Zastosowanie cystometrii u małych gryzoni: badanie chemosensacji pęcherza moczowego
August 21st, 2012
Cystometria jest skuteczną techniką pomiaru funkcji pęcherza moczowego u małych zwierząt in vivo. Pęcherz moczowy jest stale podawany w tempie kontrolowanym przez cewnik dopęcherzowy, podczas gdy cewka moczowa jest wolna do oddawania moczu. Pozwala to na wielokrotne napełnianie i opróżnianie pęcherza, podczas gdy rejestrowane jest ciśnienie śródpęcherzowe i objętość mikcji.
Celem tej procedury jest określenie wpływu związków chemicznych na funkcje magazynowania i mikcji pęcherza moczowego. Osiąga się to poprzez uprzednie wszczepienie cewnika do pęcherza moczowego. Po krótkim okresie rekonwalescencji przez cewnik przez cewnik podaje się roztwór kontrolny.
Ponieważ ciśnienie śródpęcherzowe i objętość mikcji są rejestrowane przez kolejne 30 minut, zwierzę jest podawane w infuzji interesującego związku. Ostatecznie wyniki mogą pokazać, w jaki sposób drażniące substancje chemiczne wpływają również na wzorzec mikcji poprzez analizę częstotliwości oddawania moczu. Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami, takimi jak rejestracja kurczliwości izolowanego pęcherza moczowego, jest to, że funkcję tego narządu można badać w bardziej fizjologicznych warunkach.
Na przykład zachowane są działania regulacyjne ośrodkowego układu nerwowego. Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ etapy operacji są trudne do nauczenia, ponieważ istnieje wiele szczegółów technicznych i manewrów, których należy przestrzegać, aby zapewnić sukces eksperymentu. Aby przygotować rurkę, którą chcesz wszczepić do pęcherza moczowego, najpierw odetnij rurkę PE 50 na żądaną długość i umieść mały biały kawałek cewnika o rozmiarze 18 na cewnik główny.
Następnie utwórz mały mankiet na końcu, paląc jeden koniec rurki i przepłucz go solą fizjologiczną, aby usunąć powietrze. Teraz wywołaj znieczulenie u 10 do 12 tygodniowej samicy szczura za pomocą izofluoru. Po wywołaniu znieczulenia należy ustalić poziom utrzymania izofluoru.
Ułóż zwierzę na jego grzbiecie i umieść małą maskę anestezjologiczną wykonaną ze strzykawki o pojemności 10 cm3. Po ogoleniu brzucha i zdezynfekowaniu skóry właściwej przystąp do zabiegu. Poniższa operacja jest wykonywana zarówno na szczurach, jak i myszach w ten sam sposób.
Zacznij od wykonania laparotomii w dolnej linii środkowej, aby odsłonić pęcherz. Następnie rozpoczyna się najbardziej krytyczna część operacji. Pod mikroskopem chirurgicznym umieść szew sznurkowy w kopule pęcherza moczowego za pomocą niewchłanialnej żyłki six zero szew
.Następnie za pomocą igły wykonaj małą cystostomię wewnątrz sznurka torebki. Wprowadzić cewnik PE 50 z mankietem przez ten otwór. Cieńsze rurki cewnika, takie jak PE 10, mogą mieć wyższy i bardziej zmienny opór, więc nie są zalecane.
Zabezpiecz sznurek torebki wokół rurki za pomocą węzła chirurgicznego. Następnie delikatnie wyciągnij cewnik na zewnątrz, aż końcówka mankietu znajdzie się bezpośrednio pod szwem. Kawałek cewnika o rozmiarze 18 jest popychany w kierunku szwu, aby zapobiec przeciekaniu.
Sprawdź, czy nie ma wycieków między cewnikiem a pęcherzem. Z delikatnym naparem z soli fizjologicznej. Dokręcić wszelkie przecieki za pomocą dodatkowych szwów.
Teraz zamknij mięśnie brzucha za pomocą szwów monofilamentowych, pozostawiając przejście dla cewnika w górnej części nacięcia. Tunel cewnika w obszarze międzyłopatkowym za pomocą pustego metalowego pręta, zapobiegając w ten sposób gryzieniu rurki przez zwierzęta. Po zabiegu metalowy pręt należy umieścić pod skórą oraz nad mięśniami brzucha i grzbietu.
Przepchnij pręt przez zwierzę podskórnie do obszaru międzyłopatkowego. Operację należy zakończyć zamykając mięśnie brzucha i skórę niewchłanialnymi szwami monofilamentowymi. Teraz bardzo ważne jest sprawdzenie przepuszczalności i stabilności wszczepionego cewnika poprzez przepłukanie go solą fizjologiczną.
Roztwór do infuzji powinien opuścić pęcherz, uruchomić cewkę moczową. Po podaniu środka przeciwbólowego podskórnie zamknij zewnętrzny koniec cewnika folią z tworzywa sztucznego i zakotwicz cewnik do skóry w dolnej części pleców szczura. Na koniec pozwól zwierzęciu dojść do siebie przez 30 minut.
Przed rozpoczęciem cytometrii upewnij się, że przyrządy zostały prawidłowo skalibrowane. Umieść szczura w klatce metabolicznej nad pojemnikiem zawierającym olej, który spoczywa na wadze cyfrowej. Następnym krokiem jest podłączenie wszczepionego cewnika do trójdrożnego kranu za pomocą króćca przynęty.
