Wir stellen eine Methode zur Etablierung eines Detrusor-Unteraktivitätsmodells durch Conus medullaris-Transsektion bei Ratten vor. Die Detrusor-Unteraktivität wurde bei diesen Tieren erfolgreich stimuliert. Das Modell kann zur Untersuchung der Harnwegsfunktion verwendet werden.
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Methodenartikel
Detrusor-Unteraktivitätsmodell bei Ratten durch Conus medullaris-Durchtrennung
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In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Das Ziel des vorgestellten Protokolls war es, ein Detrusor-Unteraktivitätsmodell (DU) in der Ratte durch Conus medullaris-Transektion zu etablieren. Die Laminektomie wurde an insgesamt 40 weiblichen Wistar-Ratten (Kontrollgruppe: 10 Ratten; Testgruppe: 30 Ratten) mit einem Gewicht von 200–220 g durchgeführt, wobei der Conus medullaris in der Testgruppe auf der Ebene L4-L5 transeziert wurde. Alle Ratten wurden sechs Wochen lang unter den gleichen Umweltbedingungen untergebracht und gefüttert. In der Testgruppe wurde die Urinentleerung sechs Wochen lang zweimal täglich durchgeführt, und das mittlere Restharnvolumen wurde aufgezeichnet. In beiden Gruppen wurde ein Zystometrogramm durchgeführt. Die maximale zystometrische Kapazität (MCC), der Detrusoröffnungsdruck (DOP) und die Compliance der Blase wurden aufgezeichnet und berechnet. Die Testgruppe zeigte nach der Operation einen signifikanten Harnverhalt, sowohl während als auch nach dem Wirbelsäulenschock. In der Kontrollgruppe wurde jedoch keine Anomalie beobachtet. Im Vergleich zur Kontrollgruppe waren der MCC und die Compliance der Blase in der Testgruppe signifikant höher als in der Testgruppe (3,24 ± 2,261 ml versus 1,04 ± 0,571 ml; 0,43 ± 0,578 ml/cmH 2 O versus 0,032 ± 0,016 ml/cmH 2 O), während der DOP in der Testgruppe niedriger war als der der Kontrollgruppe (20,28 ± 14,022 cmH 2 O versus 35 ± 13,258 cmH2 Diese Methode zur Etablierung eines Tiermodells von DU durch die Conus medullaris-Durchtrennung bietet eine hervorragende Möglichkeit, die Pathophysiologie von DU besser zu verstehen.
Einleitung
Detrusor-Unteraktivität (DU) ist eine typische Dysfunktion der unteren Harnwege, die noch nicht untersucht wurde. Obwohl DU von der International Continence Society (ICS)1 definiert wurde, werden zahlreiche verschiedene Terminologien verwendet, um sich auf diese Krankheit zu beziehen, z. B. "Detrusorversagen", "kontraktile Blase", "Detrusor-Areflexie"2. DU, wie von der International Continence Society (ICS) im Jahr 2002 definiert, ist eine Kontraktion von reduzierter Stärke und Dauer, die zu einer verlängerten Verlängerung der Zeit für die Blasenentleerung führt, was dazu führt, dass keine vollständige Blasenentleerung innerhalb eines normalen Zeitraums erreicht wird.
DU kann 48 % der Männer und 12 % der Frauen (im Alter von >70 Jahren)3 mit Symptomen der unteren Harnwege betreffen. Es scheint multifaktoriell zu sein, und es gibt keine wirksame Behandlung. Es wird berichtet, dass DU bei Patienten mit neurogener Blasenfunktionsstörung wie Multipler Sklerose4, Diabetes mellitus5, Parkinson-Krankheit6 oder Schlaganfall7 allgegenwärtig ist. DU kann auch durch iatrogene Nervenschäden verursacht werden, wie z. B. laparoskopische Hysterektomie, Prostatektomie oder andere chirurgische Eingriffe im kleinen Becken8. Die pathophysiologischen Veränderungen und die verfügbaren Behandlungen von DU sind immer noch verwirrend, da es kein geeignetes Tiermodell für die Studie gibt.
Der Miktionsreflex wird durch spino-bulbospinale Bahnen gesteuert, die das pontine Miktionszentrum, den sakralen parasympathischen Kern und die höheren Kortexzentren kombinieren9. Aktivierung und Aufrechterhaltung des Miktionsreflexes hängen vor allem vom regelmäßigen Transport von Sinnessignalen aus der Blase zu den höheren Kortexzentren ab. Es kann postuliert werden, dass sensorische Dysfunktion zu DU beiträgt.
