השימוש בCystometry במכרסמים קטנים: חקר Chemosensation שלפוחית השתן
August 21st, 2012
Cystometry היא טכניקה יעילה למדידת תפקוד שלפוחית שתן של בעלי חיים קטנים In vivo. השלפוחית הוא החדיר ברציפות בשיעורים נשלטו באמצעות צנתר intravesical, ואילו השופכה תישאר חופשיה להשתנה. זה מאפשר לחוזר, מלא ורוק של שלפוחית השתן, בעוד שלחץ intravesical ונפח בטל נרשמים.
מטרת הליך זה היא לקבוע את השפעת התרכובות הכימיות על פונקציות האחסון והריקון של שלפוחית השתן. זה מושג על ידי השתלת קטטר תחילה בשלפוחית השתן. לאחר תקופת החלמה קצרה, מוזרקת תמיסת בקרה דרך הצנתר למשך 30 דקות.
כאשר לחץ תוך-שלפוחית ונפח ריק נרשמים במשך 30 דקות נוספות, החיה מוזרקת בתרכובת מעניינת. בסופו של דבר, התוצאות יכולות להראות כיצד כימיקלים מגרים גם את דפוס ההתרוקנות באמצעות ניתוח תדירות ההתרוקנות. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כמו רישום התכווצות שלפוחית השתן המבודדת, הוא שניתן ללמוד את תפקודו של איבר זה בתנאים פיזיולוגיים יותר.
לדוגמה, פעולות הוויסות של מערכת העצבים המרכזית נשמרות. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שקשה ללמוד את שלבי הניתוח מכיוון שיש מספר פרטים טכניים ותמרונים שיש להקפיד עליהם כדי להבטיח את הצלחת הניסוי. כדי להכין תחילה את הצינור שברצונך להשתיל בשלפוחית השתן, חתכו צינור PE 50 באורך הרצוי והניחו חתיכה לבנה קטנה של קטטר בגודל 18 על הצנתר הראשי.
לאחר מכן צור שרוול קטן בקצה על ידי הצתת קצה אחד של הצינור ושטוף אותו במי מלח כדי לרוקן כל אוויר. כעת יש להשרות הרדמה בחולדה נקבה בת 10 עד 12 שבועות עם איזוף פלואור. לאחר השראת הרדמה, הגדר את רמת התחזוקה של איזוף פלואור.
מקם את בעל החיים בגבו והניח מסכת הרדמה קטנה העשויה ממזרק 10 סמ"ק. לאחר גילוח הבטן וחיטוי הדרמיס יש להמשיך בניתוח. הניתוח הבא מבוצע הן בחולדות והן בעכברים באותו אופן.
התחל בביצוע לפרוטומיה של קו האמצע התחתון כדי לחשוף את שלפוחית השתן. לאחר מכן מתחיל החלק הקריטי ביותר של הניתוח. תחת מיקרוסקופ כירורגי, הנח תפר חוט ארנק בכיפת שלפוחית השתן באמצעות תפר מונופילמנט שש אפס שאינו נספג.
לאחר מכן, בעזרת מחט, בצע ציסטוסטומיה קטנה בתוך חוט הארנק. הכנס את קטטר PE 50 הקשור דרך חור זה. צינורות קטטר דקים יותר כמו PE 10 יכולים להיות בעלי התנגדות גבוהה ומשתנה יותר ולכן הם אינם מומלצים.
אבטח את חוט הארנק סביב הצינור באמצעות קשר מנתח. לאחר מכן משוך בעדינות את הקטטר החוצה עד שהקצה האזוק נמצא ישירות מתחת לתפר. חתיכת הצנתר בגודל 18 נדחפת לכיוון התפר כדי למנוע דליפה.
בדוק אם יש נזילות בין הצנתר לשלפוחית השתן. עם עירוי עדין של מי מלח. הדק את כל הדליפות בעזרת תפרים נוספים.
כעת, סגור את שרירי הבטן באמצעות תפרים מונופילמנטים, והשאיר מעבר לקטטר בחלקו העליון של החתך. מנהרה את הקטטר לאזור הבין-שכמה באמצעות מוט מתכת חלול, ובכך למנוע מבעלי החיים לנשוך את הצינור. לאחר הניתוח יש להניח את מוט המתכת מתחת לעור ומעל שרירי הבטן והגב.
