评估在鼠标模型中执行唤醒膀胱测压的过程
May 20th, 2017
本研究描述了在自由移动的小鼠中进行清醒膀胱测压术的外科手术和实验技术。此外，它还提供实验证据来支持其优化和标准化。
这种显微外科手术的总体目标是将膀胱内管植入膀胱并记录清醒小鼠的下尿路功能。该方法有助于从清醒膀胱测压法中获取可重复的实验数据，以及在健康和患病小鼠模型中测试膀胱功能。该技术的主要目标是提供一种基于实验数据的标准化方法，用于在小鼠模型中进行充盈膀胱测压法。
为了准备植入管子，首先切下一根 7 厘米长的 pe10 管子，然后慢慢地将一端推向明火以产生耀斑，一旦耀斑发展，就迅速撤回管子。然后使用胶枪上的低热设置，在距离管子喇叭口端 4.5、5 和 5.5 厘米处滴三滴通用热胶。用剪刀修剪胶水气泡上的不规则之处。
将热胶涂抹在 30 号针头的一端，该针头将用于植入 pe10 管后塞住。接下来确认对脚趾捏没有反应，并在动物的眼睛上涂抹药膏。用酒精和优碘对上背部和下腹部消毒后，在手术刀之间切开 1.5 厘米，将动物仰卧放在 37 摄氏度的加热垫上，上面覆盖着无菌窗帘，在解剖显微镜下。
现在做一个 1.5 厘米的下中线腹部皮肤切口。然后沿着白线和肌肉穿过筋膜进行匹配的切口，露出膀胱的圆顶和上半部分。用温暖的生理盐水保持腹部内脏湿润，将动物旋转到一侧以进入颈背上的切口。
将狭窄的止血钳皮下推过切口，在背部开始皮下通道，并继续沿着动物的侧面。一旦器械尖端到达胸腔底部，将尖端转向腹部内侧的中线，并继续推进止血剂，直到尖端暴露在肌肉层下的腹部切口处。一旦止血钳尖端进入切口内，捏住肩部上方的皮肤并施加牵引以帮助稳定动物，直到在腹部切口处看到器械尖端。
现在使用止血钳抓住管子的非喇叭口端，慢慢缩回止血钳，将管子的末端从颈部后部的切口中拉出，并调整管子的喇叭形端，使其位于膀胱圆顶的正上方。用一小卷无绒纸巾稳定膀胱。将松散打结、不可吸收的 6-O 单丝缝合线放在膀胱圆顶顶部。
使用非惯用手和 Dumont 7 号弯曲的微型镊子，抓住膀胱的圆顶，用惯用手用 21 号针头在圆顶顶端进行膀胱切开术。用一对闭合的 5 号弯曲微型镊子轻轻探查膀胱切开术，以确保导管可以轻松穿过孔，并将 pe10 导管的喇叭形端放入膀胱，将喇叭口向下推到膀胱颈，使其在固定时不会滑出。将单丝扎带放置在管道前方，将 6-O 缝合线尽可能紧固在膀胱圆顶和管道上，以避免人为降低膀胱容量。
或者，在膀胱的圆顶上放置一根松散的荷包缝合线，如刚才所示进行膀胱切开术，然后将导管的喇叭形端插入穿刺。然后将缝合线系在圆顶和管子上，如平缝合所示。在任何一种情况下，都要注意固定管子，而不会对气囊壁造成大面积伤害。
如果采集的组织过多，膀胱容量会降低。如果占用太少，连接将泄漏。要测试管子在膀胱中的密封和位置，将配备 30 号针头的 0.5 毫升胰岛素注射器连接到管子的远端，然后用 0.1 至 0.2 毫升的 0.9% 氯化钠缓慢填充膀胱，直到尿道口出现一滴。
如果密封不完整，将缝合尾部绕在膀胱周围并重新开始。然后通过抽吸排空膀胱。如果圆顶处没有发生泄漏，请用一对弯曲的微型镊子支撑膀胱，然后轻轻拉动管道，直到喇叭口靠在膀胱圆顶的内部。
使用前面描述的方法重新测试密封。修剪缝合线的尾部，取出组织卷，然后将膀胱恢复到正常位置。然后使用连续的 6-O 缝合线将腹壁分成两层。
然后轻轻地将动物旋转到它的腹部。将金属锚的皮下部分插入镜筒内切口，并使用 6-O 单丝用垂直床垫缝合线固定管子和锚固件。确认皮肤上方和下方仍有胶水气泡，以防止管子拉出，并在皮肤上方约 2 厘米处切割管子。
然后轻轻地将 30 号塞子插入管子末端，以防止尿液泄漏。在执行读数之前，使用 pe50 管连接输液泵、压力传感器和 22 仪表旋转接头。然后将麻醉的实验动物置于俯卧位并取下 30 号塞子。
将系绳连接到锚栓上，将膀胱导管滑入 pe50 的末端，用热胶形成水密密封。将鼠标放在电线地板上。然后开始录制。
然后，当动物从麻醉中恢复并且膀胱压力稳定下来时，开始以每小时 0.6 毫升的速度输注 0.9% 氯化钠。通常，在导管插入后的第二天，出现占据膀胱横截面一半的严重粘膜下肿胀，导致管腔阻塞。第 5 天，水肿完全消退，粘膜下区域被炎性细胞浸润，部分侵入肌肉层。
在第 2 天和第 3 天观察到的最大组织肿胀程度与相应的排尿行为相关，动物在这些时间点表现出膀胱功能显着受损。正如组织学数据所预期的那样，排尿频率在术后第 5 天恢复正常。清醒、自由移动且运动伪影最小的动物的膀胱内压特征是基线压力为 10 至 15 厘米水，在充盈周期内可能保持不变或可能逐渐增加不超过 10 厘米水。
随后在排尿期间突然出现脉搏式压力升高和下降。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在 30 分钟内完成。在尝试此程序时，重要的是要记住尽量减少对膀胱的损伤，以保持组织的生理机能。
按照此程序，可以执行其他方法，例如单周期充盈膀胱测压法，以回答有关功能性膀胱容量的其他问题。看完这个视频，你应该对如何通过显微手术将管子植入膀胱，以及使用清醒充盈膀胱来评估小鼠的下尿路功能有一个很好的了解。
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概览
本研究描述了一种在清醒小鼠膀胱内植入膀胱内管的显微手术程序。该方法旨在标准化清醒状态下膀胱压力测量法获得可重复实验数据的过程。
研究的关键组成部分
科学领域
- 神经科学
- 泌尿外科
- 实验手术
背景
- 清醒状态下的膀胱压力测量对于研究膀胱功能至关重要。
- 小鼠模型在泌尿系统研究中常被使用。
- 标准化的方法可以提高数据的可重复性。
- 了解膀胱功能对于开发泌尿系统疾病的治疗方法至关重要。
研究目的
- 优化并标准化清醒状态下膀胱压力测量技术。
- 提供一种评估膀胱功能的可靠方法。
- 促进健康和患病小鼠模型的研究。
使用的方法
- 在膀胱内植入膀胱内管。
- 记录清醒小鼠的下尿路功能。
- 使用PE10管和热胶准备管道。
- 使用显微手术技术进行精确植入。
主要结果
- 该程序可以有效监测膀胱功能。
- 标准化导致实验结果的可重复性。
- 数据支持该方法在各种小鼠模型中的可靠性。
- 优化的技术增强了对膀胱生理学的理解。
结论
- 该研究提出了一种对清醒状态下膀胱压力测量有价值的技术。
- 标准化是研究中可重复性的关键。
- 该方法可以推动泌尿系统疾病研究的进展。
常见问题
Executive Industry Relevance
Standardized microsurgical techniques for awake cystometry in mouse models enable reproducible assessment of lower urinary tract function, supporting target validation in urology drug discovery. By minimizing movement artifacts and establishing post-operative recovery timelines, this method improves predictive confidence in bladder physiology studies. It facilitates mechanistic de-risking of therapeutic candidates affecting urinary continence, bladder capacity, or voiding patterns in preclinical pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of bladder neuromuscular function and urinary tract pathophysiology in disease models.
