Njurfunktion och njursjukdom

Njurarna är viktiga organ involverade i homeostas, blod filtrering och hormonproduktionen. Det finns olika förhållanden som leder till njursvikt och efterföljande uppkomsten av uremi, som har definierats som gruppen av systemiska symtom på grund av ansamling av avfallsprodukter i blodet kvar på grund av njure funktion störningar¹. Dessutom eftersom homeostatiska kapacitet påverkas också när det finns en njursvikt, kan hypertoni på grund av volymen överbelastning uppstå, vilket också är farligt eftersom det kan leda till hjärtsvikt¹. När njurarna funktionella kapacitet är mindre än 10% – 15%, patienten måste genomgå en av följande terapeutiska alternativ: hemodialys, peritonealdialys (PD) eller njurtransplantation.

PD är ett intressant alternativ som tillåter patienterna att fortsätta behandling från bekvämligheten av deras hem eller praktiskt taget var som helst, därmed undvika behovet av täta sjukhus besöker och stannar. PD tekniken eliminerar små giftiga molekyler och överflödigt vatten som genereras av den kropp² genom instillationen av en osmotisk vätska (peritonealdialys vätska, PDF) in i bukhålan. Detta instillation genererar den osmotiska gradienten nödvändigt för utbyte av koncentrationsfördelningen och vatten mellan peritoneal kapillär och PDF, en process som kallas ultrafiltrering (UF).

Peritoneal skada inducerad av peritonealdialys

I bukhålan täcks av ett membran (PM) består av en enskiktslager av mesothelial celler som vilar på en matris, som också inrymmer några blodkärl, fibroblaster, makrofager och andra cellpopulationer. Tyvärr, peritoneal membran alltid lider några ändringar under PD-behandling, såsom apoptos och förlust av mesothelial celler, mesenkymala övergången av mesothelial (MMT) och endotelceller (slutet-MT) celler, rekrytering av inflammatoriska celler och fibrocytes, vaskulära förändringar, angiogenes, lymfangiogenes och/eller fibros^{3,4,5,6,7,8,9}. Dessa förändringar är ansvariga för utvecklingen av en UF kapacitet misslyckande¹⁰, vilket utesluter en fortsättning av terapin, som kräver att patienten måste få en alternativ behandling för att överleva (hemodialys eller njurtransplantation) . Därför för dessa patienter är det viktigt att fördröja eller styr utvecklingen av dessa peritoneal förändringar.

Det har spekulerats att uremi ensam kan orsaka inflammation¹¹, men den viktigaste lokala faktorn är PDF-bioincompatibility. De flesta PDF-filer använder glukos som den osmotiska agent, som orsakar inflammation. På grund av PDF förvaringstider och sterilisering, glukos lider en process för nedbrytning, och nya produkter från denna reaktion visas, generera mer inflammation, MMT och apoptos^12,13. Dessutom finns det också möjligheten att mekaniska skador på grund av metoden instillation. Alla dessa faktorer, agerar kontinuerligt, kan generera ett ihållande och återkommande inflammatoriska tillstånd, vilket leder till kronisk inflammation, som driver till membran försämring och, slutgiltigt, UF misslyckande. Hur skadorna kan minskas eller undvikas är fortfarande en fråga om studien.

