Method Article
Akut böbrek hasarı (ABH), kritik hastalarda ciddi bir komplikasyondur ve artmış mortalite ile ilişkilidir. Burada, septik ABH patogenezinin anlaşılmasına katkıda bulunabilecek inflamatuar koşullar altında ABH'yi taklit etmek için güvenilir ve tekrarlanabilir bir in vivo model sunuyoruz.
Septik hastalarda ABH, patofizyolojisinin anlaşılmasını iyileştirmeye yönelik büyük çabalara rağmen artmış mortalite ve kötü sonuç ile ilişkilidir. Burada, ABH'yi indüklemek için standartlaştırılmış bir septik odağı ve insan sepsisinde karşılaştırılabilir gelişmiş bir hemodinamik izleme ve tedavi sağlamak için yoğun bakım (YBÜ) kurulumunu birleştiren bir in vivo model sunulmaktadır. Sepsis, standardize kolon ascendens stent peritoniti (sCASP) ile indüklenir. ABH, kan ve idrar örneklerinin ölçümü ile fonksiyonel olarak ve histopatolojik skorların değerlendirilmesi ile histolojik olarak incelenir. Ayrıca, ileri hemodinamik izleme ve tekrarlayan kan gazı örneklemesi olasılığı, indüklenen sepsisin şiddetinin farklı bir analizini mümkün kılar.
sCASP yöntemi, septik ABH'yi indüklemek için standartlaştırılmış, güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntemdir. Yoğun bakım kurulumu, sürekli hemodinamik ve gaz değişimi monitörizasyonu, düşük mortalite oranı ve böbrek fonksiyon ve bozukluklarının ayrıntılı analiz imkanı bu kurulumun avantajlarıdır. Bu nedenle, tarif edilen yöntem, septik ABH'nin deneysel araştırmaları için yeni bir standart olarak hizmet edebilir.
Sepsis, kardiyak olmayan yoğun bakım ünitelerinde (YBÜ) %30-50'≈ ölüm oranları ile hala önde gelen ölüm nedeni olmaya devam etmektedir1,2,3. Şiddetli sepsis ve septik şokun ayırt edici özelliği, kalp ve solunum yetmezliğigibi uzak organ disfonksiyonu ile ilişkili olduğunda mortalite oranının daha da artmasına neden olan akut böbrek hasarıdır 4,5,6. Yoğun bakım hastalarında ABH'nin genel insidansı %20 ila 50 arasında değişmektedir7. ABH'nin sepsiste sonuç ve mortalite açısından önemli rolüne rağmen, altta yatan patomekanizma hala tam olarak anlaşılamamıştır.
Genel olarak 3 ana bileşen vardır: inflamasyon, toksik yaralanma ve ABH gelişimine katkıda bulunan hemodinamik değişiklikler7. Hemodinamik değişiklikler, azalmış renal kan akımı (RBF) ve global veya bölgesel renal iskemiyi kapsar. Burada, sepsisin sistemik hipotansiyon ve/veya endotel bariyeri bozulmasına bağlı olarak böbrek mikrosirkülasyonunda bozulmaya da neden olabileceği göz önünde bulundurulmalıdır8. Bu nedenle, septik ABH çalışması her zaman hemodinamik monitörizasyonu içermelidir. ABH ile ilgili son zamanlarda yapılan in vivo çalışmalarda çoğunlukla renal iskemi-reperfüzyon hasarı veya bilateral nefrektomi gibi hayvan modelleri kullanılmıştır. Bu çalışmalar genellikle hemodinamik monitörizasyon ve yoğun bakım eksikliği göstermiştir.
Septik ABH'nin potansiyel yeni patomekanizmalarının ve tedavilerinin araştırılması, tanımlanmış bir septik odak, yoğun bakım kurulumu, öngörülebilir bir sonuç ve organ hasarı olan bir in vivo model gerektirir 9,10,11,12. Burada, septik ABH için daha önce bahsedilen gereksinimleri karşılayan yenilikçi bir kemirgen modelini açıklıyoruz. Septik ABH, standardize kolon ascendens stent peritoniti (sCASP) ile indüklenir. Kullanılan sCASP modeli, bakteri istilasına ve çoklu organ yetmezliğine yol açan bağırsak dışkı sızıntısı ile abdominal sepsise neden olur13. CASP sonrası patofizyolojik değişikliklerin insan sepsisindekilere benzer olduğu gösterilmiştir ve bu nedenle CASP sepsis araştırmalarında klinik olarak anlamlı bir modeli temsil etmektedir11,14.
