We presenteren een methode voor het vaststellen van een detrusor onderactiviteitsmodel door conus medullaris transection bij ratten. Detrusor onderactiviteit werd bij deze dieren met succes gestimuleerd. Het model kan worden gebruikt voor het bestuderen van de urinewegfunctie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Detrusor Underactivity Model bij ratten door Conus Medullaris Transection
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Het doel van het gepresenteerde protocol was om een detrusor underactiviteit (DU) model in de rat vast te stellen door middel van conus medullris transection. Laminectomie werd uitgevoerd bij in totaal 40 vrouwelijke Wistar-ratten (controlegroep: 10 ratten; testgroep: 30 ratten) met een gewicht van 200-220 g, en de conus medullaris werd getransecteerd op het L4\u2012L5-niveau in de testgroep. Alle ratten werden gedurende zes weken gehuisvest en gevoed onder dezelfde omgevingsomstandigheden. In de testgroep werd gedurende zes weken tweemaal daags urineleeging uitgevoerd en werd het gemiddelde resterende urinevolume geregistreerd. In beide groepen werd een cystometrogram uitgevoerd. Maximale cystometrische capaciteit (MCC), detrusoropeningsdruk (DOP) en naleving van de blaas werden geregistreerd en berekend. De testgroep vertoonde een significante urineretentie na de operatie, zowel tijdens als na de spinale shock. Er werd echter geen afwijking waargenomen in de controlegroep. In vergelijking met de controlegroep was de MCC en de therapietrouw van de blaas in de testgroep significant hoger dan die van de testgroep (3,24 ± 2,261 ml versus 1,04 ± 0,571 ml; 0,43 ± 0,578 ml/cmH2O versus 0,032 ± 0,016 ml/cmH2O), terwijl DOP in de testgroep lager was dan de controlegroep (20,28 ± 14,022 cmH2O versus 35 ± 13,258 cmH2 O). Deze methode om een diermodel van DU vast te stellen door de conus medullaris transsectie biedt een uitstekende gelegenheid om de pathofysiologie van DU op een betere manier te begrijpen.
Inleiding
Detrusor onderactiviteit (DU) is een typische lagere urinewegdisfunctie die onderbelicht is gebleven. Hoewel DU is gedefinieerd door de International Continence Society (ICS)1, worden tal van verschillende terminologieën gebruikt om naar deze ziekte te verwijzen, bijvoorbeeld "detrusorfalen", "acontractiele blaas", "detrusor areflexie"2. DU, zoals gedefinieerd door de International Continence Society (ICS) in 2002, is een samentrekking van verminderde kracht en duur, wat resulteert in een langdurige toename van de tijd voor blaaslediging, wat resulteert in het niet bereiken van volledige blaaslediging binnen een normale periode.
DU kan voorkomen bij 48% van de mannen en 12% van de vrouwen (in de leeftijd van >70 jaar)3 met symptomen van lagere urinewegen. Het lijkt multifactorieel te zijn en er bestaat geen effectieve behandeling. Er wordt gemeld dat DU alomtegenwoordig is bij patiënten met neurogene blaasdisfunctie, zoals multiple sclerose4, diabetes mellitus5, ziekte van Parkinson6 of cerebrale beroerte7. DU kan ook worden veroorzaakt door iatrogene zenuwbeschadiging, zoals laparoscopische hysterectomie, prostatectomie of andere chirurgische ingrepen in het kleine bekken8. De pathofysiologische veranderingen en beschikbare behandelingen van DU zijn nog steeds verwarrend vanwege het ontbreken van een geschikt diermodel voor studie.
De mictiereflex wordt gecontroleerd door spino-bulbospinale paden die het pontine mictiecentrum, sacrale parasympathische kern en meer senior cortexcentracombineren 9. Activering en onderhoud van de mictiereflex zijn voornamelijk afhankelijk van het regelmatige transport van sensorische signalen van de blaas naar meer senior cortexcentra. Er kan worden gepostuleerd dat sensorische disfunctie bijdraagt aan DU.
