Method Article
يصف هذا البروتوكول طريقة لتحفيز انسداد الحالب من جانب واحد (UUO) في الفئران لدراسة تطور تليف الأنسجة في اعتلال الكلية الانسدادي. ويشمل الإجراءات الجراحية ورعاية ما بعد الجراحة وطرق تقييم التليف.
التليف الكلوي هو النتيجة المرضية النهائية لمرض الكلى المزمن التدريجي (CKD). يستخدم نموذج انسداد الحالب أحادي الجانب (UUO) على نطاق واسع لتوضيح الآليات الجزيئية والخلوية الكامنة وراء التليف الخلالي الكلوي وتحديد الأهداف العلاجية المحتملة. تم إنشاء هذا النموذج في الفئران من خلال الربط الجراحي للحالب من جانب واحد ، وهو إجراء بسيط نسبيا وسهل التنفيذ. ومع ذلك ، من المعروف أن نموذج الفأر UUO يظهر تباينا وتناقضا كبيرين ، يتأثر بعوامل مثل إجهاد الفأر ، والعمر ، والجنس ، ونوع التخدير ، ومدة الجراحة ، ودرجة حرارة الجسم أثناء العملية ، والمهارات الجراحية للمشغل ، وظروف التغذية ، والحالة الصحية العامة للفئران. تساهم الاختلافات في التقنيات الجراحية ووضع الخيط ومدة الانسداد في التباين في النتائج. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي أخذ العينات غير المتسقة من الكلى المسدودة إلى زيادة التباين في تقييم التليف الكلوي. توضح هذه الدراسة عملية تطوير نموذج الفأر UUO وتقييم التليف الخلالي ، وتناقش التحديات التقنية التي تساهم في عدم القدرة على التنبؤ بالنموذج ، وتقترح الحلول المحتملة. تهدف هذه الأفكار إلى إنشاء نهج أكثر توحيدا وقابلية للتطبيق عالميا للتحقيق في التليف الكلوي.
يصيب مرض الكلى المزمن (CKD) أكثر من 10٪ من سكان العالم ، ويتزايد انتشاره1. يمكن أن تؤدي حالات المسالك البولية المختلفة ، بما في ذلك التشوهات التشريحية الخلقية ، وتحصي الكلية ، وتضخم البروستاتا ، وأورام المثانة ، إلى انسداد الحالب². نتيجة لذلك ، يعد نموذج الفأر لانسداد الحالب من جانب واحد (UUO) أداة رئيسية لتحديد الآليات الجديدة للتليف الخلالي الكلوي ، وفهم تطور المرض ، وتقييم استراتيجيات العلاج المحتملة. لقد تم استخدامه على نطاق واسع للتحقيق في أصل الخلايا الليفية العضلية ، والعناقيد الفرعية للأرومات الليفية (myo) ، واستقلاب الخلايا الأنبوبية ، وتوقف دورة الخلية ، والانتقال الجزئي الظهاري الوسيط ، والعمليات الأخرى ذات الصلة3،4،5،6،7،8.
بالإضافة إلى التليف الخلالي الكلوي الناجم عن UUO ، تشمل نماذج القوارض الأخرى شائعة الاستخدام للتليف الخلالي الكلوي النماذج التي يسببها السموم ، مثل تلك التي تستخدم حمض الأريستولوتشيك وحمض الفوليك والأدينين ، بالإضافة إلى النماذج المستحثة جراحيا مثل استئصال الكلية 5/6 وإصابة نقص التروية وإعادة التروية (IRI). يوفر نموذج UUO العديد من المزايا مقارنة بنماذج التليف الكلوي البديلة. على سبيل المثال ، يتطلب التليف الكلوي الناجم عن السموم فترة نمذجة طويلة نسبيا (حوالي 1-2 أشهر) ، ويمكن أن تؤدي آثاره الجانبية السامة على الأعضاء الأخرى إلى تعقيد التحقيق في آليات التليف9،10،11. يمكن أن تؤدي النماذج المستحثة جراحيا ، مثل استئصال الكلية 5/6 ، إلى نزيف كبير في الكلى والعدوى ، مما يزيد من خطر الوفيات بعد الجراحة. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط مدى التليف الخلالي المستحث ارتباطا مباشرا بحجم أنسجة الكلى المقطوعة ، مما يجعل من الصعب إعادة إنتاج نفس درجة التليف باستمرار في كل فأر12.
