Kirurgiske teknikker til kateter placering og 5/6 nephrectomistatus i Murine modeller af peritonealdialyse

Nyrefunktion og nyresygdom

Nyrerne er væsentlige organer involveret i homøostase, blod filtrering og hormonproduktion. Der er forskellige betingelser, der fører til nyresvigt og den efterfølgende udbrud af Uræmi, som er blevet defineret som gruppe af systemiske symptomer på grund af ophobning af affaldsstoffer i blodet bevaret på grund af nyre funktion lidelser¹. Desuden, da homeostatiske evne påvirkes også, når der er en nyresvigt, hypertension skyldes volumen overbelastning kan forekomme, hvilket er også farligt, da det kan føre til hjertesvigt¹. Når den funktionelle kapacitet af nyrerne er mindre end 10% – 15%, patienten skal gennemgå en af de følgende terapeutiske muligheder: hæmodialyse, peritonealdialyse (PD) eller renal transplantation.

PD er en interessant mulighed, der gør det muligt for patienter at fortsætte behandling fra komfort i deres hjem eller næsten hvor som helst, så man undgår behovet for hyppige hospital besøg og ophold. PD teknik eliminerer mindre giftige molekyler og overskydende vand genereret af kroppen² gennem instillation af en osmotisk væske (peritonealdialyse væske, PDF) ind i bughulen. Denne instillation frembringer den osmotiske gradient nødvendige for udveksling af opløste stoffer og vand mellem peritoneal kapillær og PDF, en proces kendt som ultrafiltrering (UF).

Peritoneal skade induceret af peritonealdialyse

Bughulen er dækket af en membran (PM), der består af en éncellelag af mesothelial celler hvilende på en matrix, som også huser få blodkar, fibroblaster, makrofager og andre cellepopulationer. Desværre, den peritoneale membran altid lider nogle ændringer under PD behandling, såsom apoptose og tab af mesothelial celler, mesenkymale overgang af mesothelial (MMT) og endotelceller (slutningen-MT) celler, rekruttering af inflammatoriske celler og fibrocytes, vaskulære ændringer, angiogenese, lymphangiogenesis og/eller fibrose^{3,4,5,6,7,8,9}. Disse ændringer er ansvarlig for udviklingen af en UF kapacitet fiasko¹⁰, som er til hinder for en fortsættelse af den behandling, der kræver, at patienten skal modtage en alternativ behandling for at overleve (hæmodialyse eller renal transplantation) . For disse patienter, er det derfor vigtigt at forsinke eller kontrollere udviklingen af disse peritoneal ændringer.

Det er blevet spekuleret, at Uræmi alene kan forårsage betændelse¹¹, men den vigtigste lokale faktor er PDF-bioincompatibility. De fleste PDF’er bruge glukose som den osmotiske agent, der forårsager betændelse. PDF opbevaring gange og sterilisation, glucose lider en proces med nedbrydning og nye produkter fra denne reaktion vises, generere mere betændelse, MMT og apoptose^12,13. Derudover er der også mulighed for mekaniske skader på grund af metoden instillation. Alle disse faktorer, fungerer kontinuerligt, kan generere en vedvarende og tilbagevendende inflammatorisk tilstand, fører til kronisk betændelse, som drev membran forringelse og endegyldigt, UF fiasko. Hvordan denne skade kunne reduceres eller undgås er stadig et spørgsmål om undersøgelsen.