De meeste dierproeven met betrekking tot lagere urinewegdisfuncties hebben zich gericht op overactieve blaas (OAB) modellen10. Deze modellen bieden een redelijk begrip van OAB pathofysiologie en prognose. Er zijn echter slechts enkele DU-modellen gemeld, bijvoorbeeld supraspinale schade (lokale laesies, decerebratie en occlusie van de middelste hersenslagader), transsectie van het ruggenmerg of kneuzingsletsel, systemisch (bijv. cyclofosfamide) of intravesicale toediening van irriterende of inflammatoire middelen (bijv. zuur, acroleïne en lipopolysaccharide)11,12,13,14 . Van deze methoden kan alleen de methode voor ruggenmergtranssectie of kneuzingsletsel worden gebruikt bij het vaststellen van een diermodel van DU13. Pogingen met betrekking tot de verwonding van het pontine mictiecentrum en de hogere cortexcentra werden opgegeven vanwege het ernstige trauma. Er wordt dus meer aandacht besteed aan het vinden van een nauwkeurige locatie in het mictiereflexcentrum om de DU te induceren met minimale bijwerkingen.
Zoals eerder vermeld, is een van de mechanismen van het induceren van DU het verwonden van het ruggenmerg om de signaalroute van de mictiereflex te beschadigen. Allen's weight-drop methode werd ontwikkeld om proefdieren met gewonde ruggenmerg vast te stellen15. Er zijn echter geen verdere experimentele gegevens beschikbaar over deze methode. Bovendien, aangezien delen van de dieren de spinale functie herstelden na een beroerte zonder DU, kan het niet worden beschouwd als een perfecte methode voor het genereren van een DU-diermodel16.
In 1987 excogiteerde Bregman een proces van transectatie van het ruggenmerg voor het genereren van het DU-diermodel en verwierf experimentele gegevens17. Toch werd deze methode niet toegepast om het DU-diermodel vast te stellen. Op dat moment waren onderzoekers nog steeds in de war over de pathogenese van DU. Omdat locaties in het ruggenmerg geassocieerd met de inductie van OAB of DU naast elkaar liggen, waren ze niet in staat om de nauwkeurige plaats van schade aan het ruggenmerg te vinden om DU17 te induceren. OAB en DU werden samen of afzonderlijk geïntroduceerd door deze methode. Dus hoewel deze methode DU introduceerde, was deze onnauwkeurig en kon deze niet worden gebruikt voor het begrijpen van het voorkomen en verwerken van DU.
Zoals hierboven vermeld, is het ontbreken van een geschikt diermodel van DU een van de belangrijkste obstakels voor de studie van DU. Onderzoekers zijn voortdurend op zoek naar een nauwkeurig en beheersbaar model dat de pathologie van DU kan simuleren. Zelfs de behandelingsopties voor DU zijn de afgelopen 20 jaar niet significant verbeterd. Collectief is er een grote behoefte om een standaardprotocol te beschrijven voor het vaststellen van een diermodel van DU.
Daarom beschrijven we in dit artikel een methode om met succes een rattenmodel van DU vast te stellen door conus medullris-transsectie. Transsectie werd uitgevoerd op L4\u2012L5 niveau om de conus medullaris te scheiden. De maximale cystometrische capaciteit (MCC), detrusoropeningsdruk (DOP) en naleving van de blaas werden geregistreerd en geanalyseerd om het protocol te valideren. Het onderstaande protocol combineert zowel haalbaarheid als betrouwbaarheid op een gestandaardiseerde manier om het DU-diermodel vast te stellen, waarbij het voorkomen en de verwerking van DU wordt gesimuleerd. Het protocol kan worden gebruikt als een techniek voor verdere studie van DU.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle ratten werden gebruikt volgens protocollen die zijn goedgekeurd door het Animal Experimental Committee van het Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University.
1. Chirurgische voorbereiding, anesthesie en chirurgische technieken
OPMERKING: Een totaal van 40 vrouwelijke Wistar-ratten, met een gewicht van 200-220 g, werden commercieel verkregen voor de huidige studie. Van de 40 ratten werden er 10 willekeurig geselecteerd als de controlegroep en de rest werd behandeld als de testgroep. Alle dieren werden gehuisvest in een steriele omgeving in de dierenfaciliteiten van het Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University.
- Voer algemene anesthesie uit door natriumpentobarbital intraperitoneaal (40 mg / kg) toe te dienen. U kunt ook anesthesie induceren met behulp van 3% -4% isofluraan en deze op 1% -3% (geïnhaleerd) houden. Breng oogheelkundige zalf aan op de ogen om uitdroging te voorkomen. Plaats de rat vervolgens op het chirurgische platform en zorg voor thermische ondersteuning.
