Urineblaas Uitzetting Evoked visceromotorische Responses als een model voor de pijn in de blaas in Muizen
27 april 2014
Ongeveer 3-8.000.000 mensen in de Verenigde Staten heeft last van interstitiële cystitis / pijn in de blaas syndroom (IC / BPS), een invaliderende aandoening die gekenmerkt wordt voor een deel door bekkenpijn. Om zenuwstelsel bijdragen aan de toestand te bestuderen, is een fysiologisch model urineblaas pijn in muizen en ratten.
Het algemene doel van deze procedure is om een fysiologisch model van schadelijk blaaspijn en muizen tijdens de hele procedure vast te stellen. De lichaamstemperatuur wordt op peil gehouden met een verwarmingskussen en een stralingsverwarming boven het hoofd. De eerste stap in de operatie is om een katheter in de urethra van de verdoofde muis te steken.
De tweede stap is om een incisie te maken om de linkerbuikspier bloot te leggen. De derde stap is om een stukje spier te nemen met een 21 gauge naald. Een gebogen zilverdraadelektrode wordt vervolgens in de naald gestoken.
De naald wordt vervolgens teruggetrokken door de spier, waarbij de draad in de spier achterblijft. Dit proces wordt herhaald voor een tweede zilverdraadelektrode. De vierde stap is om een aardedraad in de borst van de muis te plaatsen.
De vijfde stap, nu dat de operatie is voltooid, is om de blaas te verwijden en de EMG-reacties op te nemen. Dit wordt gedaan door eerst de drie zilverdraadelektroden aan te sluiten op een versterker en een digitizer om de viscerale motorreactie of VMR op te nemen. Vervolgens wordt de blaaskatheter aangesloten op een tijddrukregelaar en luchttank om specifieke stimuli te leveren die de blaas met verschillende drukken bij 15 millimeter kwik verwijden.
Er wordt geen VMR opgenomen. Er wordt echter bij 30 45 en 60 millimeter kwik de VMR met toenemende druk verhoogd. Wanneer geplot, kunt u een gegradueerde stapsgewijze toename zien in de genormaliseerde VMR met toenemende drukken.
Deze procedure kan helpen bij het begrijpen van viscerale blaaspijn. Met name met behulp van het model voor blaasverwijding kan men het hele zenuwstelsel onderzoeken in de context van schadelijk viscerale stimulatie. Dit omvat het opnemen en onderzoeken van de perifere zenuwen zelf, secundaire neuronen in het ruggenmerg en hogere neuronen in de hersenstam en hersenen.
Bovendien kunnen nieuwe therapieën voor de behandeling van blaaspijn bij mensen worden getest in dit fysiologische model van blaaspijn. Breng een verdovende staat teweeg door de muis in een inductiekamer bij twee tot 3% isofluorine te plaatsen. Verwijder de muis uit de inductiekamer nadat deze zijn schrijfreflex heeft verloren.
Plaats de muis in de snuitkoker bij twee tot 2,5% isofluorine. Draai vervolgens de muis om zodat de rugzijde naar beneden wijst. Nadat deze is omgedraaid, test u de diepte van de anesthesie door met een pincet de teen te knijpen.
Er mag geen reactie van het dier zijn. Houd vervolgens voorzichtig de urethrale opening loodrecht op het lichaam van de muis vast met een pincet en steek de punt van de katheter in de urethra. Laat de katheter zakken zodat deze evenwijdig aan het lichaam van de muis staat en steek de katheter voorzichtig in het lichaam van de muis.
Druk voorzichtig op de buik om eventueel urine in de blaas te verdrijven. Dek dit af met een stuk keukenpapier. Breng alcohol aan op de buik om het gebied te desinfecteren.
Maak een incisie van één tot twee centimeter in het gesteriliseerde gebied om de linkerbuikspier bloot te leggen. Gebruik de schaar om de huid uit elkaar te spreiden en het fascia los te maken, zodat de bovenste oblique buikspier zichtbaar wordt. In deze afbeelding bevindt de buikspier zich nabij de bovenkant van de chirurgische opening en de lugspier bevindt zich aan de onderkant.
Gebruik een 21 gauge naald om een klein stukje spier te nemen. Duw de naald door de spier. Het is belangrijk om bloedvaten te vermijden tijdens dit proces.
Voer vervolgens een uiteinde van de zilverdraad in de naald. Trek de naald terug door de spier om de zilverdraad in de spier te trekken, de draad moet vlak zijn met het stukje spier. Herhaal dit proces.
