Determination of glomerular filtration rate (GFR) is the gold standard to assess overall kidney function. However, traditional procedures to measure this parameter are cumbersome and require a large investment of time. Here we describe a faster and minimally invasive method to determinate GFR transcutaneously.
Glomerular filtration rate (GFR) is the gold standard to assess overall kidney function. However, traditional methods to evaluate GFR are cumbersome and time-consuming. In addition, serial blood or urine samples are required, with the associated stress for the experimental animals. A recent technique significantly reduces the investment in time and resources, minimizing the invasiveness and the animal stress, but being equally valid as the traditional approaches. The method measures transcutaneously renal function. Using an optical device and the exogenous renal marker fluorescein isothiocyanate (FITC)-sinistrin, this technique is capable of measuring the elimination kinetics of the marker through the skin. With neither blood nor urine samples nor the associated laboratory assays needed, the results of the transcutaneous measurement are almost instantaneously available. The method has been already validated in different species and successfully applied in several models of renal pathology. Moreover, due to its minimally invasive characteristics, it is suitable for sequential measurements within the same animal. Here is provided a detailed protocol to carry out the transcutaneous assessment of renal function in rodents.
Glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) is de beste parameter om de algemene nierfunctie te beoordelen. De gouden standaard voor GFR te bepalen is gebaseerd op urine of plasma klaring van exogeen renale markers, zoals inuline 1. Echter, deze procedures zijn tijdrovend en gecompliceerd, waarbij het verzamelen van seriële bloed en / of urine monsters en posterior laboratoriumtesten zijn analyse. Bovendien zijn deze werkwijzen invasief en belastend voor de dieren, het beperken van het aantal keren en de frequentie waarmee de metingen worden herhaald. Een aantal alternatieve benaderingen zijn ontwikkeld om de klassieke procedures GFR bepalen vereenvoudigen, maar ze vertrouwen nog steeds op urine en plasma bemonstering 2-4 en / of eisen diepe narcose 5,6, waarvan bekend is dat nier hemodynamica en functie beïnvloeden 7, 8. Eindproducten van de stofwisseling, zoals creatinine, worden ook veel gebruikt om de nierfunctie te schatten. Het is echter bekend dat de Accuracy van deze endogene markers niet optimaal is en bovendien te analyseren, urine of bloedafname is onontbeerlijk.
Hier beschrijven we een transcutane methodologie om de nierfunctie te evalueren in dieren bij bewustzijn. Deze werkwijze is eenvoudiger en sneller dan de traditionele methoden en slechts minimaal invasief. Met deze techniek, met een geminiaturiseerde optische inrichting en het exogene renale merker fluoresceïne isothiocyanaat (FITC) -sinistrin, is het mogelijk om de nierfunctie bijna in real time te bepalen zonder het vereiste van plasma of urine-onderzoek zonder chirurgische catheterisatie voor toediening van de teststof. Door deze eigenschappen is de werkwijze geschikt voor sequentiële metingen in hetzelfde dier.
FITC-sinistrin is een nier marker vrij gefilterd door de glomerulus, zonder tubulaire reabsorptie of uitscheiding. Het optische gedeelte van het geminiaturiseerde inrichting bestaat uit twee licht-emitterende diodes (LEDs), die wekkende toegediende marker en een fotodiode om de fluorescentie uitgestraald door de huid op te sporen. De geregistreerde gegevens worden opgeslagen in het interne geheugen geïntegreerd in het apparaat en kunnen worden gebruikt voor de FITC-sinistrin eliminatiekinetiek kromme te genereren. Het vermogen wordt geleverd door een kleine oplaadbare lithium batterij. Voor meer gedetailleerde informatie over het apparaat en de afzonderlijke onderdelen verwijzen naar Schreiber et al. 9. De inrichting is eenvoudig te monteren op het dierlijk lichaam met een dubbelzijdig klevende pleister die een transparant venster voor de optische componenten. De resultaten zijn direct beschikbaar na de opname periode voorbij is.
Met de werkwijze en protocol die hier introduceren we een veelbelovende technologie die kan vervangen de huidige gouden standaard GFR bepalen niet alleen onderzoek maar ook in het klinische gebied.
Het huidige document beschrijft de procedure om de nierfunctie bij bewuste knaagdieren te bepalen met behulp van een geminiaturiseerde apparaat en de exogene renale marker FITC-sinistrin. Zoals gezegd, deze werkwijze heeft een aantal voordelen ten opzichte van de traditionele procedures van urine en plasma klaring. Een daarvan is de onafhankelijkheid van bloed en urine sampling wat leidt tot grote besparingen in termen van verbruiksgoederen, tijd en uiteraard dier stress.
