توصيل الأدوية مباشرة إلى الكلى عبر الشريان الكلوي
Summary
تصف هذه المخطوطة طريقة للتسليم المستهدف لكلية واحدة عن طريق قسطرة توضع في الشريان الأورطي البطني تحت الكظري في الماوس.
Abstract
هناك حاجة للحقن الموجهة لتمكين زيادة والتعرض الكلوي محددة لتقييم كفاءة أهداف المخدرات في مجال البحوث الكلوية. قد يؤدي تراكم الأدوية في بعض الأعضاء إلى آثار سلبية وغير مرغوب فيها ، اعتمادا على طبيعة الحقن. لتقليل التداعيات و / أو التراكم في الأنسجة الأخرى ، توجه الطريقة الموصوفة هنا التركيبة إلى مجرى الدم في الشريان الكلوي عن طريق إدخال قسطرة في الشريان الأورطي الكلوي بالأشعة تحت الحمراء ، أسفل المكان الذي يتفرع فيه إلى الشريان الكلوي ، مما يؤدي إلى وصول الكلى إلى العضو لأول مرة وتوزيع التركيبة في جميع أنحاء الكلى.
تقدم هذه المخطوطة وصفا مفصلا للطريقة، فضلا عن التحديات والصعوبات التي تواجهها. وهو يرشد المجرب ليصبح ماهرا مع هذا النوع من الجراحة المجهرية التي تتطلب الدقة في ظل ظروف معقمة. السرعة أمر بالغ الأهمية لتقليل نقص التروية وممارسة الإجراء سيزيد من فرصة الحقن الناجحة دون آثار ضارة. من خلال تعديل الوقت بين الحقن والتشويش وكذلك الحجم المحقون ، يتم تخفيف خطر الامتداد إلى الأعضاء الأخرى.
لاحظ أن هذه التقنية مناسبة لاستراتيجيات الدوي المفردة.
Introduction
في مجال البحوث ما قبل السريرية في صناعة الأدوية ، ونموذج وطريقة التنمية هي جزء من العمل اليومي. هناك اهتمام متزايد بالقدرة على توجيه الأدوية إلى أعضاء محددة ، أو حتى مقصورات منفصلة من الجهاز ، دون امتداد / فخ كبير ، عبر مجرى الدم ، إلى أنسجة أخرى. هذا لتمكين التعرض زيادة ومحددة لتقييم كفاءة أهداف المخدرات في نماذج من مختلف مجالات المرض 1،2،3،4.
والطريقة الشائعة لتوصيل المواد هي الطرق المنهجية (على سبيل المثال، عبر الوريد الذيل) لأنها أقل توغلا من الطريقة الموصوفة في هذه المخطوطة. ومع ذلك ، فإن الإدارة الجهازية تزيد من خطر زيادة التمثيل الغذائي أو تراكم المركب في الأنسجة الأخرى من العضو المستهدف المقصود ، عند المرور عبر أجهزة التصفية مثل الرئة والكبد والطحال 2و3و5. وبصرف النظر عن عدم الوصول إلى الأنسجة الموجهة، وهذا يمكن أن يؤدي إلى آثار سلبية و / أو غير مرغوب فيها، اعتمادا على طبيعة الحقن. فقط جزيئات صغيرة جدا تمر الشعيرات الدموية من تصفية الأجهزة، وبالتالي التسليم المستهدف مهم بشكل خاص إذا كان العمل مع جزيئات أكبر 6.
لتقليل التداعيات و / أو تراكم التركيبة المحقونة ، في الأنسجة الأخرى ، توجه الطريقة الموصوفة هنا التركيبة إلى مجرى الدم الشريان الكلوي من خلال قسطرة يتم إدخالها في الشريان الأورطي البطني أسفل حيث تتفرع إلى الشريان الكلوي ، مما يؤدي إلى الكلى كأعضاء تم الوصول إليها لأول مرة. ميزة أخرى مع هذه الإدارة الموجهة هو أنه يمكن استخدام جرعة أقل / حجم من أجل الوصول إلى نفس المستوى من التعرض كما تم تحقيقه عن طريق الإدارة النظامية 3.
وقد تم استكشاف طرق أخرى للإدارة، على سبيل المثال، الحقن عن طريق القسطرة مباشرة في الشريان الكلوي. في أيدينا، وجد أن هذا يمثل خطرا أكبر من الفشل في استعادة الدورة الدموية إلى الكلى. القطر الصغير جدا من الشريان الكلوي (حوالي 0.35-0.55 مم في القطر) يجعل الشق كبيرة نسبيا وتشكل خطرا من عرقلة و / أو الانسداد عند إغلاق ثقب الدخول. وفقا لخبرتنا الضرر المرتبط بالكيمياء للكلية غالبا ما تحدث عند استخدام هذه الطريقة، وبالتالي وضعنا هذه الطريقة الجديدة لاستهداف الكلى بنجاح عن طريق حقن المواد من خلال شق الشريان الأورطي الأكبر لاستهداف الكلى.