OPMERKING: Dien analgetica toe zoals buprenorfine, 0,05 mg / kg, SC, 0,1-0,2 ml aan het begin van de procedure. - Controleer op de diepte van de anesthesie door het gebrek aan reactie op de teenknijpen. Scheer de vacht van het hele achterste gebied met een scheermes.
- Steriliseer de chirurgische site met ten minste 3 cycli van een tweetraps scrub zoals chloorhexidine of povidonjodium gevolgd door isopropylalcohol. Beveilig de ledematen met chirurgische tape en maak een mediane incisie van ongeveer 3 cm op de rug met een chirurgische schaar.
- Verdiep de incisie door de onderhuidse weefsels met behulp van een chirurgische schaar en knip de spieren af die aan de wervelkolom zijn bevestigd.
- Identificeer en belicht visueel de13e rib (de tussenwervelruimte die met die rib is verbonden, is interval T13 \u2012L1). Markeer de13e rib met behulp van een hechtdraad.
- Reseceer na identificatie zorgvuldig de spieren die aan de wervelkolom zijn bevestigd en stel de wervelkolom bloot. Resecteer het supraspinale ligament en het interspineuze ligament voor een nauwkeurige identificatie van de wervelkolom. Belicht het niveau van L4\u2012L5 met een chirurgische schaar en tang.
OPMERKING: Het supraspinale ligament kan gemakkelijk worden geïdentificeerd vanwege de aanwezigheid van dun onderhuids weefsel. Na de resectie van supraspinale ligament, is het ligament tussen spineus proces interspineus ligament. - Ontleed zorgvuldig het L4\u2012L5 wervelspineuze proces en delen van het transversale proces met behulp van een Kelly-tang om het ruggenmerg bloot te leggen (figuur 1).
- Stel de conus medullaris volledig bloot op L4\u2012L5 niveau en transect de conus medullaris volledig met een iridectomie schaar. Breng wat weefselverpakking in om het herstel van het ruggenmerg te blokkeren.
- Sluit de bovenliggende spier en huid op de buitenste huidlaag met behulp van 4-0 niet-absorbeerbare hechting.
- Voer voor de controlegroep stap 1.1\u20121.7 uit en laat de conus medullaris intact. Sluit de incisie volgens stap 1.9.
2. Herstel van dieren
- Houd de ratten in een temperatuurgecontroleerde incubator (37 °C) gedurende het eerste uur na de operatie en controleer ze totdat ze sternaal zijn of actief bewegen.
OPMERKING: Het duurt ongeveer een half uur voor totaal herstel. - Breng het dier over naar een schone kooi met voldoende voedsel en water. Houd de ratten in aparte kooien.
OPMERKING: Het succes van de transsectie wordt aangegeven wanneer de ratten in de testgroep alleen bewegen met behulp van voorpoten, terwijl de ratten in de controlegroep normaal kunnen lopen.
3. Beheer na de operatie
- Injecteer Penicilline G, een antibioticum (50.000 U/ml per dier) intraperitoneaal. Dien analgetica toe zoals buprenorfine, 0,05 mg / kg, SC, 0,1-0,2 ml elke 6-12 uur gedurende 48 uur na de operatie.
- Druk de urineblaas bij de hypogastrium samen om te helpen met de lediging. Voer dit twee keer per dag uit op hetzelfde tijdstip (8 uur en 20 uur) gedurende zes weken.
OPMERKING: Het verlies van normale vernauwing van detrusor is het symbool van DU. - Huisvest alle ratten in metabole kooien, elk met een urineverzamelingstrechter geplaatst over een eerder gewogen absorberend papier om de mictie en incontinentie te controleren.
- Verzamel en noteer de gewichtsverandering van absorberend papier, dat het lege volume (VV) en het resterende urinevolume afzonderlijk aangeeft.
4. Urodynamisch testen
- Voer zes weken na de operatie een cystometrogram uit met behulp van urodynamische meetapparatuur als volgt.
- Verdoof ratten door 10% chloraalhydraat in de peritoneale holte (3 ml / kg) te injecteren.
- Druk de blaas samen om te legen en bevestig de rat vervolgens met behulp van een tape op het chirurgische platform.
