Determination of glomerular filtration rate (GFR) is the gold standard to assess overall kidney function. However, traditional procedures to measure this parameter are cumbersome and require a large investment of time. Here we describe a faster and minimally invasive method to determinate GFR transcutaneously.
Glomerular filtration rate (GFR) is the gold standard to assess overall kidney function. However, traditional methods to evaluate GFR are cumbersome and time-consuming. In addition, serial blood or urine samples are required, with the associated stress for the experimental animals. A recent technique significantly reduces the investment in time and resources, minimizing the invasiveness and the animal stress, but being equally valid as the traditional approaches. The method measures transcutaneously renal function. Using an optical device and the exogenous renal marker fluorescein isothiocyanate (FITC)-sinistrin, this technique is capable of measuring the elimination kinetics of the marker through the skin. With neither blood nor urine samples nor the associated laboratory assays needed, the results of the transcutaneous measurement are almost instantaneously available. The method has been already validated in different species and successfully applied in several models of renal pathology. Moreover, due to its minimally invasive characteristics, it is suitable for sequential measurements within the same animal. Here is provided a detailed protocol to carry out the transcutaneous assessment of renal function in rodents.
taxa de filtração glomerular (TFG) é o melhor parâmetro para avaliar a função renal global. O padrão de ouro para determinar a GFR se baseia na depuração do plasma ou urina dos marcadores renais exógenos, tais como inulina 1. No entanto, estes procedimentos são demorados e complicados, exigindo a recolha de sangue em série e / ou amostras de urina e posteriores ensaios laboratoriais para a sua análise. Além disso, estes métodos são invasivos e stressante para os animais, o que limita o número de vezes e de frequência em que as medições podem ser utilizadas. Um número de abordagens alternativas têm sido desenvolvidas para simplificar os procedimentos clássicos para determinar GFR, mas eles ainda dependem de urina e plasma de amostragem 2-4 e / ou requerem anestesia profunda 5,6, que é conhecido por influenciar a hemodinâmica e função renais 7, 8. Produtos finais do metabolismo, tais como creatinina, também são amplamente utilizados para estimar a função renal. No entanto, sabe-se que o accurACY destes marcadores endógenos não é óptima e, por outro lado, a analisá-los, a urina ou a amostragem de sangue, também é indispensável.
Aqui nós descrevemos uma metodologia transcutânea para avaliar a função renal em animais conscientes. Este método é mais simples e mais rápido do que os métodos tradicionais, bem como apenas minimamente invasiva. Com esta técnica, usando um dispositivo óptico miniaturizado e o -sinistrin exógeno renal marcador de isotiocianato de fluoresceína (FITC), é possível determinar a função renal quase em tempo real sem a necessidade de plasma ou amostras de urina e sem cateterização cirúrgico para a administração da substância. Devido a estas características, o método é adequado para realizar medições sequenciais no mesmo animal.
FITC-sinistrin é um marcador renal filtrado livremente pelos glomérulos, sem reabsorção tubular ou secreção. A parte óptica do dispositivo miniaturizado consiste em dois diodos emissores de luz (LEDs), que excitamo marcador administrado e um fotodíodo para detectar a fluorescência emitida através da pele. Os dados gravados são armazenados na memória interna integrada no dispositivo e que pode ser usado para gerar a curva cinética de eliminação de FITC-sinistrin. A energia é fornecida por uma pequena bateria de lítio recarregável. Para obter informações mais detalhadas sobre o dispositivo e seus componentes individuais referem-se a Schreiber et al. 9. O dispositivo é facilmente montado sobre o corpo do animal utilizando um emplastro de dupla face adesiva levando uma janela transparente para os componentes ópticos. Os resultados estão disponíveis após o período de gravação é longo.
Com o método e o protocolo fornecido aqui, introduzimos uma tecnologia promissora, que pode substituir o padrão de ouro para determinar TFG actual, não só na pesquisa mas também no campo clínico.
O presente artigo descreve o procedimento para determinar a função renal em roedores conscientes utilizando um dispositivo miniaturizado ea exógena marcador renal FITC-sinistrin. Como afirmado anteriormente, este método tem várias vantagens em comparação com os processos tradicionais de depuração na urina e no plasma. Um deles é a independência em relação a amostragem de sangue e urina, que conduz a uma grande economia em termos de consumo, o tempo e, evidentemente, o stress dos animais.