نموذج IRI الكلوي هو طريقة أساسية لإحداث إصابة الكلى الحادة بمرض الكلى المزمن وله أهمية سريرية كبيرة. يمكن تعديل شدة التليف عن طريق ضبط الوقت الإقفاري ودرجة حرارة الجسم. ومع ذلك ، بالمقارنة مع نموذج UUO ، فهو أكثر تعقيدا من الناحية الجراحية ، ويتطلب تحريض التليف الخلالي مدة أطول13. بالمقارنة مع هذه النماذج ، يتمتع نموذج UUO بالعديد من المزايا ، بما في ذلك مدة النمذجة القصيرة ، والحد الأدنى من التباين ، والتكرار ، وإجراء جراحي بسيط نسبيا. يتم إنشاء نموذج الفأر UUO ، الذي لا يتضمن السموم ، عن طريق ربط حالب واحد ، مما يؤدي إلى اعتلال الكلية الانسدادي في غضون أسبوعين. ينتج عن هذا استسقاء الكلية ، والتوسع الأنبوبي ، والتليف الخلالي ، الذي يشبه إلى حد كبير العملية المرضية التي لوحظت في البشر14. يمكن التحكم في شدة التليف - خفيف أو متوسط أو شديد - عن طريق تعديل مدة التجربة.
على الرغم من أن نموذج الماوس UUO أبسط في الأداء من النماذج الأخرى التي تسببها الإهانات للتحقيق في مرض الكلى المزمن ، إلا أن هناك عدة عوامل يمكن أن تؤثر بشكل كبير على استقراره. تشمل هذه العوامل إجهاد الفأر ، والعمر ، والجنس ، ونوع التخدير ، ومدة الجراحة ، ودرجة حرارة الجسم أثناء الجراحة ، والمهارات الجراحية للمشغل ، وظروف التغذية والحالة الصحية للفئران15،16.
يعد تقليل الإجهاد الجراحي والعدوى أثناء إجراء العملية بطريقة ثابتة ومنظمة تحت التخدير أمرا ضروريا لإنشاء نموذج فأر UUO قابل للتكرار. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للبحث حول الآليات والأهداف العلاجية المحتملة لمرض الكلى المزمن أن يتعرض للخطر من قبل المشغلين عديمي الخبرة ، مما يؤدي إلى زيادة فقدان الفئران وزيادة عدم تجانس النموذج. لمواجهة هذه التحديات ، يتم تحديد الجوانب الفنية الرئيسية للعملية الجراحية - قبل الإجراء وأثناءه وبعده - ، مع تسليط الضوء على القضايا الحرجة التي تتطلب الاهتمام. علاوة على ذلك ، تم تفصيل منهجية التقييم لنموذج الفأر UUO لتزويد الباحثين بنهج متسق وموثوق.
يتم إجراء جميع الإجراءات الحيوانية وفقا لإرشادات الوكالة ومعتمدة من قبل لجنة أخلاقيات المؤسسية بجامعة نانجينغ الطبية. للقضاء على الاختلافات بين الجنسين والسلالات وضمان مقارنة النتائج ، يتم استخدام ذكور الفئران CD1 فقط الذين تتراوح أعمارهم بين 8-10 أسابيع ووزنهم 22-25 جم. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. إعداد والأدوات
2. الإجراء الجراحي
ملاحظة: بمجرد أن تستقر درجة حرارة الجسم عند نقطة الضبط ويكون منعكس قرصة إصبع القدم غائبا ، ابدأ الإجراءات الجراحية التالية.
