento. Strofinare delicatamente il fascio vascolare con piccoli tamponi di cotone a doppia estremità e affilati che facilitano ulteriormente il ripristino del flusso sanguigno. Successivamente, confermare il successo tecnico dell'operazione utilizzando la visualizzazione del sangue ossigenato rosso vivo pulsatile che entra nella vena iliaca e si mescola con il sangue venoso scuro che ritorna dall'arto posteriore.Iniettare soluzione salina eparinizzata nella vena cava inferiore per l'anticoagulazione sistemica per migliorare gli esiti della pervietà della fistola venosa arteriosa e ispezionare nuovamente il sito chirurgico per l'emostasi dopo l'iniezione di soluzione salina eparinizzata. Se non ci sono problemi di sanguinamento, chiudere la fascia mediana e quindi l'incisione cutanea con suture PGA 5-0 assorbibili in modo corrente. L'ecografia Doppler è stata utilizzata per convalidare la pervietà della fistola venosa arteriosa.Il Color Doppler ha rivelato un flusso turbolento nel sito della fistola e l'allargamento spettrale pulsatile è stato visualizzato sulla valutazione Doppler a onde pulsate. Se la fistola è pervio, l'aorta ha un picco elevato di velocità sistolica e diastolica finale, mentre la vena cava inferiore sviluppa pulsatilità con elevata velocità di picco. La dilatazione dei vasi sia nell'aorta che nella vena cava inferiore è evidente con misurazioni seriali pre e postoperatorie.Le misurazioni ecografiche Doppler in modalità B e onde di impulso dopo l'intervento chirurgico hanno rivelato la dilatazione dei vasi in entrata e in uscita e un aumento della velocità sistolica di picco rispetto agli animali fittizi. La valutazione laser doppler degli arti posteriori ha mostrato che i deficit di perfusione POD sinistra sono pari a circa il 20% dell'arto controlaterale dopo l'intervento chirurgico, con recupero graduale nel tempo. Il deficit di perfusione del muscolo tibiale anteriore è stato di circa il 60% dopo l'intervento chirurgico, con un recupero simile.La funzione neuromotoria degli arti posteriori è stata quantificata tramite test di forza di presa e analisi del modello di andatura del tapis roulant, che sono stati eseguiti in sequenza durante il periodo di recupero. La forza di presa unilaterale prevista è di circa il 50% dell'arto controlaterale nel quarto giorno postoperatorio con recupero graduale. Ogni fase della microchirurgia deve essere eseguita con particolare attenzione per evitare potenziali traumi nervosi o vascolari che possono causare cambiamenti sostanziali sia nell'emodinamica che nella patologia degli arti.Dopo la caratterizzazione del modello, è stato possibile esplorare una moltitudine di studi che esaminano i driver biologici della disfunzione neuromuscolare derivante dal posizionamento della fistola artero-venosa.

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