Method Article
إصابة الكلى الحادة (AKI) هي من المضاعفات الشديدة لدى المرضى المصابين بأمراض خطيرة وترتبط بزيادة معدل الوفيات. هنا ، نقدم نموذجا موثوقا به وقابلا للتكرار في الجسم الحي لتقليد AKI في ظل الظروف الالتهابية التي قد تساهم في فهم التسبب في AKI الإنتاني.
يرتبط AKI في مرضى الإنتان بزيادة معدل الوفيات والنتائج السيئة على الرغم من الجهود الكبيرة لتحسين فهم الفيزيولوجيا المرضية. هنا ، يتم تقديم نموذج في الجسم الحي يجمع بين تركيز الإنتان القياسي للحث على AKI وإعداد العناية المركزة (ICU) لتوفير مراقبة وعلاج ديناميكي دموي متقدم يمكن مقارنته بالإنتان البشري. يحدث الإنتان بسبب التهاب الصفاق الدعامات الصاعد المعياري للقولون (sCASP). يتم فحص AKI وظيفيا عن طريق قياس عينات الدم والبول وكذلك من الناحية النسيجية عن طريق تقييم الدرجات النسيجية المرضية. علاوة على ذلك ، فإن المراقبة الديناميكية الدموية المتقدمة وإمكانية أخذ عينات غازات الدم المتكررة تتيح تحليلا متباينا لشدة الإنتان المستحث.
طريقة sCASP هي طريقة موحدة وموثوقة وقابلة للتكرار للحث على AKI الإنتاني. يعد إعداد العناية المركزة ، والمراقبة المستمرة لديناميكية الدم وتبادل الغازات ، ومعدل الوفيات المنخفض ، بالإضافة إلى فرصة إجراء تحليلات مفصلة لوظائف الكلى وضعف الكلى من مزايا هذا الإعداد. لذلك ، قد تكون الطريقة الموصوفة بمثابة معيار جديد للتحقيقات التجريبية ل AKI الإنتاني.
لا يزال الإنتان هو السبب الرئيسي للوفاة في وحدات العناية المركزة غير القلبية (ICU) بمعدلات وفيات تتراوح بين 30 ≈ و 50٪ 1،2،3. السمة المميزة للتعفن الشديد والصدمة الإنتانية هي إصابة الكلى الحادة التي تسبب زيادة أخرى في معدل الوفيات عندما تترافق مع خلل وظيفي في الأعضاء البعيدة مثل فشل القلب والجهاز التنفسي4،5،6. يتراوح معدل الإصابة الإجمالي ل AKI في مرضى وحدة العناية المركزة من 20 إلى 50٪ 7. على الرغم من الدور المحوري ل AKI فيما يتعلق بالنتائج والوفيات في الإنتان ، إلا أن الآلية المرضية الأساسية لا تزال غير مفهومة جيدا.
بشكل عام ، هناك 3 مكونات رئيسية: الالتهاب ، والإصابة السامة ، والتغيرات الديناميكية الدموية التي تساهم في تطوير AKI7. تشمل التغيرات الديناميكية الدموية انخفاض تدفق الدم الكلوي (RBF) ونقص التروية الكلوي العالمي أو الإقليمي. هنا ، يجب مراعاة أن الإنتان يمكن أن يسبب أيضا ضعفا في دوران الأوعية الدقيقة الكلوي بسبب انخفاض ضغط الدم الجهازي و / أو اضطراب الحاجز البطاني8. لذلك ، يجب أن تتضمن دراسة AKI الإنتاني دائما مراقبة ديناميكية الدم. استخدمت الدراسات الحديثة في الجسم الحي حول AKI في الغالب نماذج حيوانية مثل إصابة نقص التروية الكلوي أو استئصال الكلية الثنائي. أظهرت هذه الدراسات عادة نقصا في مراقبة ديناميكية الدم والعناية المركزة.
