쥐의 방광 통증 모델로 방광 팽창 유발 내장 운동 응답
Summary
미국에서 약 3~8,000,000명은 간질 성 방광염 / 방광 통증 증후군 (IC / BPS), 골반 통증에 의해 부분적으로 특징 쇠약 상태에서 고통. 조건 신경계 기여를 연구하기 위해, 방광 통증의 생리 학적 모델은 생쥐와 쥐에 사용됩니다.
Abstract
미국에서 약 3~8,000,000명은 간질 성 방광염 / 방광 통증 증후군으로 고생 (IC / BPS), 특히 방광 충전 또는 증가에 따라 긴급 및 주파수 배뇨뿐만 아니라 야간 빈뇨 및 일반 골반 통증을 특징으로 쇠약 상태 배뇨. 수 년간의 연구에도 불구하고, IC / BPS의 원인이 애매 남아 및 치료 전략은 환자에게 완전한 구제를 제공 할 수 없습니다. 조건 신경계 기여를 연구하기 위해, 많은 동물 모델은 IC / BPS와 관련된 통증과 증상을 모방하기 위해 개발되었습니다. 하나의 쥐 모델은 방광의 팽창 (UBD)입니다. 이 모델에서, 특정 압력의 압축 공기를 일정 시간 동안 가볍게 마취 동물의 방광에 전달된다. 절차 전반에 걸쳐, 상사 근 복부 근육에있는 전선은 근육의 전기적 활동을 기록합니다. 이 활동은 내장 운동 반응 (VMR)로 그리고 난 알려져있다통각의 SA 신뢰성과 재현성 측정. 여기서는 수술 조작 생리 기록 및 데이터 분석을 포함 마우스에서이 기술을 수행하는 데 필요한 단계를 설명한다. 이 모델의 사용으로, 기본 감각 신경, 척수 차 구 심성, 방광 통증에 관여 높은 중추 신경계 영역 사이의 조정이 풀어 수 있습니다. 이 기초 과학 지식은 임상 적으로 IC / BPS으로 고통받는 환자를 치료하기 위하여 번역 될 수있다.
Introduction
만성 통증은 공식적으로 약 3 개월, 또는 정상 조직의 치유 시간 1 이상 지속되는 통증으로 정의된다. 통증이 유형의 사람들이 의사의 치료 2를 추구하는 구동하는 주된 이유 중 하나이며 매년 3 6천3백50억달러 달러까지 비용이 있습니다. 현재 만성 통증 대처 전략은 오래된 것으로 간주됩니다; 의료의 발전, 비 스테로이드 성 소염 진통제 (비 스테로이드 성 항 염증 약물)과 아편의 수십 년 후 의사에 의해 처방의 기본 치료는 여전히있다. 그러나 이러한 치료는 모두 특별히 정확한 통증 사건의 원인에 집중 반대로 몸 진통 효과를 제공하는 동일한 방식으로 고통의 모든 다른 유형을 표적으로한다. 더 나은 만성 통증으로 고통받는 사람들을 돕기 위해, 연구의 관심은 만성 통증의 가장 흔한 원인과 관련된 원인 및 가능한 통증 관련 치료쪽으로 이동해야한다. 이 manuscri의 목표PT는 더 간질 성 방광염 / 괴로운 방광 증후군 (IC / BPS)으로 알려진 상태를 이해하기 위해 사용 모델을 설명하는 것이다.
IC / BPS는 사람, 40 (4)의 나이에 주로 여성의 수백만에 영향을 미치는 쇠약 상태입니다. IC / BPS의 정확한 원인은 그러나 유행은 유전학 5, 특정 다이어트, 높은 스트레스 수준 6에 연결되어 있습니다, 알 수없는 . IC / BPS의 증상을 포함 하나 이에 국한되지 않습니다 : 소변을 긴급 증가, 배뇨 빈도 증가, 아프고, 피어싱, 또는 방광의 충만과 배뇨시 통증을 레코딩하고, 야간 빈뇨 7. 이러한 조건을 경험 환자는 더 높은 스트레스 수준이 8 더 걱정이다. 이것은 원래의 스트레스 수준을 증가시키고 증가 통증, 스트레스의 결과를 증가했다. 연구는 우울증과 불안 수준은 소변 통증을 완화 다음 치료, 따라서 효과적으로 긍정적 인 피드백주기를 깨고 감소하는 것으로 나타났습니다 <sup> 9. IC / BPS에 대한 새로운 치료법을 발견의 과제 중 하나는 방광 통증의 기초 과학의 이해의 소수이다.