Analysere udviklingen af læsioner: fra menneskelige prøver at dyremodeller

Arbejde med menneskelige biopsier er en begrænsende faktor på grund af vanskeligheden ved at få vævsprøver. Disse prøver kan kun fås fra operationer udføres på grund af kateter funktionsfejl eller transplantation, normalt efter års PD behandling. Denne tilgang er nyttigt til analyse af patologiske forandringer påført en peritoneale membran udsat for PDF, men er ikke tilstrækkeligt at studere udviklingen af processen. En anden mulighed er at analysere celler drænet fra dialyse spildevand, men dette stadig lykkes ikke at give en komplet scenario. Sammenlægning begge teknikker er kun muligt med dyremodeller. Peritoneal strukturen er den samme blandt pattedyr, og derfor er der modeller med forskellige dyrearter. Der er et par undersøgelser baseret på får (Rodela et al. ¹⁴ og Barrell et al. ¹⁵) og kanin^16,17 modeller; mindre dyr er dog at foretrække, da de er nemmere at house og vedligeholde, og er også mere økonomisk. Brugen af rotter^{18,19,20,21,22,23,24} tilbyder en kortere behandling tid til at observere morfo-funktionelle ændringer. Det har repræsenteret en meget nyttig model til at udforske forskellige emner som effekten af anti-fibrotisk narkotika som for eksempel BMP-7 (knogle morphogenic protein-7)²⁵ og RAS (renin-angiotensin systemet) rettet mod^{26,27 , 28}.

Dog, modellens murine fremstod som en ideel model med mange fordele frem for andre. Den mest interessante fordel er muligheden af at anvende genetisk modificerede mus for at studere molekylære og cellulære grundlag for peritoneal skader. I virkeligheden, er mus ofte ansat til analyse af talrige sygdomme, som der er mange forskellige stammer med forskellige kendte genetiske baggrunde. Andre fordele omfatter det reducerede pladsbehov for boliger, reducerede omkostninger for eksperimenter (på grund af dyrenes mindre størrelse), nem håndtering, tilgængeligheden af reagenser og den stigende mængde af tilgængelige oplysninger om de forskellige stammer af mus da de har været mest almindeligt anvendte dyr i forskning.

En mus-baseret model beskæftiger en indopereret enhed har været den mest for nylig etablerede model for PD^29,30, og har vist sig at efterligne peritoneal forringelse påført PD patienter på grund af eksponering på PDF-filer. Denne model har samarbejdet for at forstå de patologiske processer impliceret^31,32,33. Desuden, det har været brugt til at validere forskellige mulige behandlinger for mildne denne forringelse ved hjælp af immunmodulatorer og anti-inflammatoriske lægemidler og andre anti-fibrotisk og anti-angiogene agenser, såsom COX-2 (cyclooxygenase-2) hæmmere ³⁴, PPAR-γ (Peroxisom proliferator-aktiveret receptor-γ) agonister³⁵, Tamoxifen³⁶, Paricalcitol (en vitamin D receptor aktivator der modulerer en immunreaktion)³⁷, Rapamycin³⁸ og Nebivolol ³⁹.

Udvikle musemodel med en indopereret kateter

Målet med denne model er at ligne, så meget som muligt, teknikken bruges i menneskelige PD patienter, gør det muligt for at udføre udvidede behandlinger af PD i små dyr. Hidtil har er tre teknikker for instillation af dialyse væske ind i bughinden blevet testet i mus. Den første en blind punktere af forreste bugvæggen, er kontroversielle på grund af flere risici, som det kan pådrage sig, såsom peritoneal skader, blødning, og som er blindt udføres, visceral punktering. Den anden teknik er det såkaldte “åbne permanent system”, hvor enheden for intravenøs væske er placeret uden for kroppen. Denne fremgangsmåde er mest ligner, udføres i mennesker. Men det tillader ikke udvikling af langsigtet eksperimenter, da det kan øge risikoen for infektion, og generelt kræver brugen af anæstesi til instill PDF, som kan interferere med resultaterne. Den tredje teknik er “lukket system”. Med denne tilgang ligger hele enheden bruges til væske instillation inde i dyrets krop. Væske sprøjtes med en nål gennem et adgangsport, som er placeret subkutant. Denne fremgangsmåde reducerer risikoen for peritoneal infektion og blødning samt behovet for anæstesi.

For at undersøge effekten af Uræmi i PD, en nylig murine model har også været blev oprettet⁴⁰ baseret på modellens PDF infusion med kateter. Denne model bringer i en ny teknik til at udføre en nephrectomistatus i mus, dermed reducere nyrefunktionen. I denne artikel, er blevet udviklet en ændring af den protokol, der er ansat af Ferrantelli et al. i 2015⁴⁰ . Denne nye protokol giver kateter implantation mens nephrectomistatus, reducerer længden af sår påført under operationen og letter adgangen til nyrerne.