Die meisten experimentellen Tierstudien im Zusammenhang mit Funktionsstörungen der unteren Harnwege konzentrierten sich auf Modelle der überaktiven Blase (OAB)10. Diese Modelle bieten ein angemessenes Verständnis der OAB-Pathophysiologie und -Prognose. Es wurden jedoch nur wenige DU-Modelle beschrieben, z. B. supraspinale Verletzungen (lokale Läsionen, Dezerebration und Verschluss der mittleren Hirnarterie), Rückenmarksdurchtrennung oder Kontusionsverletzungen, systemische (z. B. Cyclophosphamid) oder intravesikale Verabreichung von Reiz- oder Entzündungsstoffen (z. B. Säure, Acrolein und Lipopolysaccharid)11,12,13,14 . Unter diesen Methoden kann nur die Methode der Rückenmarksdurchtrennung oder der Kontusionsverletzung verwendet werden, um ein Tiermodell von DU13 zu erstellen. Versuche, das pontine Miktionszentrum und die höheren Kortexzentren zu verletzen, wurden wegen des schweren Traumas abgebrochen. Daher wird erhöhte Aufmerksamkeit darauf gelegt, eine genaue Position im Miktionsreflexzentrum zu finden, um das DU mit minimalen Nebenwirkungen zu induzieren.
Wie bereits erwähnt, besteht einer der Mechanismen zur Induktion von DU darin, das Rückenmark zu verletzen, um den Signalweg des Miktionsreflexes zu schädigen. Allens Weight-Drop-Methode wurde entwickelt, um Labortiere mit verletztem Rückenmarkzu etablieren 15. Es liegen jedoch keine weiteren experimentellen Daten zu dieser Methode vor. Da Teile der Tiere die Wirbelsäulenfunktion nach einem Schlaganfall ohne DU wiedererlangten, kann dies nicht als perfekte Methode zur Erstellung eines DU-Tiermodells angesehen werden16.
Im Jahr 1987 entwickelte Bregman einen Prozess der Durchtrennung des Rückenmarks zur Generierung des DU-Tiermodells und erwarb experimentelle Daten17. Diese Methode wurde jedoch nicht zur Etablierung des DU-Tiermodells angewendet. Zu dieser Zeit waren die Forscher noch verwirrt über die Pathogenese von DU. Da Stellen im Rückenmark, die mit der Induktion von OAB oder DU assoziiert sind, nebeneinander liegen, konnten sie nicht den genauen Ort der Schädigung des Rückenmarks finden, um DU17 zu induzieren. OAB und DU wurden entweder zusammen oder getrennt durch diese Methode eingeführt. Obwohl diese Methode DU einführte, war sie ungenau und konnte nicht zum Verständnis des Auftretens und der Verarbeitung von DU verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, ist das Fehlen eines geeigneten Tiermodells für DU eines der Haupthindernisse für die Untersuchung von DU. Forscher sind ständig auf der Suche nach einem genauen und handhabbaren Modell, das die Pathologie von DU simulieren kann. Selbst die Behandlungsmöglichkeiten für DU haben sich in den letzten 20 Jahren nicht signifikant verbessert. Insgesamt besteht ein großer Bedarf, ein Standardprotokoll für die Erstellung eines Tiermodells von DU zu beschreiben.
In diesem Artikel beschreiben wir eine Methode, um erfolgreich ein Rattenmodell von DU durch Conus medullaris-Transektion zu etablieren. Die Transektion wurde auf der Ebene L4-L5 durchgeführt, um den Conus medullaris zu trennen. Die maximale zystometrische Kapazität (MCC), der Detrusoröffnungsdruck (DOP) und die Compliance der Blase wurden aufgezeichnet und analysiert, um das Protokoll zu validieren. Das unten aufgeführte Protokoll kombiniert sowohl die Machbarkeit als auch die Zuverlässigkeit auf standardisierte Weise, um das DU-Tiermodell zu erstellen und das Auftreten und die Verarbeitung von DU zu simulieren. Das Protokoll kann als Technik für die weitere Untersuchung von DU verwendet werden.
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Protokoll
Alle Ratten wurden gemäß den Protokollen verwendet, die vom Animal Experimental Committee des Beijing Friendship Hospital der Capital Medical University genehmigt wurden.
1. Chirurgische Vorbereitung, Anästhesie und Operationstechniken
HINWEIS: Für die vorliegende Studie wurden insgesamt 40 weibliche Wistar-Ratten mit einem Gewicht von 200 bis 220 g kommerziell erhalten. Von den 40 Ratten wurden 10 nach dem Zufallsprinzip als Kontrollgruppe ausgewählt, und der Rest wurde als Testgruppe behandelt. Alle Tiere wurden in einer sterilen Umgebung in den Tiereinrichtungen des Beijing Friendship Hospital der Capital Medical University untergebracht.
