本方案展示了经膀胱钬：YAG激光消融技术，用于建立可重复的大鼠膀胱颈纤维化模型，以研究热损伤诱导的纤维化重塑及治疗干预措施。
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本文内容
摘要
摘要
膀胱颈挛缩（BNC）是一种膀胱出口的纤维化狭窄，是经尿道前列腺切除术（TURP）后具有挑战性的并发症。现有的动物模型通常依赖于膀胱外结扎或化学烧灼方法，这些方法无法充分模拟内镜手术后由热损伤引发的纤维化过程，且可重复性有限。本文介绍一种通过经膀胱钬：钇铝石榴石激光（Ho:YAG 激光）消融膀胱颈诱导的大鼠膀胱颈纤维化模型。在进行小的下腹正中切口和膀胱切开术后，在直视下将一根 200-µm 的 Ho:YAG 激光光纤导入膀胱腔内。在膀胱颈的 3 点和 9 点位置，以接触模式施加激光能量，参数为每点 1.0 J、10 Hz，持续 5 秒，相当于每点 50 J，每只动物共 100 J。术后四周，实验动物出现明显的膀胱扩大、膀胱颈狭窄、膀胱壁增厚，以及组织学上纤维化重塑的证据，包括胶原沉积增加以及 I 型和 III 型胶原表达上调。该方案提供了一种实用的模型，可模拟膀胱出口局部热损伤所致的瘢痕形成。由于本研究使用雌性大鼠且未进行功能性尿动力学检测，因此该模型更适合用于研究膀胱颈纤维化及结构重塑，而非完全复制男性前列腺术后 BNC。该模型可用于研究 BNC 的纤维化机制，以及抗纤维化或重建性干预措施的临床前评估。
引言
膀胱颈挛缩（BNC）是一种膀胱颈部的纤维性狭窄，常发生于经尿道手术后，尤其是经尿道前列腺切除术（TURP）后1,2,3。其病理基础是组织损伤后异常的伤口愈合过程，导致过度瘢痕形成和胶原沉积4,5,6。由于BNC可引起持续性排尿功能障碍、反复干预治疗以及显著的并发症，因此需要建立一种可重复的实验模型，以研究其发病机制和治疗方法7。
已有多种动物模型被用于研究膀胱出口梗阻或尿道周围纤维化，包括膀胱外结扎近端尿道8以及其他开放性外科手术方法9。尽管这些模型能够诱导尿路梗阻和逼尿肌肥厚，但并不能特异性地模拟内镜手术后引发膀胱颈狭窄（BNC）的局部热损伤。此外，解剖靶点和损伤程度往往难以标准化，可能导致个体间差异增大。
理想的与膀胱颈（BNC）相关的模型应满足三个标准：应靶向解剖学上的膀胱颈，产生类似于内镜能量设备所导致的可控热损伤，并能可靠地形成具有可接受手术复杂程度的纤维化狭窄。为满足这些需求，我们建立了一种基于经膀胱途径的钬：钇铝石榴石（Ho:YAG）激光方案，用于雌性大鼠。选择雌性动物有助于手术暴露，并可在无前列腺组织干扰的情况下，特异性地研究膀胱颈的热损伤及纤维化重塑过程。该方法通过直接经膀胱内可视化操作，能够精准地将激光能量传递至膀胱颈黏膜及黏膜下层，从而可重复地造成膀胱出口的纤维化狭窄。
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方案
所有动物实验均按照北京中医药研究院实验动物福利伦理委员会机构动物护理和使用委员会批准的方案进行（批准号：BJTCM-R-2025-03-02）。动物饲养于标准条件下，可自由获取食物和水。在本实验方案中，共使用16只大鼠，包括8只未手术对照组大鼠和8只Ho:YAG激光处理组大鼠。Ho:YAG激光处理组中有2只动物在术后死亡。未因穿孔、严重出血或造模失败而额外剔除其他动物。
1. 术前准备
- 准备药用级美洛昔康用于围手术期镇痛（图1A），小动物吸入麻醉系统（图1B），Ho:YAG激光系统及200-µm激光光纤（图1C），无菌显微外科器械（图1D），8-0可吸收编织缝线（涂有聚乙醇酸，PGA）用于膀胱切口缝合，4-0可吸收编织聚乙交酯-丙交酯共聚物910缝线用于皮肤缝合，无菌生理盐水、无菌手术巾、无菌棉签和无菌润滑剂（图1E）。
- 在诱导室中使用3%–4%异氟烷与氧气混合进行麻醉诱导，术中通过鼻罩持续给予1.5%–2.5%异氟烷以维持麻醉状态。
- 根据呼吸频率及机构批准的动物实验方案调整异氟烷浓度。在切口前通过脚趾夹捏反射消失确认麻醉深度充分，并在整个手术过程中持续评估麻醉深度。
- 广泛剃除下腹部毛发，确保手术巾覆盖所有残留毛发，防止器械与未剃除的毛发接触。
- 使用聚维酮碘与70%异丙醇交替擦拭消毒手术区域；铺巾前每种溶液各擦拭三次。
- 将动物置于设定为37 °C的加热垫上，呈仰卧位，并在整个操作过程中维持无菌条件。