Ayrıca, deneysel protokolde ileri hemodinamik monitörizasyon ve YBÜ tedavisini içeren bir yoğun bakım (YBÜ) düzeni oluşturulmuştur. Yoğun bakım kurulumu, sıvı resüsitasyonu, intravenöz analjezi uygulaması ve tekrarlayan kan gazı analizine olanak tanır. Böbrek fonksiyonu, kreatinin gibi standart değerlerin ölçümü ve inülin ve p-aminohippurik asit (PAH) klerensi ile değerlendirilir. Ek bilgiler, deneyin sonunda toplanan doku ve organların patohistolojik skorları ile sağlanır. Septik ABH'yi indüklemek için sCASP modeli zaten değerlendirilmiş ve renal patolojide yeni bilgiler ortaya koymuştur15. Aşağıda sunulan bu protokolün daha fazla uygulanması, septik ABH anlayışının iyileştirilmesine yardımcı olabilir.
Tüm hayvan prosedürleri, Almanya'nın Unterfranken Bölgesi Laboratuvar Hayvanları Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı ve Helsinki Bildirgesi'ne göre yürütüldü.
1. İnvaziv monitörizasyon ve sürekli ilaç tedavisinin cerrahi hazırlığı ve kurulumu
2. sCASP Prosedürü
3. Ameliyat Sonrası İşlem
4. İkinci gün ölçümlerin hazırlanması
5. Böbrek fonksiyonunun değerlendirilmesi
6. Deneylerin sona ermesi
Schick ve ark.8 tarafından daha önce yayınlandığı gibi, aşağıdaki sonuçları gösteriyoruz.
Mortalite olmadan sepsis indüksiyonu
CASP modelinde sepsis, kolonun intralüminal yerleşimli bakterilerinin sürekli bir sızıntısı ile indüklenir ve karın boşluğuna yükselir ve fekal peritonit ve bakteriyemi ile sonuçlanır. Bu vesileyle, implante edilen kateterin boyutu dışkı çıkışını ve dolayısıyla peritonit ve sepsisin şiddetini düzenler. Yukarıda sunulan deneysel protokolde, yeterli peritonit elde etmek için özel olarak hazırlanmış 10 FR aspirasyon kateterinin ucu ile birleştirilmiş 14G iğne kullanıldı. Daha küçük kateterler, seminal vezikülün çoğunlukla küçük stentleri tıkaması ve sürekli bir dışkı çıkışını engellemesi nedeniyle lokal inflamasyonlu apselere neden oldu.
Kontrol ve sCASP hayvanları deneyden sağ çıktı, ancak sCASP grubunda ortalama arteriyel basıncı (MAP) 70 mmHg≥ korumak için bir sıvı resüsitasyonu gerekliydi. sCASP ile tedavi edilen hayvanlar, apse oluşumları olmaksızın her yerde fekal peritonit gösterdi ve azalmış aktivite, azalmış uyanıklık, fırfırlı kürk ve kambur duruş ile ortaya çıkan ciddi sepsis klinik belirtileri sergiledi. Bu klinik durum zaman içinde sürekli olarak kötüleşti.
Sıvı resüsitasyonlu sCASP sıçanları, kontrol hayvanlarına kıyasla MAP ve kalp hızında önemli farklılıklar gösterdi, ancak kardiyak debide fark yoktu (Şekil 1). 24 saat sonra yapılan kan analizleri, sCASP ile tedavi edilen hayvanlarda kontrole kıyasla artmış laktat, artmış IL-6 ve bu hayvanlar için tipik bir lökopeni ile sepsis belirtileri ortaya çıkardı (Şekil 1).
