Here we present a reliable method to study adult kidney regeneration by inducing acute kidney injury by gentamicin injection. We show that injury is dependent on gentamicin dosage and environmental temperature using in situ hybridization to label lhx1a+ developing new nephrons.
The kidney is essential for fluid homeostasis, blood pressure regulation and filtration of waste from the body. The fundamental unit of kidney function is the nephron. Mammals are able to repair existing nephrons after injury, but lose the ability to form new nephrons soon after birth. In contrast to mammals, adult fish produce new nephrons (neonephrogenesis) throughout their lives in response to growth requirements or injury. Recently, lhx1a has been shown to mark nephron progenitor cells in the adult zebrafish kidney, however mechanisms controlling the formation of new nephrons after injury remain unknown. Here we show our method for robust and reproducible injury in the adult zebrafish kidney by intraperitoneal (i.p.) injection of gentamicin, which uses a noninvasive visual screening process to select for fish with strong but nonlethal injury. Using this method, we can determine optimal gentamicin dosages for injury and go on to demonstrate the effect of higher temperatures on kidney regeneration in zebrafish.
De nier is essentieel voor vloeistof homeostase, regulering van de bloeddruk en filtratie van afvalstoffen uit het lichaam. Hoewel de zoogdieren zijn in staat om de bestaande nefronen te herstellen na een blessure met gedifferentieerde epitheliale cellen 1-4, lijken ze een pool van gereserveerde stamcellen 5 missen en niet in staat zijn om nieuwe nefronen de novo te vormen. In tegenstelling tot zoogdieren, volwassen vissen kunnen nieuwe nefronen tijdens het volwassen leven vormen voor de groei van de vis en in reactie op verwonding 6,7 ondersteunen. De zebravis, Danio rerio, is een waardevolle modelorganisme voor de studie van orgaanregeneratie 10/08 en heeft het potentieel om krachtige inzichten in toepassingen van engineering van de reparatie van menselijke nieren. De Tg (Lhx1a: EGFP) transgen 11 is aangetoond dat een pool van nefron progenitorcellen label in de volwassen zebravissen nier 12 echter mechanismen die de reactie van lhx1a + cellen letsel rEmain onduidelijk.
Het aminoglycoside gentamicine is een veel gebruikte antibioticum met bekende nefrotoxische en ototoxische effecten bij de mens 13. Intraperitoneale injectie van gentamicine is een gevestigde methode voor het induceren van acuut nierfalen in vis 6. Deze blessure in vis bootst het verlies van tubulair epitheel en littekenvorming van glomeruli die optreedt bij de mens na gentamicine overdosis 14. Het induceren schade in zebravis door gentamicine injectie is een geschikte wijze van aanbrengen van een sterke, synchrone regeneratie respons, met veel nieuwe nefronen geproduceerd en tegelijkertijd het doorlopen stadia van hun vorming, proliferatie en differentiatie.
Dit protocol Gegevens onze methode voor robuuste en reproduceerbare letsel in de volwassen zebravissen nier door gebruik te maken van een niet-invasieve visuele screening proces om uitschieters te minimaliseren. We profiteren van het feit dat de schade met gentamicine leidt tot de dood van epitheliale nierweefsel en het formaation van renale tubulaire casts, die vervolgens ophopen in massa's in de mesonephric leidingen en cloaca. Deze worden aangenomen door de vis en kan visueel worden waargenomen in het water. Dit stelt ons in staat om het scherm voor vissen met een sterke niet-dodelijke verwondingen, die vervolgens kunnen worden samengevoegd voor verdere experimenten. Het minimaliseren van de aantallen niet gewonde vis of vis die sterven voordat ze het eindpunt van het experiment leidt tot meer uniforme en efficiënte verzamelen van gegevens en analyse. Bovendien zijn geen speciale apparatuur of reagentia vereist, waardoor deze werkwijze rendabel en geschikt voor gebruik in een academische of lering instelling. Met onze werkwijze, hier tonen we de effecten van toenemende dosis gentamicine de nieren regeneratie en het effect van verhoogde temperatuur.
De zebravis is ideaal voor het bestuderen regeneratie van volwassen organen, inclusief de volwassen nier mesonephric 6. Recente studies hebben gebruik van moleculaire merkers en nieuwe transgene reporter lijnen die de stappen die tijdens regeneratie nefron beter te karakteriseren en welke cellen verantwoordelijk 7,12 zou kunnen zijn. Observatie van urine afgietsels is al meer dan een eeuw nierziekte bij de mens 16 diagnosticeren. Hier gebruiken we de aanwezigheid van afgietsels als een e…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by NIH grant F32DK091998 to CNK; NIH grant RO1DK041071 and Harvard Stem Cell Institute grant D001229 to IAD. The authors thank Neil Hukriede for the lhx1ain situ probe.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
gentamicin sodium sulfate | Sigma | G1264 | TOXIC, purity varies from batch to batch |
plastic transfer pipets | Fisher | 13-711-7M | |
1 ml Norm-Ject syringes | Electron Microscopy Sciences | 72520 | green plastic syringes, ordinary 1ml syringes are OK, but harder to read accurately |
30G1/2 needles | Becton Dickinson | 305106 | |
ethyl 3-aminobenzoaate methanesulfonate salt (tricaine) | Sigma | A5040 | IRRITANT |
16% paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | Make 4% in 1xPBS for working solution |