조건 신경계 기여를 연구하기 위해, 많은 동물 모델은 IC / BPS와 관련된 통증과 증상을 모방하기 위해 개발되었습니다. 전통적으로, 방광염 등 겨자유, 아세톤, 리포 폴리 사카 라이드, 염산, 및 방광 시클로 같은 각종 화학 물질의 도입과 함께 동물에서 재현되었다. 그러나 외래 에이전트 따라서 이러한 모델의 유효성에 의문을 제기, IC / BPS 환자의 무균 소변에 존재하지 않습니다. 비뇨기과 고통의 또 다른 쥐 모델은 방광의 팽창 (UBD) 10. 이 모델에서, 특정 압력의 압축 공기가 설정된 시간 동안 어 웨이크 또는 가볍게 마취 동물의 방광에 전달된다. 절차 전반에 걸쳐, 상사 근 복부 근육 기록 전기 액티브있는 전선(근전도 (EMG)와 함께) 근육에서 ITY. 이 활동은 내장 운동 반응 (VMR)로 알려져 있고, 통각 (10)의 신뢰성, 재현성 측정입니다. 건강한 지원자에있는 유사 중공 장기 팽창 (예를 들면 방광, 직장이) 불편의 감정과 고통을보고 11, 12의 상당한 증가, 종종 IC / BPS를 진단하는 데 사용되는 특성을 생성합니다. 따라서, 자극 또는 억제, 전기 약리학 및 optogenetic 방법과 함께, UBD 방광 통각 통증의 양쪽 말초 및 중추 신경계의 성분을 이해하는데 유용하고 올바른 모델이다.
현재 일반적인 마우스 변형, C57BL/6J의 여성 회원에서 우리의 실험실에서 사용 된 바와 같이, 우리는 UBD하는 절차를 설명합니다. 때문에 남성의 카테터 삽입 과정에서 어려움이 절차는 주로 암컷 생쥐에서 수행된다. 이 프로토콜은 네스 <으로 개발 한에서 적응되었습니다EM> 등. 10 이전에 우리의 랩 13에서 발표했다. (1) 방광 카테터 및 기록 전극 수술 (2) 부분 마취의 유도 (3) 방광 팽창 및 VMR 녹화, 원시 VMR / EMG의 흔적 (4) 데이터 분석 : 다음 프로토콜은 마취 된 동물이 모델의 네 가지 기본 구성 요소에 대해 설명합니다 . 때문에 유기체의 선택, 마취의 깊이와 유도, 체온에 UBD-VMR 절차에 미묘한 차이는 아래에 설명되어 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
환자는 종종 일반 통증 치료 (15)에 응답하지 않는 고통을 쇠약 때문에 인간, 간질 성 방광염 / 방광 통증 증후군 (IC / BPS)는 중요한 임상 문제를 나타냅니다. 이해 궁극적 만성 통증 방광 치료 중요한 과제 중 하나는 유해 방광 팽창에 대한 반응에 관여하는 신경 정상적인 프로세스를 이해하는 것이다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 방광 통증 동물 모델이 필요하다. 이 모델은, 재생 가능한 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 Drs에 감사드립니다. 이 시스템을 설정하는 자신의 도움이 도움 로버트 Gereau, 헨리 라이 라라 오지 그릇. 우리는 또한이 작품에 대한 자금 출처를 인정하고 싶습니다 (BJK – 스캔에 의한 통증 초기 경력 연구 그랜트의 연구를위한 국제 협회 | INGER & 옌스 Bruun은 및 듀 케인 대학 Hunkele 두려워한 질병 기금 디자인 재단).
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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