Effekter av kontralateral nefrektomi-timing og iskemiske tilstander på nyrefibrose etter ensidig nyreiskemi-reperfusjonsskade Ⅲ

Diskusjon

Dyremodeller av nyre-IRI, spesielt uIRI-modellen med forsinket kontralateral nefrektomi, er ofte brukt for å undersøke AKI-CKD-overgangen, men modelleringsforholdene varierer mye mellom ulike undersøkelser [8,10,12,17]. I studien vår vurderte vi effekten av timing av kontralateral nefrektomi etter uIRI, kjernekroppstemperaturer under iskemi og iskemisk varighet i nyrene på det post-AKI fibrotiske utfallet. Resultatene viste at et lengre intervall mellom kontralateral nefrektomi og uIRI, høyere iskemisk kroppstemperatur eller lengre iskemisk varighet, forårsaket mer alvorlig nyreskade og fibrose når de to andre variablene ble fikset.

KLIKK HER FOR Å FÅ URTEFORMULERING CISTANCHE FOR NYRE

Vi observerte først effekten av tidsintervaller mellom kontralateral nefrektomi og uIRI på nyreskaden. Tidsintervallene mellom kontralateral nefrektomi og uIRI i tidligere rapporter varierte mye. I noen tilfeller var nyrefibrose i den iskemiske nyren ikke åpenbar 42 dager etter uIRI når kontralateral nefrektomi ble utført 3 dager etter uIRI [21], og det fibrotiske utfallet kunne sees 56 dager etter uIRI når kontralateral nefrektomi ble utført 7 dager etter uIRI [10]. Signifikante fibrotiske endringer i den iskemiske nyren skjedde 28 dager etter uIRI når kontralateral nefrektomi ble utført 8 dager etter uIRI [12], mens noen forskere fant dette resultatet bare 11 dager etter uIRI når kontralateral nyre ble fjernet 10 dager etter uIRI [8]. Dessuten observerte noen forskere til og med nyrefibrose 98 dager etter uIRI når kontralateral nyre ble resekert 14 dager etter uIRI [15]. Imidlertid har få forskere undersøkt effekten av ulike tidsintervaller mellom kontralateral nefrektomi og uIRI på nyrefibrose. Basert på resultatene rapportert i litteraturen og vårt pre-eksperiment, valgte vi 7 dager, 10 dager og 14 dager etter uIRI for å fjerne henholdsvis kontralateral nyre, med fast iskemisk varighet og kjernekroppstemperatur av iskemi under uIRI. Resultatene viste at overlevelsesraten gikk ned, og graden av nyreskade, nyrehistopatologisk skade og nyrefibrose ble forverret med forlengelsen av intervallet mellom de to operasjonene. Dette antydet at tidsintervallet mellom kontralateral nefrektomi og uIRI signifikant påvirket resultatet av nyren. Når det gjelder våre nåværende resultater, resulterte 3 dagers forskjell i tidsintervallene i en signifikant forskjell i alvorlighetsgraden av AKI-progresjon til CKD. Nyrefibrose etter AKI ble mer alvorlig med senere kontralateral nefrektomi. Den mulige årsaken til dette er at nyrefunksjonen etter IRI i hovedsak beholdes av det kompenserende arbeidet til den kontralaterale intakte nyren, og blodtilførselen til den skadde nyren avtar over tid og fører til fibrose [11,12]. Hvis vi fjerner den kontralaterale nyren på dette tidspunktet, vil ikke funksjonen til den skadde nyren bli kompensert. Jo tidligere den kontralaterale intakte nyren fjernes, desto bedre blir kompensasjonseffekten for skaden. Tvert imot, når den kontralaterale nefrektomi utføres senere, vil den mer alvorlige nyrefibrosen være. I samsvar med den forrige studien [7], er det mer sannsynlig at uIRI induserer fibrose i den skadde nyren hvis den kontralaterale nyren bevares, mens fjerning av den intakte nyren bidrar til langsiktig reparasjon av IRI-nyren [21].

