СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ И КОСТНЫХ НАРУШЕНИЙ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ ПОЧЕК НА ЛАБОРАТОРНЫХ КРЫСАХ Российский патент 2024 года по МПК A61B17/00 G09B23/28 

Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к способам моделирования заболеваний и может использоваться для моделирования минеральных и костных нарушений при хронической болезни почек (МКН-ХБП) на лабораторных крысах.

В настоящее время в литературе описаны различные способы моделирования МКН-ХБП у лабораторных животных. В частности, используют хирургические и генетические модели хронической дисфункции почек у крыс и мышей. Большинство способов позволяют моделировать продвинутые или терминальные стадии ХБП, когда происходят типичные изменения биохимических параметров крови (гиперфосфатемия, гиперпаратиреоз, повышение концентрации фактора роста фибробластов 23 (FGF23)) и выраженные изменения морфологии миокарда и кости.

В частности, нефрэктомия (НЭ) 5/6 объема органа или генетические модели поликистоза почек приводят к 50% и большему снижению скорости клубочковой фильтрации, что соответствует ХБП С3-5 у человека [Sabbagh, Y., Graciolli, F.G., O'Brien, S., Tang, W., dos Reis, L.M., Ryan, S., Phillips, L., Boulanger, J., Song, W., Bracken, C. et al. Repression of osteocyte Wnt/β-catenin signaling is an early event in the progression of renal osteodystrophy. J. Bone Miner. Res. 2012, 27, 1757-1772; Ferreira, J.C., Ferrari, G.O., Neves, K.R., Cavallari, R.T., Dominguez, W.V., dos Reis, L.M., Graciolli, F.G., Oliveira, E.C., Liu, S., Sabbagh, Y. et al. Effects of dietary phosphate on adynamic bone disease in rats with chronic kidney disease-role of sclerostin? PLoS ONE 2013, 8, e79721].

Изменение костного обмена в упомянутых моделях происходит в условиях повышения концентрации неорганического фосфата [Ferreira, J.C., Ferrari, G.O., Neves, K.R., Cavallari, R.T., Dominguez, W.V., dos Reis, L.M., Graciolli, F.G., Oliveira, E.C., Liu, S., Sabbagh, Y. et al. Effects of dietary phosphate on adynamic bone disease in rats with chronic kidney disease-role of sclerostin? PLoS ONE 2013, 8, e79721] и фосфат-регулирующих гормонов в сыворотке крови [Sabbagh, Y, Graciolli, F.G., O'Brien, S., Tang, W., dos Reis, L.M., Ryan, S., Phillips, L., Boulanger, J., Song, W., Bracken, C., et al. Repression of osteocyte Wnt/β-catenin signaling is an early event in the progression of renal osteodystrophy. J. Bone Miner. Res. 2012, 27, 1757-1772].

Очевидно, что препятствием для получения модели более ранних стадий МКН-ХБП является слишком большое снижение массы действующих нефронов при 5/6 НЭ. Выполнение 3/4 НЭ у экспериментальных животных для этих целей также нецелесообразно, поскольку не приводит к необходимому уровню снижению функции почек. Для моделирования системных нарушений при ХБП 3/4 НЭ применяют в комбинации с метаболическими или диетарными воздействиями, что существенно усложняет проведение эксперимента и делает трактовку его результатов затруднительной. Некоторые исследователи моделировали начальные стадии МКН-ХБП с использованием 1/2 НЭ, либо 3/4 НЭ у крыс Спрег-Доули [Iwasaki-Ishizuka, Y, Yamato, H., Nii-Kono, Т., Kurokawa, К., Fukagawa, M. Downregulation of parathyroid hormone receptor gene expression and osteoblastic dysfunction associated with skeletal resistance to parathyroid hormone in a rat model of renal failure with low turnover bone. Nephrol. Dial. Transplant. 2005, 20, 1904-1911]. Однако недостатком этих подходов является то, что для моделирования стадий МКН-ХБП до повышения неорганического фосфата и ПТГ у данной линии лабораторных животных необходимо выполнение паратиреоидэктомии с перфузией рекомбинантного ПТГ для поддержания его нормального уровня, что связано с существенным усложнением эксперимента.

В доступной литературе не было обнаружено описаний простой в исполнении, эффективной и воспроизводимой методики создания модели МКН-ХБП, которая могла быть использована для изучения патогенеза ранних стадий МКН-ХБП до повышения фосфат-регулирующих гормонов в циркуляции.

Авторами была предпринята попытка создания биологической экспериментальной модели ранних стадий МКН-ХБП, где нефрэктомию 3/4 применяли в комбинации с артериальной гипертензией. Существенными отличиями данного способа моделирования МКН-ХБП является эффективность, простота и низкозатратность благодаря меньшему объему нефрэктомии (быстрого сокращение массы действующих нефронов) в комбинации с медленно прогрессирующим повреждением резидуальной паренхимы почек вследствие гемодинамических эффектов артериальной гипертензии.

