$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Urineopslag en mictie worden gecoördineerd door een centraal circuit (centraal zenuwstelsel) dat informatie ontvangt over de blaasvulstatus via de bekken- en hypogastrische zenuwen. Het urothelium, het epitheel dat de urinewegen van het nierbekken naar de proximale urethra bekleedt, vormt een strakke barrière voor de metabole afvalproducten en pathogenen die in de urine aanwezig zijn. Het is een integraal onderdeel van een sensorisch web, dat de vultoestand van de blaas detecteert en communiceert naar onderliggende weefsels en afferente zenuwen 1,2. Verstoring van de urotheliale barrière, of veranderingen in urotheliale mechanotransductieroutes, kan leiden tot ledigingsstoornissen samen met lagere urinewegsymptomen zoals frequentie, urgentie, nocturie en incontinentie 3,4,5,6,7. Evenzo is bekend dat veroudering, diabetes, lagere urineweginfecties, interstitiële cystitis en andere ziekteprocessen die de urineblaas beïnvloeden, of het bijbehorende circuit dat de functie ervan regelt, blaasdisfunctie veroorzaken 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17, 18,19. Een beter begrip van normaal en abnormaal ledigingsgedrag hangt af van de ontwikkeling van methoden die op betrouwbare wijze onderscheid kunnen maken tussen verschillende plaspatronen.
Traditioneel is het vrijwillige ledigingsgedrag van muizen bestudeerd met behulp van de void spot assay (VSA), ontwikkeld door Desjardins en collega's20, en breed aangenomen vanwege de eenvoud, lage kosten en niet-invasieve aanpak 8,21,22,23,24. Deze test wordt meestal uitgevoerd als een eindpunttest, waarbij een muis een bepaalde hoeveelheid tijd doorbrengt in een kooi bekleed met een filterpapier, dat vervolgens wordt geanalyseerd door het aantal te tellen en de grootte van urinevlekken te beoordelen wanneer het filterpapier onder ultraviolet (UV) licht wordt geplaatst (de urinevlekken fluoresceren onder deze omstandigheden)20. Ondanks deze vele voordelen heeft de traditionele VSA enkele grote beperkingen. Omdat muizen vaak in dezelfde gebieden plassen, moeten onderzoekers de duur van de test beperken tot een relatief korte periode (≤4 uur)25. Zelfs wanneer de VSA over kortere tijdsperioden wordt uitgevoerd, is het bijna onmogelijk om kleine lege plekken (SVS'en) op te lossen die over grote lege plekken vallen of om SVS'en te onderscheiden van de overdracht van urine die aan staarten of poten is gehecht. Het is ook erg moeilijk om te onderscheiden of SVS'en een gevolg zijn van frequente maar individuele ledigingsgebeurtenissen (een fenotype dat vaak wordt waargenomen als reactie op cystitis 4,26), of als gevolg van post-mictie dribbelen (een fenotype geassocieerd met obstructie van de blaasuitlaat 27). Bovendien beperkt de wens om de test tijdens werkuren te voltooien, in combinatie met moeilijkheden om toegang te krijgen tot huisvestingsfaciliteiten wanneer de lichten worden uitgeschakeld, deze tests vaak tot de lichtperiode van de circadiane cyclus van 24 uur. Deze tijdsbeperkingen voorkomen dus de evaluatie van het ledigingsgedrag van muizen tijdens hun actieve nachtfase, waardoor het vermogen om specifieke genen of behandelingen te analyseren die worden bepaald door circadiane ritmes, wordt verminderd.