Kran powinien być podłączony do przetwornika ciśnienia i pompy infuzyjnej. Przetwornik ciśnienia jest następnie podłączony za pomocą wzmacniacza do systemu akwizycji danych, a komputer, który wykorzystuje publicznie dostępne oprogramowanie, rozpoczyna pomiary kontrolne od uruchomienia pompy infuzyjnej w celu wkroplenia soli fizjologicznej do pęcherza. W ciągu 30 minut klatka metaboliczna jest zawieszona na wadze cyfrowej, która służy do oszacowania objętości opróżnionej przestrzeni szczura.
Ciśnienie śródpęcherzykowe jest rejestrowane, gdy pęcherz napełnia się i opróżnia. W kolejnym kroku leki mogą być podawane ogólnoustrojowo lub dopęcherzowo przez kolejne 30 minut zbierania danych. Po zakończeniu eksperymentu zwierzę powinno zostać złożone w ofierze.
Typowy ślad ciśnienia u szczura pokazuje, że podczas wlewu płynów następuje powolny wzrost ciśnienia w pęcherzu, aż do osiągnięcia określonego progu. Następnie pęcherz moczowy skurczy się, a zwieracz moczu otworzy się, umożliwiając przejście wkroplonego roztworu przez cewkę moczową. W związku z tym pęcherz jest opróżniany.
Skurcz ustanie, a ciśnienie ponownie spadnie do poziomu podstawowego. Dane zebrane za pomocą myszy mają wszystkie te same funkcje. Cytometria została wykorzystana do identyfikacji celów molekularnych oleju musztardowego lub mo MO jest wysoce reaktywnym związkiem, który od dawna jest stosowany w eksperymentalnych modelach zapalenia i przebarwień narządów trzewnych, takich jak pęcherz moczowy.
Zgodnie z oczekiwaniami, infuzja dopęcherzowa 10 milimolowych MO spowodowała silne zmniejszenie odstępu skurczu u myszy typu dzikiego. Co ciekawe, myszy z niedoborem receptora MO T RPA A miały wynik podobny do dzikich typów w tych samych warunkach. W przeciwieństwie do tego, MO wywołał znacznie słabszą zmianę parametrów systemowych u myszy TRP V z jednym nokautem niż u myszy typu dzikiego, podwójne nokauty zarówno TRPA jeden, jak i TRP V jeden, które prawie nie reagowały na dawkę M mo.
Dane sugerują, że TRP V one może odgrywać kluczową rolę w podrażnieniu trzewnym wywołanym przez mo. Średnia chwilowa częstość oddawania moczu przed i podczas dopęcherzowej infuzji MO potwierdza te dane. Średnia częstość występowania jest względna w stosunku do naparu z soli fizjologicznej.
Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby upewnić się, że cewnik pozostaje mocno przymocowany do pęcherza, aby nie doszło do wycieku roztworu do wstrzykiwania do jamy brzusznej. Po obejrzeniu tego filmu powinien dobrze zrozumieć, jak mierzyć ciśnienie śródpęcherzowe, co pociąga za sobą implantację cewnika w pęcherzu moczowym i umieszczenie obudzonych lub znieczulonych zwierząt w fazie cytometrii pod kontrolowaną obfitością pęcherza.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Cystometria to technika stosowana do oceny funkcji pęcherza u małych zwierząt in vivo poprzez pomiar ciśnienia wewnątrzmięśniowego i objętości wydalanej moczu. Metoda ta umożliwia badanie napełniania i opróżniania pęcherza w warunkach fizjologicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Urologia
- Fizjologia
Tło
- Cystometria polega na ciągłym wlewaniu roztworu do pęcherza.
- Cena jest pozostawiona wolna dla oddawania moczu podczas zabiegu.
- Technika ta zapewnia wgląd w funkcjonowanie pęcherza w porównaniu z badaniami izolowanych narządów.
- Umożliwia ocenę wpływu związków chemicznych na zachowanie pęcherza.
Cel badania
- Określić wpływ związków chemicznych na funkcje przechowywania i opróżniania pęcherza.
- Analizować, jak substancje drażniące wpływają na wzorce oddawania moczu.
- Zapewnienie bardziej fizjologicznego zrozumienia funkcji pęcherza.
Stosowane metody
- Implantacja cewnika w pęcherzu.
- Wlew roztworu kontrolnego przez 30 minut.
- Rejestrowanie ciśnienia wewnątrzmięśniowego i objętości wydalanej moczu.
- Wlew związku o interesujących właściwościach do analizy.
Główne wyniki
- Wyniki wskazują na zmiany w częstotliwości oddawania moczu z powodu substancji drażniących.
- Technika umożliwia wielokrotne pomiary funkcji pęcherza.
- Dane mogą ujawniać fizjologiczne reakcje na różne związki.
- Wyniki przyczyniają się do lepszego zrozumienia zdrowia i chorób pęcherza.
Wnioski
- Cystometria jest cennym narzędziem do badania funkcji pęcherza in vivo.
- Metoda poprawia zrozumienie reakcji pęcherza na substancje chemiczne.
- Oferuje zalety w porównaniu z tradycyjnymi badaniami skupiającymi się na kontraktylizności izolowanych pęcherzy.
Często zadawane pytania
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.