Zoals getoond in Tabel 2, de exogene renale marker FITC-sinistrin en het meten van de eliminatiekinetiek door de huid kan de invloed van een verminderde nierfunctie pathologieën te bestuderen 9,10,14-18. De seriële de bloedafname vereist plasmaklaring of biomarkers van nierziekte kwantificeren is belastend voor het dier, omslachtig en tijdrovend voor de onderzoekers. Daarom hebben opeenvolgende metingen binnen hetzelfde dier lim geweestperkt door het welzijn van de dieren en methodologische redenen. Het bleek in dieren reproduceerbaarheid van de transcutane metingen 13 maakt het een ideale methode voor het detecteren van veranderingen in nierfunctie door ziekteprogressie of veroudering. Om dezelfde reden kan ook zeer nuttig om de doeltreffendheid van therapeutische benaderingen bestuderen.
Twee kritische stappen voor een succesvolle toepassing van deze techniek is het fixeren van de optische inrichting op het dier en de juiste toediening van de markering. Het apparaat moet op passende wijze worden bevestigd aan bewegingsartefacten voorkomen. Daartoe voorkomen van de aanhechting en losmaking van de dubbelzijdig klevende pleister is belangrijk omdat het kan leiden tot het verlies van de hechting en uiteindelijk een ongepaste fixatie op het dier. Zoals vermeld in het protocol, immobilisatie en de bescherming van de optische apparaat door het te bedekken met plakband is een effectieve aanpak van een Adequat verzekerene fixatie. Bij het uitvoeren van FITC-sinistrin bolusinjectie is het cruciaal om alle stof intraveneus en niet subcutaan toedienen. De release van de marker in het onderhuidse weefsel kan gemakkelijk worden geïdentificeerd door een gele ring rondom de staart van het dier door een eigen kleur FITC-sinistrin's. Een subcutane injectie manifesteert zich meestal als een vlakkere curve en langdurige marker uitscheiding tijd. De mogelijke beperking van deze methode is gerelateerd aan de gebruikte marker dan bij de techniek per se. Wanneer een oedeem in de huid van een dier, zou de transcutane beoordeling van de nierfunctie niet aanbevolen, omdat er een extra compartiment dat de uitscheiding dynamiek van FITC-sinistrin kunnen veranderen. Evenzo kan gepigmenteerde huid het gebruik van de techniek beperkt door de overlapping excitatie- en emissiespectra van FITC-sinistrin en melanine. In dieren met huidpigmentatie in vlekken, het probleem wordt opgelost door de optischedeel van de inrichting in een ongepigmenteerde gebied.
Het is mogelijk om verschillende aspecten van de transcutane beoordeling van de nierfunctie om de procedure verschillende diersoorten en / of benaderingen passen wijzigen. Zo kan de aanbevolen FITC-sinistrin dosering of de duur van de meting worden aangepast afhankelijk van het doel van het experiment en voor verschillende soorten of diermodellen. Dit aanpassingsvermogen van de methode werd reeds bevestigd door de succesvolle toepassing in verschillende soorten knaagdieren en verschillende soorten stammen met uiteenlopende aandoeningen. Bovendien heeft de transcutane beoordeling van de nierfunctie onlangs gevalideerd bij honden en katten 12 met uitstekende resultaten. Door de onmiskenbare verschillen tussen deze dieren en knaagdieren, deze studie bepaald welke dosis FITC-sinistrin voor zowel honden en katten, en voerden een veel langere meettijd, 4 uur in plaats van 1 of 2 uur gebruikd bij knaagdieren.
Samengevat, het gebruik van deze techniek kan ons helpen nauwkeuriger inzichten in nefrologie, waaronder een beter begrip van nierziekte progressie en het effect van therapieën. De kenmerken van de transcutane beoordeling van de nierfunctie plaatst als een geschikte techniek in humane en veterinaire medische gebieden in de toekomst worden toegepast en moet worden beschouwd als een veelbelovende techniek voor de traditionele benaderingen vervangen.
The authors have nothing to disclose.
ZHP was supported by the Marie-Curie project: NephroTools.
NIC-Kidney device | Mannheim Pharma & Diagnostics GmbH | Software, batteries and chargers are provided together with the device/s. Orderings should be done through info@mapdiagnostics.com | |
FITC-sinistrin | Mannheim Pharma & Diagnostics GmbH | Orderings should be done through info@mapdiagnostics.com | |
Double-sided adhesive patch | Mannheim Pharma & Diagnostics GmbH | Orderings should be done through info@mapdiagnostics.com | |
Isis Rodent electric shaver | Braun Aesculap | GT420 | |
Isoflurane | Abbott GmbH | PZN4831850 | |
Leukosilk adhesive tape | BSN medical | 102200 | |
Tubular elastic gauze bandage | MaiMed Medical GmbH | 73012 | There are different sizes available. Size 1 is recommended for mice. |
Veet depilation cream | Reckitt Benckiser | PZN7768307 | Sensitive skin formulation is recommended as is more gentle with the skin of the animals |
Micro USB cable | Samsung | APCBU10BBE | |
Deltajonin Physiologic solution | AlleMan Pharma GmbH | 3366954 | Alternatively, it can be used saline or PBS |