Sepsis ile indüklenen ABH tayini
Böbrek fonksiyonunu değerlendirmek için altın standart olarak tanımlanan inülin klerensi, sCASP hayvanlarında 24 saat sonra kontrole kıyasla önemli ölçüde azalmıştır (Şekil 2 A). Ayrıca, sCASP hayvanlarında idrar çıkışı (Şekil 1) ve PAH klerensi önemli ölçüde azalmıştır (Şekil 2 B). Sepsiste NGAL (Şekil 2 C) ve Sistatin C (Şekil 2 D) kontrol grubuna göre artmıştı. Üre ve kreatinin gibi ABH için standart parametreler, kan serumunda ölçülen her iki parametrenin yüksek seviyeleri ile sCASP grubundaki bozulmuş böbrek fonksiyonunu doğruladı (Şekil 2, E ve F).
sCASP grubunda akut böbrek hasarı sadece fonksiyonel parametrelerle değil, aynı zamanda artmış histopatolojik yaralanma skoru ile de belirlendi (Şekil 3). Bu skor, ödem oluşumu, hücresel ödem, tübüler epitelin bazal membrandan ayrılması, proksimal tübüler hücrelerin fırça sınırının kaybı, hücre ölümü ve vakuolizasyon gibi morfolojik değişikliklere dayanmaktadır. sCASP grubu, sepsis indüksiyonundan 24 saat sonra böbreklerin histopatolojik skorunda artış gösterdi, bu nedenle interstisyel ödem ve bozulmuş tübüllerin fırça sınırı, kontrol hayvanlarına kıyasla daha yüksek skor için önde gelen faktörlerdi (Şekil 3). Ayrıca, sCASP hayvanlarında ölü hücre oranı ve ayrık bazal membran olayları önemli ölçüde artmıştır (Şekil 3).
Şekil 1: Makrohemodinamik ve sepsis parametreleri. Aşağıdaki değerler sCASP ile ameliyat edilen hayvanlarda sepsis varlığını doğrulamaktadır: Kalp atış hızı (HR), ortalama arteriyel basınç (MAP), kardiyak indeks (CI), laktat, lökositler, interlökin 6 (IL 6) ve idrar çıkışı. * P<0.05'e karşı kontrol, § P<0.05'e karşı sahte. Veriler Schick ve ark.15 tarafından ICMex'te zaten yayınlanmıştır Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Böbrek fonksiyon parametreleri. Böbrek fonksiyonlarını ölçmek için altın standart olarak tanımlanan inülin- (A) ve PAH- klerensi (B) [mL/dk] parametreleri sCASP grubunda anlamlı olarak azaldı. Buna karşılık, NGAL (C) ve sistatin C (D) [pg / mL] septik ABH'nin bir başka işareti olarak artmıştır. Kreatinin (E) ve üre (F) [mg/dL] gibi klinik standart parametreler de septik hayvanlarda yüksek seviyeler göstermiştir. * P< 0.05'e karşı kontrol, § P<0.05'e karşı sahte. Veriler Schick ve ark.15 tarafından ICMex'te zaten yayınlanmıştır Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Histolojik Yaralanma Skorları. İnterstisyel ödem, proksimal tübüler hücrelerin fırça sınırının kaybı, hücre ölümü ve toplam yaralanma skoru ile ilgili olarak kontrol, sham ve sCASP arasındaki farkların gösterilmesi. Çubuklar ortalama ± standart sapmayı gösterir. * P< 0.05'e karşı kontrol, § P<0.05'e karşı sahte. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Septik ABH'nin patofizyolojisi, karmaşıklığı nedeniyle hala bilinmemektedir. Hastalarda yapılan klinik araştırmalar ve denemeler, histopatoloji değişiklikleri, mikrosirkülasyon bozuklukları veya hücresel düzeylerdeki ilaç etkileşimleri ile ilgili yeni içgörülerin kazanılmasını sağlamayacaktır15. Sepsis19 ile ilişkili akut böbrek hasarını araştırmak için geliştirilmiş ve yeni hayvan modellerine ihtiyaç olduğu daha önce varsayılmıştır. Bu nedenle, kolon ascendens stent peritonitinin neden olduğu septik ABH için yeni bir hayvan modeli oluşturduk.
