Early stage hemodynamic dysfunction is critical to the development of kidney disease. Yet, detection methodologies are limited. Recent advances in sonography provide a noninvasive, accurate option for early detection of kidney injury. This study outlines a step-by-step, sonographic methodology for detecting kidney dysfunction using a drug-induced nephrotoxicity rat model.
De nier normaal functioneert om hemodynamische homeostase te behouden en is een belangrijke plaats van de schade veroorzaakt door drugs toxiciteit. Geneesmiddel-geïnduceerde nefrotoxiciteit wordt geschat om bij te dragen tot 19- 25% van alle klinische gevallen van acuut nierfalen (AKI) bij ernstig zieke patiënten. AKI detectie is van oudsher vertrouwd op statistieken zoals serum creatinine (SCR) of bloed ureum stikstof (BUN), die aantoonbaar onvoldoende volledige evaluatie van nefrotoxiciteit in de vroege fase van nierfunctiestoornis zijn. Momenteel is er geen robuuste diagnostische methode om nauwkeurig te detecteren hemodynamische veranderingen in de beginfase van AKI terwijl dergelijke veranderingen inderdaad de stijging van serum biomarker niveaus kunnen voorafgaan. Dergelijke vroege opsporing kunnen helpen artsen maken een nauwkeurige diagnose en hulp bij het in de besluitvorming voor therapeutische strategie. Ratten werden behandeld met cisplatine AKI induceren. Nefrotoxiciteit werd beoordeeld voor zes dagen met behulp van hoge-frequentie echografie, SCR meten en op histopathologie vannier. Hemodynamische beoordelingsproces met 2D en Color Doppler-beelden werden serieel onderzoek nefrotoxiciteit bij ratten via de echografie. Onze data toonden succesvolle drug-geïnduceerde nierschade bij volwassen ratten door histologisch onderzoek. Kleur-Doppler gebaseerde echografische beoordeling van AKI aangegeven resistieve-index (RI) en pulsatiele-index (PI) in de behandelingsgroep werden verhoogd; en piek systolische snelheid (mm / s), end-diastolische snelheid (mm / s) en de snelheid-tijdsintegraal (VTI, mm) werden afgenomen nierslagaders in dezelfde groep. Belangrijk is dat deze hemodynamische veranderingen geëvalueerd door echografie vooraf de opkomst van Scr niveaus. -Echografie gebaseerde indices zoals RI of PI kan dus nuttig zijn voorspellende markers van afnemende nierfunctie bij knaagdieren. Vanuit onze-echografie gebaseerde waarnemingen in de nieren van ratten die AKI ondergingen, hebben we aangetoond dat deze niet-invasieve hemodynamische metingen kunnen beschouwen als een nauwkeurige, gevoelige en robuuste methode bij het opsporen vroeg stadium nier dysfunctie. TZijn studie onderstreept ook het belang van ethische kwesties in verband met het gebruik van dieren in het onderzoek.
Serumcreatinine (SCR) is de gouden standaard metrische nierfunctie beoordelen meer dan twee decennia. Recentelijk zijn vele studies die nierschade komt veel eerder dan de veranderingen in Scr 1. Er zijn echter geen robuuste methoden voor het detecteren van hemodynamische veranderingen die vroeg in het verloop van nierschade inclusief drugs geïnduceerde nefrotoxiciteit voordoen.
Geneesmiddel-geïnduceerde acute nierinsufficiëntie hemodynamische disfunctie leidt tot nierweefsel schade en verdere progressie tot nierfalen 2,3. In de afgelopen paar decennia, studies tonen aan dat imaging hulpmiddelen zoals computertomografie (CAT), functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) en echografie een rol in hemodynamische evaluatie 4 spelen. In de huidige imaging-tools, grijstinten echografie in combinatie met Color-Doppler technieken, zijn de meest gebruikte anatomische status van de nieren 3,5,6 vast te stellen en te beoordelen. Sullivan et. al. en Bonnin et. al. onlangs gerapporteerd dat echografie een effectieve, krachtige en niet-invasief instrument analyse hemodynamische veranderingen in vasoconstrictie en hypoxie spanning diermodellen 7,8. Deze techniek wordt ook vaak gebruikt om arteriële stenose 9,10 detecteren.
Laatste technische ontwikkelingen op het gebied van hoge-resolutie echografie hebben toegestaan onderzoekers cardiovasculaire toxiciteit te pakken met behulp van hoge-frequentie (25-80 MHz) en hoge-resolutie (<0,03 mm resolutie) sondes, in vivo 11. Onze hypothese is dat met deze hoge-resolutie echografie om nierstudie ongekende mogelijkheden voor een niet-invasieve en gevoelige methode voor vroege detectie van nefrotoxiciteit zal verschaffen.
Cisplatine wordt gebruikt om testiculaire, eierstok-, blaas, hoofd, longen en halskanker behandelen in combinatie met andere geneesmiddelen 12-14. Cisplatine had goed gedocumenteerde nefrotoxiciteit als gevolg van cel necrose van proximal buisjes (PT) en het verzamelen van leidingen resulteerde in stijgende bloedureum stikstof (BUN) en scr 15. Hierin bieden wij een uitvoerige stap-voor-stap methode van het gebruik van niet-invasieve renale echografie tot nierstoornissen met behulp van de rat-model van de Drug (cisplatine) karakteriseren geïnduceerde nefrotoxiciteit.