- Operational Value: Provides quantitative intravesical pressure and voiding frequency readouts for target engagement assessment.
- Predictive Value: Supports go/no-go decisions by correlating histologic recovery with functional normalization by post-operative day five.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Standardized tube preparation using PE10 tubing and hot glue ensures consistent implantation and signal fidelity.
- Reproducibility: Microsurgical implantation protocol reduces inter-animal variability in bladder pressure recordings.
- Scalability: Method supports longitudinal monitoring across recovery time points (days 2, 3, 5, 7) for pharmacokinetic/pharmacodynamic profiling.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models lower urinary tract dysfunction via edema-induced obstruction, correlating histology with behavioral voiding deficits.
- Translational Continuity: Enables evaluation of therapeutic effects on bladder compliance, capacity, and voiding efficiency post-surgery.
- Risk-Adjusted Advancement: Day five post-surgery represents a stabilized baseline for testing compounds in recovered tissue.
Pipeline & Workflow Integration
This method fits within the discovery continuum from target validation through preclinical efficacy testing, particularly for urological indications where bladder function is a key biomarker.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of neural, muscular, or epithelial targets regulating bladder contraction and compliance.
- Screening: Enables standardized compound evaluation via reproducible cystometry readouts in awake, freely moving mice.
- Analytics: Generates quantitative pressure curves (baseline 10–15 cm H₂O, voiding pulses) and micturition frequency for dose-response modeling.
- Translational Research: Connects acute post-surgical inflammation to functional recovery, mirroring clinical resolution of urinary tract irritation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical and recording platform for chronic disease models and therapeutic screening campaigns.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in bladder function assays by isolating neurogenic vs. myogenic contributions to voiding.
- Operational Value: Standardized tubing (PE10, flared, glued) and implantation steps improve inter-lab reproducibility.
- Strategic Value: Enables early detection of bladder-related adverse effects, reducing late-stage attrition in urinary tract drug programs.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization of candidates based on effects on voiding frequency and pressure dynamics.
Implementation Considerations
- Requires microsurgical expertise, operating microscope, and micro-instrumentation for precise tube placement.
- Depends on access to PE10 and PE50 tubing, hot glue applicator, pressure transducers, and infusion pumps for cystometry setup.
- Necessitates standardized post-operative care and bladder integrity validation via saline fill test to confirm seal and positioning.
- Involves adaptation considerations for female mice or disease models with altered bladder anatomy or compliance.
- Limited by surgical recovery timeline; acute inflammation peaks at days 2–3, requiring day five or later for stable baseline recordings.