CASP modeli, cerrahi hastalarda görülen fekal peritonit ile başlayan insanlarda sepsisi taklit etmek için klinik olarak ilgili bir model sunar. CASP'ın en büyük avantajı, çekum ligasyonunun yapıldığı yaygın olarak kullanılan CLP modelinde olduğu gibi iskemik bir vuruşla başlamamasıdır14. Ayrıca, Maier ve ark. CLP modelinin, sistemik bakteriyemi ile birlikte her yerde bulunan bir peritonitten ziyade intraabdominal bir apse durumunu temsil ettiğini göstermektedir14. Kolon asevens içine implante edilen stentin farklı boyutları kullanılarak, sepsisin şiddeti ve sağkalım oranı önceki yayınlarda gösterildiği gibi etkilenebilir 13,14,20. Sttentin omentum veya seminal veziküller tarafından tıkanmasını önlemek için, 10 FR çapında modifiye bir stent yerleştirildi15. Yukarıda tarif edilen hayvan modelinde, Zantl ve ark. ve Traeger ve ark.13,21 tarafından orijinal CASP modelinde olduğu gibi, dişi hayvanlar yerine hormon varyasyonunu dışlamak için sadece erkek sıçanlar kullanılmıştır.
Yukarıda standart bir şekilde sunulan deney düzeneğinin performansından sonra bile, farklı fare türlerine, hayvan tesisine, cinsiyete ve operatöre bağlı olarak değişkenlik meydana gelebileceği dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, stentin boyutunu ve dolayısıyla peritonit ve sepsisin şiddetini ayarlamak gerekebilir. Ayrıca, değişkenliği azaltmak için aynı operatörün hem sCASP'yi hem de kontrolü aynı gün gerçekleştirmesi önerilir.
Sepsis22'de azalmış PaO2 ile hipotansiyon veya solunum yetmezliğinin neden olduğu hipoksi ve iskemi nedeniyle akut böbrek hasarı meydana gelebilir. Hemodinamik ve metabolik koşullardaki değişiklikler, böbrek bütünlüğünü etkileyen ve morbidite ve mortaliteyi etkileyebilen doku hipoksisine yol açmıştır23. Bu nedenle, septik ABH'yi araştırmak için kullanılan bir in vivo modelde hemodinamik ve solunumsal değerlerin sürekli bir değerlendirmesi mevcut olmalıdır. Burada,24,25,26 hastalarla karşılaştırılabilir bir YBÜ kurulumu ile karakterize edilen bir in vivo model sunduk. Kalp atış hızı ve arteriyel kan basıncı gibi hemodinamik değerlerin sürekli ölçülmesini ve kan gazı analizleri için kan alınarak solunum durumunun değerlendirilmesini sağlar. Ayrıca, sürekli izlem ile elde edilen bu veriler, sıvı resüsitasyonu ve anestezi protokolünün adaptasyonu için gerekli ve yardımcıdır.
İnülin ve PAH klerensinin ölçümü ile böbrek fonksiyonunun değerlendirilmesi ancak deney sonunda mümkündür, çünkü yeniden laparotomi ve idrar kesesinin insizyonu gereklidir. Deney sırasında böbrek fonksiyonunun araştırılması gerekiyorsa, kreatinin ve üre gibi standart parametreleri ölçmek için kan örnekleri alınabilir. Bu nedenle, hipovolemiye bağlı böbrek öncesi yetmezliği önlemek için bir sıvı replasmanı yapılması gerektiği dikkate alınmalıdır.
Bu modelin amacı, böbrek yetmezliğinin patofizyolojisi ve tedavisinde daha ileri çalışmalara olanak tanıyan klinik önemi olan septik ABH'nin stabil bir kemirgen kurulumunu oluşturmaktı. Bu model aynı zamanda abdominal sepsis ve septik ABH'nin farklı tedavi stratejilerini araştırmak için de kullanılabilir. Bu nedenle, bu model, bir yoğun bakım ünitesinin klinik ortamına yakın olan septik ABH'nin stabil bir kemirgen kurulumu olarak hizmet edebilir. Ayrıca, tarif edilen model, immün disregülasyon, endotel bozulması, koagülopati, mikrosirkülasyon bozukluğu, farmakoterapi ve resüsitasyon gibi geniş bir in vivo sepsis araştırması spektrumu için değiştirilebilir ve başarıyla kullanılabilir25.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
M.A. Schick ve N. Schlegel, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) SCHL 1962/2-1 ve SCHL 1962/4-1'den fon aldı.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır