La lesione da ischemia-riperfusione renale è associata ad alta morbilità e mortalità nei pazienti ospedalizzati. Qui, presentiamo un modello murino semplice ed efficace di danno unilaterale da ischemia-riperfusione renale e forniamo una panoramica sequenziale dei cambiamenti patologici rappresentativi osservati nel rene.
Il danno da ischemia-riperfusione (IRI) è la principale causa di insufficienza renale acuta ed è un contributo significativo al ritardo della funzione dell’innesto. I modelli animali sono le uniche risorse disponibili che imitano le complessità dei danni associati all’IRI incontrati in vivo. Questo documento descrive un modello murino efficace di IRI renale unilaterale che fornisce dati altamente riproducibili. L’ischemia è indotta dall’occlusione del peduncolo renale destro per 30 minuti seguito da riperfusione. Oltre alla procedura chirurgica, verrà fornita una panoramica sequenziale dei cambiamenti fisiologici e istopatologici attesi a seguito dell’IRI renale confrontando i dati di sette diversi tempi di riperfusione (4 h, 8 h, 16 h, 1 giorno, 2 giorni, 4 giorni e 7 giorni). Saranno condivisi i dati critici per pianificare gli esperimenti in anticipo, come il tempo chirurgico medio, il consumo medio di anestetici e le variazioni di peso corporeo nel tempo. Questo lavoro aiuterà i ricercatori a implementare un modello IRI renale affidabile e selezionare il tempo di riperfusione appropriato che si allinea con i loro obiettivi investigativi previsti.
I reni sono tra i più alti organi perfusi nel corpo e sono estremamente suscettibili ai cambiamenti nella perfusione di sangue1. Il danno da ischemia-riperfusione renale (IRI) rimane la principale causa di insufficienza renale acuta 2,3 ed è associato ad alta morbilità e alta mortalità nei pazienti ospedalizzati4. Con limitate opzioni terapeutiche disponibili,4,5 l’IRI renale è attualmente al centro di diversi sforzi di ricerca in biomedicina 6,7 volti allo sviluppo di nuovi bersagli terapeutici e alla caratterizzazione di marcatori precoci e sensibili di danno renale 8,9,10 . Identificare un modello animale affidabile, efficiente in termini di tempo e di costi è considerato essenziale per soddisfare queste esigenze. Questo documento presenta un modello murino semplice ed efficace di IRI renale unilaterale. L’ischemia è indotta dal bloccaggio del peduncolo renale destro per 30 min 11,12. Una parte cruciale di questo modello è la scelta del tempo di riperfusione più adatto che riprodurrà gli eventi patologici di interesse, come la necrosi tubulare, l’infiltrazione di cellule infiammatorie polimorfonucleate o la fibrosi. Pertanto, ai ricercatori viene fornita questa panoramica sequenziale dei cambiamenti patologici rappresentativi attesi nel rene IRI.
I modelli IRI renali murini sono popolari nella ricerca biomedica grazie ai loro costi operativi relativamente bassi e alla disponibilità di diversi modelli transgenici12. Il modello IRI renale unilaterale qui presentato imita i cambiamenti patologici caratteristici osservati nell’IRI renale umano come la dilatazione tubulare, la necrosi e la fibrosi13. Questi risultati si basano su tempi di riperfusione variabili.
I passaggi critici di questo protocollo includono il mantenimento di una temperatura corporea costante e il corretto posizionamento del morsetto vascolare nel peduncolo renale. La temperatura corporea influenza il metabolismo dell’animale14, alterando i risultati sperimentali sia a livello fisiologico che cellulare15. In questo modello, la temperatura corporea è stata stabilizzata prima dell’intervento chirurgico utilizzando sonde rettali e sensori pad. Inoltre, il monitoraggio continuo della temperatura corporea durante l’intera procedura chirurgica è altamente raccomandato, soprattutto prima di posizionare il morsetto vascolare per indurre l’ischemia.
Anche l’esposizione del rene e il corretto posizionamento del morsetto vascolare sono fondamentali per il successo dell’esperimento. Il danno alla capsula renale da manipolazione impropria della pinza durante l’esposizione del rene attraverso l’incisione chirurgica comporterà emorragia perirenale e infiammazione. Il morsetto vascolare deve essere posizionato sul peduncolo renale occludendo l’arteria renale e la vena renale senza influenzare l’uretere e le arterie surrenali. Fondamentale per questo passaggio è l’attenta dissezione del tessuto adiposo che circonda l’ilume renale14,16.