- Führen Sie eine Vollnarkose durch intraperitoneale Verabreichung von Natriumpentobarbital (40 mg/kg) durch. Alternativ können Sie eine Anästhesie mit 3% -4% Isofluran einleiten und bei 1% -3% (inhaliert) halten. Tragen Sie Augensalbe auf die Augen auf, um Trockenheit zu verhindern. Legen Sie dann die Ratte auf die chirurgische Plattform und bieten Sie thermische Unterstützung.
HINWEIS: Verabreichen Sie Analgetika wie Buprenorphin, 0,05 mg/kg, SC, 0,1-0,2 ml zu Beginn des Verfahrens. - Überprüfen Sie die Tiefe der Anästhesie durch die fehlende Reaktion auf die Zehenklemme. Rasieren Sie das Fell vom gesamten Rückenbereich mit einem Rasiermesser.
- Sterilisieren Sie die Operationsstelle mit mindestens 3 Zyklen eines zweistufigen Peelings wie Chlorhexidin oder Povidonjod, gefolgt von Isopropylalkohol. Sichern Sie die Gliedmaßen mit chirurgischem Klebeband und machen Sie mit einer chirurgischen Schere einen mittleren Schnitt von ca. 3 cm auf dem Rücken.
- Vertiefen Sie den Schnitt durch das Unterhautgewebe mit einer chirurgischen Schere und schneiden Sie die an der Wirbelsäule befestigten Muskeln ab.
- Identifizieren und entblößen Sie die 13. Rippe visuell (der mit dieser Rippe verbundene Zwischenwirbelraum ist das Intervall T13-L1). Markieren Sie die 13. Rippe mit einer Naht.
- Nach der Identifizierung die an der Wirbelsäule befestigten Muskeln vorsichtig resezieren und die Wirbelsäule freilegen. Resektionieren Sie das supraspinöse Band und das interspinöse Ligamentum für eine genaue Identifizierung der Wirbelsäule. Belichten Sie den L4-L5-Pegel mit einer chirurgischen Schere und einer Pinzette.
HINWEIS: Das supraspinöse Ligamentum kann aufgrund des Vorhandenseins von dünnem Unterhautgewebe leicht identifiziert werden. Nach der Resektion des supraspinösen Bandes ist das Band zwischen dem Dornfortsatz interspinöses Ligament. - Den Wirbelspinnfortsatz L4-L5 und Teile des Querfortsatzes werden vorsichtig mit einer Kelly-Pinzette entfernt, um das Rückenmark freizulegen (Abbildung 1).
- Den Conus medullaris auf der Ebene L4-L5 vollständig freilegen und den Conus medullaris vollständig mit einer Iridektomieschere transkektieren. Legen Sie etwas Gewebepackung ein, um die Erholung des Rückenmarks zu blockieren.
- Schließen Sie den darüber liegenden Muskel und die Haut auf der äußeren Hautschicht mit einer nicht resorbierbaren 4-0-Naht.
- Führen Sie für die Kontrollgruppe die Schritte 1.1 bis 7 aus und lassen Sie den Conus medullaris intakt. Schließen Sie den Schnitt gemäß Schritt 1.9.
2. Wiederauffüllung der Tiere
- Halten Sie die Ratten in der ersten Stunde nach der Operation in einem temperierten Inkubator (37 °C) und überwachen Sie sie, bis sie sternal sind oder sich aktiv bewegen.
HINWEIS: Es dauert etwa eine halbe Stunde, bis die Wiederherstellung vollständig ist. - Bringen Sie das Tier in einen sauberen Käfig mit ausreichend Futter und Wasser. Halten Sie die Ratten in getrennten Käfigen.
HINWEIS: Der Erfolg der Durchtrennung ist angezeigt, wenn sich die Ratten in der Testgruppe nur mit Hilfe der Vorderbeine bewegen, während die Ratten in der Kontrollgruppe normal gehen konnten.
3. Post-Operation-Management
- Injizieren Sie Penicillin G, ein Antibiotikum (50.000 U/ml pro Tier) intraperitoneal. Verabreichen Sie Analgetika wie Buprenorphin, 0,05 mg / kg, SC, 0,1-0,2 ml alle 6-12 Stunden für 48 Stunden nach der Operation.
- Komprimieren Sie die Harnblase im Hypogastrium, um bei der Entleerung zu helfen. Führen Sie dies zweimal täglich zur gleichen Zeit (8 Uhr und 20 Uhr) für sechs Wochen durch.
HINWEIS: Der Verlust der normalen Einschnürung des Detrusors ist das Symbol von DU. - Halten Sie alle Ratten in metabolischen Käfigen, die jeweils einen Urinsammeltrichter enthalten, der über ein zuvor gewogenes, absorbierendes Papier gelegt wird, um die Miktion und Inkontinenz zu überwachen.
- Erfassen und notieren Sie die Gewichtsänderung des saugfähigen Papiers, die das entleerte Volumen (VV) und das Restharnvolumen separat angibt.
