चूहे में मूत्राशय दर्द के लिए एक मॉडल के रूप में मूत्राशय फैलावट पैदा Visceromotor प्रतिक्रियाएँ
Summary
संयुक्त राज्य अमेरिका में लगभग 3-8000000 लोग मध्य cystitis / मूत्राशय दर्द सिंड्रोम (आईसी / बीपीएस), पैल्विक दर्द के हिस्से में विशेषता एक गंभीर स्थिति से ग्रस्त हैं. इस शर्त के तंत्रिका तंत्र के योगदान का अध्ययन करने के लिए, मूत्राशय में दर्द की एक शारीरिक मॉडल चूहों और चूहों में प्रयोग किया जाता है.
Abstract
संयुक्त राज्य अमेरिका में लगभग 3-8000000 लोग मध्य cystitis / मूत्राशय दर्द सिंड्रोम से ग्रस्त (आईसी / बीपीएस), विशेष रूप से मूत्राशय भरने या पर वृद्धि की तात्कालिकता और आवृत्ति पेशाब की है, साथ ही निशामेह और सामान्य श्रोणि दर्द की विशेषता एक गंभीर स्थिति voiding. अनुसंधान के वर्षों के बावजूद, आईसी / बीपीएस के कारण मायावी बनी हुई है और उपचार रणनीति रोगियों को पूरी राहत प्रदान करने में असमर्थ हैं. इस शर्त के तंत्रिका तंत्र के योगदान का अध्ययन करने के लिए, कई पशु मॉडल आईसी / बीपीएस के साथ जुड़े दर्द और लक्षणों की नकल के लिए विकसित किया गया है. ऐसा ही एक murine मॉडल मूत्राशय बढ़ाव (UBD) है. इस मॉडल में, एक विशिष्ट दबाव की संपीड़ित हवा समय का एक निर्धारित अवधि में एक हल्के से anesthetized जानवर की मूत्राशय के लिए दिया जाता है. प्रक्रिया के दौरान, बेहतर परोक्ष पेट की मांसपेशियों में तारों पेशी से विद्युत गतिविधि रिकॉर्ड. इस गतिविधि visceromotor प्रतिक्रिया (VMR) के रूप में और मैं में जाना जाता हैnociception के एसए विश्वसनीय और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने के उपाय. यहाँ, हम शल्य जोड़तोड़, शारीरिक रिकॉर्डिंग, और डेटा विश्लेषण सहित चूहों में इस तकनीक का प्रदर्शन करने के लिए आवश्यक कदम का वर्णन. इस मॉडल के उपयोग के साथ, प्राथमिक संवेदी न्यूरॉन्स, रीढ़ की हड्डी माध्यमिक afferents, और मूत्राशय में दर्द में शामिल उच्च केंद्रीय तंत्रिका तंत्र क्षेत्रों के बीच समन्वय सुलझाया जा सकता है. यह बुनियादी विज्ञान ज्ञान तो चिकित्सकीय आईसी / बीपीएस से पीड़ित मरीजों के इलाज के लिए अनुवाद किया जा सकता है.