- 如需膀胱充盈或术中识别膀胱颈，可用无菌润滑剂润滑小型无菌尿道导管或套管，轻柔地经尿道口插入膀胱，缓慢注入无菌生理盐水。避免用力插入或过度充盈。根据计划的手术暴露情况决定移除或固定导管。
2. 暴露膀胱
- 在无菌条件下做一条 3–4 cm 的下腹正中皮肤切口（图 2A）。
- 使用尖头镊子和显微剪刀分离皮下组织，切开腹白线以进入腹腔。
- 用无创镊子轻柔地将膀胱牵出至体外（图 2B）。
- 识别膀胱颈，即膀胱底部与近端尿道的连接处。
- 将钝性探针置于膀胱颈下方，以提供轻柔支撑并稳定操作区域（图 2C）。
3. 经膀胱钬：钇铝石榴石激光消融术
- 用无菌生理盐水充盈膀胱，直至膀胱壁呈现适度张力。避免过度充盈，以免遮蔽解剖标志或增加膀胱切口部位的张力。
- 使用精细显微剪刀在膀胱前壁顶部做一长度为0.5 cm的纵行膀胱切口（图2D）。
- 将预处理好的200 µm Ho:YAG激光光纤经膀胱切口导入膀胱腔内。
- 在直视下将光纤向前推进至膀胱颈部。
- 轻柔地将光纤尖端直接接触膀胱颈黏膜。保持接触模式，组织表面不应出现明显压痕；在整个能量释放过程中，确保光纤尖端与组织之间的距离约为0 mm。
- 在9点钟位置以1.0 J、10 Hz的参数持续照射5秒（图3A），随后在3点钟位置重复相同操作（图3B）。该设置使每个点位释放50 J能量，每只动物共接受100 J能量，输出功率在所有动物中固定为10 W。
注意： 成功的消融表现为黏膜均匀变白，并形成浅表的黏膜至黏膜下层凹陷，无碳化现象。 - 在5秒的照射过程中保持光纤稳定，避免将光纤推入膀胱壁。避免形成深凹陷或贯穿全层的穿孔。切勿将光纤朝向输尿管开口或远端尿道。
- 移除光纤后，用无菌生理盐水冲洗膀胱腔，清除碎屑并确认止血效果。
- 使用2–3针间断的8-0可吸收编织缝线（涂覆型聚乙醇酸）严密缝合膀胱切口，确保不漏水。
- 向膀胱内重新注入0.5–1.0 mL无菌生理盐水，以确认缝合线无渗漏（图3C）。
- 分层缝合腹壁和皮肤（图3D）。
4. 术后护理
- 将大鼠置于加热垫上，直至其完全从麻醉中恢复。
- 术后以1 mg/kg剂量皮下注射美洛昔康用于镇痛，每日一次，持续1–3天，或根据批准的动物实验方案执行。
- 至少连续7天每日监测动物是否出现疼痛、痛苦、血尿、尿潴留、伤口裂开或感染等迹象。
- 在早期恢复阶段，根据需要提供水合支持和软质食物。
5. 膀胱颈挛缩的评估
- 术后让动物恢复4周，以允许膀胱颈部发生纤维化重塑。
- 在实验终点，采用戊巴比妥钠过量（150 mg/kg，腹腔注射）或其他经机构动物实验方案批准的方法处死动物，并在组织取材前确认动物死亡。整块取下膀胱、膀胱颈部及近端尿道。
- 将标本沿纵轴切开，拍摄膀胱颈部照片，以记录肉眼可见的狭窄情况。
- 将组织在4%多聚甲醛中4 °C固定24小时，经梯度乙醇脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，并在膀胱颈部区域获取连续的4-µm横切面切片。
- 根据标准组织学方案或制造商说明书，对切片进行苏木精-伊红染色、Masson三色染色和天狼星红染色，以评估管腔狭窄、膀胱颈部壁增厚及胶原沉积情况。
- 进行免疫组织化学染色时，对切片进行脱蜡，实施抗原修复，阻断内源性过氧化物酶和非特异性结合，用I型胶原和III型胶原抗体孵育切片，加入相应的二抗，用显色剂显色，最后用苏木精复染。
注：抗体稀释比例按照制造商推荐进行。 - 使用ImageJ/Fiji或等效图像分析软件定量管腔面积和胶原阳性面积。
- 利用显微镜标尺校准像素与微米的比例，手动勾画膀胱颈部管腔及感兴趣组织区域，测量管腔面积。
- 对于Masson三色染色，应用一致的颜色阈值识别感兴趣区域内呈蓝色的胶原阳性像素。
- 计算胶原阳性面积分数，即胶原阳性面积除以总组织面积。
- 对每只动物的可比切片和视野进行测量，并以盲法分析图像。
注：成功建模的依据是肉眼可见膀胱出口狭窄，同时组织学显示病变部位存在同心性纤维化和胶原沉积增加。在Ho:YAG激光治疗组中，根据预期的肉眼和组织学表型出现情况，手术操作成功率为6/8。
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结果