3. رعاية ومراقبة ما بعد الجراحة
4. تقييمات ما بعد الجراحة
علم الأنسجة
كشف تلطيخ الحمض الشيف الدوري (PAS) عن التمدد الأنبوبي ، وفقدان حدود الفرشاة ، وتكوين القالب ، وتورم الظهارة الأنبوبية. أظهر تلطيخ ماسون ثلاثي الألوان ولون سيريوس تليف خلالي بعد UUO ، على عكس الأنابيب المدمجة العادية ذات اللومن المميز الذي لوحظ في المجموعة الوهمية. زادت درجة التليف الخلالي الكلوي ، المشار إليها بالمناطق الزرقاء في تلطيخ ماسون ثلاثي الألوان والمناطق الحمراء في تلطيخ سيريوس الأحمر ، بطريقة تعتمد على الوقت (الشكل 1 أ).
لطخة غربية
الفيبرونيكتين (FN) والكولاجين الأول (Col-1) وأكتين العضلات الملساء α (α-SMA) هي علامات شائعة الاستخدام لتقييم التليف الكلوي. بالمقارنة مع مجموعة الوهم, ارتفعت مستويات التعبير عن هذه البروتينات الليفية بشكل ملحوظ بعد UUO وارتبطت بشكل إيجابي مع مدة الانسداد (الشكل 1 ب).
تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي
بالمقارنة مع مجموعة الزائفة ، فإن مستويات mRNA للعلامات الليفية (FN و Col-1a1 و α-SMA وتحويل عامل النمو β1 (TGF-β1)) ، جنبا إلى جنب مع السيتوكينات الالتهابية مثل بروتين الجاذب الكيميائي أحادي الخلية -1 (MCP-1) ، وعامل نخر الورم α (TNF-α) ، و C-X-C motif chemokine ligand 1 (CXCL-1) ، زادت بشكل ملحوظ في مجموعة UUO (الشكل 1C).
تأثير العوامل البيولوجية والجراحية على نتائج جامعة الجامعة.
تؤثر سلالة الفئران وعمرها وجنسها بشكل كبير على النتائج في دراسات UUO. أنشأت دراسة نموذجا للفأر UUO قابل للانعكاس يتكون من ستة أيام من الانسداد تليها سبعة أيام من الانعكاس. بينما أظهرت الفئران BALB / c انتعاشا شبه كامل لوظيفة الكلى إلى مستويات مماثلة للضوابط التي يتم تشغيلها بشكل زائف ، عانت الفئران C57BL / 6 من فقدان لا رجعة فيه في وظائف الكلى. لمزيد من التفاصيل حول وظائف الكلى ، راجع Puri et al.20.
تلعب الفروق بين الجنسين أيضا دورا مهما في نماذج UUO. في مقارنة بين ذكور وإناث الفئران C57BL / 6J بعد أسبوعين من UUO ، أظهر الذكور مستويات أعلى بكثير من التليف الخلالي الكلوي وزيادة ترسب بروتين الكولاجين IV في الخلال الأنبوبي. العمر هو عامل رئيسي آخر يؤثر على الضرر الخلالي بعد الانسداد. أظهرت الفئران الأكبر سنا (50 أسبوعا) تمددا وضمورا أنبوبيا أكثر حدة مقارنة بنظرائها الأصغر سنا (16 أسبوعا)21.
بالإضافة إلى الاختلافات البيولوجية بين الفئران ، تؤثر المعلمات الجراحية أيضا على نتائج UUO. والجدير بالذكر أنه تم قمع تعبير بروتين TGF-β1 و mRNA بشكل كبير في الفئران المخدرة بالبروبوفول مقارنة بتلك التي تتلقى سيفوفلوران أثناء إجراء UUO22. علاوة على ذلك ، ترتبط مدة الانسداد ارتباطا مباشرا بتدهور وظائف الكلى. شهدت الفئران التي تعرضت ل UUO لمدة يوم إلى يومين الشفاء التام عند إزالة الانسداد ، في حين أن تلك التي تم إعاقتها لمدة ثلاثة أيام أو أكثر طورت الفشل الكلوي المعتمد على الوقت20.