Como mostrado na Tabela 2, o marcador exógeno renal FITC-sinistrin e a medição da sua cinética de eliminação através da pele permitir que o impacto de patologias renais sobre a função renal a ser estudado 9,10,14-18. A recolha de amostras de sangue em série dos necessários para avaliar a depuração plasmática ou biomarcadores de doença renal são stressante para o animal, pesado e para os investigadores demorado. Portanto, as medidas sequenciais dentro do mesmo animal ter sido limbida pelo bem-estar dos animais e razões metodológicas. A reprodutibilidade intra-provou animais da medição transcutânea 13 faz com que seja um método ideal para a detecção de alterações na função renal devido à progressão da doença ou envelhecimento. Pela mesma razão, também pode ser extremamente útil para estudar a eficácia de abordagens terapêuticas.
Dois passos críticos para uma aplicação bem sucedida desta tecnologia são a fixação do dispositivo óptico no animal e a correta administração do marcador. O dispositivo deve ser fixado de forma adequada para evitar artefatos de movimento. Para esse efeito, impedindo a ligação e separação do pedaço de material adesivo de dupla face é crucial, pois pode levar à perda das suas propriedades adesivas e, finalmente, uma fixação inadequada no animal. Como mencionado no protocolo, a imobilização e proteção do dispositivo óptico, cobrindo-o com fita adesiva é uma abordagem eficaz para garantir uma adequate fixação. Ao realizar a injecção bolus FITC-sinistrin é crucial para administrar toda a substância por via intravenosa e não por via subcutânea. A liberação do marcador no tecido subcutâneo pode ser facilmente identificado por um anel amarelo circulando a cauda do animal produzido pela própria cor do FITC-sinistrin. A injecção subcutânea normalmente se manifesta como uma curva mais plana e hora marcador excreção prolongada. A possível limitação deste método está mais relacionado com o marcador usado do que com a tecnologia por si só. Quando um edema está presente na pele de um animal, a avaliação da função renal transcutânea não seria recomendada, como existe um compartimento adicional que pode alterar a dinâmica de excreção de FITC-sinistrin. Da mesma forma, a pele pigmentada pode limitar o uso da técnica, devido à sobreposição de excitação e de emissão de espectros de FITC-sinistrin e melanina. No entanto, em animais com pigmentação da pele em manchas, o problema é resolvido através da colocação da ópticaparte do dispositivo em uma área não pigmentado.
É possível modificar os diferentes aspectos da avaliação transcutânea da função renal, a fim de adaptar o procedimento a espécie e / ou abordagens diferentes animais. Por exemplo, a dosagem recomendada de FITC-sinistrin ou o comprimento da medição pode ser ajustado dependendo do objectivo do ensaio, bem como para diferentes espécies ou modelos animais. Esta adaptação do método já foi confirmado pela sua aplicação com sucesso em diferentes espécies de roedores e vários tipos de estirpes com problemas de saúde variados. Além disso, a avaliação transcutânea da função renal foi recentemente validado em cães e gatos 12, com excelentes resultados. Devido às diferenças entre estes animais indubitáveis e roedores, este estudo determinou-se a dose apropriada do FITC-sinistrin para ambos, cães e gatos, e é realizada uma medição de tempo muito mais longo, em vez de 4 horas ou 1 ou 2 horas de usod em roedores.
Tomados em conjunto, a utilização desta técnica pode ajudar a obter insights mais precisos em nefrologia, incluindo uma melhor compreensão da progressão da doença renal e o efeito de terapias. As características da avaliação da função renal transcutânea coloca-lo como uma técnica adequada para ser aplicada em campos clínicos humanos e veterinários no futuro, e deve ser considerado como uma tecnologia promissora para substituir as abordagens tradicionais.
The authors have nothing to disclose.
ZHP was supported by the Marie-Curie project: NephroTools.
NIC-Kidney device | Mannheim Pharma & Diagnostics GmbH | Software, batteries and chargers are provided together with the device/s. Orderings should be done through info@mapdiagnostics.com | |
FITC-sinistrin | Mannheim Pharma & Diagnostics GmbH | Orderings should be done through info@mapdiagnostics.com | |
Double-sided adhesive patch | Mannheim Pharma & Diagnostics GmbH | Orderings should be done through info@mapdiagnostics.com | |
Isis Rodent electric shaver | Braun Aesculap | GT420 | |
Isoflurane | Abbott GmbH | PZN4831850 | |
Leukosilk adhesive tape | BSN medical | 102200 | |
Tubular elastic gauze bandage | MaiMed Medical GmbH | 73012 | There are different sizes available. Size 1 is recommended for mice. |
Veet depilation cream | Reckitt Benckiser | PZN7768307 | Sensitive skin formulation is recommended as is more gentle with the skin of the animals |
Micro USB cable | Samsung | APCBU10BBE | |
Deltajonin Physiologic solution | AlleMan Pharma GmbH | 3366954 | Alternatively, it can be used saline or PBS |