Questo modello è conveniente in termini di costi e tempi. Il consumo di anestetici per topo è stato di 156,47 ± 37,88 μL (media ± SD, n = 17) di un cocktail prediluito di ketamina/xilazina (1:10 ketamina, 1:50 xilazina, in soluzione salina; concentrazione di soluzione madre, 100 mg/mL entrambi). La chirurgia può essere eseguita in un periodo relativamente breve. Il tempo totale di intervento chirurgico per topo è stato di 53 ± 5,23 minuti (media ± SD, n = 17). Con personale qualificato, è possibile eseguire diversi interventi chirurgici contemporaneamente. Nel nostro gruppo, un ricercatore esperto ha eseguito l’intervento chirurgico fino a quando il morsetto è stato rilasciato dal peduncolo renale, mentre un secondo ha preso il posto della chiusura della ferita fino al recupero del topo. Con questo approccio, siamo stati in grado di eseguire un numero elevato di interventi chirurgici in un solo giorno. In questo modello, abbiamo utilizzato l’approccio dorsolaterale, che si traduce in meno traumi e ridotta perdita di liquidi e calore dalla cavità addominale rispetto all’approccio della linea mediana16.
Protocolli precedentemente pubblicati hanno descritto la tecnica di bloccaggio del peduncolo renale per indurre un danno renale acuto nei topi 17,18,19. Tuttavia, in questi studi, è stata eseguita una nefrectomia controlaterale in aggiunta all’IRI unilaterale con tempi ischemici che vanno da 15 a 26 min. In questo protocollo, abbiamo indotto ischemia unilaterale per 30 minuti preservando il rene controlaterale. Ciò ha comportato un tasso di sopravvivenza del 100%. Tuttavia, questo modello non è adatto a indurre danno renale azotemico dovuto in parte all’effetto compensatorio esercitato dal rene controlaterale non intervenuto chirurgicamente. Tuttavia, mantenere un rene inalterato nello stesso animale offre il vantaggio di utilizzare tempi di ischemia più lunghi con un tasso di sopravvivenza più elevato. Oltre a questo, il rene controlaterale può essere utilizzato per valutare i possibili effetti collaterali dei farmaci di prova o dei trattamenti applicati durante la procedura sperimentale e per studiare gli effetti della diafonia rene-rene20,21. Ad esempio, questo modello è stato utile nel mostrare alterazioni indotte da specie reattive dell’ossigeno a livello cellulare sia nell’IRI che nel rene11 controlaterale, non intervento chirurgico.
Questo modello ha una potenziale applicazione in studi volti a identificare e caratterizzare marcatori di danno renale unilaterale, effetti crosstalk renali, cambiamenti emodinamici indotti da IRI post-renale e potenziali effetti nefrotossici di farmaci candidati da utilizzare nell’IRI renale. Questa descrizione dettagliata dei principali cambiamenti patologici serve come prezioso strumento per selezionare il momento più adatto per studiare specifici processi cellulari, dall’infiammazione e necrosi (da 4 h a 2 giorni) alla rigenerazione (4 giorni) e alla fibrosi (7 giorni e successivi).
The authors have nothing to disclose.
Una parte del lavoro mostrato in questo articolo è stata fondata dal Center of Integrative Mammalian Research della Ross University School of Veterinary Medicine (RUSVM), Saint Kitts e Nevis. L’aiuto finanziario fornito dal Dipartimento di Scienze Biomediche Veterinarie del Long Island University College of Veterinary Medicine è molto apprezzato.
Atipamezole hydrochloride | Penn Veterinary Supply, Inc., PA, USA | PVS8700 | 5 mg/mL |
Buprenorphine | Penn Veterinary Supply, Inc., PA, USA | PRMBURPEN22 | 0.3 mg/mL |
Commercial euthanasia solution | various suppliers | na | e.g., Euthasol Virbac (sodium pentobarbital 390 mg/mL + sodium phenytoin 50 mg/mL) |
Eye ointment Puralube | Dechra Veterinary Products, KS, USA | na | 3.5 g (1/8 oz) |
Heating pad RightTempJr | Kent Scientific, CT, USA | RT-JR-20 | Consider the one with two temperature probes |
Ketamine hydrochloride | Penn Veterinary Supply, Inc., PA, USA | VED1220 | 100 mg/ml |
S&T Vascular clamp | Fine Science Tools, Inc., Germany | 00398-02 | Jaw dimensions: 5.5 x 1.5 mm; length: 11 mm |
Sterile Disposable Towel Drapes | Kent Scientific, CT, USA | SURGI-5023-3 | Disposable, individualy packed |
Surgical instruments (Graefe forceps, Halsted-Mosquito hemostat, scissors, etc) | Fine Science Tools, Inc., Germany | Various | Consider the extra fine straight scissor and the angled Graefe forceps |
Vicryl suture | Ethicon US, LLC | J493G | Size 5-0 |
Xylazine hydrochloride | Penn Veterinary Supply, Inc., PA, USA | VAM4821 | 100 mg/mL |