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.
糸球体濾過率(GFR)は、全体的な腎機能を評価するための最良のパラメータです。 GFRを決定するためのゴールドスタンダードは、イヌリン1などの外因性腎マーカーの尿中または血漿クリアランスに依存しています。しかしながら、これらの手順は、分析のためにシリアル血液及び/又は尿サンプルの収集および後部室アッセイを必要とする、時間がかかり、複雑です。また、これらの方法は、測定が繰り返されることが可能な時間と周波数の数を制限する、動物のための侵襲的ストレスです。 代替のアプローチの数は、GFRを決定するための古典的な手続きを簡略化するために開発されてきたが、それらはまだ尿および血漿サンプル2-4に依存し、および/ または腎臓の血行動態機能7に影響を与えることが知られている深い麻酔5,6、必要8。例えば、クレアチニンなどの代謝の最終産物は、広く腎機能を推定するために使用されます。しかし、accurことが知られていますこれらの内因性マーカーのACYはまた、それらを分析するために、尿又は血液採取も不可欠であり、最適ではないと。
ここでは、意識のある動物に腎機能を評価するために経皮的方法論を説明します。この方法は、従来の方法と同様にのみ低侵襲性よりも簡単かつ高速です。小型化された光学素子と、外因性腎マーカーフルオレセインイソチオシアネート(FITC)-sinistrinを使用して、この技術では、血漿または尿サンプルおよび物質投与のための外科用カテーテルなし必要とせずに、ほぼリアルタイムでの腎機能を決定することが可能です。これらの特性には、この方法は、同じ動物において順次測定を行うのに適しています。
FITC-sinistrinは自由がない尿細管再吸収や分泌と、糸球体によってフィルタリング腎マーカーです。小型化された装置の光学部品は、励起する2つの発光ダイオード(LED)から成り投与マーカーフォトダイオードは、皮膚を介して放出される蛍光を検出します。記録されたデータは、デバイスに一体化内部メモリに格納され、それらは、FITC-sinistrin除去速度曲線を生成するために使用することができます。電力が小さいリチウム二次電池から供給されます。デバイスとその個々のコンポーネントの詳細についてはシュライバーら 9を参照してください。デバイスは、容易に光学部品のための透明な窓を搬送する両面接着パッチを使用して、動物の体に取り付けられています。記録期間が終わった後の結果は、容易に入手可能です。
ここで提供される方法およびプロトコルでは、我々は研究にも臨床の場だけでなく、GFRを決定するために、現在のゴールドスタンダードに取って代わる可能性が有望な技術をご紹介します。
本稿では、小型化、デバイスおよび外因性腎マーカーFITC-sinistrinを使用して、意識的なげっ歯類で腎機能を決定するための手順を説明します。前に述べたように、この方法は、尿および血漿クリアランスの従来の手順と比較していくつかの利点を有します。その一つは、動物のストレスを消耗、時間的に大きな節約につながると、当然の血液および尿サンプルからの独立です。
表2に示されるように、外因性腎マーカーFITC-sinistrinと皮膚を通してその除去速度の測定は、腎臓機能の腎病変の影響は9,10,14-18を研究することを可能にします。血漿クリアランスまたは腎疾患のバイオマーカーを評価するために必要な血液試料の直列コレクションは、動物のためのストレス面倒で時間のかかる研究のためのものです。そのため、同じ動物内のシーケンシャル測定がLIMされています動物や方法論的な理由の福祉によってited。経皮的測定13の証明内の動物の再現性は、それにより、疾患の進行や老化に腎機能の変化を検出するための理想的な方法になります。同じ理由で、また、治療法の有効性を研究するために非常に有用であり得ます。
この技術の成功のアプリケーションのための2つの重要なステップは、動物上の光学素子と、マーカーの正しい投与を固定しています。デバイスが適切に運動アーチファクトを回避するために修正する必要があります。それは、動物への接着性の損失、最終的に不適切な固定をもたらすことができるように、その目的のために、両面接着パッチの着脱を防止することが重要です。プロトコルで述べたように、粘着テープで覆うことにより固定化し、光学素子の保護adequatを確保するために有効なアプローチでありますE固定。 FITC-sinistrinボーラス注入を行う際には、静脈内ではなく、皮下、すべての物質を投与することが重要です。皮下組織中のマーカーの放出が容易にFITC-sinistrin自身の色によって生成された動物の尾を周回黄色のリングによって同定することができます。皮下注射は、一般的に平坦曲線と長期のマーカー排泄時間として現れます。この方法の可能な制限は、技術そのものよりも使用されるマーカーに複数の関連です。浮腫は、動物の皮膚に存在する場合、FITC-sinistrinの排泄動態を変化させることができ、追加の区画があるので、腎機能の経皮的評価は、推奨されないであろう。同様に、色素沈着した皮膚は、FITC-sinistrinとメラニンの重複励起および発光スペクトルに起因する技術の使用を制限することができます。しかし、パッチで皮膚の色素沈着を持つ動物で、問題は光を配置することによって解決されます。無着色領域内のデバイスの一部。
異なる動物種及び/又はアプローチする手順を適合させるために腎機能の経皮的評価のさまざまな側面を変更することが可能です。例えば、推奨FITC-sinistrin用量または測定の長さは、実験、ならびに異なる種または動物モデルの目標に応じて調節することができます。この方法の適応性は、既にげっ歯類、様々な健康状態を有する株のいくつかの種類の異なる種での成功したアプリケーションによって確認されています。また、腎機能の経皮的評価は、最近、優秀な成績で犬や猫12で検証されています。これらの動物とげっ歯類の間の紛れもない差のために、この研究では、イヌおよびネコの両方のためのFITC-sinistrinの適切な用量を決定し、それが時間を測定はるかに長いを行う、4時間の代わりに、1または2時間の使用げっ歯類中のd。
まとめると、私たちを助けることができるこの技術の使用は、腎疾患の進行の理解と治療の効果を含め、腎臓病でより正確な洞察を得るために。腎機能の経皮的評価の特徴は、将来的にはヒトおよび動物の臨床分野に適用されるのに適した技術としてそれを置き、伝統的なアプローチを置き換えるために有望な技術として考慮されるべきです。
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 |