In de afgelopen tien jaar hebben vele ontwikkelingen voorgedaan in echoscopische technologie, waaronder de ontwikkeling van high-frequency mechanische sondes, die echografische data met een hoge kwaliteit, gevoeligheid en nauwkeurigheid bieden. Deze probes kunnen ongeveer 50 micrometer axiale resolutie voor een penetratiediepte van 5 tot 12 mm en hoge beeldsnelheden (groter dan 200 frame / sec), kan als een krachtig middel om kleine dieren zoals ratten en muizen 18 studie dienen, 19. Bovendien maakt het ook mogelijk om echografische beelden op een licht verdoofd of bewuste dieren te verzamelen met vitale functies bij fysiologische niveaus. Bovendien is deze niet-invasieve modaliteit ook mogelijkheid om longitudinale beoordeling van structurele en functionele veranderingen tijdens ziekteprogressie voeren zonder dat dieren 19.
In 1959, Drs. Rusell en Borstel voor het eerst beschreven de drie 'R' regels (Vervanging, Vermindering en Verfijning) naar awar verhogeneness van ethische kwesties in het gebruik van dieren in het onderzoek. De voorgestelde protocol toont voor de eerste keer dat de niet-invasieve klein dier echografie kan gebruik minimaal aantal dieren onder zo min mogelijk pijn, lijden of angst in Nephorotoxicity studie. Daarom is een potentieel effectieve modaliteit voor de drie 'R' inzake proefdieren voldoen.
Veel echografische studies hebben zich gericht op cardiologische toepassingen; de nierfunctie evaluaties werden vaak afgeleid uit metingen van de cardiale toestand in plaats van een directe studie van de nieren 20-25. We hebben een imaging methode voor anatomische en functionele veranderingen in de nier in real time te visualiseren vastgesteld. We gebruikten een vooraf geselecteerde set van complementaire akoestische ramen, grijstinten / B modus en Color-Doppler, die specifiek zijn voor de nieren uitzicht. We gebruikten de RI en PI indices de verhouding tussen deze indices en de veranderingen van de nierfunctie cisplatina geïnduceerde toxiciteit model te evalueren.
<p class="Jove_content"> Er zijn echter weinig problemen en beperkingen van de voorgestelde beeldvormende methoden als volgt: 1) passende keuze anaestheticum en de mate van anesthesie zijn cruciaal voor cardiale en respiratoire stabiliteit. Inconsistent fysiologisch fenomeen (met inbegrip van de luchtwegen en de hartslag schommelingen) beïnvloeden nierslagader flow, de kwaliteit van de beeldvorming en de nierfunctie assessment. We gebruiken IACUC goedgekeurd injecteerbaar anestheticum, pentobarbital (50 mg / kg lichaamsgewicht, ip), onze file anestheticum de juiste normale fysiologische functie tijdens de beeldvorming en nierfunctie beoordeling te zorgen; 2) Ontharen is een kritische stap presence borsthaar de kwaliteit van de echografische beelden beïnvloedt; 3) Terwijl de echografie van de nieren is relatief eenvoudig voor een getrainde operator; voor een standaard gebruiker, is het essentieel om techniek om unieke anatomie individuele dier aan te passen en te geringe manipulaties; 4) Als de grootte van ratten vrij groot (boven 350 gram), een lagere frequentie probe (minder dan die in deze studie 21 MHz) vereist voor optimale beeldvorming. Het zou verstandig zijn om een training duren voordat de voorgenomen transactie van het beeldvormende systeem.De nieuwheid detecteren van geneesmiddelen geïnduceerde nefrotoxiciteit waarbij de voorgeschreven echografische methode en afgeleide protocol zijn vroege robuuste detectie van hemodynamische veranderingen bij nierschade. De resultaten geven aan dat het intra-vasculaire renale hemodynamische veranderingen in feite voorafgaan de stijgende Scr. Deze gegevens worden vergeleken met de conventionele gouden standaard middels histologische analyse en tonen aan dat kleine dieren echografie is een niet-invasieve, gevoelig en reproduceerbaar modaliteit dat vrijwel gebruiksvereiste dier. Het is dus een doeltreffend instrument voor de vroegtijdige opsporing van drugs geïnduceerde nefrotoxiciteit behulp rat model.
The authors have nothing to disclose.
We thank Fred Roberts for exemplary technical support. We thank Brigham Women’s Hospital Cardiovascular Physiology Core for providing with the instrumentation and the funds for this work. This work was supported in part by NHLBI grants HL093148, HL086967, and Departmental Funds from (SUNDRY).
Depilatory cream | Miltex, Inc. | Surgi-Prep | Apply 24 hours prior to imaging |
cis-Diamineplatinum(II) dichloride | Sigma | 479306 | To induce acute kidney injury at small animals. |
Isoflurane | Baxter International Inc. | NDC 10019-773-40 | 2-3% for induction, and 1-1.5 % for maintenance; heart beats will be maintained at above 500 beats per minute |
Table of equipments | |||
Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
High-frequency Mechanical Transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS250, MS550D, MS400 | |