الشكل 1: التليف الخلالي الكلوي الناجم عن انسداد الحالب أحادي الجانب (UUO) في الأيام 3 و 7 و 14. (أ) الحمض الدوري شيف (PAS) ، تلطيخ ماسون ثلاثي الألوان (MTS) ، وتلوين سيريوس الأحمر للأقسام الكلوية من الكلى الوهمية والكلى UUO. قضبان المقياس = 100 ميكرومتر. (ب) تحليل اللطخة الغربية للفيبرونيكتين (FN) والكولاجين الأول (Col-1) وأكتين العضلات الملساء α (α-SMA) في الكلى الزائفة و UUO. (ج) تحليل تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي للعلامات المرتبطة بالتليف والسيتوكينات الالتهابية في الكلى الوهمية والجامعية. يتم تقديم البيانات كمتوسط ± الخطأ المعياري للمتوسط (SEM). تم إجراء التحليل الإحصائي باستخدام ANOVA أحادي الاتجاه واختبار Student's t-test. ويشار إلى الدلالة الإحصائية على النحو التالي: *P < 0.05 ، ** P < 0.01 ، ***P < 0.001 ، ****P < 0.0001. الاختصارات: UUO, انسداد الحالب من جانب واحد; باس, الدورية حمض شيف; MTS ، تلطيخ ماسون ثلاثي اللون. FN ، فيبرونكتين. كول 1 ، كولاجين الأول ؛ α-SMA ، أكتين العضلات الملساء α ؛ GAPDH ، نازعة هيدروجين الجلسرالديهايد 3-الفوسفات. TGF-β1 ، تحويل عامل النمو β1 ؛ MCP-1 ، بروتين أحادي الخلايا الجاذب الكيميائي -1 ؛ عامل نخر الورم α ، عامل نخر الورم α ؛ CXCL-1 ، زخرفة CXC ترابط كيميائي 1. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يتم توفير إجراء شامل لإنشاء نموذج UUO ، وهو نهج مستخدم على نطاق واسع للتحقيق في التليف الخلالي الكلوي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توضيح تحديد وتقييم النموذج ، بما في ذلك تقييمات وظائف الكلى والتغيرات النسيجية. تتم مناقشة المتغيرات التي تساهم في عدم تجانس النموذج والعوامل الفنية القابلة للتعديل.
تختلف القابلية للإصابة ب UUO بشكل كبير بناء على العمر والجنس وإجهاد الفأر. بالمقارنة مع الفئران C57BL / 6 ، فإن الفئران BALB / c أقل عرضة أو حتى مقاومة ل UUO20. في الدراسات التي شملت ذكور وإناث الفئران C57BL / 6 ، أظهرت ذكور الفئران تلطيخا وتسجيلا أكبر لماسون ثلاثي الألوان ، بالإضافة إلى زيادة تعبير الكولاجين الرابع ، بعد UUO23. بالإضافة إلى ذلك ، تختلف آثار الفروق بين الجنسين على التليف الكلوي في UU بين نماذج الفئران المعدلة وراثيا والضربة القاضية24. العمر هو عامل حاسم آخر يؤثر على نتائج UUO. تظهر الفئران الأكبر سنا (50 أسبوعا) ضمورا أنبويا خلاليا أكثر حدة مقارنة بالفئران الأصغر سنا (16 أسبوعا)21. وقد لوحظت تأثيرات مماثلة مرتبطة بالعمر على نتائج UUO في نموذج Uuo للفئران Sprague-Dawley25.
يرتبط التخدير الممتد أثناء الجراحة بزيادة وفيات26. تم تحقيق التحريض السريع للتخدير الجراحي باستخدام الأيزوفلوران ، وهو مخدر مستنشق ، مما أدى إلى بدء التخدير في غضون 5-10 دقائق. تسمح هذه الطريقة للجراح ببدء التخدير والحفاظ عليه وإنهائه بسهولة أكبر مقارنة بالحقن داخل الصفاق لبنتوباربيتال الصوديوم (100-200 مجم / كجم). في نموذج UUO ، يكون للتخدير المختلف تأثيرات متفاوتة على شدة التليف الكلوي. على سبيل المثال ، ثبت أن البروبوفول يمارس تأثيرات وقائية ضد إصابة الكلى عن طريق تقليل تنظيم تعبير سينسيز أكسيد النيتريك المحفز في نموذج الفأرUUO 22. لذلك ، يجب تجنب استخدامه في نمذجة UUO.