Vi fant også at kjernekroppstemperatur under nyreiskemi hadde en viktig innvirkning på nyreskade. Det er kalde og varme nyre IRI. Å gjennomføre nyre-IRI ved 32 C eller lavere kalles den kalde, som ofte brukes i nyretransplantasjonsstudier [2]. Vi brukte den varme iskemimodellen for å undersøke AKI CKD-overgang, og vårt pre-eksperiment viste at ingen åpenbare fibrotiske endringer skjedde når vi kontrollerte kjernekroppstemperaturen under iskemi ved 33 C, 34 C eller 35 C. Imidlertid kunne de fleste mus ikke tolerere høy iskemisk temperatur og døde under operasjonen når den var høyere enn 39 C. Som et resultat valgte vi 36-38 C for den iskemiske temperaturen i vår studie. Vi observerte effekten av kjernekroppstemperatur ved 36 C, 36,5 C, 37 C, 37,5 C og 38 C på nyreskade med en fast iskemisk varighet på 24 minutter og fjerning av den kontralaterale nyren 14 dager etter uIRI. Resultatene viste at høyere kjernekroppstemperatur under nyreiskemi resulterte i lavere overlevelsesrate, mer uttalt forverring av nyrefunksjonen og mer alvorlig nyrefibrose. I likhet med tidligere rapporter [2], førte forskjellen på 1 C i kjernekroppstemperatur til statistisk signifikante endringer i nyrefunksjonen og det fibrotiske utfallet nevnt ovenfor. Vi fant at en 0,5 C forskjell i kjernekroppstemperatur under iskemi ikke resulterte i en signifikant forskjell i alvorlighetsgraden av fibrose. I samsvar med behovet for å kontrollere kjernekroppstemperatursvingninger innenfor 0,5 C under iskemi blant gruppene, noe som ble fremhevet av bare noen få studier [22]. Disse resultatene ga sterke bevis for temperaturkontrollområdet for IRI-modellering. Vår gruppe fant tidligere også at hvis kjernetemperaturen var for lav under iskemi, hadde ikke nyrene signifikante fibrose-manifestasjoner selv om iskemivarigheten var lang nok (resultater ikke vist), noe som også antydet viktigheten av streng kontroll av iskemisk temperatur. Imidlertid har få artikler publisert til dags dato nevnt kjernetemperatur under nyreiskemi, Skrypnyk et al. [12] fikserte mus på et vannbadsystem ved 38 C uten å nevne kjernekroppstemperaturen under iskemi. Colombaro et al. [14] og Li et al. [16] nevnte ikke den iskemiske temperaturen i sine studier, noe som indikerer at effekten av iskemisk temperatur på modellering ikke har blitt tilstrekkelig vektlagt.

Til slutt undersøkte vi effekten av den iskemiske varigheten på CKD-progresjon etter AKI. Den iskemiske varigheten beskrevet i tidligere studier varierer fra 15 minutter [15] til 45 minutter [10]. Når den iskemiske varigheten var mindre enn 21 minutter i vårt pre-eksperiment, ble ingen signifikante fibrotiske endringer funnet. Når den iskemiske varigheten var lengre enn 30 minutter, døde alle mus i løpet av 24 timer etter kontralateral nefrektomi. Derfor, i vår studie, ble den iskemiske varigheten satt til 21–30 minutter. Iskemisk varighet ble satt til henholdsvis 21 min, 24 min, 27 min og 30 min, med kjernekroppstemperaturen på 37 C og tidsintervallet mellom kontralateral nefrotomi og uIRI på 14 dager. Som beskrevet i resultatene døde alle musene i gruppene 27-minutt og 30 minutter innen 7 dager etter kontralateral nefrektomi, noe som indikerer at skaden var alvorlig og overskred overlevelsesterskelen for mus. Heldigvis har effekten av iskemisk tid på nyreskade nå blitt notert av annen forskning, og resultatene våre stemte overens med studien til Wei et al. [15]. Nyreiskemisk varighet over 27 minutter med streng kontroll av kjernekroppstemperaturen ved 37 C under iskemi resulterte i dødelig skade, og 21 minutter og 24 minutter var passende iskemiske tider. Når det gjelder iskemitidene og deres tilsvarende grad av nyreskade, avviker resultatene våre klart fra deler av tidligere studier. I studien til Guan et al. var den lengste iskemitiden 45 minutter [10]. I følge Li et al. induserte iskemitiden på 35 minutter moderat til alvorlig skade [16]. Imidlertid forårsaket iskemitiden på 30 minutter i de fleste undersøkelser moderat til alvorlig skade [2,8,12,17,23]. Årsaken til forskjellene ovenfor kan skyldes mangelen på streng kontroll av kjernekroppstemperaturen under iskemi. Når det gjelder våre nåværende resultater, gjorde 3 minutters forskjell i iskemisk varighet en signifikant forskjell i alvorlighetsgraden av AKI

Oppsummert viste resultatene våre at selv om uIRI-modellen med forsinket kontralateral nefrektomi resulterte i nedsatt nyrefunksjon, histopatologiske endringer og fibrotisk utfall i de fleste tilfeller, noe som betydde AKI-CKD-overgang, intervallet mellom kontralateral nefrektomi og uIRI, kjernekroppstemperatur under iskemi og iskemisk varighet påvirket overlevelsesraten, nyrefunksjonen og nyrefibrose signifikant, dvs. alvorlighetsgraden av CKD. Derfor er streng kontroll av eksperimentelle forhold svært viktig for stabiliteten og konsistensen til dyremodellen, som er grunnlaget for å fullføre senere studier og bør være av stor betydning for forskere. Vår studie ga også en referanse for andre forskere for å kunne etablere AKI-CKD-modeller.