يتطلب التحقيق في الآليات المرضية والعلاجات الجديدة المحتملة ل AKI الإنتاني نموذجا في الجسم الحي مع تركيز إنتاني محدد ، وإعداد عناية مركزة ، ونتيجة يمكن التنبؤ بها وإصابة في الأعضاء9،10،11،12. هنا ، نصف نموذج القوارض المبتكر ل AKI للصرف الصحي الذي يلبي المتطلبات المذكورة سابقا. يحدث AKI الإنتاني عن طريق التهاب الصفاق الصاعد المعياري للقولون (sCASP). يتسبب نموذج sCASP المستخدم في تعفن الدم البطني عن طريق تسرب البراز المعوي مما يؤدي إلى غزو بكتيري وفشل متعدد الأعضاء13. لقد ثبت أن التغيرات الفيزيولوجية المرضية بعد CASP تشبه تلك الموجودة في الإنتان البشري ، وبالتالي يمثل CASP نموذجا ذا صلة سريريا في أبحاث الإنتان11،14.
علاوة على ذلك ، تم إنشاء إعداد العناية المركزة (ICU) الذي يشتمل على مراقبة ديناميكية الدم المتقدمة وعلاج وحدة العناية المركزة في البروتوكول التجريبي. يتيح إعداد وحدة العناية المركزة إنعاش السوائل وتطبيق التسكين عن طريق الوريد وتحليل غازات الدم المتكرر. يتم تقييم وظائف الكلى عن طريق قياس القيم القياسية مثل الكرياتينين وإزالة الأنسولين وحمض الأمينوهيبوريك (PAH). يتم تقديم معلومات إضافية عن طريق الدرجات المرضية للأنسجة والأعضاء المحصودة في نهاية التجربة. تم بالفعل تقييم نموذج sCASP للحث على AKI الإنتاني وكشف عن رؤى جديدة في علم أمراض الكلى15. قد يساعد التطبيق الإضافي لهذا البروتوكول المعروض أدناه في تحسين فهم AKI الإنتاني.
تمت الموافقة على جميع الإجراءات الحيوانية من قبل لجنة رعاية واستخدام المختبر في مقاطعة Unterfranken بألمانيا وتم تنفيذها وفقا لإعلان هلسنكي.
1. التحضير الجراحي وتركيب المراقبة الغازية والأدوية المستمرة
2. إجراء sCASP
3. إجراءات ما بعد الجراحة
4. تحضير القياسات في اليوم الثاني
5. تقييم وظائف الكلى
6. إنهاء التجارب
كما نشره سابقا Schick et al.8 ، نوضح النتائج التالية.
تحريض الإنتان دون وفيات
في نموذج CASP ، يحدث الإنتان عن طريق التسرب المستمر للبكتيريا الموجودة داخل اللمعة في القولون التي تصعد إلى تجويف البطن مما يؤدي إلى التهاب الصفاق البرازي وتجرثم الدم. بموجب هذا ، فإن حجم القسطرة المزروعة ينظم إخراج البراز وبالتالي شدة التهاب الصفاق والإنتان. في البروتوكول التجريبي المقدم أعلاه ، تم استخدام إبرة 14G جنبا إلى جنب مع طرف قسطرة الشفط 10 FR المعدة خصيصا للحصول على التهاب الصفاق الكافي. تسببت القسطرة الأصغر فقط في حدوث خراجات مع التهاب موضعي حيث أن الحويصلة المنوية تسد في الغالب الدعامات الأصغر وتمنع إنتاج البراز المستمر.
نجت التحكم و sCASP من التجربة ، ولكن في مجموعة sCASP ، كان الإنعاش السائل ضروريا للحفاظ على متوسط الضغط الشرياني (MAP) ≥ 70 مم زئبق. أظهرت المعالجة ب sCASP التهاب الصفاق البرازي في كل مكان دون تكوينات خراج وأظهرت علامات سريرية للتعفن الحاد الذي تم الكشف عنه من خلال انخفاض النشاط ، وانخفاض اليقظة ، والفراء المكشكش ، والموقف المنحني. تدهورت هذه الحالة السريرية باستمرار بمرور الوقت.
