Morphofunctional state of the kidneys of laboratory rats during acute respiratory distress syndrome

Ілона Палій; Аліна Довгалюк

doi:10.61751/bmbr/4.2023.42

Автор(и)

Ілона Палій Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України https://orcid.org/0000-0003-0753-8359
Аліна Довгалюк Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України https://orcid.org/0000-0003-3976-0245

DOI:

https://doi.org/10.61751/bmbr/4.2023.42

Ключові слова:

ліпополісахарид, гостре ураження нирок, ниркові проби, гістологічний аналіз, імуногістохімія

Анотація

Одним з найчастіших ускладнень гострого респіраторного дистрес-синдрому є гостре ураження нирок, механізми розвитку якого залишаються до кінця нез’ясованими. Метою даної роботи було вивчення морфофункціональних змін у нирках щурів з індукованим гострим респіраторним дистрес-синдромом у різні відтинки часу після моделювання патології. Для дослідження використано 56 здорових статевозрілих щурів-самців, масою 200-220 г, яких розподілили на 7 груп: контрольна, 6 та 24 год, 3, 7, 14 та 28 діб експерименту. Респіраторний дистрес у тварин викликали за допомогою інгаляторного введення ліпополісахариду (5 мг/кг маси тіла). Нирки інтактних щурів мали типову гістологічну будову без видових особливостей. Гістологічні зміни паренхіми нирок щурів дослідних груп включали ущільнення мальпігієвих тілець, пошкодження та десквамацію епітеліоцитів канальців нефронів та появу ознак дисемінованого внутрішньосудинного згортання крові. Через місяць від початку експерименту спостерігалися як патологічні зміни в нефронах, так і відновлені чи збережені структурні компоненти нирки, що вказувало на активацію внутрішньоклітинних репаративних процесів. Імуногістохімічно встановлено зростання експресії маркера фіброзу TGF-β1 та підвищення інтенсивності імунозабарвлення препаратів за панмакрофагічним маркером CD68 на 3 і 7 доби досліду. Кількість макрофагів у зразках нирки залишалась стабільно високою до кінця експерименту, в той час як рівень TGF-β1 знижувався на 28 добу, вказуючи на розвиток фази розрішення патології. Біохімічний аналіз ниркових маркерів показав хвилеподібний перебіг запальних процесів у нирках дослідних щурів. Максимальна концентрація креатиніну, сечовини і сечової кислоти в сироватці крові спостерігалась на 24 год експерименту, що свідчило про настання гострого ураження нирки як ускладнення респіраторного дистресу. Доклінічне вивчення морфофункціональних змін нирок за умов гострого респіраторного дистрес-синдрому допоможе в майбутньому підібрати ефективний метод корекції даного патологічного стану у людей

Отримано: 16.08.2023 | Переглянуто: 25.10.2023 | Прийнято: 28.11.2023

Біографії авторів

Ілона Палій, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

Аспірант 46001, майдан Волі, 1, м. Тернопіль, Україна

Аліна Довгалюк, Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

Кандидат біологічних наук, доцент 46001, майдан Волі, 1, м. Тернопіль, Україна

Посилання

Diamond M, Peniston HL, Sanghavi DK, Mahapatra S. Acute Respiratory Distress Syndrome. 2023. [Internet]. Treasure Island: StatPearls Publishing; 2023 [cited 2024 Feb 9]. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28613773/

Zilberman-Itskovich S, Efrati S. Mesenchymal Stromal cell uses for acute kidney injury –current available data and future perspectives: A mini-review. Front Immunol. 2020;11:e1369. DOI: 10.3389/fimmu.2020.01369

Kellum JA, Romagnani P, Ashuntantang G, Ronco C, Zarbock A, Anders HJ. Acute kidney injury. Nat Rev Dis Primers. 2021;7:e52. DOI: 10.1038/s41572-021-00284-z

Malek M, Hassanshahi J, Fartootzadeh R, Azizi F, Shahidani S. Nephrogenic acute respiratory distress syndrome: A narrative review on pathophysiology and treatment. Chin J Traumatol. 2018;21(1):4–10. DOI: 10.1016/j.cjtee.2017.07.004

Fenoglio R, Sciascia S, Baldovino S, Roccatello D. Acute kidney injury associated with glomerular diseases. Curr Opin Crit Care. 2019;25(6):573–79. DOI: 10.1097/MCC.0000000000000675