Техническим результатом изобретения является экспериментальная модель наиболее ранних стадий МКН-ХБП, со снижением клиренса креатинина <50% (соответствует ХБП С1-2 у человека) и до возникновения очевидных биохимических нарушений минерального и костного гомеостаза, гиперфосфатемии, гиперпаратиреоза, повышения FGF23, которую отличают простота исполнения при низких материальных и временных затратах.

Указанный технический результат достигается в способе моделирования минеральных и костных нарушений при хронической болезни почек (МКН-ХБП) на лабораторных крысах, включающем нефрэктомию, в котором осуществляют сочетание хирургического удаления 3/4 объема почек с артериальной гипертензией у спонтанно гипертензивных крыс SHR, через 2 или 6 месяцев эксперимента получают модели ранних стадий минеральных и костных нарушений, соответствующие ХБП 1 или 2 стадии у человека.

Проведенные авторами экспериментальные исследования на лабораторных животных (крысах линии SHR) показали, что применение различной длительности эксперимента после 3/4 НЭ также позволяет варьировать степень выраженности органных изменений, что является удобным инструментом для сравнительной оценки гистологических, функциональных и молекулярно-клеточных изменений в пределах всего диапазона ранних стадий МКН-ХБП.

Нефрэктомию у спонтанно гипертензивных крыс линии SHR выполняли в два этапа с интервалом в неделю. На первом этапе хирургически удаляли оба полюса левой почки, на втором этапе - правую почку полностью. Моделирование МКН-ХБП заявляемым способом было выполнено на 98 животных. Во всех случаях был достигнут положительный результат: способ моделирования приводил к закономерным изменениям в почках, костной ткани, миокарде и сосудах, характерным для клинических проявлений начальных стадий МКН-ХБП.

Соответствие модели ранним клиническим проявлениям МКН-ХБП было подтверждено выраженностью фибропластических изменений почек и измеренными клиренсами ионов и низкомолекулярных соединений, клеточно-молекулярными изменениями миокарда и скелета. У всех SHR с НЭ наблюдали альбуминурию (повышение в 6-12 раз) и снижение концентрации белка Klotho в крови, снижение клиренса креатинина на 10-30% и увеличение распространенности интерстициального фиброза почек (5-20%) в зависимости от продолжительности наблюдения (2-6 месяцев). Сывороточная концентрация и почечная экскреция неорганического фосфата, концентрации ПТГ и FGF23 в сыворотке крови не отличались от контроля. Детальные гистологические и молекулярные исследование позволили выявить изменения в костной ткани, степень выраженности которых зависела от длительности воздействия: снижение площади трабекулярной кости, количества остеоцитов, остеобластов и периметра остеорезорбции при более продолжительном повреждающем воздействии.

Депопуляция остеобластов и остеоцитов сопровождалась снижением экспрессии генов остеобластогенезена, остеосинтеза и минерализации кости.

Количественная гистоморфометрия миокарда показала гипертрофию гладкомышечных клеток интрамиокардиальных артерий (начальные изменения медии) и кардиомиоцитов, а также увеличение распространенности коллагеновых волокон в адвентиции интрамиокардиальных артерий и интерстициальный фиброз миокарда.

Таким образом, заявляемый способ позволяет моделировать наиболее ранние стадии МКН-ХБП до формирования гиперфосфатемии и гиперпаратиреоза без выполнения паратиреоидэктомии. Во всех случаях достигается положительный стабильный результат, значительно упрощающий моделирование МКН-ХБП, что существенно экономит средства на проведение исследований, делая данный способ широкодоступным для применения в эксперименте.

Способ может применяться при изучении патогенеза МКН-ХБП, разработке новых способов диагностики, профилактики и лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы и скелета, ассоциированных с хронической болезнью почек (ХБП).

Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к нефрологии, и может быть использовано для моделирования минеральных и костных нарушений при хронической болезни почек (МКН-ХБП) на лабораторных крысах. У спонтанно гипертензивных крыс SHR с артериальной гипертензией удаляют 3/4 объема почек. Через 2 или 6 месяцев эксперимента получают модели ранних стадий минеральных и костных нарушений, соответствующие ХБП 1 или 2 стадии у человека. Способ позволяет моделировать спектр ранних стадий МКН-ХБП, соответствующих ХБП 1-2 стадии у человека, с изменениями гистологии и молекулярной биологии костной ткани и миокарда, что, в свою очередь, позволяет применить модель для изучения патогенеза МКН-ХБП, для разработки новых способов диагностики, профилактики и лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы и скелета, ассоциированных с хронической болезнью почек. 1 пр.

Способ моделирования минеральных и костных нарушений при хронической болезни почек (МКН-ХБП) на лабораторных крысах, включающий нефрэктомию, отличающийся тем, что осуществляют сочетание хирургического удаления 3/4 объема почек с артериальной гипертензией у спонтанно гипертензивных крыс SHR, через 2 или 6 месяцев эксперимента получают модели ранних стадий минеральных и костных нарушений, соответствующие ХБП 1 или 2 стадии у человека.