أظهرت فئران sCASP التي تم إنعاشها بالسوائل اختلافات كبيرة في MAP ومعدل ضربات القلب ولكن لا توجد فروق في النتاج القلبي مقارنة بالحيوانات الضابطة (الشكل 1). كشفت تحليلات الدم بعد 24 ساعة عن علامات الإنتان في المعالجة ب sCASP مع زيادة اللاكتات ، وزيادة IL-6 وقلة الكريات البيض النموذجية لهذه مقارنة بالتحكم (الشكل 1).
تحديد AKI الناجم عن الإنتان
انخفض تصفية الأنسولين ، الموصوفة بأنها المعيار الذهبي لتقييم وظائف الكلى ، بشكل كبير في sCASP مقارنة بالتحكم بعد 24 ساعة (الشكل 2 أ). علاوة على ذلك ، انخفض إخراج البول (الشكل 1) وتصفية الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات بشكل كبير في حيوانات sCASP (الشكل 2 ب). زادت NGAL (الشكل 2 ج) و Cystatin C (الشكل 2 D) في الإنتان مقارنة بالمجموعة الضابطة. أكدت المعلمات القياسية ل AKI مثل اليوريا والكرياتينين ضعف وظائف الكلى في مجموعة sCASP من خلال مستويات مرتفعة من كلا المعلمتين المقاستين في مصل الدم (الشكل 2 E و F).
لم يتم تحديد إصابة الكلى الحادة في مجموعة sCASP فقط من خلال المعلمات الوظيفية ولكن أيضا من خلال زيادة درجة الإصابة النسيجية المرضية (الشكل 3). تعتمد هذه النتيجة على التغيرات المورفولوجية بما في ذلك تكوين الوذمة ، والوذمة الخلوية ، وانفصال الظهارة الأنبوبية عن الغشاء القاعدي ، وفقدان حدود الفرشاة للخلايا الأنبوبية القريبة ، وموت الخلايا والفراغ. أظهرت مجموعة sCASP زيادة في النتيجة النسيجية المرضية للكلى بعد 24 ساعة من تحريض الإنتان ، حيث كانت الوذمة الخلالية وحدود فرشاة الأنابيب الضعيفة هي العوامل الرئيسية للحصول على درجة أعلى مقارنة بالحيوانات الضابطة (الشكل 3). علاوة على ذلك ، زاد معدل الخلايا الميتة وأحداث الغشاء القاعدي المنفصل بشكل كبير في sCASP (الشكل 3).
الشكل 1: ديناميكا الدم الكبيرة ومعلمات الإنتان. تؤكد القيم التالية وجود تعفن الدم في الحيوانات التي يتم تشغيلها بواسطة sCASP: معدل ضربات القلب (HR) ، ومتوسط الضغط الشرياني (MAP) ، ومؤشر القلب (CI) ، واللاكتات ، والكريات البيض ، والإنترلوكين 6 (IL 6) وإخراج البول. * p<0.05 مقابل التحكم ، § P<0.05 مقابل sham. تم نشر البيانات بالفعل في ICMex بواسطة Schick et al.15 الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: معلمات وظائف الكلى. انخفضت معلمات الأنسولين (A) و PAH- تصفية (B) [مل / دقيقة] ، الموصوفة على أنها المعيار الذهبي لقياس وظائف الكلى بشكل ملحوظ في مجموعة sCASP. في المقابل ، تمت زيادة NGAL (C) و cystatin C (D) [pg / mL] كعلامة أخرى على AKI الإنتاني. أظهرت المعلمات القياسية السريرية مثل الكرياتينين (E) واليوريا (F) [مجم / ديسيلتر] أيضا مستويات مرتفعة في الصرف الصحي. * ص< 0.05 مقابل السيطرة، § ص<0.05 مقابل الوهم. تم نشر البيانات بالفعل في ICMex بواسطة Schick et al.15 الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: درجات الإصابات النسيجية. إظهار الاختلافات بين التحكم والزائفة و sCASP فيما يتعلق بالوذمة الخلالية ، وفقدان حدود الفرشاة للخلايا الأنبوبية القريبة ، وموت الخلايا ودرجة الإصابة الإجمالية. تظهر الأشرطة متوسط ± الانحراف المعياري. * ص< 0.05 مقابل السيطرة، § ص<0.05 مقابل الوهم. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
لا تزال الفيزيولوجيا المرضية للإنتان AKI غير معروفة في تعقيدها. لن تمكن الأبحاث والتجارب السريرية على المرضى من اكتساب رؤى جديدة فيما يتعلق بتغيرات علم الأنسجة المرضية أو اضطرابات دوران الأوعية الدقيقة أو التفاعلات الدوائية على المستويات الخلوية15. لقد تم افتراض سابقا أن هناك حاجة إلى نماذج حيوانية محسنة وجديدة للتحقيق في إصابة الكلى الحادة المرتبطة بالإنتان19. لذلك ، أنشأنا نموذجا حيوانيا جديدا ل AKI الإنتاني الناجم عن التهاب الصفاق الصاعد في القولون.