Implanteer een tweede zilverdraad, ongeveer 0,5 centimeter van de eerste draad. Implanteer vervolgens een derde zilverdraad in de borst. Deze draad fungeert als aarding.
Breng warme minerale olie aan op de blootgestelde buikspieren om ze vochtig te houden. Plaats de muis zo dat deze op zijn zij in een zeer comfortabele positie ligt. Verbind vervolgens de elektrodeklemmen met de zilverdraadelektroden.
Plaats de drie klemmen zo dat de draden elkaar niet raken. Verlaag de anesthesie tot 1,5% Na voltooiing van de operatie. Verlaag vervolgens het anesthesiegehalte met 0,125% elke 15 minuten totdat de muis een flexiereactie op de teen vertoont.
Pinch zonder vocalisatie of ambulatie. Verbind de blaaskatheter met de luchtslang die is aangesloten op de tijddrukregelaar. Dit wordt gebruikt om de lengte van het pre-drukinterval, het drukverwijdingsproef en het post-drukinterval tussen de proeven te regelen.
Voer een verwijding uit bij 60 millimeter kwik om de reactie van de muis op verwijding te testen. Er moet een sterk EMG-signaal van meer dan 0,5 volt worden gezien. Als dit wordt gezien, voert u nog twee verwijdingen uit om de reactie te bevestigen.
Als de juiste reactie niet wordt gezien, moet u het isofluorine-niveau verlagen. Als de muis begint te vocaliseren of ambulant wordt tijdens de verwijdingsproef, moet u het isofluorine-niveau verhogen. In het huidige voorbeeld kunt u een sterke EMG-reactie zien.
Dit zou worden beschouwd als een goede bimo-reactie op blaasverwijding en zou geen wijziging in het isofluorine-niveau vereisen. Veel studies gebruiken gegradueerde verwijdingen die beginnen bij lage drukken, zoals 15 millimeter kwik en die oplopen tot meer schadelijke drukken. Nu zijn de gegevens verzameld.
Ze moeten worden verwerkt en geanalyseerd. De eerste stap is om de volledige gegevensset te rectificeren door de absolute waarde van elk punt te nemen. Dit kan het gemakkelijkst worden gedaan met behulp van data-analysesoftware, maar kan ook handmatig worden gedaan.
Nu u de gegevens hebt gerectificeerd, bepaalt u de gemiddelde EMG-reactie
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie vestigt een fysiologisch model van nociceptieve blaaspijn bij muizen. Het model is bedoeld om de bijdragen van het zenuwstelsel aan interstitiële cystitis/blaaspijnsyndroom (IC/BPS) te onderzoeken, een aandoening die miljoenen mensen treft.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Fysiologie
- Urologie
Achtergrond
- Interstitiële cystitis/blaaspijnsyndroom (IC/BPS) treft 3-8 miljoen mensen in de VS.
- IC/BPS wordt gekenmerkt door bekkenpijn en urinaire symptomen.
- Het begrijpen van de onderliggende mechanismen is cruciaal voor de ontwikkeling van behandelingen.
- Diermodellen zijn essentieel voor het bestuderen van pijnmechanismen.
Doel van de studie
- Om een betrouwbaar model te creëren voor het bestuderen van blaaspijn.
- Om de rol van het zenuwstelsel bij IC/BPS te onderzoeken.
- Om toekomstig onderzoek naar pijnbehandelingsstrategieën te faciliteren.
Gebruikte methoden
- Het handhaven van de lichaamstemperatuur met een warmtemat en een stralingsverwarmer.
- Het inbrengen van een katheter in de urethra van geanestheseerde muizen.
- Het maken van een incisie om de linker buikspier bloot te leggen.
- Het gebruik van een naald van 21 gauge om een stukje spierweefsel te nemen en het inbrengen van een gebogen zilverdraad-elektrode.
Belangrijkste Resultaten
- Het model induceert succesvol blaaspijn bij muizen.
- Fysiologische reacties op blaaspijn kunnen worden gemeten.
- Dit model kan worden gebruikt voor verdere studies naar IC/BPS.
- Bevindingen kunnen leiden tot een beter begrip en betere behandelopties.
Conclusies
- Er is een fysiologisch model van blaaspijn vastgesteld.
- Dit model zal helpen bij het begrijpen van de mechanismen van IC/BPS.