هناك تقنيات مماثلة يجري تطويرها في الفئران التي تظهر أيضا تحديات وخطر تضيق / تجلط الدم العمل مع الحقن مباشرة في الشريان الكلوي 5. وهذا يدعم النتائج التي توصلنا إليها لأن الأوعية في الفئران أصغر.
تصف هذه المخطوطة والفيديو، بالتفصيل، كيف يمكن توجيه الحقن إلى الشريان الكلوي في الفئران من خلال قسطرة يتم إدخالها في الشريان الأورطي تحت الكظري، بالإضافة إلى إرشادات حول كيفية التغلب على الصعوبات الشائعة في الإجراء، والعمل بأكثر الطرق أمانا ممكنة وبالتالي زيادة القابلية للتكرار.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد نجحت هذه الطريقة في تقديم تركيبات إلى الكلى دون التسبب في تلف الكلى. ويمكن استخدامه لتوصيل أي نوع من التركيبات (على سبيل المثال، الجزيئات الصغيرة، والخلايا الجذعية / السلف، أو المجهر). يمكن تطبيق هذه الطريقة في الحيوانات السليمة أو في نماذج أمراض الكلى.
في الشكل 2 والشكل 3، يتم تقديم علم الأنسجة. يظهر الشكل 2 علم الأنسجة بعد 180 دقيقة من التسريب بينما يظهر الشكل 3 التاريخ بعد 7 أيام من التسريب. والسبب في ذلك هو أن التجارب مع الشريان الكلوي كان فقط 180 دقيقة طويلة. للتأكد من أننا لم يكن لدينا أي ضرر مزمن مع هذه الطريقة الجديدة، انتظرنا عمدا 7 أيام لتقييمها. العدد n صغير ولكن هذا مجرد مثال.
لاحظ أن هذه الطريقة المطورة حديثا لإدارة الشريان الأورطي لاستهداف الكلى هي طريقة غازية ذات إنتاجية منخفضة نسبيا ومناسبة لاستراتيجيات ال دوس واحدة فقط. ال دوسينج المتكررة غير ممكن مع هذا الأسلوب.
مع تعديلات طفيفة من التنسيب رباط هذا الأسلوب يمكن أن تستخدم ربما لبث كل من الكلى simultaniously5،7. مع زيادة خطر الامتداد من خلال التفريع الأبهري قررنا الحفاظ على ربط الانسداد أقرب ما يمكن إلى الكلى ، مما يؤدي إلى الحقن إلى الكلى اليسرى فقط. ويمكن أيضا أن تستخدم بالإضافة إلى نماذج أخرى أو تقنيات مثل استئصال الرحم أو ربما حتى في وقت واحد إصابة نقص التروية الكلوية (IRI). في رأينا ، فإن إجراء الحقن بعد 24 ساعة فقط من جراحة IRI3 أمر قاس للغاية وسيؤثر على تعافي الحيوان بشكل كبير.
عند استخدام سلالات جديدة من الفئران ، يجب على المرء دائما إجراء تجربة تجريبية على بعض الحيوانات من تلك السلالة لضمان أن الطريقة لا تحتاج إلى تعديل بطريقة أو بأخرى. على سبيل المثال، في بعض السلالات يمكن وضع السفينة المتفرعة من الشريان الأورطي مختلفة بعض الشيء. قد يتغير موضع الأربطة إلى حد ما لضمان أن تنتهي التركيبة في الموقع الصحيح.
تجفاف
فتح تجويف البطن يشكل خطرا كبيرا للجفاف. ولذلك فمن الضروري لإضافة السوائل (حوالي 37 درجة مئوية) سواء أثناء وبعد الجراحة لضمان أساس جيد للتعافي بعد العملية الجراحية. نحن عادة ما نعطي 1 مل / الفئران ق.c. بعد الجراحة.
الإقفارية
وقت الجراحة لفترات طويلة أو إذا كان الفشل في الوصول إلى إعادة تدوير كاملة سيؤدي إلى نقص التروية. من المهم تسجيل وقت نقص التروية الفعلي والتأكد من استعادة الدورة الدموية للكلى (والساقين الخلفيتين). التدريب المستمر ومنعش من المهارات هي، كما هو الحال دائما، مهم. يؤدي إجراء العملية بشكل أسرع إلى تقليل الوقت الذي تتعرض فيه الكلية لنقص التروية. الحفاظ على الوقت الإقفاري (ربط الشريان الأورطي) إلى حوالي 5 دقائق (10 دقيقة كحد أقصى) وقد ثبت عدم إيذاء الكلى.