يقدم نموذج CASP نموذجا سريريا ذا صلة لتقليد الإنتان لدى البشر الذي بدأ بالتهاب الصفاق البرازي الذي يظهر في مرضى الجراحة. الميزة الرئيسية ل CASP هي أنه لا يبدأ بضربة إقفارية كما هو الحال في نموذج CLP المستخدم على نطاق واسع حيث يتم إجراء ربط القي14. علاوة على ذلك ، يوضح Maier et al. أن نموذج CLP يمثل حالة خراج داخل البطن بدلا من التهاب الصفاق في كل مكان مع تجرثم الدمالجهازي 14. باستخدام أحجام مختلفة من الدعامة المزروعة في القولون الصاعد ، يمكن أن تتأثر شدة الإنتان ومعدل البقاء على قيد الحياة كما هو موضح في المنشورات السابقة13،14،20. لتجنب انسداد الدعامة بواسطة الثرب أو الحويصلات المنوية ، تم إدخال دعامة معدلة بقطر 10 FR15. في النموذج الحيواني الموصوف أعلاه ، تم استخدام ذكور الفئران فقط لاستبعاد التباين الهرموني بدلا من إناث كما هو الحال في نموذج CASP الأصلي بواسطة Zantl et al. و Traeger et al.13،21.
يجب مراعاة أنه حتى بعد أداء الإعداد التجريبي المعروض أعلاه بطريقة موحدة ، يمكن أن يحدث التباين بناء على سلالات الفئران المختلفة ، ومنشأة ، والجنس ، والمشغل. لذلك ، قد يكون من الضروري ضبط حجم الدعامة وبالتالي شدة التهاب الصفاق والإنتان. علاوة على ذلك ، يوصى بأن يقوم نفس المشغل بإجراء كل من sCASP والتحكم في نفس اليوم لتقليل التباين.
يمكن أن تحدث إصابة حادة في الكلى بسبب نقص الأكسجة ونقص التروية الناجمة عن انخفاض ضغط الدم أو فشل الجهاز التنفسي مع انخفاض PaO2 في الإنتان22. أدت التغيرات في حالات ديناميكا الدم والتمثيل الغذائي إلى نقص الأكسجة في الأنسجة الذي يؤثر على سلامة الكلى وقد يؤثر على المراضة والوفيات23. لذلك ، يجب أن يكون التقييم المستمر للقيم الديناميكية الدموية والتنفسية متاحا في نموذج في الجسم الحي يستخدم للتحقيق في AKI الإنتاني. هنا ، قدمنا نموذجا في الجسم الحي يتميز بإعداد وحدة العناية المركزة مقارنة بالمرضى24،25،26. يتيح القياس المستمر لقيم ديناميكا الدم مثل معدل ضربات القلب وضغط الدم الشرياني وتقييم حالة الجهاز التنفسي عن طريق أخذ الدم لتحليل غازات الدم. علاوة على ذلك ، فإن هذه البيانات المكتسبة من خلال المراقبة المستمرة ضرورية ومفيدة لإنعاش السوائل وتكييف بروتوكول التخدير.
