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Method Article
Das akute Nierenversagen (AKI) ist eine schwere Komplikation bei kritisch kranken Patienten und geht mit einer erhöhten Mortalität einher. In dieser Arbeit präsentieren wir ein zuverlässiges und reproduzierbares in vivo Modell zur Nachahmung von AKI unter entzündlichen Bedingungen, das zum Verständnis der Pathogenese der septischen AKI beitragen könnte.
AKI bei septischen Patienten ist mit einer erhöhten Mortalität und einem schlechten Outcome verbunden, trotz großer Anstrengungen, das Verständnis seiner Pathophysiologie zu verfeinern. Hier wird ein in vivo Modell vorgestellt, das einen standardisierten septischen Fokus zur Induktion von AKI und eine Intensivstation (ICU) kombiniert, um ein fortschrittliches hämodynamisches Monitoring und eine Therapie zu ermöglichen, die bei humaner Sepsis vergleichbar ist. Die Sepsis wird durch die standardisierte Colon ascendens Stent-Peritonitis (sCASP) induziert. Die AKI wird sowohl funktionell durch Messung von Blut- und Urinproben als auch histologisch durch Auswertung histopathologischer Scores untersucht. Darüber hinaus ermöglichen das fortschrittliche hämodynamische Monitoring und die Möglichkeit der wiederholten Blutgasentnahme eine differenzierte Analyse des Schweregrads der induzierten Sepsis.
Die sCASP-Methode ist eine standardisierte, zuverlässige und reproduzierbare Methode zur Induktion von septischer AKI. Das intensivmedizinische Setup, die kontinuierliche hämodynamische Überwachung und das Gasaustausch-Monitoring, die niedrige Mortalitätsrate sowie die Möglichkeit detaillierter Analysen der Nierenfunktion und -beeinträchtigungen sind Vorteile dieses Setups. Daher kann das beschriebene Verfahren als neuer Standard für experimentelle Untersuchungen der septischen AKI dienen.
Sepsis ist mit Sterblichkeitsraten von ≈ 30 bis 50 % nach wie vor die häufigste Todesursache auf nicht-kardiologischen Intensivstationen (ICU)1,2,3. Ein Kennzeichen einer schweren Sepsis und eines septischen Schocks ist die akute Nierenschädigung, die zu einem weiteren Anstieg der Sterblichkeitsrate führt, wenn sie mit einer Fernorgandysfunktion wie Herz- und Atemversagen einhergeht 4,5,6. Die Gesamtinzidenz von AKI bei Patienten auf der Intensivstation schwankt zwischen 20 und 50 %7. Trotz der zentralen Rolle der AKI für das Outcome und die Mortalität bei Sepsis ist der zugrundeliegende Pathomechanismus noch wenig verstanden.
Insgesamt gibt es die 3 Hauptkomponenten: Entzündung, toxische Schädigung und hämodynamische Veränderungen, die zur AKI-Entwicklung beitragen7. Zu den hämodynamischen Veränderungen gehören eine verminderte renale Durchblutung (RBF) und eine globale oder regionale renale Ischämie. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass eine Sepsis auch zu einer Beeinträchtigung der renalen Mikrozirkulation aufgrund einer systemischen Hypotonie und/oder einer Störung der Endothelbarriere führen kann8. Daher sollte die Untersuchung der septischen AKI immer ein hämodynamisches Monitoring beinhalten. Neuere in vivo-Studien über AKI verwendeten hauptsächlich Tiermodelle, wie z. B. Nierenischämie-Reperfusionsschäden oder bilaterale Nephrektomie. Diese Studien zeigten in der Regel einen Mangel an hämodynamischer Überwachung und Intensivpflege.
Die Untersuchung potenzieller neuer Pathomechanismen und Therapien der septischen AKI erfordert ein in vivo Modell mit einem definierten septischen Schwerpunkt, einem intensivmedizinischen Aufbau, einem vorhersagbaren Outcome und einer Organverletzung 9,10,11,12. Hier beschreiben wir ein innovatives Nagetiermodell für septische AKI, das die zuvor genannten Anforderungen erfüllt. Die septische AKI wird durch eine standardisierte Colon ascendens Stent-Peritonitis (sCASP) induziert. Das verwendete sCASP-Modell verursacht eine abdominale Sepsis durch einen intestinalen Stuhlverlust, der zu einer bakteriellen Invasion und einem Multiorganversagen führt13. Es konnte gezeigt werden, dass pathophysiologische Veränderungen nach CASP denen bei humaner Sepsis ähneln und CASP somit ein klinisch relevantes Modell in der Sepsisforschung darstellt11,14.
Darüber hinaus ist im experimentellen Protokoll ein intensivmedizinischer Aufbau etabliert, der ein erweitertes hämodynamisches Monitoring und eine Intensivtherapie umfasst. Die Einrichtung der Intensivstation ermöglicht die Wiederbelebung von Flüssigkeiten, die intravenöse Anwendung von Analgesie und die wiederholte Blutgasanalyse. Die Nierenfunktion wird durch Messung von Standardwerten wie Kreatinin und durch Inulin- und p-Aminohippuric-Säure-(PAH)-Clearance bewertet. Zusätzliche Informationen liefern pathohistologische Scores von entnommenem Gewebe und Organen am Ende des Experiments. Das sCASP-Modell zur Induktion septischer AKI ist bereits evaluiert und hat neue Erkenntnisse in der Nierenpathologie gewonnen15. Eine weitere Anwendung dieses Protokolls, das im Folgenden vorgestellt wird, könnte dazu beitragen, das Verständnis der septischen AKI zu verfeinern.
Alle tierexperimentellen Verfahren wurden vom Ausschuss für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren des Landkreises Unterfranken, Deutschland, genehmigt und gemäß der Deklaration von Helsinki durchgeführt.
1. Chirurgische Vorbereitung und Installation von invasivem Monitoring und kontinuierlicher Medikation
2. sCASP-Verfahren
3. Postoperativer Eingriff
4. Vorbereitung der Messungen am zweiten Tag
5. Beurteilung der Nierenfunktion
6. Beendigung der Versuche
Wie bereits von Schick et al.8 veröffentlicht, zeigen wir die folgenden Ergebnisse.
Induktion einer Sepsis ohne Mortalität
Im CASP-Modell wird die Sepsis durch einen kontinuierlichen Austritt von intraluminal lokalisierten Bakterien des Dickdarms in die Bauchhöhle induziert, was zu einer fäkalen Peritonitis und Bakteriämie führt. Dabei reguliert ...
Die Pathophysiologie der septischen AKI ist in ihrer Komplexität noch unbekannt. Klinische Forschung und Studien an Patienten werden keine neuen Erkenntnisse in Bezug auf histopathologische Veränderungen, Mikrozirkulationsstörungen oder Arzneimittelwechselwirkungen auf zellulärer Ebene ermöglichen15. Es wurde bereits postuliert, dass es einen Bedarf an verbesserten und neuen Tiermodellen gibt, um akute Nierenschäden im Zusammenhang mit Sepsis
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
M.A. Schick und N. Schlegel wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) SCHL 1962/2-1 und SCHL 1962/4-1 gefördert.
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 |
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