マウスモデルにおける覚醒時膀胱内圧測定の実施手順の評価
May 20th, 2017
本研究では、自由に動くマウスで覚醒膀胱内圧測定を行うための手術手順と実験技術について述べる。さらに、最適化と標準化をサポートする実験的証拠を提供します。
この顕微手術の全体的な目標は、膀胱内に膀胱内チューブを埋め込み、覚醒しているマウスの下部尿路機能を記録することです。この方法は、覚醒状態の膀胱測定から再現性のある実験データを取得し、健康なマウスモデルと病気のマウスモデルで膀胱機能をテストするのに役立ちます。この手法の主な目標は、マウスモデルで充填膀胱測定を実施するための実験データに基づく標準化された方法を提供することです。
チューブを埋め込む準備をするには、まず7センチメートルのpe10チューブをカットし、一方の端をゆっくりと直火に向かって進めてフレアを作成し、フレアが発生するとすぐにチューブをすばやく引き抜きます。次に、グルーガンの弱火設定を使用して、チューブのフレア端から4.5、5、5.5センチメートルのところに万能ホットグルーを3滴塗布します。はさみを使用して、接着剤の泡から凹凸を切り取ります。
30ゲージの針の一端にホットグルーを塗布し、埋め込み後にpe10チューブを差し込むために使用されます。次に、つま先のつま先つまみに対する反応の欠如を確認し、動物の目に軟膏を塗ります。アルコールとベタジンで背中の上部と下腹部を滅菌した後、頭蓋骨の間に1.5センチメートルの切開を行い、動物を滅菌ドレープで覆われた摂氏37度の加熱パッドの上に仰臥位に置きます。
次に、腹部の皮膚の正中線を1.5センチメートル下切開します。続いて、筋膜に沿って筋膜を切開し、膀胱のドームと上半分を露出させます。腹部の内臓を温かい生理食塩水で湿らせたまま、動物を横向きに回転させて首のうなじの切開にアクセスします。
切開部から細い止血剤を皮下まで押し込み、背中の皮下チャネルを開始し、動物の側面に沿って続けます。器具の先端が胸郭の底に達したら、先端を腹部の内側の正中線に向けて回し、先端が筋肉層の下の腹部切開部に露出するまで止血剤を前進させ続けます。止血剤の先端が切開部の内側に入ったら、肩の上の皮膚をつまみ、腹部の切開部に器具の先端が見えるまで動物を安定させるために牽引力を適用します。
次に、止血器を使用してチューブのフレアしていない端をつかみ、止血剤をゆっくりと引っ込め、チューブの端を首の後ろの切開部から引き出し、チューブのフレアした端を膀胱のドームの真上に来るように調整します。糸くずの出ないティッシュの小さなロールで膀胱を安定させます。緩く結ばれた吸収性のない6-Oモノフィラメント縫合糸を膀胱ドームの上に置きます。
利き手ではない方の方とデュモンの7番湾曲した微小鉗子を使用して、膀胱のドームをつかみ、利き手で21ゲージの針を使用して、ドームの頂点に膀胱切開術を行います。5番の湾曲したマイクロ鉗子の閉じたペアで膀胱切開術を静かにプローブし、カテーテルが穴を簡単に通過できることを確認し、pe10カテーテルのフレア端を膀胱に配置し、フレアを膀胱頸部まで押し下げて、固定中に滑り落ちないようにします。モノフィラメントタイをチューブの前方に配置した状態で、膀胱の容量を人為的に減少させないように、膀胱のドームとチューブのできるだけ高い位置に6-O縫合
糸を締めます。あるいは、膀胱のドームに緩い巾着縫合糸を置き、先ほど示したように膀胱切開を行い、カテーテルのフレア端を穿刺に挿入します。次に、フラット縫合糸で示されているように、ドームとチューブの周りに縫合糸を結びます。いずれの場合も、膀胱壁に大きな損傷を与えないようにチューブを固定するように注意してください。
組織を摂取しすぎると、膀胱の容量が減少します。使用量が少なすぎると、接続が漏れます。膀胱内のチューブのシールと位置をテストするには、30ゲージの針を備えた0.5ミリリットルのインスリン注射器をチューブの遠位端に取り付け、尿道の開口部に液滴が現れるまで、0.1〜0.2ミリリットルの0.9%塩化ナトリウムで膀胱をゆっくりと満たします。
シールが不完全な場合は、膀胱の周りにループ縫合糸の尾を巻き付けて結びます。次に、吸引によって膀胱を空にします。ドームで漏れが発生しない場合は、湾曲したマイクロ鉗子のペアで膀胱を支え、フレアが膀胱ドームの内側に当たるまでチューブをそっと引っ張ります。
前述の方法を使用してシールを再テストします。縫合糸の尾部をトリミングし、ティッシュロールを取り外し、膀胱を正常な位置に戻します。次に、ランニング6-O縫合糸を使用して、腹壁を2層に閉じます。
