优化小鼠尿动力学技术以提高准确性

摘要

本方案提供了使用氰基丙烯酸酯对皮肤进行防水处理以防止毛发和皮肤吸收尿液的操作指南。内容包括将胶水涂抹于皮肤、植入膀胱导管，以及在清醒小鼠中进行膀胱测压和尿道外括约肌肌电图记录所需电极的安装说明。

摘要

在清醒小鼠中准确测量尿液参数对于理解下尿路（LUT）功能障碍至关重要，尤其是在创伤性脊髓损伤（SCI）后神经源性膀胱等疾病的研究中。然而，在小鼠中进行膀胱压力测定记录面临显著挑战。当小鼠在记录过程中处于俯卧且受限的体位时，尿液容易被毛发和皮肤吸收，导致排尿量（VV）被低估。本研究旨在提高清醒小鼠膀胱压力测定及尿道外括约肌肌电图（EUS-EMG）记录的准确性。我们开发了一种独特的方法，利用氰基丙烯酸酯粘合剂在尿道外口及腹部周围形成防水皮肤屏障，防止尿液吸收，从而确保测量的精确性。结果显示，使用氰基丙烯酸酯后，排尿量（VV）与残余尿量（RV）之和与灌注的生理盐水体积保持一致，实验结束后未观察到湿润区域，表明尿液吸收被成功阻止。此外，该方法同时稳定了连接于尿道外括约肌（EUS）的电极，保证了稳定的肌电图（EMG）信号，并减少了清醒小鼠活动及实验人员操作所引起的伪迹。本文讨论了该方法的技术细节、实验结果及其意义，强调了在临床前研究中改进尿动力学技术的重要性。

引言

尿液的储存与排出依赖于膀胱和尿道外括约肌（EUS）的协调活动。在某些病理状态下，例如神经源性膀胱，膀胱逼尿肌和括约肌均可发生功能障碍，尤其是在创伤性脊髓损伤（SCI）后，可导致严重的膀胱问题¹。

小型啮齿类动物常被用作实验模型，以研究下尿路（LUT）的临床前功能²。充盈性膀胱测压（FC）和尿道外括约肌肌电图（EUS-EMG）记录技术可提供精确的客观信息，其准确性取决于方法的选择、测量的精确性以及结果的解读³。尿动力学检测常用于评估排尿量（VV）、排尿效率（VE）和膀胱容量⁴。VE用于衡量膀胱排空自身的有效程度，其计算方法为将排尿量除以排尿量与残余尿量之和（VV+RV）。而膀胱容量则通过将VV（排尿过程中排出的尿液量）与RV（排尿后残留在膀胱内的尿液量）相加得出⁵。因此，VV和RV的测量是推导其他参数的关键。

在尿动力学检测过程中，精确测量小鼠的排尿量（VV）面临多种挑战。当啮齿类动物以俯卧位被物理固定时，其尿液由于重力作用倾向于沿腹壁向下流动⁶。这一现象可能导致尿液被腹部的毛发和皮肤吸收，从而低....

方案

动物研究方案已获印第安纳大学医学院机构动物护理和使用委员会批准。批准编号：21098MD/R/MSS/HZ 批准日期：2021年9月29日。

1. 导管的准备

1. 取一段30 cm的聚乙烯PE-30导管（0.017英寸×0.030英寸）。用打火机将导管一端 flare 成喇叭状，注意导管不要接触火焰，当导管形成适当圆润的钟形尖端时立即移开打火机。flare 过程中产生的任何残留物需在手术前仔细清除或去除。
2. 将25G针头约四分之三的长度小心插入导管的另一端。准备一支1 mL注射器，并用无菌0.9% NaCl充满。将注射器连接至25G针头。
3. 缓慢注入生理盐水，检查导管尖端是否呈圆形且针头两端无渗漏。确保无明显阻力，生理盐水可顺畅流经导管。

2. 电极的制备

1. 准备两根长度为 20 cm 的钢丝。用砂纸打磨钢丝涂层区域的两端，去除 5 mm 的涂层。
2. 取一根 25G 针头，将其插入钢丝的一端。注意小心插入，避免损坏钢丝。将裸露部分弯成钩状，该钩状结构有助于将钢丝连接至 EUS 肌肉。
3. 使用焊料将插针固定在去涂层钢丝的另一端。焊接可确保插针牢固连接至钢丝，并形成稳定连接。加热锡铅焊料直至其熔化，并完全覆盖钢丝和插针。
....

结果

通过膀胱压力测定和尿道外括约肌肌电图（EUS-EMG）活动图迹来分析数据。连续膀胱压力测定法包括向膀胱内灌注生理盐水，同时测量膀胱内的压力和容积变化。为测量排尿量（VV），以0.01 mL/min的速度向膀胱内注入0.4 mL生理盐水，并在40分钟内用瓶盖收集排出的尿液。通过导管抽吸残余液体可获得残余尿量（PVR）。在未使用胶水的正常小鼠中，VV与残余容积（RV）之和通常小于0.4 mL。实验结束后，由于尿液吸收，腹部及尿道外口周围的毛发呈现湿润状态（图3A）。在尿道外口周围涂抹一层薄胶水以覆盖少量毛发后，VV与RV之和达到0.4 mL，且未见湿润区域（图3B，C）。

所得尿动力学图谱对多个参数进行了详细分析，包括最大排尿膀胱收缩压（27.2 cmH₂O）、收缩持续时间（16.26 s）以及收缩间期（4.48 min）。同时，我们成功记录了小鼠的膀胱内压和尿道外括约肌肌电图（EUS-EMG）信号，如

讨论

本尿动力学技术描述了一种改进的方法，用于在清醒且固定的小鼠中测量排尿量和尿道外括约肌（EUS）肌电图（EMG）信号。尿道外口及腹部周围的毛发可能因吸收尿液而干扰排尿量（VV）测量的准确性。尽管在手术前已仔细剃除尿道外口和腹部周围的毛发，但这些区域内部残留的细小毛发以及皮肤仍会吸收尿液，通常在记录后于腹部留下湿润区域。这一问题在雌性啮齿类动物中尤为明显，因为其尿道外口与周围皮肤之间的距离极短¹⁸。在本技术中，我们在腹部及尿道周围皮肤上使用氰基丙烯酸酯胶水，以形成防水的皮肤表面，从而在尿动力学记录期间精确评估尿液体积，有助于更准确地理解膀胱功能。胶水被精确涂抹，确保覆盖尿道外口周围及邻近区域的皮肤。使用胶水的目的是形成一道防水屏障，防止毛发吸收任何尿液。胶水被均匀涂抹，并特别注意避免形成团块或堵塞尿道外口。实验记录结果证实，我们的目标已完全实现：排尿量（VV）与残余尿量（RV）之和始终等于灌注体积，且未再观察到湿润区域。为确保测量的准确性，我们在实验结束后检查了膀胱，发现其已完全排空。这一检查膀胱的额外步骤至关重要，因为它排除了尿液滞留的可能性，从而避免了通过注射器抽取的尿量与实际残余尿量之间.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
加速剂	BOB SMITH INDUSTRIES	BSI-152
氰基丙烯酸酯	TED PELLA, Inc	14478
一次性基底模具	TED PELLA, Inc	27147-4
输注泵	Harvard Apparatus PHD ULTRA	70-3006
异氟烷	Henry Schein Inc	1182097
PIN	World Precision Instruments	5482
聚乙烯管 30	Braintree Scientific Inc	PE30
无菌称量舟	HEATHROW SCIENTIFIC	797CK2
Windaq/Lite	DATAQ INSTRUMENTS	249022