4. Urodynamische Tests
- Führen Sie sechs Wochen nach der Operation ein Zystometrogramm mit urodynamischen Messgeräten wie folgt durch.
- Anästhesieren Sie Ratten, indem Sie 10% Chloralhydrat in die Peritonealhöhle (3 ml/kg) injizieren.
- Komprimieren Sie die Blase zur Entleerung und fixieren Sie die Ratte dann mit einem Klebeband auf der chirurgischen Plattform.
- Führen Sie den Epiduralkatheter (3F) in die Blase ein und verbinden Sie das urodynamische Messgerät, den Epiduralkatheter und die Infusionspumpe mit dem dreigliedrigen Schlauch.
- Pumpen Sie physiologische Kochsalzlösung mit einer Geschwindigkeit von 0,2 ml/min für die urodynamische Messung (siehe Materialtabelle). Notieren Sie den MCC und DOP sowie die Compliance der Blase (berechnet durch Division δ Blasenvolumens mit δ Druck des Detrusors).
5. Statistische Auswertung
- Führen Sie statistische Analysen mit handelsüblicher Software durch.
- Verwenden Sie den Kolmogorov-Smirnov-Test, um die Normalität der Daten zu testen.
- Drücken Sie die normalverteilten Variablen als Mittelwerte mit Standardabweichungen aus. Verwenden Sie die zweiseitigen gepaarten Student-t-Tests, um die Parameter des Zystometrogramms in beiden Gruppen zu vergleichen.
ANMERKUNG: p < 0,05 zeigt an, dass die Differenz statistisch signifikant war.
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Ergebnisse
Der gesamte Eingriff der Conus medullaris-Durchtrennung kann innerhalb von 45 Minuten von erfahrenen Chirurgen durchgeführt werden. Unser Labor hat über 100 Fälle von Conus medullaris-Durchschnittsoperationen durchgeführt. Die Erfolgsrate liegt bei über 95%, definiert durch das Überleben der Ratten und die erfolgreiche Induktion von DU. Der urodynamische Test bestätigte die Induktion von DU.
Basierend auf unseren Erfahrungen kann die Induktion von DU durch das Restharnvolumen vorläufig beurtei...
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Diskussion
DU ist eine häufige Ursache für Symptome der unteren Harnwege bei Männern und Frauen. Es handelt sich um eine komplexe Symptomkonstellation mit wenigen Behandlungsmöglichkeiten, die die Lebensqualität (Qol) der Betroffenen deutlich beeinträchtigen kann18. Obwohl angenommen wird, dass DU multifaktoriell ist, bleibt das Verständnis seiner Pathogenese rudimentär. Studien haben gezeigt, dass die Pathogenese von DU mit myogenen und neurogenen Faktoren zusammenhängen könnte.
...
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 0,9 % Kochsalzlösung | Wuhan Prosai Company | EY-C1178 | Pumpe für die urodynamische Messung |
| 10 % Chloralhydrat | Shandong Yulong Co., Ltd | H37022673 | 3 ml/kg, intraperitoneal |
| verabreicht Buprenorphin Hydrochlorid Injektion | Tianjin Pharmaceutical Research Institute Pharmaceutical Co. Ltd | H12020275 | 0,05 mg/kg subkutan 24 Stunden und 48 Stunden nach der Operation |
| Epiduralkatheter | Shandong Xinghua Co, Ltd | VABR3L | zur urodynamischen Messung |
| Penicillin G | Alta Technology Co., Ltd | 1ST5637 | 50.000 Einheit/ml pro Tier |
| Pentobarbital | Beijing solabo Technology Co., Ltd | NK-WF0001 | 40 mg/kg, intraperitoneal |
| verabreicht Nahtlinie (4-0) | ETHICON | VCP422H | Naht die Verletzung |
| Dreigliedriger Schlauch | Shandong Xinghua Co, Ltd | VAB3T | für urodynamische Messung |
| Spureninfusionspumpe | Zhejiang Smith Medical Instrument Co., Ltd | 20162540335 | Pumpen Sie die Kochsalzlösung mit einer Geschwindigkeit von 0,2 ml/min für die urodynamische |
| Messung Urodynamische Messgeräte | Medical Measurement SystemsB.V. | 08-0467 | Urodynamische Messgeräte können nicht nur bei der Diagnose von Dysurie helfen, sondern auch objektive Materialien für die Behandlung und therapeutische Wirkung liefern. Es ist die am häufigsten verwendete Untersuchungsmethode in der klinischen Diagnose und Behandlung von funktionellen Erkrankungen der unteren Harnwege |
| Wistar Rats | HFK Biotechnology Co., Ltd, Peking, China | SCXK2012-0023 | 200-220g |
Referenzen
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