术后4周，接受Ho:YAG激光治疗的大鼠表现出可重复的大体及组织学改变，符合膀胱颈纤维性狭窄的特征。本研究中，未手术对照组包括8只大鼠，Ho:YAG激光治疗组包括8只大鼠。8只接受治疗的大鼠中有6只出现了预期表型；治疗组中有2只大鼠在术后死亡，无其他排除情况。大体观察显示，对照组膀胱大小正常，外表光滑（图4A），纵向切开后可见膀胱壁较薄，膀胱颈通畅且开阔（图4B）。Ho:YAG激光治疗组的膀胱体积增大且更呈球形（图4C），纵向切开后可见膀胱壁增厚、小梁形成、黏膜充血以及膀胱颈呈同心圆样狭窄（图4D）。这些宏观表现与膀胱颈狭窄所致的膀胱结构重塑一致，但功能性的梗阻仍需通过尿动力学或排尿研究进一步证实。
Ho:YAG 激光消融术后 4 周膀胱颈典型组织学改变如图 5所示。与对照组相比，激光照...
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讨论
本研究采用经膀胱钬：钇铝石榴石（Ho:YAG）激光消融法建立大鼠膀胱颈纤维性狭窄模型。该方法的主要优势在于可在解剖学膀胱颈部位产生可控的热损伤，继而引发进行性纤维化重塑。这与传统的膀胱外结扎模型不同，后者主要通过外部压迫引起梗阻，而非内在瘢痕形成10。由于临床实践中术后膀胱颈狭窄（BNC）与内镜手术后的组织损伤及继发性纤维化密切相关，基于热损伤的模型可能更真实地反映该疾病的重要启动机制之一11。
该方案中的关键步骤是在激光照射前准确识别并稳定膀胱颈。轻柔地扩张膀胱有助于改善视野，钝性探针有助于在消融过程中维持靶点位置。理想的终点是在3点和9点位置出现黏膜变白并形成浅表凹陷。激光照射过度可能导致深层组织破坏或穿孔，而照射不足则可能无法诱导一致的纤维化12。因此，标准化激光参数、接触模式、持续时间及消融模式对于实验可重复性至关重要。
使用雌性大鼠既具有技术优势，也存在重要的转化局限性。雌性...
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本工作获得国家自然科学基金（H.R. 项目编号：82474255）和河北省中医药管理局研究项目（H.R. 项目编号：B2025018）的资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 可吸收编织缝合线（涂覆PGA），8-0 | 上海浦东金环医用制品有限公司，中国上海 | R831 | |
| 抗胶原蛋白I抗体，小鼠单克隆 | Proteintech Group, Inc.，中国武汉 | 66761-1-Ig | |
| 抗胶原蛋白III抗体，小鼠单克隆 | Proteintech Group, Inc.，中国武汉 | 68320-1-Ig | |
| 涂覆Vicryl Plus缝合线（聚乳酸-910），4-0 | Ethicon, Inc. (Johnson & Johnson) | VCP773D | SH 26 mm ½-圆锥形针；紫色编织；可吸收；批号：RLMCJX |
| 苏木精-伊红（HE）染色试剂盒 | Servicebio，中国武汉 | 2310005 | |
| 钬-YAG激光系统（LITHO） | Quanta System S.p.A，意大利 | https://www.quantasystem.com/laser/litho/ | 1 J，10 Hz，10 W，200 μm光纤 |
| HRP标记山羊抗小鼠IgG二抗 | Boster，中国武汉 | BA1050 | |
| 异氟烷 | RWD | 2025010601 | |
| Masson三色染色试剂盒 | 珠海贝索生物技术有限公司，中国广东省珠海市 | BA4079B | |
| 美洛昔康注射液 | 齐鲁动物保健品有限公司，中国山东省 | E135H003 | |
| 多聚甲醛（4%） | Servicebio，中国武汉 | 2510H0070148 | |
| 苦味酸天狼猩红染色试剂盒 | 南京森贝佳生物科技有限公司，中国江苏省南京市 | 20250228 | |
| 安全型静脉导管，24 G | 广东利迪医疗科技有限公司，中国广东省佛山市 | AD4-240827 | |
| 小动物吸入麻醉系统 | RWD生命科学，中国深圳 | https://www.rwdstco.com/inhalation-anesthesia-solutions/ | 使用3%–4%异氟烷与氧气混合诱导麻醉 |
参考文献
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