Introduction
पुराने दर्द आधिकारिक तौर पर लगभग तीन महीनों के लिए, या सामान्य ऊतकों को उपचार के समय 1 से अधिक समय तक जारी रहती है कि दर्द के रूप में परिभाषित किया गया है. दर्द के इस प्रकार के लोगों को चिकित्सा सहायता 2 की तलाश करने के लिए प्रेरित कर रहे हैं कि मुख्य कारणों में से एक है और प्रतिवर्ष 3 $ 635,000,000,000 डॉलर तक खर्च कर सकते हैं. वर्तमान पुराने दर्द मुकाबला रणनीति पुरातन माना जाता है; चिकित्सा प्रगति, एनएसएआईडी (nonsteroidal विरोधी भड़काऊ दवाओं) और नशीले पदार्थों के दशक के बाद चिकित्सकों द्वारा निर्धारित प्राथमिक उपचार अभी भी कर रहे हैं. हालांकि इन उपचार सभी विशेष रूप से सटीक है कि दर्द घटना के कारणों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए विरोध के रूप में शरीर पर एनाल्जेसिक प्रभाव प्रदान करने, एक ही तरह से दर्द के सभी विभिन्न प्रकार के लक्ष्य. बेहतर पुराने दर्द से पीड़ित लोगों की मदद करने के लिए, अनुसंधान ध्यान पुराने दर्द का सबसे सामान्य कारणों के साथ जुड़े एटियलजि और संभव दर्द विशेष उपचार की दिशा में स्थानांतरित कर दिया जाना चाहिए. इस manuscri का लक्ष्यपीटी बेहतर मध्य cystitis / दर्दनाक मूत्राशय सिंड्रोम (आईसी / बीपीएस) के रूप में जाना जाता हालत को समझने में इस्तेमाल एक मॉडल का वर्णन करने के लिए है.
आईसी / बीपीएस लोग, 40 4 साल की उम्र में मुख्य रूप से महिलाओं के लाखों लोगों को प्रभावित करता है कि एक गंभीर स्थिति है. आईसी / बीपीएस का सही कारण हालांकि प्रसार आनुवंशिकी 5, विशिष्ट आहार, और उच्च तनाव के स्तर को 6 से जोड़ा गया है, नहीं जाना जाता है . आईसी / बीपीएस के लक्षणों में शामिल हैं, लेकिन सीमित नहीं हैं: पेशाब करने के लिए वृद्धि की अत्यावश्यकता, पेशाब की आवृत्ति में वृद्धि हुई, दर्द, भेदी, या मूत्राशय भरने और voiding के दौरान दर्द जल रहा है, और निशामेह 7. इन स्थितियों का सामना कर रोगियों उच्च तनाव का स्तर है और 8 अधिक चिंतित हैं. यह मूल तनाव का स्तर augments जो वृद्धि हुई दर्द में तनाव के परिणाम की वृद्धि हुई है. अध्ययन में अवसाद और चिंता का स्तर मूत्र दर्द से छुटकारा कि निम्न उपचार, इस प्रकार प्रभावी रूप से इस सकारात्मक प्रतिक्रिया चक्र को तोड़ने में कमी पता चला है कि <sup> 9. आईसी / बीपीएस के लिए नए उपचार की खोज में चुनौतियों में से एक मूत्राशय में दर्द की एक बुनियादी विज्ञान को समझने की कमी की गई है.
इस शर्त के तंत्रिका तंत्र के योगदान का अध्ययन करने के लिए, कई पशु मॉडल आईसी / बीपीएस के साथ जुड़े दर्द और लक्षणों की नकल के लिए विकसित किया गया है. परंपरागत रूप से, cystitis ऐसे सरसों तेल, एसीटोन, lipopolysaccharide, हाइड्रोक्लोरिक एसिड, और मूत्राशय में साइक्लोफॉस्फेमाईड के रूप में विभिन्न रसायनों की शुरूआत के साथ जानवरों में निर्मित किया गया है. हालांकि कोई विदेशी एजेंटों के इस प्रकार इन मॉडलों की वैधता पर सवाल, आईसी / बीपीएस रोगियों की बाँझ मूत्र में मौजूद हैं. मूत्र संबंधी दर्द का एक अन्य murine मॉडल मूत्राशय बढ़ाव (UBD) 10 है. इस मॉडल में, एक विशिष्ट दबाव की संपीड़ित हवा समय का एक निर्धारित अवधि में एक जाग या हल्के anesthetized जानवर की मूत्राशय के लिए दिया जाता है. प्रक्रिया के दौरान, बेहतर परोक्ष पेट की मांसपेशियों रिकार्ड विद्युत activ में तारों(एक विद्युतपेशीलेख (EMG) के साथ) पेशी से अल्पसंख्यक. इस गतिविधि visceromotor प्रतिक्रिया (VMR) के रूप में जाना जाता है और nociception 10 की विश्वसनीय, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य उपाय है. स्वस्थ मानव स्वयंसेवकों में इसी प्रकार के खोखले अंग फैलावट (जैसे मूत्राशय, मलाशय) बेचैनी की भावनाओं और बताया दर्द 11,12 में काफी बढ़ जाती है, अक्सर आईसी / बीपीएस का निदान किया जाता है कि लक्षण पैदा करता है. इस प्रकार, उत्तेजना या निषेध की, बिजली के औषधीय, और optogenetic तरीकों के साथ संयोजन के रूप में, UBD मूत्राशय nociception और दर्द के दोनों परिधीय और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र घटकों को समझने के लिए एक उपयोगी और वैध मॉडल है.