يعد تعرض الكلى والحالب أمرا ضروريا لنجاح التجربة. أحد الاعتبارات الرئيسية هو ضمان الربط الكامل للحالب. يتضمن أحد الجوانب الحاسمة لهذه الخطوة تشريح الأنسجة الدهنية المحيطة بالنقير الكلوي بعناية. يمكن أن يكون اختيار الفئران ذات وزن الجسم المنخفض مفيدا ، حيث تحتوي عادة على أنسجة دهنية أقل حول الكلى ، مما يسهل التعرض للكلية والحالب مع تقليل خطر تمزق الأنسجة المحيطة. لا يؤدي هذا النهج إلى تقصير مدة الإجراء فحسب ، بل يقلل أيضا من كمية التخدير المطلوبة ، وبالتالي تقليل الصدمات والصعوبة الفنية.
أثناء التعرض للكلى، قد يتسبب التبخر في التصاق الأوعية الدموية بالملاقط الجراحية، مما قد يؤدي إلى تلف الحالب أو حتى ناسور الحالب. لذلك ، من الضروري الحفاظ على مجال جراحي رطب عن طريق تطبيق محلول ملحي عادي معقم باستمرار. لتقليل الفوضى ، ينصح بقطع خياطة الربط بطول معقول (حوالي 10 سم) قبل الإجراء ، مما يسمح للمشغل بإدارة النهايات بشكل أكثر فعالية14. بالإضافة إلى ذلك ، لا ينبغي وضع الربط الثاني مباشرة فوق الأول ، لأن هذا قد يمنع انسداد الحلب بشكل كاف.
يتأثر تعافي الوظيفة الكلوية في نموذج UUO بمدة الانسداد27. ترتبط شدة التليف ارتباطا مباشرا بمدة الانسداد28. في نموذج UUO الكلاسيكي الموصوف هنا ، النقاط الزمنية المناسبة للتقييم هي الأيام 3 و 7 و 1415. في اليوم 3 ، يمكن ملاحظة التغيرات المبكرة في إصابة الخلايا ، بما في ذلك زيادة تسلل البلاعم الخلالي. بحلول اليوم السابع ، يتصاعد الضرر ، مما يؤدي إلى نمط أكثر تمايزا يتميز بالعلامات الأولية للتليف الخلالي ومناطق الضمور الأنبوبي. يمثل اليوم 14 النقطة الزمنية المثلى لتقييم النمط الظاهري الكامل ، والذي يتضمن استسقاء الكلية بشكل كبير وفقدان الحمة الكلوية. أظهرت الدراسات التي أجريت على الفئران أن الضرر الدائم يحدث بعد 72 ساعة من الانسداد ، في حين أن 24 ساعة من الانسداد تسمح بالتعافي الكامل لمعدل الترشيح الكبيبي في غضون 14 يوما بعد انعكاس الانسداد27.
رعاية ما بعد الجراحة ضرورية لتقليل فقدان. مباشرة بعد الجراحة ، يتم إعطاء محلول ملحي طبيعي دافئ عن طريق الحقن داخل الصفاق لمنع الجفاف في الفأر. بمجرد إعادة الفأر إلى قفصه ، من الضروري توفير الماء والطعام الذي يسهل الوصول إليه. قد يضعف الإجراء الجراحي حركة. لذلك ، إذا تم وضع الطعام والماء في أوضاع مرتفعة ، فيجب حفظ الطعام المهروس على أرضية القفص لتسهيل الوصول إليه. عند مراقبة حالة الفئران بعد الجراحة ، يجب زيادة جرعة الأدوية المسكنة بشكل مناسب لأولئك الذين يعانون من ضعف الاستمالة أو انخفاض التغذية أو وضعية غير طبيعية.