- Breng de epidurale katheter (3F) in de blaas in en sluit de urodynamische meetapparatuur, epidurale katheter en infusiepomp aan via de buis met drie ledematen.
- Pomp fysiologische zoutoplossing met een snelheid van 0,2 ml/min voor urodynamische meting (zie materiaaltabel). Noteer de MCC en DOP en de naleving van de blaas (berekend door δ blaasvolume te delen met δ druk van de detrusor).
5. Statistische analyse
- Voer statistische analyses uit met behulp van in de handel verkrijgbare software.
- Gebruik de Kolmogorov-Smirnov-test om de normaliteit van gegevens te testen.
- Druk de normaal verdeelde variabelen uit als gemiddelde waarden met standaardafwijkingen. Gebruik de tweezijdige gepaarde Student's t-tests om de parameters van cystometrogram in beide groepen te vergelijken.
OPMERKING: p < 0,05 geeft aan dat het verschil statistische significantie had.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De gehele procedure van de conus medullaris transsectie kan binnen 45 minuten worden voltooid door ervaren chirurgen. Ons laboratorium heeft meer dan 100 gevallen van conus medullaris transsectie operaties uitgevoerd. Het slagingspercentage is meer dan 95%, zoals gedefinieerd door de overleving van de ratten en de succesvolle inductie van DU. De urodynamische test bevestigde de inductie van DU.
Op basis van onze ervaring kan de inductie van DU voorlopig worden geëvalueerd aan de hand van het r...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
DU is een veel voorkomende oorzaak van lagere urinewegsymptomen bij zowel mannen als vrouwen. Het is een complexe constellatie van symptomen met weinig behandelingsopties die de kwaliteit van leven (Qol) van de getroffenen aanzienlijk kunnen verminderen18. Hoewel wordt aangenomen dat DU multifactorieel is, blijft het begrip van de pathogenese rudimentair. Studies hebben aangetoond dat de pathogenese van DU mogelijk verband houdt met myogene en neurogene factoren.
In de ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 0.9% zoutoplossing | Wuhan Prosai Company | EY-C1178 | pomp voor urodynamische meting |
| 10% chloralhydraat | Shandong Yulong Co., Ltd | H37022673 | 3mL/kg, toegediend intraperitoneaal |
| Buprenorfine Hydrochloride Injectie | Tianjin Pharmaceutical Research Institute Pharmaceutical Co. LTD | H12020275 | 0.05mg/kg subcutaan 24h en 48h postoperatief |
| Epidural katheter | Shandong Xinghua Co, Ltd | VABR3L | voor urodynamische meting |
| Penicilline G | Alta Technology Co., Ltd | 1ST5637 | 50.000 eenheid/ml per dier |
| pentobarbital | Beijing solabo Technology Co., Ltd | NK-WF0001 | 40 mg/kg, toegediend intraperitoneaal |
| Hechtdraad(4-0) | ETHICON | VCP422H | het verwonding hechten |
| Drie-ledige buis | Shandong Xinghua Co, Ltd | VAB3T | voor urodynamische meting |
| Trace infuuspomp | Zhejiang Smith Medical Instrument Co., Ltd | 20162540335 | De zoutoplossing met een snelheid van 0.2ml/min pompen voor urodynamische meting |
| Urodynamisch meetapparaat | Medical Measurement SystemsB.V. | 08-0467 | Urodynamisch meetapparaat kan niet alleen helpen bij de diagnose van dysurie, maar ook objectieve materialen voor behandeling en therapeutisch effect leveren. Het is de meest gebruikte onderzoeksmethode in de klinische diagnose en behandeling van functionele aandoeningen van de lagere urinewegen |
| Wistar-ratten | HFK Biotechnology Co.Ltd, Beijing, China | SCXK2012-0023 | 200-220g |
Referenties
- van Koeveeringe, G. A., et al. Detrusor underactivity: Pathophysiological considerations, models and proposals for future research. Neurourology and Urodynamics. 33 (5), ICI-RS 2013 591-596 (2014).
- Osman, N. I., Esperto, F., Chapple, C. R. Detrusor Underactivity and the Underactive Bladder: A Systematic Review of Preclinical and Clinical Studies. European Urology. 74 (5), 633-643 (2018).
- Osman, N. I., Chapple, C. R. Contemporary concepts in the aetiopathogenesis of detrusor underactivity. Nature Reviews. Urology. 11 (11), 639-648 (2014).