वर्तमान में आम माउस तनाव, C57BL/6J की महिला सदस्यों के भीतर हमारी प्रयोगशाला में प्रयोग किया जाता है के रूप में यहाँ, हम UBD के लिए प्रक्रिया का वर्णन. कारण पुरुषों की कैथीटेराइजेशन प्रक्रिया में कठिनाइयों के लिए, इस प्रक्रिया में मुख्य रूप से मादा चूहों में किया जाता है. इस प्रोटोकॉल नेस <द्वारा विकसित उस से अनुकूलित किया गया हैउन्हें> एट अल. 10 और पहले हमारी प्रयोगशाला में 13 से प्रकाशित किया. (1) मूत्राशय कैथेटर और रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड शल्य चिकित्सा (2) आंशिक संज्ञाहरण प्रेरण (3) मूत्राशय फैलावट और VMR रिकॉर्डिंग, और कच्चे VMR / EMG निशान (4) डेटा विश्लेषण: निम्नलिखित प्रोटोकॉल anesthetized पशुओं में इस मॉडल के चार प्राथमिक घटकों का वर्णन . कारण जीव का चुनाव, संज्ञाहरण गहराई और प्रेरण, और शरीर के तापमान को UBD-VMR प्रक्रिया में सूक्ष्म अंतर नीचे चर्चा कर रहे हैं.
Protocol
Representative Results
Discussion
रोगियों को अक्सर नियमित रूप से दर्द के इलाज के लिए 15 अनुत्तरदायी है कि दर्द दुर्बल है, क्योंकि मनुष्यों में मध्य cystitis / मूत्राशय दर्द सिंड्रोम (आईसी / बीपीएस) एक महत्वपूर्ण नैदानिक समस्या का प्रतिन?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम डीआरएस को स्वीकार करना होगा. इस प्रणाली की स्थापना में उनके मददगार सहायता के लिए रॉबर्ट Gereau, हेनरी लाइ, और लारा Crock. हम भी इस काम के लिए धन स्रोतों को स्वीकार करना होगा (BJK – स्कैन से दर्द जल्दी कैरियर रिसर्च ग्रांट के अध्ययन के लिए इंटरनेशनल एसोसिएशन | INGER और JENS ब्रून और Duquesne विश्वविद्यालय Hunkele खतरनाक बीमारी फंड द्वारा डिजाइन फाउंडेशन).