انتشار
وبالنظر إلى خطر الامتداد إلى الأعضاء الأخرى عندما تدخل التركيبة المحقونة الدورة الدموية مرة أخرى عن طريق الوريد الكلوي ، يجب الحفاظ على الحجم المحقون إلى الحد الأدنى. نوصي بحد أقصى لحجم 50 ميكرولتر. كما تم العثور على الجرعة, من قبل الآخرين, أن يكون عاملا حاسما لكفاءة3.
الآثار السلبية (تجلط الدم والشلل)
في البداية عند إعداد النموذج شهدنا مشاكل غير متسقة مع الشلل في الساقين الخلفيتين. بعد الجرعة ذات الصلة من مضادات التخثر (10 وحدة IU من الهيبارين في الوريد الذيل) قبل الجراحة ، انخفض هذا التأثير السلبي بشكل كبير. بعد استشارة الخبراء في هذا المجال، بدأنا أيضا أن نكون أكثر حذرا في العمل مع الجراحة صدمة، وهذا يعني عدم معسر في أي أنسجة ولمس المناطق أقل قدر ممكن. وقد أدت هذه الإجراءات المتخذة معا إلى خفض وتيرة الشلل من حوالي 50٪ إلى لا شيء تقريبا.
في البداية أثناء تطوير الأسلوب ، طبقنا الأنسجة المضادة للتخثر على الشريان الكلوي لإغلاق ثقب الشق. لم يكن ذلك ممكنا عند القيام بالحقن في الشريان الأورطي لأن الضغط أعلى بكثير في الشريان الأورطي. مضادات التخثر يزيد أيضا من خطر تجلط الدم إذا كان يدخل التجويف السفينة.
تأكد من عدم تعرض adventitia في تجويف الشريان الأورطي عند خياطة منذ السبتية هو thrombogenic جدا. تجنب أيضا أي عكس حواف الجرح أو تضييق الشريان الأورطي عن طريق خياطة الفخذ.
لدينا الآن طريقة راسخة لتوصيل التركيبات مباشرة إلى الكلى.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
بفضل رينيه ريمي في RRSSC لمساعدتي صقل هذه التقنية ومختبرات Instech للتعاون في إنتاج قسطرة مصممة خاصة. شكرا جزيلا أيضا لجميع الزملاء في AstraZeneca البحث والتطوير لمناقشات مثمرة مع نصائح والحيل وكذلك زيروك لاستكمال الفيديو مع الصوت.
Materials
| Blunt hook 5mm 8/pack | Cooper surgical | 3316-8G | |
| ETHILON Nylon Suture 11/0 | Ethicon | W2881 | For vessel |
| Microsurgery forceps curved | Karo Pharma | FRC-15 RM-8 | |
| Microsurgery forceps straight | Karo Pharma | FRS-15 RM-8 | |
| Mouse renal artery cannula, 3mm 32ga stainless steel, 10cm 2Fr PU, fits 25ga | Instech | C07SS-MRA1813 | |
| Vicryl, 6-0, BV-1 needle | Angthos | W9575 | For abdominal cavity |
References
- Porvasnik, S. L., Mah, C., Polyak, S. Targeting Murine Small Bowel and Colon Through Selective Superior Mesenteric Artery Injection. Microsurgery. 30 (6), 487-493 (2010).
- Rocca, C. J., Ur, S. N., Harrison, F., Cherqui, S. rAAV9 combined with renal vein injection is optimal for kidney-targeted gene delivery: conclusion of a comparative study. Gene Therapy. 21 (6), 618-628 (2014).
- Cai, J., et al. Maximum efficacy of mesenchymal stem cells in rat model of renal ischemia-reperfusion injury: renal artery administration with optimal numbers. PLoS One. 9 (3), 92347 (2014).
- Leda, A. R., Dygert, L., Bertrand, L., Toborek, M. Mouse Microsurgery Infusion Technique for Targeted Substance Delivery into the CNS via the Internal Carotid Artery. Journal of Visualized Experiments. (119), e54804 (2017).
- Monteiro Carvalho Mori da Cunha, M. G., et al. A Surgical Technique for Homogenous Renal Distribution of Substances in Rats. European Surgical Research. 51, 58-65 (2013).
- De Jong, W. H., et al. Particle size-dependent organ distribution of gold nanoparticles after intravenous administration. Biomaterials. 29 (12), 1912-1919 (2008).
- Ullah, M., et al. A Novel Approach to Deliver Therapeutic Extracellular Vesicles Directly into the Mouse Kidney via Its Arterial Blood Supply. Cells. 9 (4), 937 (2020).
