Μελέτη νεφρικής βλάβης από διαφορετικές συγκεντρώσεις οξυγόνου κατά των αναζωογόνηση σε πειραματικό μοντέλο υποξαιμίας σε νεογνά χοιρίδια

Abstract

Objective: The study of histological changes of the kidneys and the application of metabolomics in an experimental model of neonatal normocapnic hypoxia and reoxygenation in newborn piglets.Materials and Methods: In this experimental model, normocapnic hypoxemia was induced in 40 male, newborn Landrace/Large-White piglets. When bradycardia (HR < 60) or severe hypotension (MAP < 15 mmHg) occurred, reoxygenation was initiated. Animals were allocated in 4 groups according to the oxygen concentration they were resuscitated with: group 1, 2, 3, 4 received 18%, 21%, 40%, 100% O2, respectively. In addition, 4 piglets who did not suffered hypoxia were studied and served as control group. Upon histological examination, hematoxylin, eosin and PAS - stained renal sections were observed at the optical microscope. Moreover, metabolomic analysis of urine by NMR spectroscopy occurred. Results: In the kidneys of the control group were observed tubule - glomerular nodules as evidence of active glomerulogenesis. Kidneys suffered hypoxia showed tubular casts (95%), tubular dilatation (87.5%), tubular vacuolization (70%), eosinophilia (52.5%), fragmentation of the brush border (50%), sloughing (50%), edema (32.5%) and apoptosis (15%). In metabolomics urinalysis were significant differences in metabolomic profiles between animals with and without asystole as well as those who died and those who did not have asystole and recovered quickly. Furthermore, significant changes occurred in metabolomic urinary profile of piglets who resuscitated with different oxygen concentrations. Conclusions: Hypoxia appears to cause early histological changes in the kidneys, especially in renal tubules. The vacuolation of proximal and distal tubules and dilatation of distal tubules were the main histological changes after hypoxia - reoxygenation. Instead, tubular casts seem not to be a specific finding of kidney damage. Also, the outcome of resuscitation depented on the initial metabolic profile of piglets. Therefore, the discovery of new biomarkers of acute kidney injury and the study of the metabolic profile before hypoxia lead to timely and individualized diagnosis and intervention and as a result better prognosis.

Σκοπός: Η μελέτη των ιστολογικών αλλοιώσεων των νεφρών και της εφαρμογής της μεταβολομικής σε πειραματικό μοντέλο υποξίας - επανοξυγόνωσης σε νεογνά χοιρίδια. Υλικό - Μέθοδος: Στο συγκεκριμένο πειραματικό μοντέλο προκλήθηκε νορμοκαπνική υποξαιμία σε 40 αρσενικά νεογνά χοιρίδια Landrace/Large-White. Με την έλευση βραδυκαρδίας (καρδιακή συχνότητα < 60/λεπτό) ή σοβαρής υπότασης (μέση αρτηριακή πίεση < 15 mmHg), γινόταν έναρξη επανοξυγόνωσης. Τα χοιρίδια τυχαιοποιούνταν σε 4 ομάδες των 10 χοιριδίων που επανοξυγονώνονταν με διαφορετικές συγκεντρώσεις Ο2 (ομάδα 1 με 18%, 2 με 21%, 3 με 40% και 4 με 100% Ο2). Επίσης, μελετήθηκαν 4 χοιρίδια τα οποία δεν υπέστησαν υποξία και αποτέλεσαν την ομάδα ελέγχου. Κατά την ιστολογική εξέταση των νεφρών, έγινε χρώση με αιματοξυλίνη - ηωσίνη και PAS και παρατήρηση σε οπτικό μικροσκόπιο. Ακολούθησε μεταβολομική ανάλυση των ούρων με NMR φασματοσκοπία.Αποτελέσματα: Στους νεφρούς της ομάδας ελέγχου παρατηρήθηκαν σωληναριο – σπειραματικά οζίδια ως ένδειξη ενεργούς σπειραματογένεσης. Οι νεφροί που υπέστησαν υποξία παρουσίασαν κυλίνδρους (95%), διάταση των σωληναρίων (87.5%), κενοτοπίωση (70%), ηωσινοφιλία (52.5%), καταστροφή της ψηκτροειδούς παρυφής (50%), αποκόλληση από βασική μεμβράνη (50%), οίδημα (32.5%) και απόπτωση (15%). Κατά τη μεταβολομική ανάλυση των ούρων παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στο μεταβολομικό προφίλ ανάμεσα στα ζώα με και χωρίς ασυστολία καθώς και σε αυτά που απεβίωσαν και εκείνα που δεν παρουσίασαν ασυστολία και ανένηψαν γρήγορα. Επιπλέον, σημαντικές αλλαγές σημειώθηκαν στο μεταβολομικό προφίλ των ούρων των χοιριδίων που επανοξυγονώθηκαν με διαφορετικές συγκεντρώσεις οξυγόνου.Συμπεράσματα: Η υποξία φαίνεται να προκαλεί από νωρίς ιστολογικές αλλοιώσεις στους νεφρούς με κύριο στόχο τα νεφρικά σωληνάρια. Η κενοτοπίωση των εγγύς και άπω εσπειραμένων σωληναρίων και η διάταση των άπω εσπειραμένων σωληναρίων αποτέλεσαν τις κυριότερες ιστολογικές αλλοιώσεις μετά την υποξία – επανοξυγόνωση. Αντίθετα, οι σωληναριακοί κύλινδροι φαίνεται να μην αποτελούν ειδικό εύρημα νεφρικής βλάβης. Επίσης, η έκβαση της ανάνηψης ήταν ανάλογη με το αρχικό μεταβολικό προφίλ των χοιριδίων. Επομένως, η ανακάλυψη νέων βιοδεικτών οξείας νεφρικής βλάβης και η μελέτη του μεταβολικού προφίλ προ της υποξίας θα μας οδηγούσαν στην έγκαιρη και εξατομικευμένη διάγνωση και παρέμβαση με απόρροια την καλύτερη πρόγνωση.