لا يمكن تقييم وظائف الكلى عن طريق قياس إزالة الأنسولين والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات إلا في نهاية التجربة حيث من الضروري إعادة شق البطن وشق المثانة. إذا كان التحقيق في وظائف الكلى أثناء التجربة مطلوبا ، فيمكن أخذ عينات الدم لقياس المعلمات القياسية مثل الكرياتينين واليوريا. بموجب هذا ، يجب مراعاة أنه يجب إجراء استبدال السوائل لتجنب فشل ما قبل الكلوي بسبب نقص حجم الدم.
كان الغرض من هذا النموذج هو إنشاء إعداد مستقر للقوارض من AKI الإنتاني مع الأهمية السريرية التي تتيح إجراء مزيد من الدراسات في الفيزيولوجيا المرضية وعلاج الفشل الكلوي. يمكن أيضا استخدام هذا النموذج للتحقيق في استراتيجيات العلاج المختلفة للتعفن البطني و AKI. لذلك ، يمكن أن يكون هذا النموذج بمثابة إعداد مستقر للقوارض للإنتان AKI كونها قريبة من الإعداد السريري لوحدة العناية المركزة. علاوة على ذلك ، يمكن تعديل النموذج الموصوف واستخدامه بنجاح في مجموعة واسعة من أبحاث الإنتان في الجسم الحي ، مثل عدم التنظيم المناعي ، وانهيار البطان ، واعتلال التخثر ، واضطراب دوران الأوعية الدقيقة ، والعلاج الدوائي والإنعاش25.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تلقى M.A. Schick و N. Schlegel تمويلا من Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) SCHL 1962 / 2-1 و SCHL 1962 / 4-1.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sprague-Dawley rats | Janvier Labs, France | ||
Isoflurane CP | cp-pharma, Burgdorf, Germany | ||
polyethylen catheter PE 10; 30m | A. Hartenstein, Wuerzburg, Germany | 0.58x0.96 mm | |
Swivel (375/D/20) | Instech, Plymouth Meeting, PA, USA | (375/D/20) | |
plastic button tethers | Instech, Plymouth Meeting, PA, USA | LW105S | |
Perfusor | B. Braun; Melsungen, Germany | Perfusor fm | |
suction catheter ch. 10 | B.Braun Melsungen AG, Germany | suction catheter typy „Ideal“; ch. 10 | |
suture | Syneture; USA | Surgipro; Monofilament Polypropylen 4-0 | |
suture | Ethicon; Scotland | Prolene; Polypropylen 5-0 | |
14G-i.v. catheter | BD Insynte; BD Vialon; Madrid; Spain | 14GA i.v. catheter | |
cotton buds | NOBA Verbandmittel Danz GmbH u Co KG; Wetter; Germany | ||
rodent respirator | Hugo Sachs Elektronik KG, Germany | rodent respirator, Type:7025 | |
Midazolam | Ratiopharm, Germany | Midazolam | |
Thermodilutioncatheter | ADInstruments, Spechbach, Germany | ||
p-Aminohippuric acid | Sigma-Aldrich; St. Louis; USA | p-Aminohippuric acid sodium salt; A3759-25G | |
Inulin | Sigma-Aldrich; St. Louis; USA | Inulin-FITC; F3272-1G | |
Formaldehyde | Otto Fischar GmbH & CoKG; Saarbrücken, Germany | Formaldehyde 3.5% | |
Cyclopentan | Merck; Darmstadt; Germany | Uvasol: 2-Methylbutan | |
alcohol based scrub | Schülke & Mayr GmbH, Norderstedt; Germany | kodan Tinktur forte; 45g 2-Propanol, 10g 1-Propanol per 100g | |
povidone iodine solution | B.Braun Melsungen AG, Germany | Braunol, 7.5g Povidone Iodine per 100g |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved