Zeitschrift für Medizinische Physik

Volume 20, Issue 2, 06-2010

pp. 134-142 (9)

   read complete article (.pdf file)

Michael Pedersen [1]; Christoffer Laustsen; Vincent Perot; Fabrice Basseau; Chrit Moonen; Nicolas Grenier

[1] Laboratoire Imagerie Moléculaire et Fonctionnelle: de la physiologie à la thérapie CNRS UMR 5231, Université Victor Segalen Bordeaux 2, Bordeaux, France

Abstract

Introduction Mild or severe renal arterial occlusion is a phenomenon occasionally observed in daily clinical practice, potentially leading to renal ischemia and a general impairment of renal function. Secondly, closing the blood flow to the kidneys can also occur during kidney transplantation procedures. However, the exact physiological effects of these conditions on renal blood perfusion as well as the renal oxygen handling are poorly understood. The objectives of this study were therefore to measure the lateral changes of renal blood perfusion in rats subjected to transient unilateral arterial occlusion (RAS), and in addition, to measure the consequences on the intrarenal oxygenation.

Methods Experimental studies were performed using sixteen adolescent rats. The left renal artery was exposed through a flank incision and acute RAS for 45 min was achieved by placing a ligature around the renal artery. MRI was performed 3 days after the surgical procedure, where a blood oxygenation sensitive sequence (BOLD MRI) was performed, followed by a perfusion-weighted imaging sequence using a single bolus of the iron-oxide nanoparticle Sinerem. The renal oxygenation of blood was indirectly measured by the BOLD-parameter R2*, and perfusion measures include relative renal blood flow, relative renal blood volume and mean transit time. Histopathologic changes through the outer stripe of the outer medulla showing typical histopathologic findings of ischemia.

Discussion This study demonstrated that rats with transient renal arterial stenosis (for 45 min) showed a reduction in intrarenal oxygenation and intrarenal blood flow three days after the surgical procedure. A decreased R2* was measured within the ipsilateral medulla in parallel with a decreased medullary blood flow, is probably related to a lower reabsorption load within the ipsilateral kidney. MRI may therefore be a promising tool in long-term evaluation of RAS.

Zusammenfassung

Partieller bis schwerwiegender Verschluss der Nierenarterien wird mitunter in der klinischen Routine beobachtet. Dies kann zu einer Nierenischämie oder einer generellen Nierenfunktionsstörung führen. Weiterhin kann ein solches Verhindern des Blutzuflusses der Nieren bei Nierentransplantationen auftreten. Jedoch sind die Auswirkungen solcher Verschlüsse auf die Nierenperfusion und den Sauerstoffumsatz der Nieren nur in geringem Maße untersucht. Ziel dieser Studie war es, die Nierenperfusion in Ratten bei zeitweiligem, unilateralem Verschluss (RAS) zu messen sowie die Auswirkung dieser Krankheit auf den Sauerstoffgehalt in der Niere zu ermitteln.

Experimente wurden an erwachsenen Ratten durchgeführt. Die linke Nierenarterie wurde über einen seitlichen Schnitt zugänglich gemacht und akute RAS wurde über 45 Minuten mittels einer Klemme herbeigeführt. MRT-Untersuchungen erfolgten drei Tage nach dem Eingriff. Aufnahmen erfolgten mit einer BOLD-sensitive-Sequenz (BOLD MRT) sowie im Anschluss mit einer perfusionsgewichteten Sequenz und einem einzelnen Bolus von Eisenoxidnanopartikeln (Sinerem). Der Sauerstoffgehalt des Blutes wurde indirekt über den BOLD-Parameter R2* bestimmt, aus der Perfusionsmessung wurden relativer Nierenblutfluss, Blutvolumen und mittlere Durchflusszeit bestimmt. Histopathologische Untersuchungen zeigten typische Formen von Ischämie in den äußeren Schichten der äußeren Medulla.

Diese Studie demonstriert, dass Ratten mit zeitweiligen Nierenarterienstenosen (über 45 Minuten) drei Tage nach der Operation eine Reduktion des Sauerstofflevels und des renalen Blutflusses aufwiesen. Ein höheres Oxygenierungslevel (reduzierter R2*) und niedrigerer Blutfluss der ipsilateralen Medulla sind möglicherweise mit einer geringeren Reabsorptionsrate der ipsilateralen Niere zu erklären. MRT ist ein vielversprechendes Werkzeug in der Langzeitevaluation bei der Therapie von RAS.

Keywords

Iron-oxide nanoparticles; intravascular agent; renal function; tissue oxygenation; Eisenoxidnanoteilchen; intravaskuläre Mittel; Nierenfunktion; Gewebeoxygenierung

DOI (Digital Object Identifier):   10.1016/j.zemedi.2010.02.002