Hosszu A, Fekete A, Szabo AJ. Sex differences in renal ischemia-reperfusion injury. Am J Physiol Renal Physiol. 2020;319(2):149–54. DOI: 10.1152/ajprenal.00099.2020

Villacrés SM, Medar SS, Aydin SI. Acute kidney injury in children with acute respiratory failure. Clin Pediatr. 2018;57(11):1340–48. DOI: 10.1177/0009922818779222

Park BD, Faubel S. Acute kidney injury and acute respiratory distress syndrome. Crit Care Clin. 2021;37(4):835–49. DOI: 10.1016/j.ccc.2021.05.007

Levey AS, James MT. Acute kidney injury. Ann Intern Med. 2017;167(9):66–80. DOI: 10.7326/AITC201711070

Dill J, Bixby B, Ateeli H, Sarsah B, Goel K, Buckley R, et al. Renal replacement therapy in patients with acute respiratory distress syndrome: A single-center retrospective study. Int J Nephrol Renovasc Dis. 2018;11:249–57. DOI: 10.2147/IJNRD.S164628

Vemuri SV, Rolfsen ML, Sykes AV, Takiar PG, Leonard AJ, Malhotra A, et al. Association between acute kidney injury during invasive mechanical ventilation and ICU outcomes and respiratory system mechanics. Crit Care Explor. 2022;4(7):e0720. DOI: 10.1097/CCE.0000000000000720

Panitchote A, Mehkri O, Hastings A, Hanane T, Demirjian S, Torbic H, et al. Factors associated with acute kidney injury in acute respiratory distress syndrome. Ann Intensive Care. 2019;9(1):e74. DOI: 10.1186/s13613-019-0552-5

Kozhemiakin Yu. Scientific and practical recommendations for keeping laboratory animals and working with them. Kyiv: Avitsenna; 2017. 179. р.

Council of Europe. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes [Internet]. 1986 [cited 2024 Feb 9]. ETS No. 123. 1986 Mar 18. Available from: https://rm.coe.int/168007a67b

Reznikov O. General ethical principles of experiments on animals. The first national congress on bioethics. Endocrinology. 2003;8(1):142–45.

Horalskyi L, Khomych V, Kononskyi O. Histological techniques and methods of morphological studies in normal and pathological conditions. 3th ed. Zhytomyr: Polisia; 2015. 286 p.

Krynytska I, Marushchak M, Birchenko I, Dovgalyuk A, Tokarskyy O. COVID-19-associated acute respiratory distress syndrome versus classical acute respiratory distress syndrome (a narrative review). Iran J Microbiol. 2021;13(6):737–47. DOI: 10.18502/ijm.v13i6.8072

Revercomb L, Hanmandlu A, Wareing N, Akkanti B, Karmouty-Quintana H. Mechanisms of pulmonary hypertension in acute respiratory distress syndrome (ARDS). Front Mol Biosci. 2021;7:e624093. DOI: 10.3389/fmolb.2020.624093

Vashisht R, Duggal A. Acute kidney injury in acute respiratory distress syndrome: Why ventilator settings matter. Ann Transl Med 2020;8(9):e573. DOI: 10.21037/atm-20-2163

Husain-Syed F, Slutsky AS, Ronco C. Lung-kidney cross-talk in the critically ill patient. Am J Respir Crit Care Med. 2016;194(4). DOI: 10.1164/rccm.201602-0420CP

Upadhyaya VD, Shariff MZ, Mathew RO, Hossain MA, Asif A, Vachharajani TJ. Management of acute kidney injury in the setting of acute respiratory distress syndrome: Review focusing on ventilation and fluid management strategies. J Clin Med Res. 2020;12(1):1–5. DOI: 10.14740/jocmr3938

Capalbo OM, Simonovich V. Kidney-lung crosstalk in acute kidney injury. In: Musso CG, Covic A, editors. Organ crosstalk in acute kidney injury. Cham: Springer; 2023. P. 113–28. DOI: 10.1007/978-3-031-36789-2_9

Shao M, Li X, Liu F, Tian T, Luo J, Yang Y. Acute kidney injury is associated with severe infection and fatality in patients with COVID-19: A systematic review and meta-analysis of 40 studies and 24,527 patients. Pharmacol Res. 2020;161:e105107. DOI: 10.1016/j.phrs.2020.105107