Materials
| Infrared heating blanket and monitoring system | Kent Scientific | Right-Temp System | This system is setup to monitor two separate temperatures. This should include the animal and the heating blanket. In addition, the system can automatically adjust the temperature to maintain a set temp. However, this automatic function produces electrical interference during EMG recording and must be turned off. Kent can provide a battery pack for the heating pad for use during the riEMG recording part of the experiment. |
| Isoflurane vaporizer | Draeger | Vapor 19.1 | Any isoflurane vaporizer will work, but it is helpful to have one that has mutliple notches between 0 and 2% isoflurane. |
| Isoflurane | Multiple | n/a | |
| 100% Oxygen air tank | Multiple | n/a | For ventilation of animal |
| Air breathing grade | Multiple | n/a | For bladder distention |
| 24GA 0.56inch IV catheter | BD biosciences | 381411 | For bladder catheterization |
| Surgilube (sterile) | Savage Laboratories | 0281-0205-02 | Any surgical grade lubricate would work fine. |
| Mineral oil (sterile) | Multiple | n/a | |
| Saline (sterile) | Multiple | n/a | |
| AG8W Silver Wire, 2 m, 0.20 mm (.008") D, L, No Insulation | Warner Instruments | W4 64-1318 | Any silver wire with these specifications will work. Wire does not need to be "chlorinated." |
| opthalamic ointment | Multiple | n/a | |
| Small surgical scissors | Multiple | n/a | |
| Sharp forceps | Multiple | n/a | |
| 21 Ga needle | Multiple | n/a | |
| Grass amplifier P511 with 3-lead input cable | Grass Instruments | P511 (F-P5IC3/REV1) | This is the "amplifier" used in the protocol. Amplifier with the following settings: Calibrator = 1 mV; Lo freq = 300 Hz; Amplification = 20; Hi freq = 10 kHz; Line filter = in. |
| Cambridge Electronic Design (CED) 1401 Plus (or equivalent) | Cambridge Electronic Design | 1401 Plus | This is the "digitizer" used in the protocol. Other digitizer systems from WINDAQ or other companies would work fine; Need inputs for pressure signal, EMG, and stimulus signal. |
| CED Spike2 software | Cambridge Electronic Design | Spike 2 | This is the the "digitizer software" used in the protocol. Should be from same manufacturer as digitizer. Program should be setup with 3 channels for pressure (0-100 mmHg scale), EMG signal (typically -5 to +5 V range), and stimulus marker (0-2 V) range. |
| Flow chart from air tank to bladder catheter | n/a | n/a | Sequence of connections from pressurized air tank to animal bladder: Air tank to 1/4 inch tubing to Gilmont flowmeter to Y connector. Branch 1 of y connector to to sphygmomanometer. Branch 2 to a single input on the 4-way gang valve to 4-way valve output to the timed pressure regulator to 3/32 tubing from timed pressure regulator to 2nd Y connector (branch 1 to sphygmomanometer) with branch 2 to 3/32 tubing to a 3rd Y connector. Branch 1 of Y connector to a 3rd sphygmomanometer and branch 2 to animal bladder catheter. |
| Gilmont Flowmeter | Gilmont | GF8321-1401 | Multiple brands of flowmeters will work. For bladder distention air, flow meter should be able to handle high pressures (such as this Gilmont meter). For breathing air, flow rate should be adjustable down to 100 cc/min (typical mouse rate is 500-1000 cc/min). |
| 4-way gang valve | Elite | This is a specific piece of equipment. The Elite gang valve is designed for fish tanks at low air pressures. In the bladder distention setup, this valve acts as a safety valves in case the pressure spikes. Too high pressure during initial turning on of the tank will ruin the pressure transducer in the Timed pressure regulator and/or the sphygnometers. In addition, by providing a small amount of leak in the system, this valve makes it easier to adjust the pressure between 10-80 mmHg. | |
| 1/4 inch tubing | Multiple | n/a | |
| 3/32 inch tubing | Multiple | n/a | |
| "Y" connectors (1/4 and 3/32 inch) | Multiple | n/a | |
| Sphygmomanometer | CVS | Any analog sphygmomanometer from a drug store will work for this application. | |
| Timed Pressure Regulator | Custom | This is a custom built machine (Washington University in St. Louis Machine shop) that allows for automated pressure delivery including digitization of air pressure, control of trial length, inter-trial interval automation, control of trial number, and stimulus onset digital signal. However, the basic components of the system (pressure on and off for a given trial period) could be controlled with a simple on/off in-line switch. Such analog control of a trial would necessitate additional analysis parameters (see below section 4). In addition, one would have to manually assign the pressure based on the analog sphygmomanometer during data analysis. | |
| IGOR Pro | Wavemetrics | n/a | For analysis of EMG signal. Many different types of software can be used for data analysis in these experiments. |
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