דחוף את המוט דרך החיה תת עורית לאזור הבין-שכמי. השלם את הניתוח על ידי סגירת שרירי הבטן והעור עם תפרים מונופילמנטים שאינם נספגים. כעת חשוב מאוד לבדוק את החדירות והיציבות של הצנתר המושתל על ידי שטיפתו במי מלח.
תמיסת העירוי צריכה לצאת משלפוחית השתן, לפטר את השופכה. לאחר מתן משככי כאבים תת עוריים, סגור את הקצה החיצוני של הקטטר עם סרט פלסטיק ועגן את הקטטר לעור הגב התחתון של החולדה. לבסוף, אפשרו לבעל החיים להתאושש למשך 30 דקות.
לפני שתתחיל את הציטומטריה, ודא שהמכשירים כוילו כהלכה. הניחו את החולדה בכלוב מטבולי מעל כלי קיבול המכיל שמן המונח על איזון דיגיטלי. השלב הבא הוא לחבר את הצנתר המושתל לברז תלת-כיווני באמצעות בדל פיתוי.
יש לחבר את הברז למתמר הלחץ ולמשאבת עירוי. מתמר הלחץ מחובר עוד יותר באמצעות מגבר למערכת רכישת הנתונים, ומחשב המשתמש בתוכנה זמינה לציבור מתחיל את מדידות הבקרה על ידי הפעלת משאבת העירוי כדי להחדיר מי מלח לשלפוחית השתן. במשך תקופה של 30 דקות, הכלוב המטבולי מושעה מעל איזון דיגיטלי, המשמש להערכת הנפח הריק של החולדה.
הלחץ התוך שלפוחית נרשם כאשר שלפוחית השתן מתמלאת ומתרוקנת. בשלב הבא, ניתן לתת תרופות באופן מערכתי או תוך-שלפוחית במשך 30 דקות נוספות של איסוף נתונים. לאחר השלמת הניסוי, יש להקריב את החיה.
עקבות לחץ אופייניים מחולדה מראים כי במהלך עירוי נוזלים יש הצטברות לחץ איטית בשלפוחית השתן עד להגעה לסף מסוים. אז שלפוחית השתן תתכווץ וסוגר השתן ייפתח ויאפשר מעבר של התמיסה המוחדרת דרך השופכה. ככזה, שלפוחית השתן מתרוקנת.
ההתכווצות תיפסק והלחץ יירד שוב לרמה הבסיסית. לנתונים שנאספו מעכבר יש את כל אותן תכונות. ציטומטריה שימשה לזיהוי המטרות המולקולריות של שמן חרדל או mo MO היא תרכובת תגובתית מאוד ששימשה זה מכבר במודלים ניסיוניים של דלקת והיפרלגזיה של איברים קרביים כמו שלפוחית השתן.
כצפוי, עירוי תוך שלפוחית של 10 מילי-מולרי MO גרם לירידה חזקה במרווח ההתכווצות בעכברים מסוג בר. באופן מוזר, לעכברים עם מחסור בקולטן MO T RPA A הייתה תוצאה דומה לסוגים פראיים באותם תנאים. לעומת זאת, MO גרם לשינוי חלש בהרבה בפרמטרים מערכתיים בעכבר נוקאאוט אחד TRP V מאשר בעכבר מסוג פרא נוקאאוט כפול של TRPA אחד ו-TRP V אחד כמעט ולא הגיב למינון M mo.
הנתונים מצביעים על כך ש-TRP V אחד עשוי למלא תפקיד מפתח בגירוי קרביים הנגרם על ידי mo. תדירות ההתרוקנות המיידית הממוצעת לפני ובמהלך עירוי תוך שלפוחית של MO תומכת בנתונים אלה. התדירות הממוצעת היא יחסית לעירוי מי מלח.
בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לוודא שהקטטר יישאר מחובר היטב לשלפוחית השתן כך שלא תהיה דליפה של תמיסת ההחדרה לבטן. לאחר צפייה בסרטון זה, צריך להיות בעל הבנה טובה כיצד למדוד לחץ תוך שלפוחית, הכרוך בהשתלת קטטר בשלפוחית השתן ומיקום בעלי חיים ערים או מורדמים בשלב ציטומטריה תחת שפע שלפוחית השתן מבוקר.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה
ציסטומטריה היא טכניקה המשמשת להערכת תפקוד השלפוחית בבעלי חיים קטנים in vivo על ידי מדידת הלחץ התוך שלפוחיטי והנפח המשוחרר. שיטה זו מאפשרת את המחקר על מילוי השלפוחית וריקנותו בתנאים פיזיולוגיים.
רכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- נוירולוגיה
- אורולוגיה
- פיזיולוגיה
רקע
- ציסטומטריה כוללת עירוי רציף של תמיסה לתוך השלפוחית.
- השופכה נותרת חופשית להשתנה במהלך ההליך.
- טכניקה זו מספקת תובנות לתפקוד השלפוחית בהשוואה למחקרים של איברים מבודדים.
- היא מאפשרת הערכת ההשפעות של תרכובות כימיות על התנהגות השלפוחית.
מטרת המחקר
- להבדיל את ההשפעה של תרכובות כימיות על תפקודי אחסון ורוקנות השלפוחית.
- לנתח כיצד חומרים מגרים משפיעים על דפוסי ההשתנה.
- לספק הבנה פיזיולוגית יותר של תפקוד השלפוחית.
שיטות ששימשו
- השתלת צנתר בשלפוחית.
- עירוי תמיסת בקרה למשך 30 דקות.
- הקלטה של לחץ תוך שלפוחיטי והנפח המשוחרר.
- עירוי תרכובת מעוניינת לניתוח.
תוצאות עיקריות
- התוצאות מצביעות על שינויים בתדירות ההשתנה עקב חומרים מגרים.
- הטכניקה מאפשרת מדידות חוזרות של תפקוד השלפוחית.
- הנתונים יכולים לחשוף תגובות פיזיולוגיות לתרכובות שונות.
- הממצאים תורמים להבנת בריאות השלפוחית ומחלותיה.
מסקנות
- ציסטומטריה היא כלי חשוב לחקר תפקוד השלפוחית in vivo.
- השיטה משפרת את ההבנה של תגובות השלפוחית לכימיקלים.
- היא מציעה יתרונות על פני מחקרים מסורתיים של כושר התכווצות שלפוחית מבודדת.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Cystometry in small rodents enables mechanistic de-risking of bladder chemosensation pathways by quantifying intravesical pressure and voided volume under controlled perfusion. This approach supports target validation in preclinical models by linking chemical stimuli to functional voiding outputs, improving predictive confidence for neurogenic bladder and overactive bladder indications. The technique bridges discovery biology with translational relevance by preserving autonomic regulation absent in isolated tissue assays.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses regarding TRPV1 and TRPA1 receptor roles in chemo- and mechano-sensory bladder pathways.
- Operational Value: Enables functional target validation through dose-dependent changes in voiding frequency and contractile intervals.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying molecular drivers of visceral irritation and bladder overactivity phenotypes.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for compound screening by establishing baseline pressure-volume relationships.
- Quantitative Outputs: Provides reproducible measurements of voided volume and intravesical pressure thresholds for hit confirmation.
- Screening Scalability: Supports platform reuse across chemosensory compound libraries via standardized cystometric staging.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models bladder pathophysiology in preclinical settings despite limited direct translational value due to species differences in micturition control.
- Mechanistic De-risking: Clarifies pathway contributions of novel molecular players like TRPV1 in mustard oil-induced visceral hypersensitivity.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by linking target engagement to functional bladder outputs in vivo.
Pipeline & Workflow Integration
Cystometry integrates into the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical validation by providing physiological readouts of bladder storage and voiding functions.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of chemosensory mechanisms via controlled chemical infusion and pressure-volume tracking.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized, reproducible quantification of voiding patterns under compound challenge.
- Analytics: Enables comparative analysis of voiding frequency and contractile intervals as quantitative endpoints for compound effects.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by modeling bladder pharmacology in disease-relevant systems despite species limitations.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable capability for evaluating bladder-active compounds across multiple therapeutic programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in bladder chemosensation by linking receptor activity to functional voiding outputs.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility through calibrated pressure transduction and volume measurement.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing in vivo functional data that de-risks target selection for bladder indications.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on effects on voiding dynamics and bladder sensitivity.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent surgery, catheter implantation, and postoperative care to ensure catheter stability and prevent leakage.
- Dependent on pressure transducers, infusion pumps, data acquisition systems, and metabolic cages for voided volume quantification.
- Necessitates cross-team standardization of perfusion rates, compound dosing, and pressure threshold definitions across sites.
- Involves adaptation considerations when translating protocols between mice and rats due to anatomical and physiological differences.
- Limited by the invasive nature of surgery and postoperative recovery requirements, which constrain throughput and animal welfare compliance.