そして、動物を腹部にそっと回転させます。金属アンカーの皮下部分を眼内切開部に挿入し、6-Oモノフィラメントを使用してチューブとアンカーを垂直マットレス縫合糸で固定します。チューブが抜けないように皮膚の上下に接着剤の泡が残っていることを確認し、チューブを皮膚から約2cm上に切断します。
次に、尿が漏れるのを防ぐために、30ゲージのプラグをチューブの端にそっと挿入します。読み取りを行う前に、pe50チューブを使用して輸液ポンプ、圧力トランスデューサー、および22ゲージスイベルを接続します。次に、麻酔をかけた実験動物を腹臥位にして、30ゲージのプラグを抜きます。
テザーをアンカーに接続し、膀胱カテーテルをpe50の端にスライドさせ、ホットグルーを使用して水密シールを形成します。マウスをワイヤーの床に置きます。そして録音を開始します。
その後、動物が麻酔から回復し、膀胱の圧力が安定したら、0.9%塩化ナトリウムを0.6ミリリットル/時の速度で注入し始めます。通常、カテーテル挿入後2日目に、膀胱の断面積の半分を占める重度の粘膜下腫脹が発生し、内腔の閉塞につながります。5日目に浮腫は完全に解消し、粘膜下領域には筋筋に部分的に浸潤した炎症細胞が浸
潤します。2日目と3日目に観察された組織の腫脹の最大範囲は、対応する行動排尿と相関しており、これらの時点で動物は膀胱機能に著しく障害があることを示しました。組織学的データから予想されるように、排尿頻度は術後 5 日目までに正常化します。覚醒し、自由に動く動物における膀胱内圧は、運動アーチファクトが最小限に抑えられ、ベースライン圧力が10〜15センチメートルの水によって特徴付けられ、これは変化しないままである場合もあれば、充填サイクル中に水が10センチメートル以下で徐々に上昇する場合もあります。
その後、ボイド中に突然のパルススタイルの圧力上昇と下降が続きます。このテクニックを習得すると、適切に実行すれば30分で完了できます。この手順を試みるときは、組織の生理機能を維持するために膀胱への損傷を最小限に抑えることを覚えておくことが重要です。
この手順に続いて、機能的な膀胱容量に関する追加の質問に答えるために、シングルサイクル充填膀胱測定などの他の方法を実行できます。このビデオを見た後、膀胱にチューブを顕微鏡で埋め込む方法と、マウスの下部尿路機能を評価するために覚醒充填嚢胞術を使用する方法についてよく理解できるはずです。
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概要
この研究は、覚醒マウスの尿 Bladder に膀胱内チューブを埋め込むためのマイクロサージカル手順を説明しています。この方法は、覚醒時の膀胱測定のための再現可能な実験データの取得を標準化することを目的としています。
研究の主要な構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 泌尿器科学
- 実験手術
背景
- 覚醒時の膀胱測定は、膀胱機能の研究に不可欠です。
- マウスモデルは泌尿器科学の研究で一般的に使用されています。
- 標準化された方法はデータの再現性を向上させます。
- 膀胱機能の理解は尿路障害の治療法を開発する上で重要です。
研究の目的
- 覚醒時の膀胱測定技術を最適化し、標準化すること。
- 膀胱機能を評価する信頼できる方法を提供すること。
- 健康なマウスモデルと病気のマウスモデルの両方での研究を促進すること。
使用された方法
- 尿 Bladder に膀胱内チューブを埋め込むこと。
- 覚醒マウスの下部尿路機能の記録。
- PE10チューブとホットグルーを使用したチューブの準備。
- 正確な埋め込みのためのマイクロサージカル技術。
主要な結果
- この手順により、膀胱機能の効果的なモニタリングが可能になります。
- 標準化により、実験結果の再現性が高まります。
- データは様々なマウスモデルにおける方法の信頼性を支持しています。
- 最適化された技術により、膀胱の生理学の理解が深まります。
結論
- この研究は覚醒時の膀胱測定のための貴重な技術を提示しています。
- 標準化は研究における再現性の鍵です。
- この方法は尿路障害の研究を進めることができます。
よくある質問
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.