Su H, Yang M, Wan C, Yi LX, Tang F, Zhu HY, et al. Renal histopathological analysis of 26 postmortem findings of patients with COVID-19 in China. Kidney Int. 2020;98(1):219–27. DOI: 10.1016/j.kint.2020.04.003

Lv W, Xue L, Liang L, Liu D, Li C, Liao J, Jin Y. Endotoxin induced acute kidney injury modulates expression of AQP1, P53 and P21 in rat kidney, heart, lung and small intestine. PloS One. 2023;18(7):e0288507. DOI: 10.1371/journal.pone.0288507

Gao H, Yang T, Chen X, Song Y. Changes of lipopolysaccharide-induced acute kidney and liver injuries in rats based on metabolomics analysis. J Inflamm Res. 2021;14:1807–25. DOI: 10.2147/JIR.S306789

Mohamed MMB, Lukitsch I, Torres-Ortiz AE, Walker JB, Varghese V, Hernandez-Arroyo CF, et al. Acute kidney injury associated with coronavirus disease 2019 in urban New Orleans. Kidney360. 2020;1(7):614–22. DOI: 10.34067/KID.0002652020

Santoriello D, Khairallah P, Bomback AS, Xu K, Kudose S, Batal I, et al. Postmortem kidney pathology findings in patients with COVID-19. JASN. 2020;31(9):2158–67. DOI: 10.1681/ASN.2020050744

Gu Y-Y, Liu X-S, Huang X-R, Yu X-Q, Lan H-Y. Diverse role of TGF-β in Kidney Disease. Front Cell Dev Biol. 2020;8:e123. DOI: 10.3389/fcell.2020.00123

Chen J, Wang W, Tang Y, Huang Xr, Yu X, Lan HY. Inflammatory stress in SARS-COV-2 associated acute kidney injury. Int J Biol Sci. 2021;17(6):1497–6. DOI: 10.7150/ijbs.58791

Isaka Y. Targeting TGF-β signaling in kidney fibrosis. Int J Mol Sci. 2018;19(9):e2532. DOI: 10.3390/ijms19092532

Redko O, Dovgalyuk A, Kramar S, Ohinska N, Nebesna Z, Korda M. Mesenchymal stem cell therapy modulates macrophage dynamics in ARDS-associated liver injury in rats. Cell Organ Transplant. 2023;11(2):114–21. DOI: 10.22494/cot.v11i2.157

Akdam H, Zeybek M, Meteoğlu İ, Yenicerioglu Y. Evaluation of Ki-67, CD68 and Bcl-2 staining, dialysis and mortality in crescentic glomerulonephritis. Rev Nefrol Dial Traspl. 2022;42(1):56–64.

Saleh SMM, Mahmoud AB, Al-Salahy MB, Mohamed Moustafa FA. Ameliorative effect of gallic acid against bisphenol A-induced nephrotoxicity in male albino rats. Sci Rep. 2023;13(1):e1732. DOI: 10.1038/s41598-023-28860-1

Harikrishnan MP, Anil Kumar CR, Anand MK, Earali J. Effects of hemotoxic snake bite envenomation on hematological parameters variability in predicting complications. Int J Med Med Res. 2020;6(2):22–29. DOI: 10.11603/ijmmr.2413-6077.2020.2.11509

Yoon SY, Kim JS, Jeong KH, Kim SK. Acute kidney injury: Biomarker-guided diagnosis and management. Medicina. 2022;58(3):e340. DOI: 10.3390/medicina58030340

Ostermann M, Bellomo R, Burdmann EA, Doi K, Endre ZH, Goldstein SL, et al. Controversies in acute kidney injury: Conclusions from a Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) conference. Kidney Int. 2020;98(2):294–9. DOI: 10.1016/j.kint.2020.04.020

Khamissi FZ, Ning L, Kefaloyianni E, Dun H, Arthanarisami A, Keller A, et al. Identification of kidney injury – released circulating osteopontin as causal agent of respiratory failure. Sci Adv. 2022;8(8). DOI: 10.1126/sciadv.abm5900

Liu S, Zhong Z, Liu F. Prognostic value of hyperuricemia for patients with sepsis in the intensive care unit. Sci Rep. 2022;12:e1070. DOI: 10.1038/s41598-022-04862-3

Liu N, Xu H, Sun Q, Yu X, Chen W, Wei H, et al. The role of oxidative stress in hyperuricemia and xanthine oxidoreductase (XOR) inhibitors. Oxid Med Cell Longev. 2021;73:1–15. DOI: 10.1155/2021/1470380