Analysera utvecklingen av lesioner: från mänskliga prover till djurmodeller

Arbeta med människors biopsier är en begränsande faktor på grund av svårigheten att erhålla vävnadsprover. Dessa prover kan endast erhållas från operationer utförs på grund av katetern funktionsfel eller transplantation, vanligtvis efter år av PD behandling. Detta tillvägagångssätt är användbart för analys av patologiska förändringar drabbar en peritoneal membran som utsätts för PDF, men räcker inte för att studera utvecklingen av processen. En annan möjlighet är att analysera celler dräneras från dialys utflödet, men detta fortfarande underlåter att tillhandahålla ett komplett scenario. Sammanfoga båda teknikerna är bara möjligt med djurmodeller. Peritoneal strukturen är liknande bland däggdjur, och därför finns det modeller med olika djurarter. Det finns några studier baserade på fåren (Rodela et al. ¹⁴ och Barrell et al. ¹⁵) och kanin^16,17 modeller; mindre djur är dock att föredra eftersom de är lättare att hus och underhåll, och är också mer ekonomiskt. Användningen av råttor^{18,19,20,21,22,23,24} erbjuder en kortare behandlingstid som krävs för att iaktta Morpho-funktionella förändringar. Det har representerat en mycket användbar modell för att utforska olika frågor såsom effekten av anti fibrotiska läkemedel som till exempel BMP-7 (Ben morfogena protein-7)²⁵ och RAS (renin-angiotensinsystemet) inriktning^{26,27 , 28}.

Dock murina modellen har vuxit fram som en idealmodell med många fördelar framför andra. Den mest intressanta fördelen är möjligheten att använda genetiskt modifierade möss för att studera molekylära och cellulära grunden för peritoneal skador. I själva verket är möss ofta anställda för analys av ett flertal sjukdomar, som det finns många olika stammar med olika välkända genetiska bakgrunder. Andra fördelar inkluderar minskat utrymme för bostäder, minskad kostnad för experiment (på grund av djurens mindre storlek), enkel hantering, tillgången på reagenser och den ökande mängden av tillgänglig information om de olika stammarna av möss eftersom de har varit mest använda djur i forskningen.

Ett möss-baserad modell anställa en inopererad apparat har varit den mest nyligen etablerad modellen för PD^29,30, och har visat att efterlikna peritoneal försämring drabbar PD patienter på grund av exponering för PDF-filer. Denna modell har samarbetat för att förstå de patologiska processerna inblandade^31,32,33. Dessutom, det har använts för att validera olika potentiella behandlingar för att avhjälpa denna försämring med immun modulatorer och antiinflammatoriska läkemedel och andra anti fibrotiska och anti-angiogena agenter, såsom COX-2 (cyklooxygenas-2) hämmare ³⁴, PPAR-γ (peroxisome proliferator-aktiverad receptor-γ) agonister³⁵, Tamoxifen³⁶, Paricalcitol (en vitamin D receptor activator som modulerar immunreaktionen)³⁷, Rapamycin³⁸ och Nebivolol ³⁹.

Utveckla musmodell med en inopererad kateter

Målet med denna modell är att likna, så mycket som möjligt, tekniken som används i mänskliga PD patienter, gör det möjligt för att utföra utökade behandlingar av PD i små djur. Tre tekniker för instillation av dialysvätska i bukhinnan har hittills testats på möss. Den första en, blind punktion av främre bukväggen, är kontroversiell på grund av flera risker som det kan medföra, till exempel peritoneal skada, blödning, och som är blint utförs, viscerala punktering. Den andra tekniken är den så kallade ”öppna permanent system”, där enheten för att injicera vätskan är placerad utanför kroppen. Detta förfarande är mest liknar som utförs på människor. Dock tillåter inte utvecklingen av långsiktiga experiment, eftersom det kan öka risken för infektion, och generellt kräver användning av anestesi att ingjuta PDF, som kan påverka resultaten. Den tredje tekniken är den ”slutna systemet”. Med detta synsätt ligger hela enheten används för flytande instillation inuti djurets kropp. Vätska injiceras med en nål genom en tillgång port, som är placerad subkutant. Detta tillvägagångssätt minskar risken för peritoneal infektion och blödning samt behovet av anestesi.

För att studera effekten av uremi i PD, en nyligen murina modell har också etablerat⁴⁰ baserat på PDF infusion modellen med katetern. Denna modell ger i en ny teknik att utföra en nefrektomi i möss, vilket minskar njurfunktionen. I denna artikel skall har en ändring av protokollet anställd av Ferrantelli et al. i 2015⁴⁰ utvecklats. Detta nya protokoll tillåter katetern implantation medan nefrektomi, minskar längden på de sår som tillfogats under operation och underlättar tillgången till njurarna.