Om een aantal van deze beperkingen te overwinnen, hebben onderzoekers alternatieve methoden ontwikkeld om het ledigingsgedrag in realtime te beoordelen 26,28,29,30,31,32. Sommige van deze benaderingen omvatten het gebruik van dure apparatuur zoals metabole kooien26,28,29, of het gebruik van thermische camera's 30; Ook deze hebben echter beperkingen. In metabole kooien heeft urine bijvoorbeeld de neiging zich te hechten aan de draden van de gaasvloer en aan de wanden van de trechter, waardoor de hoeveelheid urine die wordt verzameld en gemeten, wordt verminderd. Het kan dus moeilijk zijn om nauwkeurig gegevens over kleine holtes te verzamelen. Bovendien geven metabole kooien geen informatie over de ruimtelijke verdeling van de ledigingsgebeurtenissen (d.w.z. urineren in de hoeken versus het midden van de kamer). Aangezien infraroodstraling met een lange golflengte die door de thermografische camera's wordt gebruikt, niet doordringt in vaste stoffen, moet de ledigingsactiviteit die wordt beoordeeld door videothermografie worden uitgevoerd in een open systeem, wat een uitdaging kan zijn met actieve muizen, omdat ze enkele centimeters in de lucht kunnen springen. Een ander systeem is de geautomatiseerde voided beits on paper (aVSOP) approach33, die bestaat uit gewalst filterpapier dat met een constante snelheid onder de gaasvloer van een muizenkooi terechtkomt. Deze aanpak voorkomt papierschade en de overlap van urinevlekken die voorkomen in de klassieke VSA, en de implementatie ervan stelt de onderzoeker in staat om experimenten gedurende meerdere dagen uit te voeren. Het biedt de onderzoeker echter geen precieze timing van de voiding-gebeurtenissen en er is geen mogelijkheid om gedrag te onderzoeken en hoe het correleert met spotting. Om deze informatie te verkrijgen, hebben onderzoekers videomonitoring opgenomen in voiding-assays, een aanpak die de gelijktijdige beoordeling van muisactiviteit en urinegebeurtenissen mogelijk maakt31,32. Eén benadering bestaat uit het plaatsen van een blauw licht emitterende diode (LED) en een videocamera met een groen fluorescentie-eiwitfilter onder de experimentele kooi om de ledigingsgebeurtenissen te visualiseren, en een infrarood-LED en een videocamera boven de kooi om muispositie32 vast te leggen. Deze opstelling is gebruikt om het ledigingsgedrag te controleren tijdens het uitvoeren van vezelfotometrie; De fel verlichte omgeving van dit systeem vereiste echter dat de onderzoekers hun muizen behandelden met een diureticum om lediging te stimuleren. In een ander experimenteel ontwerp werden groothoekcamera's boven en onder de experimentele kooi geplaatst om respectievelijk de motorische activiteit van de muis en de plasgebeurtenissen te visualiseren. In dit geval werden urinevlekken afgezet op een filterpapier dat de vloer van de kooi bekleedde, onthuld door het filterpapier te verlichten met UV-lampen die onder de kooiwaren geplaatst 31. Deze opstelling werd gebruikt in korte assays, 4 minuten lang, tijdens de lichte fase van de dag om de hersenstamneuronen te bestuderen die betrokken zijn bij vrijwillig ledigingsgedrag31. De geschiktheid van dit systeem voor gebruik tijdens de donkere fase of voor perioden >4 minuten werd niet gemeld.
In dit artikel wordt een methode beschreven die de traditionele VSA verbetert door langdurige videomonitoring van muisledigingsgedrag mogelijk te maken. Deze kosteneffectieve aanpak biedt tijdelijke, ruimtelijke en volumetrische informatie over ledigingsgebeurtenissen gedurende langere tijd tijdens de lichte en donkere fasen van de dag, samen met details met betrekking tot muisgedrag 3,4,34. Gedetailleerde informatie voor de bouw van de ledigingskamers, de implementatie van een real-time VSA (RT-VSA) en de analyse van de gegevens wordt verstrekt. De RT-VSA is waardevol voor onderzoekers die de fysiologische mechanismen willen begrijpen die de functie van het urinewegstelsel regelen, farmacologische benaderingen willen ontwikkelen om mictie te beheersen en de moleculaire basis van ziekteprocessen willen definiëren die de lagere urinewegen beïnvloeden.