マウスの膀胱痛に対するモデルとしての膀胱膨満誘発内臓運動応答
Summary
米国では約3から8000000人が間質性膀胱炎/膀胱痛症候群（IC / BPS）、骨盤痛によって部分的に特徴づけられる衰弱状態に苦しんでいます。条件神経系の寄与を検討するために、膀胱痛の生理学的モデルは、マウスおよびラットにおいて使用される。
Abstract
約3から8000000、米国の人々は、特に、膀胱充填時、間質性膀胱炎/膀胱痛症候群（IC / BPS）、増加緊急性と周波数排尿のほか、夜間頻尿および一般的な骨盤痛が特徴衰弱状態に苦しむか、排尿。長年の研究にもかかわらず、IC / BPSの原因はとらえどころのないままで、治療戦略は、患者への完全な救済を提供することができない。条件神経系の寄与を検討するために、多くの動物モデルは、IC / BPSに関連する疼痛および症状を模倣するために開発されている。一つのこのようなマウスモデルは、膀胱膨満（UBD）です。このモデルでは、特定の圧力の圧縮空気を、一定期間にわたって軽く麻酔した動物の膀胱に送達される。手順では、上斜腹筋中のワイヤは筋肉からの電気的活動を記録します。この活動は、内臓運動応答（VMR）とIとして知られています痛覚のSA信頼性と再現性の尺度。ここでは、外科的な操作、生理的記録、およびデータ分析など、マウスでは、この手法を実行するために必要な手順について説明します。このモデルを用いることにより、一次感覚ニューロン、脊髄の二次求心性、および膀胱痛に関与上位中枢神経系領域の間の調整を解明することができます。この基本的な科学知識は、その後、臨床的にIC / BPSに罹患している患者を治療するために翻訳することができる。
Introduction
慢性疼痛は、正式には約3カ月間、または正常組織の治癒時間1よりも長く持続する痛みとして定義されています。痛みのこのタイプの人は、医師の診察2を求めるように駆動される主な理由の一つであり、毎年36350億ドルドルまでの費用がかかる。古風な考えられている対処戦略、現在の慢性疼痛;医療の進歩、のNSAID（非ステロイド性抗炎症薬）およびオピオイドの数十年後に医師によって処方主な治療法はまだです。しかしこれらの治療法は、具体的にその正確な痛みの事件の原因に焦点を当てたとは対照的に、全身に鎮痛効果を提供し、同じように痛みのすべての異なる種類を対象としています。よりよい慢性疼痛で苦しむ人々を助けるために、研究上の注目は、慢性疼痛の最も一般的な原因に関連する病因と可能な痛みの特定の処理に向かってシフトする必要があります。このmanuscriの目標PTは、より良い間質性膀胱炎/膀胱痛症候群（IC / BPS）として知られている状態を理解するために使用されるモデルを記述することである。
IC / BPSは40 4歳以上の、主に女性が、何百万人もの人々に影響を与える衰弱状態が知られている。IC / BPSの正確な原因は、しかし、有病率は、遺伝学5、具体的な食事療法、高応力レベル6にリンクされているされていません。 IC / BPSの症状が挙げられるが、これらに限定されないが、排尿に増加した緊急性、排尿頻度の増加、痛み、ピアス、または膀胱充填および排尿時に痛みを燃焼し、夜間頻尿7。これらの条件を経験した患者は、より高いストレスレベルを持っており、8より心配している。これは、元のストレスレベルを強化増加し、痛み、ストレスの結果増加した。研究では、うつ病や不安のレベルは、尿中の痛みを和らげる以下の処置、従って効果的にこの正のフィードバックサイクルを破壊を減少させることが示されている<sup> 9。 IC / BPSのための新しい治療法を発見する際の課題の一つは、膀胱痛の基礎科学の理解が不足してきた。
条件神経系の寄与を検討するために、多くの動物モデルは、IC / BPSに関連する疼痛および症状を模倣するために開発されている。伝統的に、膀胱炎は、からし油、アセトン、リポ多糖、塩酸、膀胱にシクロホスファミドなどの様々な化学物質の導入により、動物で再作成されています。しかし、外来の薬剤は、したがって、これらのモデルの妥当性に疑問を、IC / BPS患者の無菌の尿中に存在しない。泌尿器痛みの別のマウスモデルは、膀胱膨満（UBD）10です。このモデルでは、特定の圧力の圧縮空気を、一定期間にわたってアウェイクまたは軽く麻酔した動物の膀胱に送達される。手順では、上斜腹筋の配線は、電気ACTIVを記録（電図（EMG）との）筋肉からITY。この活性は、内臓運動応答（VMR）として知られており、痛覚10の信頼性、再現性の尺度である。健康なヒトボランティアで同様の管腔臓器の膨満（ 例えば膀胱、直腸）は、不快感の気持ちと報告された痛み11,12の大幅な増加、多くの場合、IC / BPSを診断するために使用される特性を生成します。従って、刺激または阻害の電気薬理学的、およびoptogenetic方法と共に、UBDは、膀胱侵害受容および疼痛の両方末梢および中枢神経系の構成要素を理解するのに有用かつ有効なモデルである。
現在、一般的なマウス系統、C57BL/6Jの女性会員の中に我々の研究室で使用されているようにここでは、UBDための手順を説明します。男性のカテーテル法による処理が困難であるため、この手順は、主に、雌のマウスにおいて行われる。このプロトコルは、<ネスによって開発されたものから適応されていEM>ら10および以前の研究室13から出版した。 （1）膀胱カテーテルと記録電極の手術（2）部分的な麻酔導入（3）膀胱膨満とVMR記録、および生VMR / EMGトレースの（4）データ分析：次のプロトコルは、麻酔をかけた動物では、このモデルの4つの主要コンポーネントについて説明します。原因生物の選択、麻酔の深さと誘導し、体温にUBD-VMR手続きの微妙な違いを以下に説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ヒトでは、間質性膀胱炎/膀胱痛症候群（IC / BPS）の患者は、多くの場合、定期的な疼痛治療15に反応しない痛みを衰弱しているので、重要な臨床的問題である。理解し、最終的に慢性膀胱痛の治療の主要な課題の一つは、有害な膀胱拡張に応じて関与している正常な神経プロセスを理解することです。この課題を克服するために、膀胱痛の動物モデルが必要である。このモデルは、再…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、博士に感謝し。このシステムを設定する際に有益な支援のためのロバートGereau、ヘンリー·ライ、そしてララ廃人。我々はまた、この仕事のための資金調達源に感謝し（BJK – スキャンで痛み早いキャリア研究助成の研究のための国際協会|インガー＆JENSブルーンとデュケイン大学Hunkele恐ろしい病気基金によるデザイン財団）。
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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