Overlevelsesraten i vår uIRI-modell med forsinket kontralateral nefrektomi var noe lavere enn andre studier under samme forhold [15]. Det er sannsynligvis fordi forskjellen i laboratorieforhold, operatørers teknikker og kirurgiske ferdigheter, eksperimentelle miljøer med forskjellige temperaturer, temperaturkontrollutstyr og mikroarterielle klemmer, som kan påvirke resultatene. Så en konstant miljøtemperatur, og trente og dyktige operatører er også viktig for å etablere en konsistent og pålitelig iskemisk AKI-modell.

Studien vår hadde også begrensninger. Begrenset av den enorme arbeidsmengden studerte vi bare effekten av kontralateral nefrektomi utført på dag 7, dag 10 og dag 14 etter uIRI og observerte ikke effekten av mer subtile tidsintervallforskjeller (f.eks. dag 8 og dag 9 etter uIRI) når undersøke effekten av tidspunktene for kontralateral nefrektomi etter uIRI på nyreskade. De iskemiske varighetene ble kun satt til 21 minutter, 24 minutter, 27 minutter og 30 minutter når man studerte effekten av ulike iskemiske varigheter på nyrefibrose, som beskrevet i våre pre-eksperimentelle resultater og tidligere rapporter. Effekten av mindre forskjeller i iskemisk tid (f.eks. 22 min, 23 min) på fibrotisk utfall ble ikke observert. Derfor, basert på resultatene som for øyeblikket er tilgjengelige, kan vi bare trekke den konklusjon at 3 dagers forskjell i tidsintervall eller 3 min forskjell i tidslengde har en meningsfull innvirkning på nyreskade, mens ytterligere forskning fortsatt er nødvendig for å bestemme virkningen av kortere tidsintervaller. En høyere kjernekroppstemperatur under iskemi eller lengre iskemisk varighet forårsaket høyere dødelighet når andre forhold var fikset. Antallet overlevende mus var relativt lite når kjernetemperaturen var over 37 C eller når den iskemiske tiden var lengre enn 24 minutter, noe som kan ha innvirkning på den senere dataanalysen. Men resultatene som ble oppnådd var fortsatt statistisk signifikante på grunn av de små forskjellene i gruppene, så ingen ekstra mus ble lagt til.

Som konklusjon, i uIRI-modellen med forsinket kontralateral nefrektomi, blir nyrefibrose etter AKI mer alvorlig ettersom intervallet mellom kontralateral nefrektomi og uIRI forlenges, kjernekroppstemperaturen stiger under iskemi og den iskemiske varigheten øker. De eksperimentelle forholdene bør kontrolleres strengt i fremtidige studier for å sette en universell standard for AKI-CKD dyremodellen.

Referanser

[1] Mehta RL, Burdmann EA, Cerda J, et al. Anerkjennelse og behandling av akutt nyreskade i International Society of Nephrology 0av25 Global Snapshot: en multinasjonal tverrsnittsstudie. Lancet.2016;387(10032):2017–2025.

[2] Le Clef N, Verhulst A, D'Haese PC, et al. Unilateral nyreiskemi-reperfusjon som en robust modell for akutt til kronisk nyreskade hos mus. PLoS One.2016; 11(3):e0152153.

[3] Rangaswamy D, Sud K. Akutt nyreskade og sykdom: langsiktige konsekvenser og behandling. Nefrologi (Carlton).2018;23(11):969–980. 

[4] Rodriguez E, Arias-Cabrales C, Bermejo S, et al. Påvirkning av tilbakevendende akutt nyreskade på pasientresultater. Nyre Blood Press Res.2018;43(1):34–44. 

[5] Boor P, Sebekova K, Ostendorf T, et al. Behandlingsmål ved nyrefibrose. Nephrol-skivetransplantasjon.2007; 22(12):3391–3407. 

[6] Chawla LS, Eggers PW, Star RA, et al. Akutt nyreskade og kronisk nyresykdom som sammenkoblede syndromer. N Engl J Med.2014;371(1):58–66. 

[7] Fu Y, Tang C, Cai J, et al. Gnagermodeller av AKI-CKD-overgang. Am J Physiol Renal Physiol.2018;315(4): F1098–F1106. 

[8] Xiao L, Zhou D, Tan RJ, et al. Vedvarende aktivering av wnt/beta-catenin-signalering driver AKI til CKD-progresjon. J Am Soc Nephrol.2016;27(6):1727–1740.

[9] Wei Q, Bhatt K, He HZ, et al. Målrettet sletting av Dicer fra proksimale tubuli beskytter mot nyreiskemi-reperfusjonsskade. J Am Soc Nephrol.2010; 21(5):756–761. 

[10] Guan Y, Nakano D, Zhang Y, et al. En musemodell av nyrefibrose for å overvinne den tekniske variasjonen i iskemi/reperfusjonsskade blant operatører. Sci Rep.2019;9(1):10435.