- Toekomstig onderzoek kan voortbouwen op deze bevindingen om de patiëntenzorg te verbeteren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Dit model biedt een fysiologisch relevant systeem voor het bestuderen van de mechanismen van viscerale pijn die ten grond liggen aan interstitiële cystitis/blaespijnsyndroom (IC/BPS), een aandoening met een aanzienlijke onvervulde medische behoefte. Door gegradeerde, kwantificeerbare visceromotorische responsen (VMR) op blaasdistensie mogelijk te maken, ondersteunt het de targetvalidatie en het mechanistische de-risking in vroege discovery-fasen. De reproduceerbaarheid van de assay en de readout over het gehele zenuwstelsel faciliteren translationele continuïteit van targetidentificatie naar preklinische validatie.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & doelvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door nociceptieve responsen te meten in perifere, spinale en supraspinale compartimenten van het zenuwstelsel.
- Operationele waarde: Biedt een betrouwbare, dosisafhankelijke uitkomstmaat (VMR) die studies naar target engagement en padmodulatie ondersteunt.
- Strategische waarde: Ondersteunt het voorspellende vertrouwen bij de selectie van targets door de menselijke fysiologie van blaaspijn te modelleren in een muissysteem.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve, genormaliseerde VMR-outputs die vergelijking van blaaspijnreacties over verschillende experimentele condities mogelijk maken.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde chirurgische en stimuleringsprotocollen waarborgen de reproduceerbaarheid tussen laboratoria en tijdspunten.
- Strategische waarde: Maakt schaalbare screening van nieuwe therapeutica voor blaaspijn mogelijk met gebruik van een fysiologisch gevalideerd eindpunt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Modelleert pijn door blaasvulling die relevant is voor de ziekte, in overeenstemming met de klinische symptomen van IC/BPS.
- Operationele waarde: Ondersteunt longitudinale studies dankzij een stabiele VMR-respons over meerdere uren bij een juiste temperatuurregeling.
- Strategische waarde: Faciliteert risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling door mechanistisch inzicht te bieden in de analgesicum-effectiviteit.
Integratie van Pipeline & Workflow
De assay voor blaasdistensie-VMR past binnen het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie via lead-identificatie tot preklinische efficiëntietests, in het bijzonder voor op het CZS werkende analgetica en blaasgerichte modulatoren.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van de bijdragen van het zenuwstelsel aan viscerale pijn door registratie mogelijk te maken vanuit primaire afferenten, het ruggenmerg en hersengebieden.
- Screening: Levert kwantitatieve, drukafhankelijke VMR-uitlezingen die geschikt zijn voor het evalueren van de effecten van verbindingen op de signalering van blaaspijn.
- Analytics: Biedt genormaliseerde area-under-curve VMR-metingen die statistische vergelijking tussen behandelingsgroepen en drukgradiënten mogelijk maken.
- Translationeel onderzoek: Modelleert klinisch relevante pijn bij het vullen van de blaas, wat de continuïteit naar preklinische validatie van blaaspecifieke therapeutica ondersteunt.
- Enterprise Reuse: Vormt een herbruikbaar platform voor het beoordelen van viscerale pijnmechanismen over meerdere therapeutische programma's en doelwitklassen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit in pijnpaden van de blaas door read-outs van het perifere, spinale en centrale zenuwstelsel te integreren.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde elektrodenimplantatie, drukgestuurde distensie en VMR-analyse waarborgen de reproduceerbaarheid van de assay.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroeg in de ontdekkingsfase objectieve, kwantificeerbare gegevens over pijnmodulatie te verschaffen.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van therapeutica voor blaaspijn mogelijk op basis van dosis-responsprofielen en target engagement-profielen.
Overwegingen voor de implementatie
- Ervaring met knaagdierchirurgie, implantatie van elektroden en blaascatheterisatie is vereist.
- De instrumentatie omvat drukregelaars, versterkers, digitaliseerders en temperatuurmonitoringsystemen.
- Standaardisatie van de chirurgische techniek, de diepte van de anesthesie en de parameters voor blaasdistensie is essentieel voor de vergelijkbaarheid van de gegevens.
- Aanpassing aan verschillende muizenstammen of pijnmodellen kan validatie van de baseline VMR en druk-responscurven vereisen.
- Het handhaven van normothermie is cruciaal, aangezien hypothermie de VMR aanzienlijk afzwakt en de integriteit van de gegevens in gevaar brengt.