- Panicker, J. N., Nagaraja, D., Kovoor, J. M. E., Nair, K. P. S., Subbakrishna, D. K. Lower urinary tract dysfunction in acute disseminated encephalomyelitis. Multiple Sclerosis. 15 (9), Houndmills, Basingstoke, England. 1118-1122 (2009).
- Lee, W. C., Wu, H. P., Tai, T. Y., Yu, H. J., Chiang, P. H. Investigation of urodynamic characteristics and bladder sensory function in the early stages of diabetic bladder dysfunction in women with type 2 diabetes. The Journal of Urology. 181 (1), 198-203 (2009).
- Araki, I., Kitachara, M., Oida, T., Kuno, S. Voiding dysfunction and Parkinson’s disease: urodynamic abnormalities and urinary symptoms. The Journal of Urology. 164 (5), 1640-1643 (2000).
- Meng, N. H., et al. Incomplete bladder emptying in patients with stroke: is detrusor external sphincter dyssynergia a potential cause. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 91 (7), 1105-1109 (2010).
- FitzGerald, M. P., Brubaker, L. The etiology of urinary retention after surgery for genuine stress incontinence. Neurourology and Urodynamics. 20 (1), 13-21 (2001).
- Rahman, M., Siddik, A. B. Neuroanatomy, Pontine Micturition Center. StatPearls. , (2020).
- Wrobel, A., Lancut, M., Rechberger, T. A. A new model of detrusor overactivity in conscious rats induced by retinyl acetate instillation. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 74 (7), 16(2015).
- Rosenzweig, E. S., McDonald, J. W. Rodent models for treatment of spinal cord injury: research trends and progress toward useful repair. Current Opinion in Neurology. 17 (2), 121-131 (2004).
- Yoo, K. H., Lee, S. J. Experimental animal models of neurogenic bladder dysfunction. International Neurourology Journal. 14 (1), 1-6 (2010).
- Kanai, A., et al. Sophisticated models and methods for studying neurogenic bladder dysfunction. Neurourology and Urodynamics. 30 (5), 658-667 (2011).
- Nomiya, M., et al. Progressive vascular damage may lead to bladder underactivity in rats. The Journal of Urology. 191 (5), 1462-1469 (2014).
- Seki, T., Hida, K., Tada, M., Koyanagi, I., Iwasaki, Y. Graded contusion model of the mouse spinal cord using a pneumatic impact device. Neurosurgery. 50 (5), discussion 1081-1082 1075-1081 (2002).
- Yeo, S. J., et al. Development of a rat model of graded contusive spinal cord injury using a pneumatic impact device. Journal of Korean Medical Science. 19 (4), 574-580 (2004).
- Bergman, B. S. Spinal cord transplants permit the growth of serotonergic axons across the site of neonatal spinal cord transection. Brain Research. 431 (2), 265-279 (1987).
- Chancellor, M. B., et al. Underactive bladder; Review of progress and impact from the International CURE-UAB Initiative. International Neurourology Journal. 24 (1), 3-11 (2020).
- Pfisterer, M. H. D., Griffiths, D. J., Schaefer, W., Resnick, N. M. The effect of age on lower urinary tract function: a study in women. Journal of the American Geriatrics Society. 54 (3), 405-412 (2006).
- Duchen, L. W., Anjorin, A., Watkins, P. J., Mackay, J. D. Pathology of autonomic neuropathy in diabetes mellitus. Annals of Internal Medicine. 92 (2), 301-303 (1980).
- Schneider, T., Hein, P., Bai, J., Michel, M. C. A role for muscarinic receptors or rho-kinase in hypertension associated rat bladder dysfunction. The Journal of Urologoy. 173 (6), 2178-2181 (2005).
- Drake, M. J., Harvey, I. J., Gillespie, J. I., Van Duyl, W. A. Localized contractions in the normal human bladder and in urinary urgency. BJU International. 95 (7), 1002-1005 (2005).
- Suskind, A. M., Smith, P. P. A new look at detrusor underactivity: impaired contractility versus afferent dysfunction. Current Urology Reports. 10 (5), 347-351 (2009).
- Osman, N. I., et al. Detrusor underactivity and the underactive bladder: A new clinical entity? A review of current terminology, definitions, epidemiology, aetiology, and diagnosis. European Urology. 65 (2), 389-398 (2014).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
