2017年5月20日
本研究描述了在自由活动的小鼠中进行清醒状态下膀胱测压的手术操作及实验技术,并提供了支持其优化与标准化的实验依据。
本显微外科手术的总体目标是将膀胱内导管植入小鼠的膀胱中,以记录清醒状态下小鼠下尿路的功能。该方法有助于从小鼠清醒状态下的膀胱测压实验中获取可重复的实验数据,并可用于健康及疾病小鼠模型中膀胱功能的检测。该技术的主要目标是基于实验数据,为小鼠模型中的充盈期膀胱测压提供一种标准化的方法。
为准备植入用导管,首先截取一段七厘米长的PE10导管,将一端缓慢移向明火以形成喇叭口,一旦喇叭口成形则立即撤回导管。然后使用胶枪的低温设置,在距喇叭口端4.5、5和5.5厘米处分别滴加三滴通用热熔胶。用剪刀修剪胶滴表面的不规则突起。
将热熔胶涂抹在30号针头的一端,用于在pe10导管植入后封堵导管。随后确认动物对脚趾夹捏无反应,并在其眼睛上涂抹眼膏。用酒精和碘伏消毒动物背部上方和下腹部后,在肩胛骨之间做一道1.5厘米的切口,将动物置于仰卧位,放在覆盖无菌铺巾的37°C加热垫上,并置于解剖显微镜下。
现在做一个1.5厘米长的下腹部正中皮肤切口。随后沿腹白线及肌肉层做相应切口,暴露膀胱顶部及上半部分。用温热的生理盐水保持腹腔脏器湿润,将动物旋转至侧卧位,以便接触颈部背侧的切口。
通过切口将窄型止血钳皮下插入,从背部开始建立皮下通道,并沿动物体侧继续推进。当器械尖端到达肋骨底部时,将尖端转向腹腔内侧的中线方向,并继续推进止血钳,直至其尖端在腹肌层下方的腹部切口处露出。一旦止血钳尖端进入切口,捏住肩部上方的皮肤并施加牵引力,以帮助固定动物体位,直至器械尖端在腹部切口处可见。
现在使用止血钳夹住导管无扩口的一端,缓慢回拉止血钳,将导管末端从颈部后方的切口拉出,并调整导管的扩口端,使其正对膀胱顶部上方。用一小卷无绒组织纸固定膀胱。在膀胱顶部放置一根松松打结、不可吸收的6-0单股缝线。
用非优势手持 Dumont 7 号弯显微镊夹住膀胱顶部,用优势手持 21 号针在膀胱顶部顶端做膀胱切开术。用一对闭合的 5 号弯显微镊轻轻探查膀胱切口,确保导管可顺利通过,然后将 PE10 导管的喇叭端插入膀胱内,并将喇叭部分向下推至膀胱颈部,以防在固定时滑脱。将单丝结扎线置于导管前方,用 6-0 缝线尽可能靠近膀胱顶端结扎膀胱顶部和导管,以避免人为减小膀胱容量。
或者,在膀胱顶部放置一针松散的荷包缝线,按上述方法行膀胱切开术,并将导管的扩口端插入穿刺口。然后按平面缝合所示方法,将缝线围绕膀胱顶部和导管进行结扎。无论采用哪种方法,均需注意固定导管,避免对膀胱壁造成严重损伤。
如果取材过多,膀胱容量会减小;如果取材过少,吻合处将发生渗漏。为检测导管在膀胱内的密封性和位置,将一支装有30号针头的0.5毫升胰岛素注射器连接至导管远端,缓慢注入0.1至0.2毫升0.9%氯化钠溶液,直至尿道口出现液滴为止。
如果封闭不完全,将缝合线尾端环绕膀胱并重新打结。然后通过抽吸排空膀胱。若膀胱顶部无泄漏,用一对弯头显微镊子支撑膀胱,并轻轻牵拉导管,直至喇叭口紧贴膀胱顶部内壁。
使用先前所述方法重新测试密封性。修剪缝线的线尾,移除组织卷,并将膀胱复位至正常位置。然后使用连续的6-0缝线以两层缝合法关闭腹壁。
轻轻将动物旋转至腹部朝下。将金属锚的皮下部分插入肩胛间切口,使用6-0单股缝线以垂直褥式缝合法固定导管和锚。确认皮肤上下方均有胶泡,以防止导管脱出,并在皮肤上方约2厘米处剪断导管。
然后将30号导管塞轻轻插入管端,以防止尿液泄漏。在进行读数前,使用PE50导管将输注泵、压力传感器和22号旋转接头连接。随后将麻醉后的实验动物置于俯卧位,并移除30号导管塞。
将系绳连接至锚点,将膀胱导管插入 PE50 管末端,并使用热熔胶形成防水密封。将小鼠放置于金属丝网底板上,然后开始记录。
当动物从麻醉中恢复且膀胱压力稳定后,开始以每小时0.6毫升的速度输注0.9%氯化钠溶液。通常在导管插入后的第二天,膀胱壁出现严重的黏膜下水肿,占据膀胱横截面的一半,导致管腔阻塞。至第五天,水肿完全消退,黏膜下区域被炎性细胞浸润,部分炎性细胞已侵入肌层。
在术后第二天和第三天观察到的组织肿胀程度最为明显,这与相应的行为排尿表现相关,动物在这些时间点表现出显著受损的膀胱功能。根据组织学数据的预期,排尿频率在术后第五天恢复正常。在清醒且自由活动的动物中,膀胱内压的基线压力为10至15厘米水柱,填充周期期间该压力可能保持不变,或逐渐升高不超过10厘米水柱,运动伪影最小。
排尿过程中出现突然的脉冲式压力升高,随后压力迅速下降。一旦掌握该技术,若操作得当,可在30分钟内完成。实施该操作时,需特别注意尽量减少对膀胱的损伤,以保持组织的生理状态。
完成此操作后,还可采用其他方法,例如单次循环充盈测压法,以进一步探究膀胱功能容量相关的问题。观看本视频后,您应能够充分掌握如何通过显微外科手术将导管植入小鼠膀胱,并利用清醒状态下充盈性膀胱测压法评估小鼠下尿路功能。
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本研究描述了一种显微外科手术方法,用于在清醒小鼠的膀胱内植入膀胱内导管。该方法旨在标准化清醒状态下膀胱测压实验数据的获取,以获得可重复的实验结果。
标准化的清醒小鼠 cystometry 微外科技术可实现对下尿路功能的可重复评估,有助于泌尿系统药物研发中的靶点验证。通过减少运动伪影并建立术后恢复时间线,该方法提高了膀胱生理学研究的预测可靠性。它有助于在临床前研究流程中,对影响排尿控制、膀胱容量或排尿模式的治疗候选药物进行机制层面的风险评估与排除。
该方法适用于从靶点验证到临床前有效性测试的整个发现过程,尤其适用于膀胱功能作为关键生物标志物的泌尿系统疾病研究。