وتجدر الإشارة إلى العديد من القيود المحتملة لنموذج جامعة الجامعة. أولا ، لا يتتبع هذا النموذج بدقة التغيرات في وظائف الكلى. تستخدم علامات الترشيح الذاتية ، مثل الكرياتينين ونيتروجين اليوريا في الدم ، بشكل شائع لتقييم وظائف الكلى. ومع ذلك ، غالبا ما تظل مستوياتها مستقرة لأن الكلى غير المعدودة تعوض عن الوظيفة المفقودة في الكلى المسدودة. ثانيا ، نموذج UUO غير مناسب لدراسة تجديد الخلايا والأنسجة ، وكذلك إعادة تشكيل الأنسجة اللاحقة بعد إطلاق الانسداد ، بسبب عدم وجود إصلاح أنبوبي. أخيرا ، يحتوي نموذج الفأر UUO على قيود في ترجمة نتائج الدراسة من المقعد إلى السرير ، حيث أن معظم الحالات السريرية ل UUO تنطوي على انسداد جزئي بدلا من الانسداد الكامل.
في الختام ، يتم استخدام نموذج UUO في الفئران على نطاق واسع للبحث عن التليف الخلالي الكلوي. له تطبيقات محتملة في الدراسات التي تهدف إلى تحديد وتوصيف علامات التليف الكلوي ، وفحص الآليات المسببة للأمراض ، واستكشاف طرق العلاج المحتملة لمرض الكلى المزمن. على الرغم من أن التباين في نموذج الفأر يمكن أن ينشأ من العديد من العوامل ، إلا أن الإجراء التفصيلي الموضح في هذه الدراسة قد يساعد الباحثين في تطوير نموذج UUO قابل للتكرار بدرجة كبيرة. لذلك ، يمكن للمشغل الماهر والماهر إنتاج نموذج UU متسق من خلال الالتزام بالتقنيات الموصوفة وإيلاء اهتمام وثيق للتفاصيل الفنية.
ويعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل منح المؤسسة الوطنية للعلوم الصينية (82370686/2024YFA1107704) ، ومنحة أستاذ جيانغسو المعين خصيصا ، ومشروع نانجينغ للابتكار في العلوم والتكنولوجيا ، وبرنامج تنمية المواهب رفيع المستوى في مستشفى مقاطعة جيانغسو (المرحلة الأولى) (CZ0121002010037) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية لمقاطعة جيانغسو (BK20240055) ، وفريق جيانغسو للابتكار الطبي إلى JR ؛ مستشفى مقاطعة جيانغسو (أول مستشفى تابع لجامعة نانجينغ الطبية) مشروع تعزيز القدرات السريرية (JSPH-MA-2023-4) ، وتطوير البرنامج الأكاديمي ذي الأولوية لمؤسسات التعليم العالي في جيانغسو (الصين) والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (81970639 / 82151320) إلى HM.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL Syringe | Mingankang | / | |
3/0 silk braided suture | Jinhuan Medical | F301 | |
75% Ethanol | Lircon | 6303060031 | |
Anesthesia Air Pump | RWD Life Science | R510-29 | |
Anesthesia Induction Chambers | RWD Life Science | V102-V | |
Animal hair clipper | Jinke | / | |
Betadine solution | Lircon | 6303030036 | |
Buprenorphine (analgesic) | RWD Life Science | / | |
Curved iris forceps | jinke | / | |
Electronic heat pad | Reptizoo | AHM23 | |
fine straight forceps | Jinke | / | |
Gas Filter Canister | RWD Life Science | R510-31-6 | |
Gauze Pads | Winner Medical | 601-026576 | |
Iris Scissors | Jinke | / | |
Isoflurane (anesthetic) | RWD Life Science | R510-22-10 | |
Multi-output Animal Anesthesia Machine | RWD Life Science | R550IE | |
Needle holder | jinke | / | |
Ophthalmic ointment | Dechra NDC | 17033-211-38 | |
Sterile Cotton swab | Winner Medical | 601-015213 | |
Sterile saline | Shimen | H20066533 |
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